CN111347439A - 一种防疫机器人及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能机器人技术领域，公开了一种防疫机器人及其控制系统，包括机器人本体、机械部分和电器部分，机械部分包括运动底盘、消毒液存储箱、旋转台、紫外线灯箱、消毒喷雾器、智能识别头部，电器部分包括激光雷达、伺服电机轮廓、控制主板、热成像仪、人像识别模块、语音系统和激光雷达；消毒模式包含紫外线消毒和喷洒消毒液两种模式，通过喷洒消毒液与紫外线照射的方式进行双重消毒杀菌，本发明通过防疫机器人代替人工，主要用于安全防疫工作，提供智能巡航、人脸识别、远程喊话、自主充电、体温检测、语音报警、消毒灭菌等功能，可在医疗场所及人员流动较大的公共场所等进行大幅推广，大幅度降低人员被感染的几率。

Description

一种防疫机器人及其控制系统

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，特别是涉及一种防疫机器人及其控制系统。

背景技术

在各个区域主要采用人工消毒和测量体温，尤其在隔离区和医疗场所，人员需求量大，且会造成人员之间的直接接触，感染几率增加，对人体健康损害比较大，甚至危及生命。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种防疫机器人及其控制系统，包括机器人本体、机械部分和电器部分，机械部分包括运动底盘、消毒液存储箱、旋转台、紫外线灯箱、消毒喷雾器、智能识别头部，电器部分包括激光雷达、伺服电机轮廓、控制主板、热成像仪、人像识别模块、语音系统和激光雷达。

运动底盘两侧均设有减震伺服电机轮毂机构，运动底盘设在机器人本体下部，通过控制主板驱动伺服电机轮毂机构，用于防疫机器人的运动，在指定区域执行后台发出的指令，也可以根据前方激光雷达提供数据自行前往隔离区进行消毒、测温、语音播报等作业；运动底盘下方前后各安装一个万向轮，用于防疫机器人的行走；运动底盘上方最前端设有喇叭，用于语音播报、危险警告和后台喊话；运动底盘安装有锂电池，用于给整个防疫机器人系统供电。

伺服电机轮毂机构包括螺栓、轻型负荷模具弹簧、轮毂伺服电机、轮轴支架和锁紧螺母，轮轴支架前侧设有底盘轴承座，轮轴支架后侧安装有螺栓，螺栓上安装有轻型负荷模具弹簧，轮轴支架中部安装有轮毂，轮毂和轮毂伺服电机相连。

机器人本体中部为电源系统模块，为防疫机器人内部不同需求的电器提供电源；机器人本体中部两侧为三个步进电机驱动器，用于驱动轮毂和旋转台；机器人本体最后端为运动控制主板和按钮板，控制主板用于控制整个机器人机械运动，为机器人的运动核心部分，按钮板上有急停按钮、电源按钮、充电插头、电量显示器及USB插头，用于各部分电源的开关、防疫机器人电量显示、数据的传输。

旋转台设置在机器人本体中部，用于带动旋转台上的喷雾器向机器人前方各个方位喷洒消毒液，并可以带动上方紫外线灯照射后方各个方位进行消毒；旋转台底部连接伺服电机、编码器，可让旋转台精确迅速的转至系统识别到的方位，编码器通过同步带传动和齿轮传动连接回转支撑；旋转台中部为回转支撑，用于连接旋转台上部的上平台，并可精确迅速的带动上平台的旋转，上平台内部前方为主机主板，为机器人的核心部分，通过运算，控制整个机器人的协调运行；主机主板一侧为排风扇，用于主机主板的散热；主机主板后方为工业路由器，用于接收和发射网络，为整个系统提供稳定的网络。

消毒喷雾器设置在消毒液存储箱上部，消毒喷雾器通过水泵马达带动，消毒液存储箱设置在机器人本体两侧，可以装纳四十余升的消毒液，为消毒喷雾器提供有力的续航能力，可代替人工用于指定危险区域的消毒。

紫外线灯箱设置在旋转台上方，开启后用于机器人后方的消毒，配合喷雾器达到双重灭毒杀菌的效果，消毒更有效。

智能识别头部设置在机器人最上方，有人像识别模块与热成像仪，人像识别模块可以精确识别人员，并可以拍照上传后台；热成像仪能迅速精确的测量出前方人员的体温，发现体温异常的人员，立即发出警报并向后台发送数据。

防疫机器人的控制系统包括计算机、机器人主控制单元和移动APP，计算机即电脑控制后台管理系统，对防疫机器人的设备状态、数据查询、数据统计进行统一管理，后台管理人员可实时查看各智能防疫机器人实时信息和工作状态，可对消毒面积进行统计，消毒时间、消毒液存量实时跟踪，保证机器人的正常工作；机器人主控制单元控制机器人的运动指令及执行，机器人主控制单元包括人像识别模块、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块、移动模块和避障模块；移动APP通过手机APP对机器人进行远程控制，分别控制机器人的行进、消毒液的开关，遥控控制充电。

防疫机器人的控制系统的工作流程为：

1).机器人开机自动加载系统主界面并初始化机器人主控制单元，初始化人像识别模块、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块、移动模块和避障模块；

2).系统初始化成功后机器人触控显示屏会显示欢迎画面，利用自动定位和激光雷达对机器人运行环境建模，设定巡航起点、必经点和终点；

3).人员管理，通过人像识别模块发现监控区域的人员并识别，将人像信息和后台信息库比对核对其身份，同时开启热成像仪体温监测，如若体温监测异常或人员身份异常则通过广播模块自动报警，并自动将明细记录后台管理系统；

4).消毒灭菌，根据消毒环境建模结果启动自动导航、智能避障，根据空间面积计算消毒时间，并自主围绕消毒目标进行360°无死角消毒，在消毒过程中可通过后台进行量化管理，大幅降低了医护人员的工作风险，避免交叉感染；消毒模式包含紫外线消毒和喷洒消毒液两种模式；

5).体温监测，体温监测一般采用定点蹲守的方式，机器人的摄像头对准人员往来区域，并且对区域的温度进行明细标定，在后台管理系统进行查看及跟踪，并导出数据；

6).秩序维护，内置图像算法对公共场合人员进行行为分析，便于工作人员进行人员秩序管理，防止意外事件发生；控制系统可识别群体人员，在疫情爆发阶段，可方便工作人员进行人员疏散等管理措施，控制系统可编辑广播通告，并由机器人进行广播，便于疫情期间公共场所的注意事项宣贯；控制系统在识别到可疑人员、聚众人员时，可通过机器人配备的声波驱离器，进行声波驱离，减少疫情期间人员聚集、疫情扩散的可能性；

7).通过手持移动APP远程遥控机器人，改变机器人移动方位和移动速度，打开、关闭喷雾消毒，打开、关闭紫外线消毒，打开、关闭体温监测，打开、关闭巡逻，打开、关闭充电等。

有益效果：

1.本发明主要用于安全防疫工作，提供智能巡航、人脸识别、远程喊话、自主充电、体温检测、语音报警、消毒灭菌等功能。

2.本发明通过防疫机器人代替人工，去危险的隔离区域及公共场所进行消毒作业、人体测温，通过喷洒消毒液与紫外线照射的方式进行双重消毒杀菌，杜绝人员之间的直接接触，有效的阻止病毒病菌的传播，可在医疗场所及人员流动较大的公共场所等进行大幅推广。

3.本发明最主要的功能就是体温监测模块，通过热成像仪可以进行体温筛查，只要体温超过正常值它就会报警，它的灵敏度要高于普通的手持测温仪，而且更加便捷；另一方面，前部增加了一个防疫喷雾功能，可以加载四十余升的消毒液进行自助消毒；后部有紫外线消毒灯箱，可以在无人的情况开启紫外线消毒功能，做到双重灭毒效果；在医院及火车站等人员密集的环境下，尤其是隔离区等极易被感染的危险地放，就可以让防疫机器人代替人工操作，大幅度降低人员被感染的几率。

附图说明

图1为本发明防疫机器人正视图；

图2为本发明防疫机器人后视图；

图3为本发明防疫机器人的控制系统的工作流程；

图4为本发明伺服电机轮毂机构结构主视图；

图5为本发明伺服电机轮毂机构结构俯视图；

图6为本发明旋转台结构主视图；

图7为本发明旋转台结构俯视图；

如图所示：旋转台1、体温监测模块2、人像识别模块3、通告广播模块4、消毒喷雾器5、触控显示屏6、紫外线灯箱7、消毒液存储箱8、运动底盘9、轮轴支架10、螺栓11、轻型负荷模具弹簧12、轮毂伺服电机13、底盘轴承座14、伺服电机15、编码器16、回转支撑17、齿轮传动18、同步带19。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种防疫机器人及其控制系统，包括机器人本体、机械部分和电器部分，机械部分包括运动底盘9、消毒液存储箱8、旋转台1、紫外线灯箱7、消毒喷雾器5、智能识别头部，电器部分包括激光雷达、伺服电机轮廓、控制主板、热成像仪、人像识别模块3、语音系统和激光雷达。

运动底盘9两侧均设有减震伺服电机轮毂机构，运动底盘9设在机器人本体下部，通过控制主板驱动伺服电机轮毂机构，用于防疫机器人的运动，在指定区域执行后台发出的指令，也可以根据前方激光雷达提供数据自行前往隔离区进行消毒、测温、语音播报等作业；运动底盘9下方前后各安装一个万向轮，用于防疫机器人的行走；运动底盘9上方最前端设有喇叭，用于语音播报、危险警告和后台喊话；运动底盘9后侧安装有锂电池，用于给整个防疫机器人系统供电。

伺服电机轮毂机构包括螺栓11、轻型负荷模具弹簧12、轮毂伺服电机13、轮轴支架10和锁紧螺母，轮轴支架10前侧设有底盘轴承座14，轮轴支架10后侧安装有螺栓11，螺栓11上安装有轻型负荷模具弹簧12，轮轴支架10中部安装有轮毂，轮毂和轮毂伺服电机13相连。

防疫机器人中部为电源系统模块，为防疫机器人内部不同需求的电器提供电源；机器人本体中部两侧为三个步进电机驱动器，用于驱动轮毂和旋转台1；机器人本体最后端为运动控制主板和按钮板，控制主板用于控制整个机器人机械运动，为机器人的运动核心部分，按钮板上有急停按钮、电源按钮、充电插头、电量显示器及USB插头，用于各部分电源的开关，机器人的线充、电量显示，数据的传输。

旋转台1设置在机器人本体中部，用于带动旋转台1上的喷雾器向机器人前方各个方位喷洒消毒液，并可以带动上方紫外线灯照射后方各个方位进行消毒；旋转台1底部连接伺服电机15、编码器16，可让旋转台1精确迅速的转至系统识别到的方位，编码器16通过同步带19传动和齿轮传动18连接回转支撑 17；旋转台1中部为回转支撑17，用于连接旋转台1上部的上平台，并可精确迅速的带动上平台的旋转，上平台内部前方为主机主板，为机器人的核心部分，通过运算，控制整个机器人的协调运行；主机主板一侧为排风扇，用于主机主板的散热；主机主板后方为工业路由器，用于接收和发射网络，为整个系统提供稳定的网络。

消毒喷雾器5设置在消毒液存储箱8上部，消毒喷雾器5通过水泵马达带动，消毒液存储箱8设置在机器人本体两侧，可以装纳四十余升的消毒液，为消毒喷雾器5提供有力的续航能力，可代替人工用于指定危险区域的消毒。

紫外线灯箱7设置在旋转台1上方，开启后用于机器人后方的消毒，配合喷雾器达到双重灭毒杀菌的效果，消毒更有效。

智能识别头部设置在机器人最上方，有人像识别模块3与热成像仪，人像识别模块3可以精确识别人员，并可以拍照上传后台；热成像仪能迅速精确的测量出前方人员的体温，发现体温异常的人员，立即发出警报并向后台发送数据。

防疫机器人的控制系统包括计算机、机器人主控制单元和移动APP，计算机即电脑控制后台管理系统，对防疫机器人的设备状态、数据查询、数据统计进行统一管理，后台管理人员可实时查看各智能防疫机器人实时信息和工作状态，可对消毒面积进行统计，消毒时间、消毒液存量实时跟踪，保证机器人的正常工作；机器人主控制单元控制机器人的运动指令及执行，机器人主控制单元包括人像识别模块3、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块2、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块4、移动模块和避障模块；移动APP通过手机APP对机器人进行远程控制，分别控制防疫机器人的行进、消毒液的开关，遥控控制充电。

防疫机器人的控制系统的工作流程为：

1).机器人开机自动加载系统主界面并初始化机器人主控制单元，初始化人像识别模块3、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块2、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块4、移动模块和避障模块；

2).系统初始化成功后机器人触控显示屏6会显示欢迎画面，利用自动定位和激光雷达对机器人运行环境建模，设定巡航起点、必经点和终点；

3).人员管理，通过人像识别模块3发现监控区域的人员并识别，将人像信息和后台信息库比对核对其身份，同时开启热成像仪体温监测，如若体温监测异常或人员身份异常则通过广播模块4自动报警，并自动将明细记录后台管理系统；

4).消毒灭菌，根据消毒环境建模结果启动自动导航、智能避障，根据空间面积计算消毒时间，并自主围绕消毒目标进行360°无死角消毒，在消毒过程中可通过后台进行量化管理，大幅降低了医护人员的工作风险，避免交叉感染；消毒模式包含紫外线消毒和喷洒消毒液两种模式；

5).体温监测，体温监测一般采用定点蹲守的方式，机器人的摄像头对准人员往来区域，并且对区域的温度进行明细标定，在后台管理系统进行查看及跟踪，并导出数据；

6).秩序维护，内置图像算法对公共场合人员进行行为分析，便于工作人员进行人员秩序管理，防止意外事件发生；控制系统可识别群体人员，在疫情爆发阶段，可方便工作人员进行人员疏散等管理措施，控制系统可编辑广播通告，并由机器人进行广播，便于疫情期间公共场所的注意事项宣贯；控制系统在识别到可疑人员、聚众人员时，可通过机器人配备的声波驱离器，进行声波驱离，减少疫情期间人员聚集、疫情扩散的可能性；

7).通过手持移动APP远程遥控机器人，改变机器人移动方位和移动速度，打开、关闭喷雾消毒，打开、关闭紫外线消毒，打开、关闭体温监测，打开、关闭巡逻，打开、关闭充电等。

当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

本实施例中的左右上下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防疫机器人，其特征在于：包括机器人本体、机械部分和电器部分，所述机械部分包括运动底盘、消毒液存储箱、旋转台、紫外线灯箱、消毒喷雾器、智能识别头部，所述电器部分包括激光雷达、伺服电机轮廓、控制主板、热成像仪、人像识别模块、语音系统和激光雷达；

所述运动底盘两侧均设有减震伺服电机轮毂机构，所述运动底盘设在机器人本体下部，通过控制主板驱动伺服电机轮毂机构；所述运动底盘下方前后各安装一个万向轮；

所述机器人本体中部为电源系统模块，所述机器人本体中部两侧为三个步进电机驱动器，用于驱动轮毂和旋转台；所述机器人本体最后端为运动控制主板和按钮板，

所述旋转台设置在机器人本体中部，所述旋转台底部连接伺服电机、编码器，所述编码器通过同步带传动和齿轮传动连接回转支撑；

所述消毒液存储箱设置在机器人本体两侧，所述消毒喷雾器设置在消毒液存储箱上部，所述消毒喷雾器通过水泵马达带动；所述紫外线灯箱设置在旋转台上方。

2.根据权利要求1所述的一种防疫机器人，其特征在于：所述伺服电机轮毂机构包括螺栓、轻型负荷模具弹簧、轮毂伺服电机和轮轴支架，所述轮轴支架前侧设有底盘轴承座，所述轮轴支架后侧安装有螺栓，所述螺栓上安装有轻型负荷模具弹簧，所述轮轴支架中部安装有轮毂，所述轮毂和轮毂伺服电机相连。

3.根据权利要求1所述的一种防疫机器人,其特征在于：所述运动底盘上方最前端设有喇叭，用于语音播报、危险警告和后台喊话；所述运动底盘安装有锂电池，用于给整个防疫机器人系统供电。

4.根据权利要求1所述的一种防疫机器人，其特征在于：所述按钮板上有急停按钮、电源按钮、充电插头、电量显示器及USB插头，用于各部分电源的开关、防疫机器人的电量显示、数据的传输。

5.根据权利要求1所述的一种防疫机器人，其特征在于：所述旋转台中部为回转支撑，用于连接旋转台上部的上平台，所述上平台内部前方为主机主板，所述主机主板一侧为排风扇，所述主机主板后方为工业路由器。

6.根据权利要求1所述的一种防疫机器人，其特征在于：所述智能识别头部设置在机器人最上方，设有人像识别模块与热成像仪。

7.根据权利要求1所述的一种防疫机器人，其特征在于：所述防疫机器人的控制系统包括计算机、机器人主控制单元和移动APP，所述计算机即电脑控制后台管理系统，对防疫机器人的设备状态、数据查询、数据统计进行统一管理，后台管理人员实时查看各智能防疫机器人实时信息和工作状态，对消毒面积进行统计，消毒时间、消毒液存量实时跟踪；所述机器人主控制单元控制机器人的运动指令及执行，机器人主控制单元包括人像识别模块、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块、移动模块和避障模块；所述移动APP通过手机APP对机器人进行远程控制，分别控制机器人的行进、消毒液的开关，遥控控制充电。

8.根据权利要求7所述的一种防疫机器人，其特征在于：防疫机器人的控制系统的工作流程为：

1).机器人开机自动加载系统主界面并初始化机器人主控制单元，初始化人像识别模块、身份核验模块、核查登记模块、体温监测模块、消毒灭菌模块、人员驱离模块、通信模块、充电模块、通告广播模块、移动模块和避障模块；

2).系统初始化成功后机器人触控显示屏会显示欢迎画面，利用自动定位和激光雷达对机器人运行环境建模，设定巡航起点、必经点和终点；

3).人员管理，通过人像识别模块发现监控区域的人员并识别，将人像信息和后台信息库比对核对其身份，同时开启热成像仪体温监测，如若体温监测异常或人员身份异常则通过广播模块自动报警，并自动将明细记录后台管理系统；

4).消毒灭菌，根据消毒环境建模结果启动自动导航、智能避障，根据空间面积计算消毒时间，并自主围绕消毒目标进行360°无死角消毒，在消毒过程中可通过后台进行量化管理，大幅降低了医护人员的工作风险，避免交叉感染；

5).体温监测，体温监测一般采用定点蹲守的方式，机器人的摄像头对准人员往来区域，并且对区域的温度进行明细标定，在后台管理系统进行查看及跟踪，并导出数据；

6).秩序维护，内置图像算法对公共场合人员进行行为分析，便于工作人员进行人员秩序管理；

7).通过手持移动APP远程遥控机器人，改变机器人移动方位和移动速度，打开、关闭喷雾消毒，打开、关闭紫外线消毒，打开、关闭体温监测，打开、关闭巡逻，打开、关闭充电。

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