CN111317836A - 一种多功能智能移动消毒机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能智能移动消毒机器人，用于解决现有技术中消毒机器人消毒功能单一且智能化不足的技术问题，包括：智能移动机器人模块、紫外消毒模块、消毒剂喷雾模块、干雾过氧化氢模块、控制中枢和外壳。本发明具备智能寻路、自动控制、自动避障和自动充电的智能化特点，同时能够进行人工设置、远程遥控和自我消毒，能有效提升使用维护设备的安全性，实施本发明的技术方案可实现多种功能相叠加立体式消毒，提高消毒机器人适用性和智能化程度的技术效果，降低人力成本并提升人员安全性，可以广泛应用于医院、商场、养殖场等人员密集型场所及农业工业应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及消毒机器人技术领域，特别涉及一种多功能智能移动消毒机器人。
背景技术
目前，已有的消毒系统普遍采用单一的消毒部件固定在特定位置使用，例如商场入口处安装的紫外线消毒系统，家禽养殖场安装的雾化消毒系统等，大多数安装在场地的入口或者重点作业区位置，针对进入场地的物体进行消毒处理，能在一定程度上对有害物质的进入进行了阻拦，但存在至少两处缺点，一是适用性较差，由于现有消毒系统消毒功能较为单一，若预设的消毒方式需要变更，则消毒系统的消毒模块需要同步更换甚至更换整个系统，难以应对多层次和多目标的消毒要求；二是设备使用维护较高，应用场景的每个待消毒区域需要都需要配置一套包括消毒模块在内的完整消毒系统，消毒系统的使用和维护一般需要到设备的安装处进行启动与拆解，难以统筹协调，要求人力到不同的安装位置进行启停和维护，且部分区域无法被消毒系统所覆盖，仍然需要人力进行消毒，耗时耗力。
中国专利申请(申请号201911100602.3)针对传统消毒系统的方案进行优化，公开了一种自主移动式智能雾化消毒机器人，使用可移动的机器人针对雾化喷洒消毒场景的适用，在一定程度上解决了传统消毒系统中设备使用维护成本较高的难点，但仅能够针对液化消毒液进行雾化喷洒，使用场景受限，适用性不足，且智能化程度较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种多功能智能移动消毒机器人，本发明的技术方案是这样实施的：
一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，包括：智能移动机器人模块、紫外消毒模块、消毒剂喷雾模块、干雾过氧化氢模块、控制中枢和外壳；其中，所述智能移动机器人模块数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；所述紫外消毒模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；所述消毒剂喷雾模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；所述干雾过氧化氢模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；所述紫外消毒模块、所述消毒剂喷雾模块、所述干雾过氧化氢模块以紧凑结构整合安装连接至所述外壳；所述外壳固定连接所述控制中枢和所述智能移动机器人模块。
优选地，所述智能移动机器人模块为包括：底盘、不少于两个激光雷达、所述底盘包括不少于两个主动轮、伺服电机、弹性悬挂和不少于一个万向轮；所述主动轮连接至所述弹性悬挂，由所述伺服电机驱动；所述激光雷达布置于所述底盘边缘，所述激光雷达的扫描范围覆盖车体外360度的范围，所述激光雷达数据连接至所述控制中枢；所述智能移动机器人使用激光SLAM方法实现路径规划。
优选地，所述智能移动机器人模块包括：3D视觉相机；所述3D视觉相机设置于所述外壳的行进方向的前侧，所述3D视觉相机数据连接至所述控制中枢。
优选地，所述智能移动机器人模块包括：超声波传感器，所述超声波传感器数据连接至所述控制中枢。
优选地，所述紫外消毒模块包括由至少3根紫外灯管组成的紫外灯柱。
优选地，所述消毒剂喷雾模块包括两个高压微雾喷头和消毒剂舱，所述两个高压微雾喷头分别设置于所述外壳的行进方向的两个侧面；所述消毒剂舱固定至所述外壳，与所述两个高压微雾喷头连通。
优选地，所述消毒剂舱内设置有液位传感器，所述液位传感器数据连接至所述控制中枢。
优选地，所述控制中枢包括：人机交互模块和远程操作模块。
优选地，所述智能移动机器人模块还包括：人体检测模块与声光报警模块；所述人体检测模块连接至所述声光报警模块，当所述人体检测模块检测到人体障碍物时，所述声光报警模块发出报警。
优选地，还包括：自动充电模块。
实施本发明的技术方案可解决现有技术中适用性较差的技术问题；实施本发明的技术方案，虽然加载多种消毒模块会提高单个设备的成本，但是能够在复杂消毒环境中实现更多种类的目标覆盖和设备复用，并且由于对于总体系统进行了优化和改进，能够实现多层次、多目标、多场景切换，从而降低了总体的使用维护成本，实现了消毒系统适用性提升和使用维护成本降低的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种具体实施方式的右侧偏后上视角结构示意图；
图2为图1所示的一种具体实施方式的右侧偏前上视角结构示意图；
图3为图1所示的一种具体实施方式的右视结构示意图；
图4为图1所示的一种具体实施方式的仰视结构示意图；
图5为图1所示的一种具体实施方式的原理框图；
在上述附图中，各图号标记分别表示：
1、外壳；2、紫外灯柱；3、第一高压微雾喷头；4、第一干雾过氧化氢喷口；5、监控摄像头；6、电容触摸屏；7、无线网络天线；8、运行警示灯；9、第一激光雷达；10、第一超声障碍物传感器；11、第二超声障碍物传感器；12、通风窗；13、消毒剂舱；14、第二激光雷达；15、第一人体感应传感器；16、第二人体感应传感器；17、推行把手；18、第二干雾过氧化氢喷口；19、充电接口；20、第三超声障碍物传感器；21、第四超声障碍物传感器；22、3D视觉相机；23、第一主动轮；24、第一万向轮；25、第二万向轮；26、第二主动轮；27、第三万向轮；28、第四万向轮；29、底盘；30、控制中枢；31、智能移动机器人模块；32、紫外消毒模块；33、消毒剂喷雾模块；34、干雾过氧化氢模块；35、自动充电模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“若干个”、“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一种具体实施方式中，一种多功能智能移动消毒机器人，如图1至图4所示，其原理如图5所示，包括：智能移动机器人模块(31)、紫外消毒模块(32)、消毒剂喷雾模块(33)、干雾过氧化氢模块(34)、控制中枢(30)和外壳(1)；其中，智能移动机器人模块(31)数据连接至控制中枢(30)，并受控制中枢(30)控制；紫外消毒模块(32)固定于智能移动机器人模块(31)上，数据连接至控制中枢(30)，并受控制中枢(30)控制；消毒剂喷雾模块(33)固定于智能移动机器人模块(31)上，数据连接至控制中枢(30)，并受控制中枢(30)控制；干雾过氧化氢模块(34)固定于智能移动机器人模块(31)上，数据连接至控制中枢(30)，并受控制中枢(30)控制；紫外消毒模块(31)、消毒剂喷雾模块(32)、干雾过氧化氢模块(33)以紧凑结构整合安装连接至外壳(1)；外壳(1)固定连接控制中枢(30)和智能移动机器人模块(31)。
在该具体实施例中，多功能智能移动消毒机器人整合了紫外消毒、消毒剂喷雾消毒和过氧化氢消毒这三种消毒方式，能够实现在单一消毒设备上实现使用三种不同的消毒手段进行消毒灭菌，解决了现有技术中消毒功能不全面的问题，提高了适用性；智能移动机器人模块(31)在控制中枢(30)的控制下，自动地或人力远程控制地行进至待作业区域，避免人员直接进入，代替人力进行多种消毒设备的携带与作业，实现了多目标杀毒和多范围杀毒作业能力，减轻了人力成本的消耗，保护作业人员，并且能够适应长时间高强度的作业环境。系统通过控制中枢(30)进行协调和控制，方便了系统的操作与故障排休，并且可以对自身进行消毒，降低了维护修理的成本，同时干雾过氧化氢的消毒效果要远高于液态的过氧化氢溶液，且消耗的剂量更少，因此降低了使用维护成本。
在一种优选的实施例中，智能移动机器人模块为包括：底盘(29)、第一激光雷达(9)，第二激光雷达(14)、底盘包括第一主动轮(23)、第二主动轮(24)、伺服电机、弹性悬挂、第一万向轮(24)、第二万向轮(25)、第三万向轮(27)和第四万向轮(28)；主动轮连接至弹性悬挂，由伺服电机驱动；第一激光雷达(9)和第二激光雷达(14)布置于底盘边缘，扫描范围覆盖车体外360度的范围，激光雷达数据连接至控制中枢(30)；智能移动机器人使用激光SLAM方法实现路径规划。使用驱动轮加从动轮的驱动方式能够在较大程度上满足包括医院，学校，商场等平地场景以及轻微颠簸路面的要求。万向轮个数最少一个即可满足智能移动机器人模块的转向和移动的需要，使用更多的从动轮能够作为负载支撑增加底盘的稳定性。在该具体实施方式中，四个万向轮提供负载的主要支撑，分布于矩形底盘的四角，单个万向轮负载可达到120kg，机器人总体外部有效负载可达300kg以上，可以承载大量的消毒药剂，实现长时间的续航。弹性悬挂的加入，能够增强本发明的避震效果，在一定程度上消除路面颠簸和电机启动时所产生冲击力对设备产生的抖动，可以保证机器人在±10mm以内平面度的地面上保持一定的抓地力，不会因为打滑导致机器人位置偏差。机器人底盘对角上安装第一激光雷达(9)和第二激光雷达(14)，第一激光雷达(9)和第二激光雷达(14)可以覆盖车体外360°范围，提供的信息可以用于环境地图构建、机器人自身定位和障碍物检测。在进行消毒工作之前，遥控机器人在待消毒的场地中行走一遍，机器人控制器可以根据返回点云数据，生成环境二维地图，区分出可达和不可达区域，保存后可以作为机器人路径规划和导航的依据，根据第一激光雷达(9)和第二激光雷达(14)的数据进行融合，能有效提高了机器人的定位精度，实现360°无死角的障碍物检测，提高了机器人的运动的安全性。
在一种优选的实施例中，智能移动机器人模块包括：3D视觉相机(22)；3D视觉相机(22)设置于外壳的行进方向的前侧，3D视觉相机(22)数据连接至控制中枢(30)。使用3D视觉相机(22)可以进行人体识别和普通障碍物识别，以便进行区分避障，对于普通障碍物采取普通避障策略，对于人体采取人体避障策略，使得设备更好地适配消毒作业环境。
在一种优选的实施例中，智能移动机器人模块包括：超声波传感器，超声波传感器数据连接至控制中枢(30)。如图1至图4所示，有第一超声障碍物传感器(10)、第二超声障碍物传感器(11)、第三超声障碍物传感器(20)和第四超声障碍物传感器(21)，可以形成较大范围的声波检测，用以检测机器人运行前方扇形范围内是否有障碍物。机器人根据探测到障碍物的距离远近，做出减速、停止等避让动作，从而增强了作业的安全性。
在一种优选的实施例中，紫外消毒模块包括由至少3根紫外灯管组成的紫外灯柱，紫外消毒功能通过可以开启和开闭的紫外灯柱子进行，如图1至图4所示采用了6根高功率紫外灯管(2)，形成全向紫外灯柱，可以采用紫外线波长245nm，更低波长的紫外线则被完全截断，避免产生臭氧。同时机器人行走到待消毒区域，紫外灯管点亮，沿待消毒区域设备、物品行走，可以有效杀灭空气中和照射表面的病毒和细菌。较长的灯柱不仅能够实现大范围覆盖同时能够对机器人自身进行紫外线消毒灭菌，增强了设备适用性。
在一种优选的实施例中，消毒剂喷雾模块包括两个高压微雾喷头和消毒剂舱，两个高压微雾喷头分别设置于外壳的行进方向的两个侧面；消毒剂舱固定至外壳，与两个高压微雾喷头连通。如图1至图4所示，第一高压微雾喷头(3)的喷头喷射形状为扇形，喷射角度约为130度，喷雾有效距离可达2米，两侧喷头组合，基本可以覆盖机器人两侧的空间。喷雾粒径在10～40微米之间，能有在空气中较为均匀的分散，长效杀灭空气中和物体表面的细菌和病毒，同时消毒剂喷雾模块能够兼容过氧化氢溶液、次氯酸钠溶液、过氧乙酸、二氧化氯溶液等多种常见的消毒剂，能够满足多种作业需要。
在一种优选的实施例中，消毒剂舱(13)内设置有液位传感器，液位传感器数据连接至控制中枢(30)，对于消毒剂舱(13)内的液位进行监控能够有效地规划机器人的作业时间与优化作业内容，同时省去了人力拆卸消毒剂舱进行液位观察的步骤，方便消毒剂的补充。
在一种优选的实施例中，控制中枢(30)包括：人机交互模块和远程操作模块，机器人生成构建地图之后，操作人员可以划定区域，指定最合适的消毒方式，或由机器人的任务管理模块自主选择。操作人员可以通过机器人上的电容触摸屏(6)，或者远程的客户端对机器人进行操作指令，无线网络天线(7)增强了信号接收能力，如配置地图和消毒方式、选择消毒区域、下达/取消任务、插入任务等。机器人中由消毒任务管理模块进行消毒任务的管理，模块会根据接受的消毒区域自动规划消毒路线，选择各个区域的消毒方式。同时根据地图存储的信息，模块自动计算空间大小，以及所需要的消毒剂量。机器人两侧开门内部，装有液罐，内置液位传感器，可以检测剩余消毒液剂量，当剩余剂量不足时，会通过声光和远程网络报警，提醒操作人员添加消毒液，以实现所谓“智能”的消毒效果，以更加灵活的方式进行人机交互，从而提高作业效率。
在一种优选的实施例中，智能移动机器人模块还包括：人体检测模块与声光报警模块；如图1至图4所示，第一人体感应传感器(15)和第二人体感应传感器(16)连接至声光报警模块，当人体检测模块检测到人体障碍物时，声光报警模块发出报警。可以检测周围人员，当机器人检测到周围有人时，将自动暂停消毒，并通过运行警示灯(8)和语音提醒人员离开消毒区域，以避免消毒设备对人体健康造成伤害。
在一种优选的实施例中，还包括：自动充电模块，当电量较低时，能够自动添加充电任务，使用充电接口(19)与充电设备相连，保持电量充足，随时可供调度参与紧急消毒任务。自动充电模块可采用现有技术中的任意技术方案，与本专利披露的技术方案结合，形成的技术方案，均在本专利的保护范围内。
综上所述，在该具体实施方式中，机器人集成了紫外灯照射、消毒剂喷雾和干雾过氧化氢等三种消毒模式，在很大程度上解决了现有技术中适用性差的缺点，发挥不同消毒方式在不同场景下的优势，适用于多场景的消毒，同时能够智能识别当前消毒任务，能在消毒作业环境中保持高效且智能的消毒能力，有硬件条件应对突发事件，有良好的续航和便捷的操作模式，因而节省了大量人力投入，保护操作者安全，从而进一步降低消毒的成本。
需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，包括：智能移动机器人模块、紫外消毒模块、消毒剂喷雾模块、干雾过氧化氢模块、控制中枢和外壳；其中，
所述智能移动机器人模块数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；
所述紫外消毒模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；
所述消毒剂喷雾模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；
所述干雾过氧化氢模块固定于所述智能移动机器人模块上，数据连接至所述控制中枢，并受所述控制中枢控制；
所述紫外消毒模块、所述消毒剂喷雾模块、所述干雾过氧化氢模块以紧凑结构整合安装连接至所述外壳；
所述外壳固定连接所述控制中枢和所述智能移动机器人模块。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述智能移动机器人模块为包括：底盘、不少于两个激光雷达、
所述底盘包括不少于两个主动轮、伺服电机、弹性悬挂和不少于一个万向轮；所述主动轮连接至所述弹性悬挂，由所述伺服电机驱动；
所述激光雷达布置于所述底盘边缘，所述激光雷达的扫描范围覆盖车体外360度的范围，所述激光雷达数据连接至所述控制中枢；所述智能移动机器人使用激光SLAM方法实现路径规划。
3.根据权利要求2所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述智能移动机器人模块包括：3D视觉相机；所述3D视觉相机设置于所述外壳的行进方向的前侧，所述3D视觉相机数据连接至所述控制中枢。
4.根据权利要求3所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述智能移动机器人模块包括：超声波传感器，所述超声波传感器数据连接至所述控制中枢。
5.根据权利要求4所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述紫外消毒模块包括由至少3根紫外灯管组成的紫外灯柱。
6.根据权利要求4所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述消毒剂喷雾模块包括两个高压微雾喷头和消毒剂舱，所述两个高压微雾喷头分别设置于所述外壳的行进方向的两个侧面；所述消毒剂舱固定至所述外壳，与所述两个高压微雾喷头连通。
7.根据权利要求6所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述消毒剂舱内设置有液位传感器，所述液位传感器数据连接至所述控制中枢。
8.根据权利要求7所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述控制中枢包括：人机交互模块和远程操作模块。
9.根据权利要求7所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，所述智能移动机器人模块还包括：人体检测模块与声光报警模块；所述人体检测模块连接至所述声光报警模块，当所述人体检测模块检测到人体障碍物时，所述声光报警模块发出报警。
10.根据权利要求9所述的一种多功能智能移动消毒机器人，其特征在于，还包括：自动充电模块。
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