CN104068798A - 内顶轨道驱动式课桌清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内顶轨道驱动式课桌清洁装置，主要包括：内顶轨道驱动机构、垃圾清扫机构、垃圾识别定位机构、环境识别系统、中央处理设备等构成。工作时，垃圾定位系统可以智能识别垃圾位置，垃圾清洁系统可以在驱动系统的作用下运动至该位置，垃圾识别系统智能识别垃圾类型，并自动选择合适的清扫方式，进行课桌表面和抽屉内的垃圾清扫。垃圾倾倒系统可以自动判别已收集的垃圾量，适时运送至垃圾桶位置倾倒。本发明设计合理，可以便捷智能有效实现大型教室内的课桌清洁工作，充分保证教室课桌干净卫生，并降低劳动强度，减少人力成本。

Description

内顶轨道驱动式课桌清洁装置

技术领域

本发明涉及课桌清洁装置，特别适合用于清洁大学校园所用课桌的桌面和桌肚。

背景技术

饱餐之后的餐盒、塑料袋，爽饮之后的塑料杯、矿泉水瓶，散发余味的瓜果皮壳，感冒流涕用作擦拭的纸巾，书写完尽之后的签字笔，写满推算公式或是描上插画的草稿纸等等，经常见之于课桌内外，便成了放错位置的垃圾，为清洁工作增加不必要负担，也有碍观瞻，影响学生学习热情，更给学生健康带来诸多隐患。

大学校园里如此众多的教室，其垃圾清洁工作一直以来主要靠清洁工作者人工进行，早上课前要完成，中午午间得工作，晚上扫好再睡觉，几乎都是起早贪黑，为了不影响上课，要完成所有教室的清洁工作，打扫速度必须很快，打扫质量就难以保证，这工作量之大任务之繁重，劳心劳力但未必成效好。可以增加清洁工作者人数，但势必加大成本投入；如果不增加清洁人员，由于人工方式的效率相对较低，可能出现部分教室未能及时完成清洁或打扫不干净的情况。

目前，在家居清洁中已部分采用自动清洁机器人或是用便捷的吸尘器等，减轻了人们繁琐的家务劳动，节省了宝贵的时间，提高了人们的生活质量。道路清理也已经采用垃圾清扫车，具有显著高效、节能环保、低噪、垃圾箱巨大的优点。然而，在教室课桌清洁方面，尚未有专用的自动清洁装置应用其中的案例。

考虑到大学校园所使用的课桌多为长条形，其桌面平整且桌肚呈开放式。发明人针对该结构进行了清洁装置的研发。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其能够对课桌的桌面和桌肚进行自动清洁，降低清洁人员的劳动强度，提高清洁效率。

为了达到上述目的，本发明提出的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于具有：

垃圾清扫机构，包括：竖向伸缩杆，依次连接于竖向伸缩杆下端的横向伸缩杆和垃圾收集器，所述横向伸缩杆的前端通过第一舵机连接有支架，支架上安装有刮板、滚动刷、滚动刷驱动电机，所述垃圾收集器通过第二舵机设置于横向伸缩杆的下方；

内顶轨道驱动机构，包括：设于教室内顶的两根纵向导轨，横跨于纵向导轨上的横向导轨，设置在横向导轨上且与垃圾清扫机构的竖向伸缩杆上端连接的滑块，驱动横向导轨沿纵向导轨移动的第一驱动电机，驱动滑块沿横向导轨移动的第二驱动电机；

垃圾识别定位机构，包括：设置于每排课桌桌面两侧墙面和桌肚两侧墙面上的红外测距传感器；

垃圾识别摄像头，设置于横向伸缩杆的下方，用于对桌面上、桌肚内以及垃圾收集器内进行拍摄；

环境识别摄像头，设置于教室内顶，用于对室内进行拍摄；

重量传感器，设置于垃圾收集器与第二舵机之间，用于对垃圾收集器内的垃圾进行承重；

垃圾桶，设置于教室内的墙角处；

中央处理设备，用于接收传感设备送来的信号，并对信号进行识别和判断并向执行部件发送执行指令，所述传感设备包括环境识别摄像头、红外测距传感器、垃圾识别摄像头、重量传感器；所述执行部件包括第一驱动电机、第二驱动电机、竖向伸缩杆、横向伸缩杆、第一舵机、第二舵机、滚动刷驱动电机。

进一步的，本发明还具有如下改进：

1、本发明内顶轨道驱动式课桌清洁装置，还包括为所述第二驱动电机、竖向伸缩杆、横向伸缩杆、重量传感器、垃圾识别摄像头、第一舵机、第二舵机、滚动刷驱动电机提供工作电能的电源模块，所述电源模块具有储能电池、电池充放电电路。

2、本发明内顶轨道驱动式课桌清洁装置，还包括微处理设备，所述微处理设备包括微处理器、驱动器、无线收发模块，所述中央处理设备具有处理器、人机接口模块、无线信号收发模块，所述微处理器用于接收垃圾识别摄像头、重量传感器传来的信号并通过无线收发模块转发给中央处理设备，所述中央处理设备的无线信号收发模块用于接收微处理设备传来的信号并向其发送执行指令，所述中央处理设备的处理器用于接受红外测距传感器、环境识别摄像头、无线信号收发模块传来的信号，进行处理和判断，并向第一驱动电机、第二驱动电机、以及通过发现信号收发模块向微处理器发送执行指令。

3、所述电池充放电电路与驱动器、微处理器连接。

4、所述垃圾收集器为敞口盒体，后侧面与第二舵机连接，前侧面具有倾斜角度。

5、所述垃圾收集器还设置有可翻转的盖板，所述盖板受控于所述中央处理设备。

6、所述环境识别摄像头为360°球面摄像头，分布在教室顶端一前一后位置。

本发明装置的工作过程如下：

首先环境识别摄像头拍摄室内环境，根据图像或视频信息智能识别教室内是否在上课、人员数量、卫生状况等环境情况，并根据识别结果进行计算，确定进行课桌清洁的合理时间段。在清理时段内，通过设置于每排课桌桌面两侧墙面和桌肚两侧墙面上的红外测距传感器进行垃圾识别定位，当垃圾定位准确后，中央处理设备驱动第一驱动电机、第二驱动电机，使垃圾清扫机构移动至垃圾上方，并令竖向伸缩杆下放，使其达到合适清扫垃圾的高度；接着通过垃圾识别摄像头获取垃圾的近距离影像，通过中央处理设备判断后确定具体清扫方案，并驱动横向伸缩杆、第一舵机、滚动刷驱动电机工作，将垃圾扫入垃圾收集器，完成一处的垃圾清扫。接着可进行下一处的课桌清洁。在垃圾清扫过程中，通过重量传感器称取垃圾的重量，同时通过垃圾识别摄像头获取垃圾收集器内的图像来识别垃圾的体积，当垃圾的重量或体积达到倾倒标准时，中央处理器发出垃圾倾倒指令，令竖向伸缩杆收起，并通过内顶轨道驱动机构将其移动至垃圾桶上方，放下垃圾收集器，到位后通过第二舵机使垃圾收集器转动，垃圾落入垃圾桶内，完成垃圾倾倒。

本发明装置采用插座式固连供电和储能电池随动供电两种方式，内顶轨道驱动机构、垃圾识别定位机构、环境识别摄像头、中央处理设备为固定安装，利用220V电源降压整流后供电，垃圾清扫机构、垃圾识别摄像头、重量传感器为移动式，采用储能电池随动供电。当储能电池电量低于设定值时，电源模块通过微处理设备的无线信号收发模块向中央处理设备发送信息，中央处理设备驱动内顶轨道驱动机构及垃圾清扫机构，使电源模块移动到指定位置进行充电，从而实现对储能电池的自动充电。

可见本装置针对校园课桌结构和室内特点而研发，智能化程度高，能够实现对垃圾的定位和识别，全自动完成课桌清洁和垃圾倾倒，而无需人工干预。本发明结构巧妙、设计合理，特别适合于校园课桌的清洁，减轻清洁人员的劳动强度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明内顶轨道驱动式课桌清洁装置结构示意图。

图2是本发明装置的垃圾清扫机构结构示意图。

图3是本发明装置电路框图。

图中标号示意如下：

1-纵向导轨支撑架，2-同步带轮，3-环境识别摄像头，4-同步带，5-纵向导轨，6-竖向伸缩杆，7-横向导轨，8-第二驱动电机，9-第一驱动电机，10-垃圾桶，11-课桌，12-第一舵机，13-伸缩杆连接头，14-垃圾收集器，15-第二舵机，16-横向伸缩杆，17-垃圾收集器连接头，18-支架，19-滚动刷驱动电机，20-滚动刷，21-刮板，22-红外测距传感器 ，23-垃圾识别摄像头，24-中央处理设备，25-电源模块，26-微型处理设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本实施例内顶轨道驱动式课桌清洁装置，包括以下几个组成部分。

垃圾清扫机构，包括：竖向伸缩杆6，通过伸缩杆连接头13连接于竖向伸缩杆6下端的横向伸缩杆16和垃圾收集器14，横向伸缩杆16的前端通过第一舵机12连接有支架18，支架18上安装有刮板21、滚动刷20和滚动刷驱动电机19，垃圾收集器14通过第二舵机15固定在设置于伸缩杆连接头13下方的垃圾收集器连接头15下端面。本例中，垃圾收集器14为敞口盒体，后侧面与第二舵机15连接，前侧面具有倾斜角度。为了防止移动过程中垃圾收集器14内的垃圾掉落，在垃圾收集器14上可设置可翻转式的盖板，盖板的翻转受控于微处理器。

内顶轨道驱动机构，具有吊挂于教室内顶的两根纵向导轨支撑架1，纵向导轨支撑架1上安装有纵向导轨5、同步带轮5、以及第一驱动电机9，同步带轮上5张紧有同步带4，同步带轮5由第一驱动电机9驱动旋转。纵向导轨5上设置有滑块，两滑块之间安装横跨纵向导轨5的横向导轨7。横向导轨7上还设置有与垃圾清扫机构的竖向伸缩杆6上端连接的滑块，驱动滑块沿横向导轨7移动的第二驱动电机8。横向导轨7可采用诸如纵向导轨所用的轮带式驱动机构。

垃圾识别定位机构，包括：设置于每排课桌桌面两侧墙面和桌肚两侧墙面上的红外测距传感器22。

垃圾识别摄像头23，设置于横向伸缩杆16下方的垃圾收集器连接头17上，用于对桌面上、桌肚内以及垃圾收集器14内进行拍摄。

环境识别摄像头3，设置于教室内顶，用于对室内进行拍摄。本实施例中，环境识别摄像头为360°球面摄像头，分布在教室顶端一前一后位置。视野可达整个教室且能清晰采集教室内部环境，采集图像可以自动上传至中央处理设备并智能计算，以确定人员数量。环境识别摄像头将一天24小时分M个时间段，每时间段工作N次，M、N数值可设置，也可设置时间段起始时间。如设置M=4、N=1，从0点整开始计时，即环境识别摄像头在0-6、7-12、13-18和19-24四个时间段里实时检测，如果某时刻教室内无人员或人员数量少（对比可设置的参考数量），启动课桌清洁系统工作，且本时间段内只做一次完整的工作；如果有人或者数量超过设定值，则不启动。某时间段内可以存在不启动情况。

重量传感器（图中未画出），设置于垃圾收集器14与第二舵机15之间，用于对垃圾收集器14内的垃圾进行承重。

垃圾桶10，设置于教室内的墙角处。

电源模块25，为所述第二驱动电机8、竖向伸缩杆6、横向伸缩杆16、重量传感器、垃圾识别摄像头、第一舵机12、第二舵机15、滚动刷驱动电机19提供工作电能，电源模块具有储能电池、电池充放电电路。

微型处理设备，包括微处理器、无线收发模块、驱动器，红外测距传感器22、垃圾识别摄像头23、重量传感器的信号输出端连接微处理器信号输入端，电源模块的电池充放电电路分别与微处理器和驱动器连接，无线收发模块用于将垃圾识别摄像头23、重量传感器探测到的信息传递给中央处理设备，以及接收来自中央处理设备的执行指令并传送给微处理器，微处理器通过驱动器驱动垃圾清扫机构的横向伸缩杆16、竖向伸缩杆6、第一舵机12、第二舵机15、滚动刷驱动电机19，实现具体动作。

中央处理设备，用于微型处理设备送来的红外测距传感器22、垃圾识别摄像头23、重量传感器探测到的信号以及环境识别摄像头3、红外测距传感器送来的信号，并对信号进行识别和判断并向第一驱动电机9、第二驱动电机8、微处理设备发送执行指令。中央处理设备包括处理器、人机接口模块、无线信号收发模块。

工作时，中央处理设备通过环境识别摄像头采集的信息，来确定是否启动清扫行，垃圾识别定位机构确定垃圾位置，内顶轨道驱动机构驱动垃圾清扫机构运动至垃圾位置，竖向伸缩杆伸长使得垃圾清扫机构移动到位，通过垃圾识别摄像头检测垃圾类别，并据此选择合适的垃圾清扫方式，横向伸缩杆伸长，使得支架伸进课桌内垃圾位置处进行清扫，并同时缩回横向伸缩杆，拉动垃圾落入垃圾收集器内，完成单次垃圾清扫。然后，垃圾识别定位机构判断同排课桌是否需要继续清扫：是，则第二驱动电机工作，驱动垃圾清扫系统进行同排课桌的清洁；否，则竖向伸缩杆回缩，第一驱动电机工作驱动垃圾清扫系统运动至另一排位置进行清扫，直至教室内垃圾清扫完成。

清扫过程中，通过重量传感器和垃圾识别摄像头时刻监测垃圾收集量，达到设计标准时，系统控制将垃圾收集器移动至垃圾桶位置，并进行垃圾倾倒。随动供电装置时刻监测储能电池电量，电量不足时，系统控制装置运动至智能充电固定端口，智能并网而进行充电。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于具有：

垃圾清扫机构，包括：竖向伸缩杆，依次连接于竖向伸缩杆下端的横向伸缩杆和垃圾收集器，所述横向伸缩杆的前端通过第一舵机连接有支架，支架上安装有刮板、滚动刷、滚动刷驱动电机，所述垃圾收集器通过第二舵机设置于横向伸缩杆的下方；

内顶轨道驱动机构，包括：设于教室内顶的两根纵向导轨，横跨于纵向导轨上的横向导轨，设置在横向导轨上且与垃圾清扫机构的竖向伸缩杆上端连接的滑块，驱动横向导轨沿纵向导轨移动的第一驱动电机，驱动滑块沿横向导轨移动的第二驱动电机；

垃圾识别定位机构，包括：设置于每排课桌桌面两侧墙面和桌肚两侧墙面上的红外测距传感器；

垃圾识别摄像头，设置于横向伸缩杆的下方，用于对桌面上、桌肚内以及垃圾收集器内进行拍摄；

环境识别摄像头，设置于教室内顶，用于对室内进行拍摄；

重量传感器，设置于垃圾收集器与第二舵机之间，用于对垃圾收集器内的垃圾进行承重；

垃圾桶，设置于教室内的墙角处；

中央处理设备，用于接收传感设备送来的信号，并对信号进行识别和判断并向执行部件发送执行指令，所述传感设备包括环境识别摄像头、红外测距传感器、垃圾识别摄像头、重量传感器；所述执行部件包括第一驱动电机、第二驱动电机、竖向伸缩杆、横向伸缩杆、第一舵机、第二舵机、滚动刷驱动电机。

2. 根据权利要求1所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：还包括为所述第二驱动电机、竖向伸缩杆、横向伸缩杆、重量传感器、垃圾识别摄像头、第一舵机、第二舵机、滚动刷驱动电机提供工作电能的电源模块，所述电源模块具有储能电池、电池充放电电路。

3. 根据权利要求2所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：还具有微处理设备，所述微处理设备包括微处理器、驱动器、无线收发模块，所述中央处理设备具有处理器、人机接口模块、无线信号收发模块，所述微处理器用于接收垃圾识别摄像头、重量传感器传来的信号并通过无线收发模块转发给中央处理设备，所述中央处理设备的无线信号收发模块用于接收微处理设备传来的信号并向其发送执行指令，所述中央处理设备的处理器用于接受红外测距传感器、环境识别摄像头、无线信号收发模块传来的信号，进行处理和判断，并向第一驱动电机、第二驱动电机、以及通过发现信号收发模块向微处理器发送执行指令。

4. 根据权利要求3所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：所述电池充放电电路与驱动器、微处理器连接。

5. 根据权利要求4所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：所述垃圾收集器为敞口盒体，后侧面与第二舵机连接，前侧面具有倾斜角度。

6. 根据权利要求5所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：所述垃圾收集器还设置有可翻转的盖板，所述盖板受控于所述中央处理设备。

7. 根据权利要求6所述的内顶轨道驱动式课桌清洁装置，其特征在于：所述环境识别摄像头为360°球面摄像头，分布在教室顶端一前一后位置。