CN112720520A - 基于超快激光的杀毒机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于超快激光的杀毒机器人，包括：超快激光器；杀毒系统，通过传输光路系统与所述超快激光器连接；控制系统，与所述超快激光器和所述杀毒系统电连接；其中，所述杀毒系统包括：分别与所述控制系统电连接的空气杀毒子系统、地面杀毒子系统和表面杀毒子系统。本发明提供的基于超快激光的杀毒机器人，将超快激光器发出的超快激光光束分别传输至各个杀毒子系统中，可同时对场所内的空气、地面和物体表面进行杀毒，在有人在场的情况下，杀毒机器人依然可以工作，且对人体和环境不会造成危害，更加适合用于公共场所进行病毒消杀。

Description

基于超快激光的杀毒机器人

技术领域

本发明涉及杀毒技术领域，尤其涉及一种基于超快激光的杀毒机器人。

背景技术

现阶段市场上已经存在很多用于环境杀毒的机器人，其杀毒原理为紫外线杀毒、化学药剂杀毒、臭氧杀毒、空气过滤杀毒等。现有机器人搭载其中一种或者几种杀毒方式，对不同的应用环境进行综合杀毒。其中，喷洒化学消毒药剂在现阶段的杀毒中应用最为广泛，此种方法技术成熟，但是此种方法需要在空间内保持一定浓度的消毒药剂，如果在消毒过程中由于空气循环系统或者消毒药剂自身的分解等原因，造成消毒空间内药剂浓度的下降，会严重影响其杀毒效果，并且消毒时间较长，消毒过程中喷洒的化学药剂对人体的呼吸道有刺激作用，对处于此环境的人员身体健康造成一定的影响，因此在使用化学药剂的时候一般避免有人在场，即不能有人在线杀毒，而且长期使用化学药剂杀毒会有一定的药物残留，对环境造成破坏。使用一定强度紫外线的杀毒方法，是近期如医院等要求严格杀毒的场所使用的一种新方法，这种方法是使用一定强度的紫外线照射空间，破环细菌病毒等的蛋白质结构，从而达到杀毒的效果，其杀毒效果较好，但是因为紫外线会对人体产生危害，所以如果使用高强度的紫外线杀毒，需要在无人的条件下对空气杀毒；如果使用低强度的紫外线杀毒，需要杀毒时间较长，并且杀毒效果不佳。使用臭氧消毒，其消毒作用较强，速度较快，并且能很快分解为氧，不会产生二次污染，但是臭氧是有毒气体，吸入过量会使人的呼吸系统出现障碍，所以需要对臭氧的浓度进行精确控制，过高有害人的身体，过低则起不到消毒的作用，一般情况下在密闭空间也不能进行有人在线杀毒。过滤消毒效果较好，但是必须每隔一段时间就要更换过滤材料，其增加了使用成本，如不及时更换，则也起不到消毒效果。等离子体消毒原理是使用高能量高浓度的等离子体群杀毒，可杀灭多种病毒细菌，但是须定期清洗吸附板，否则效率明显下降，而且在杀毒同时会产生有毒的臭氧。

综合上述的多种杀毒方法，目前市场上正在使用的杀毒机器人，通常搭载以上一种或者多种杀毒方式对环境综合杀毒，但均不能进行长期的有人在线杀毒，须具有生物检测功能，在有人情况下暂停杀毒，而且杀毒时间长，效率低，杀毒效果受多种因素影响。

发明内容

本发明提供一种基于超快激光的杀毒机器人，用以解决现有技术中杀毒机器人不能进行长期的有人在线杀毒的缺陷，实现有人在场时随时可以进行杀毒。

本发明提供一种基于超快激光的杀毒机器人，包括：超快激光器；杀毒系统，通过传输光路系统与所述超快激光器连接；控制系统，与所述超快激光器和所述杀毒系统电连接；其中，所述杀毒系统包括：分别与所述控制系统电连接的空气杀毒子系统、地面杀毒子系统和表面杀毒子系统。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述空气杀毒子系统包括：与所述控制系统电连接的空气循环模块和第一杀毒模块，所述第一杀毒模块用于对进入所述杀毒机器人中的空气进行杀毒。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述第一杀毒模块包括：准直器、扩束器、反射器、整形器、聚焦器和扫描器。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述地面杀毒子系统包括：与所述控制系统电连接的第二杀毒模块和吸尘模块，所述吸尘模块用于在所述第二杀毒模块对地面进行杀毒的同时清除地面的残留颗粒。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述第二杀毒模块包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器和聚焦器。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述表面杀毒子系统包括：与所述控制系统电连接的第三杀毒模块和机械臂，所述机械臂用于带动所述第三杀毒模块移动，以对物体表面进行杀毒。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，所述第三杀毒模块包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器、动态聚焦器和聚焦镜。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，还包括：壳体，所述超快激光器、所述杀毒系统和所述控制系统均安装在所述壳体内；行走机构，安装在所述壳体的底部。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，还包括检测控制系统，用于检测所述行走机构与目标物之间的距离，以控制所述行走机构的运动。

根据本发明提供的一种基于超快激光的杀毒机器人，还包括人机交互系统，所述人机交互系统包括安装在所述壳体上的参数设置面板和控制开关。

本发明实施例提供的基于超快激光的杀毒机器人，将超快激光器发出的超快激光光束分别传输至各个杀毒子系统中，可同时对场所内的空气、地面和物体表面进行杀毒，在有人在场的情况下，杀毒机器人依然可以工作，且对人体和环境不会造成危害，更加适合用于公共场所进行病毒消杀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的基于超快激光的杀毒机器人的工作原理图；

图2是本发明提供的基于超快激光的杀毒机器人的内部结构示意图；

图3是本发明提供的基于超快激光的杀毒机器人的主视图；

图4是本发明提供的基于超快激光的杀毒机器人的后视图；

附图标记：

1：超快激光器； 2：传输光路系统； 3：控制系统；

4：检测控制系统； 5：人机交互系统； 6：行走机构；

7：电源系统； 8：定位系统； 10：空气杀毒子系统；

11：空气循环模块； 12：第一杀毒模块； 13：进气口；

20：地面杀毒子系统； 21：吸尘模块； 22：第二杀毒模块；

30：表面杀毒子系统； 31：第三杀毒模块； 32：机械臂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图4描述本发明的基于超快激光的杀毒机器人。

如图1-图4所示，在本发明的一个实施例中，基于超快激光的杀毒机器人包括：超快激光器1、杀毒系统、传输光路系统2和控制系统3。超快激光器1发出的超快激光经过传输光路系统2后射入杀毒系统中，杀毒系统包括空气杀毒子系统10、地面杀毒子系统20和表面杀毒子系统30，控制系统3可控制空气杀毒子系统10、地面杀毒子系统20和表面杀毒子系统30同时工作，或者单独工作，以在控制系统3的控制下，杀毒系统可对场所内的空气、地面以及物体表面同时进行消杀，或者单独对空气、地面或者物体表面进行消杀。进一步地，控制系统3还可用于控制各杀毒子系统的参数设置，以及机器人整体对环境的识别、感知、定位、自身的运动控制等。

具体来说，如图1所示，超快激光器1发出的超快激光光束分束后，经过多个传输光路系统2分别射入不同的杀毒子系统中。超快激光光束在空气杀毒子系统10中高速扫描，形成高脉冲能量的局部空间分布，该局部空间分布类似于无缝帘子形状，空气流过该区域后，其中包含的病毒或者细菌，经过超快激光的照射，其蛋白质变性或者凝固甚至汽化，从而达到灭活病毒和细菌的目的。

超快激光器1发出的超快激光光束进入地面杀毒子系统20后，在地面局部形成高脉冲能量分布的区域，该目标区域内的细菌或者病毒，当超快激光照射时，可使其蛋白质变性或者凝固甚至气化而死亡。

超快激光器1发出的超快激光光束进入表面杀毒子系统30后，聚焦至物体的表面并做高速运动，从而在物品表面形成高脉冲能量的照射区域，该区域内的有害细菌或者病毒经过超快激光照射后，其蛋白质变性或者凝固甚至气化而死亡，达到杀毒灭菌的目的。

进一步地，超快激光器1包括能独立控制其产生的子光束的各种参数以及开关。在本发明的一个实施例中，可选地，超快激光光束为：中心波长为小于等于1060nm的超快激光，脉冲宽度小于700fs，平均功率大于等于10W，单个脉冲能量大于10微焦，重复频率范围为0～100MHz，脉冲峰值功率大于1MW。

进一步地，在本发明的一个实施例中，传输光路系统2包括扩束器、准直器、隔离器以及反射镜光学元器件。可以理解的是：传输光路系统2根据具体的使用情况还可以包括其他光学元器件，而不仅仅局限于本发明一个实施例所列举的范围。

本发明实施例提供的基于超快激光的杀毒机器人，将超快激光器发出的超快激光光束分别传输至各个杀毒子系统中，可同时对场所内的空气、地面和物体表面进行杀毒，在有人在场的情况下，杀毒机器人依然可以工作，且对人体和环境不会造成危害，更加适合用于公共场所进行病毒消杀。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，空气杀毒子系统10包括：空气循环模块11和第一杀毒模块12，该空气循环模块11和第一杀毒模块12均与控制系统3电连接。

具体来说，在空气循环模块11的作用下，室内空气进入杀毒机器人内，超快激光光束在第一杀毒模块12的作用下高速扫描，形成高脉冲能量的局部空间分布，该局部空间分布类似于无缝帘子形状，室内空气流过该区域后，其中包含的病毒或者细菌，经过超快激光的照射，其蛋白质变性或者凝固甚至汽化，从而被杀灭。经过第一杀毒模块12杀毒净化的空气在空气循环模块11的作用下排出杀毒机器人外，以将空气中的病毒杀灭。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一杀毒模块12包括：准直器、扩束器、反射器、整形器、聚焦器和扫描器。具体来说，准直器用于将射入第一杀毒模块12中的发散的超快激光光束进行准直，使其成为平行光束。整形器用于将超快激光光束整形至合适的形状。扩束器用于将超快激光光束的直径变大，同时减小超快激光光束的发散角，以利于超快激光光束聚焦至物体表面。扫描器用于高速扫描，以形成光帘状高脉冲能量分布区域。反射镜用于改变超快激光光束的传播路径。可以理解的是：根据所选用的超快激光器1，在对第一杀毒模块12进行设置时，可选择以上所述的多个元器件进行组合设置，而不局限于包括所有的元器件。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，地面杀毒子系统20包括：吸尘模块21和第二杀毒模块22。吸尘模块21与第二杀毒模块22均与控制系统3电连接，在第二杀毒模块22对地面进行杀毒的同时，吸尘模块21可将地面的灰尘、残留颗粒一并吸附清理。

具体来说，射入第二杀毒模块22中的超快激光光束高速扫描，在地面局部形成高脉冲能量分布的区域，该目标区域内的细菌或者病毒，当超快激光照射时，可使其蛋白质变性或者凝固甚至气化而死亡，当该目标区域内有微小昆虫时，通过超快激光光束照射可使其死亡，吸尘模块21可同时将昆虫清理，该目标区域内的微小颗粒，也可使其被超快激光光束击碎甚至直接气化，进而达到除尘净化的目的。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第二杀毒模块22包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器和聚焦器。具体来说，准直器用于将射入第二杀毒模块22中的发散的超快激光光束进行准直，使其成为平行光束。整形器用于将超快激光光束整形至合适的形状。扩束器用于将超快激光光束的直径变大，同时减小超快激光光束的发散角，以利于超快激光光束聚焦至物体表面。扫描器用于高速扫描，以形成目标区域高脉冲能量分布区域。可以理解的是：根据所选用的超快激光器1，在对第二杀毒模块22进行设置时，可选择以上所述的多个元器件进行组合设置，而不局限于包括所有的元器件。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，表面杀毒子系统30包括：第三杀毒模块31和机械臂32，该第三杀毒模块31和机械臂32均与控制系统3电连接，机械臂32用于带动该第三杀毒模块31移动，以对物体表面进行杀毒。

具体来说，超快激光光速射入第三杀毒模块31后，聚焦至物体的表面并做高速运动，从而在物体表面形成高脉冲能量的照射区域，该区域内的有害细菌或者病毒经过超快激光照射后，其蛋白质变性或者凝固甚至气化而死亡，达到杀毒灭菌的目的。在控制系统3的控制下，机械臂32可带动第三杀毒模块31移动，以对物体表面进行杀毒。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第三杀毒模块31包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器、动态聚焦器和聚焦镜。具体来说，准直器用于将射入第三杀毒模块31中的发散的超快激光光束进行准直，使其成为平行光束。整形器用于将超快激光光束整形至合适的形状。扩束器用于将超快激光光束的直径变大，同时减小超快激光光束的发散角，以利于超快激光光束聚焦至物体表面。扫描器用于对物体表面进行扫描，同时超快激光将物体表面进行杀毒。对于平面物体表面，超快激光光束经过聚焦器后可聚焦至在平面物体表面，以进行杀毒。对于三维物体表面，动态聚焦子模块根据三维地面与超快激光器1之间的距离，调整超快激光的焦点，使其通过聚焦器后可以聚焦至三维地面的表面，并做一定规律和速度的运动，在物体表面形成高脉冲能量的超快激光分布区域，以进行杀毒。

进一步地，控制系统3还可根据空气循环模块11的状态控制第一杀毒模块12启动或者停止，如根据空气循环模块11的送风量设定第一杀毒模块12的启停等。

如图3和图4所示，在本发明的一个实施例中，基于超快激光的杀毒机器人还包括：壳体和行走机构6。具体来说，超快激光器1和控制系统3安装在壳体内，壳体的一侧形成有进气口13，壳体与该进气口13相对的一侧形成有排气口，空气杀毒子系统10安装在该排气口的位置，室内空气在空气循环模块11的作用下由进气口13进入杀毒机器人内，在第一杀毒模块12的作用下，将空气中的病毒或者病菌杀灭后由排气口排出，以对室内空气进行杀毒。地面杀毒子系统20和吸尘模块21安装在壳体的底部，在第二杀毒模块22对地面杀毒的同时，吸尘模块21可以将地面残留颗粒进行吸附处理。进一步地，吸尘模块21包括形成在壳体上的吸尘口，以及与吸尘口连接的存储仓，该存储仓用于储存吸尘模块21吸附进来的残留颗粒。表面杀毒子系统30安装在壳体的上部，当其工作时，控制系统3控制机械臂32带动第三杀毒模块31伸出壳体外部，已对物体表面进行杀毒。

行走机构6安装在壳体的底部，以带动杀毒机器人进行移动。具体地，在本发明的一个实施例中，行走机构6包括前轮和后轮，可选地，在本发明的一个实施例中，前轮的数量为一个，后轮为两个。可以理解的是：前轮和后轮的具体数量可根据实际情况而定。

进一步地，在本发明的一个实施例中，基于超快激光的杀毒机器人还包括检测控制系统4和人机交互系统5。具体来说，检测控制系统4与行走机构6电连接，其可检测行走机构6与目标物之间的距离，以控制行走机构6移动至目标物。进一步地，检测控制系统4还可用于环境内空气质量检测，当环境内空气质量不达标时，即发送信号至控制系统3，控制系统3控制空气杀毒子系统10启动，开始对空气进行消杀。人机交互系统5安装在壳体内，并提供人机交互接口，同时，人机交互系统5包括设置在壳体上的参数设置面板和控制开关，以对杀毒机器人的杀毒系统、超快激光器1进行参数化设置。进一步地，基于超快激光的杀毒机器人还包括电源系统7和定位系统8，电源系统7安装在壳体的底部用于对杀毒机器人进行供电，定位系统8安装在壳体的顶部，用于确定机器人在环境中的位置，完成机器人杀毒的路径规划。

本发明实施例提供的基于超快激光的杀毒机器人，通过设置杀毒系统，能够满足各种复杂场所的杀毒灭菌的需求，能同时对环境中的空气、地面和物体表面进行连续的有人在线的杀毒灭菌，杀毒时间短，效果好，不会对人体或者环境造成不良影响。另外，由于超快激光的极高脉冲能量，和较小的平均输出功率，不同于现有使用高强度紫外线杀毒的方法，极大的提高了能量的利用效率，达到了节能的目的；借助于模块化设计，节省了成本；并且本装置使用与维护简单，使用效率更高、更安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，包括：

超快激光器；

杀毒系统，通过传输光路系统与所述超快激光器连接；

控制系统，与所述超快激光器和所述杀毒系统电连接；

其中，所述杀毒系统包括：分别与所述控制系统电连接的空气杀毒子系统、地面杀毒子系统和表面杀毒子系统。

2.根据权利要求1所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述空气杀毒子系统包括：

与所述控制系统电连接的空气循环模块和第一杀毒模块，

所述第一杀毒模块用于对进入所述杀毒机器人中的空气进行杀毒。

3.根据权利要求2所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述第一杀毒模块包括：准直器、扩束器、反射器、整形器、聚焦器和扫描器。

4.根据权利要求1所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述地面杀毒子系统包括：

与所述控制系统电连接的第二杀毒模块和吸尘模块，

所述吸尘模块用于在所述第二杀毒模块对地面进行杀毒的同时清除地面的残留颗粒。

5.根据权利要求4所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述第二杀毒模块包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器和聚焦器。

6.根据权利要求1所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述表面杀毒子系统包括：

与所述控制系统电连接的第三杀毒模块和机械臂，

所述机械臂用于带动所述第三杀毒模块移动，以对物体表面进行杀毒。

7.根据权利要求6所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，所述第三杀毒模块包括：准直器、扩束器、整形器、扫描器、动态聚焦器和聚焦镜。

8.根据权利要求1所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，还包括：

壳体，所述超快激光器、所述杀毒系统和所述控制系统均安装在所述壳体内；

行走机构，安装在所述壳体的底部。

9.根据权利要求8所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，还包括检测控制系统，用于检测所述行走机构与目标物之间的距离，以控制所述行走机构的运动。

10.根据权利要求8所述的基于超快激光的杀毒机器人，其特征在于，还包括人机交互系统，所述人机交互系统包括安装在所述壳体上的参数设置面板和控制开关。

Images