CN113359749B - 基于智能机器人的巡航消毒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于智能机器人的巡航消毒方法，属于智能消毒领域。所述方法为：将地图栅格化，根据栅格内障碍物的面积将栅格标记为三类栅格；在第i号栅格内，根据第i+1号栅格内的超声波数据判断有无障碍物。若无障碍物，则机器人沿既定路径前进；若有障碍物，则采集红外及OpenMV图像数据，并将数据与人的特征参数对比：若数据吻合度达70％,判定为有人存在，则将第i+1号栅格标记为第四类栅格并修改该栅格的消毒等级；若多次检测该栅格内有非人障碍物，则对栅格降级处理。本发明实时检测当前栅格内温湿度并判定是否变更消毒等级；根据环境信息实时调整消毒模式和巡航路径，巡航与消毒过程互不干扰，保证了消毒效果，并最大程度地保护人类健康。

Description

基于智能机器人的巡航消毒方法
技术领域
本发明属楼宇消毒领域，具体涉及一种基于智能机器人的巡航消毒方法。
背景技术
消毒机器人用来代替人工对环境、物品等执行消毒工作，通常有两种消毒方式，一种是采用大功率紫外线灯消毒，另一种是采用喷雾消毒，巡航中一般都配置有巡航避障系统。其中，紫外线消毒机器人由于紫外线长时间照射对人体有害，因此不能实现人机共存，即只能在晚上进行消毒；雾化式消毒机器人一般通过巡航的方式实现相应区域的消毒。
现有技术中，消毒机器人缺少可靠的路径构建及巡航方法，其消毒区域覆盖率最高只能达到83％。传统的消毒设备在室内环境下，定位精度低、路径不可变，难以满足疫情期间变化频繁的各类场景消毒，例如，物品更替、人体走动等。同时，现有的消毒机器人缺少高效的对人无害的消毒方法，表现在：一方面，以传统定量的消毒方式不仅不能够满足高频率消毒、高消毒效率的要求，而且难以确保消毒范围与效果，还会造成很大的浪费；另一方面，由于消毒液的气体凝胶特性，在人员流动时，难以避免对人的呼吸道造成危害。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种基于智能机器人的巡航消毒方法，集高效雾化消毒、智能避障巡航于一体，以栅格化路径构建方法为基础，根据环境信息实时调整消毒模式和巡航路径，巡航过程与消毒过程不会相互干扰，将消毒过程与巡航过程相结合，实现对人无害的、不过度的高效消毒与智能巡航功能。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
本发明实施例提供了一种基于智能机器人的巡航消毒方法，所述巡航消毒方法包括如下步骤：
步骤S1，确定巡航消毒区域，并载入巡航消毒区域地图；
步骤S2，对所述巡航消毒区域地图进行栅格化并将各类栅格标记为相应的消毒等级；栅格包括被墙体完全覆盖的第三类栅格、部分含有障碍物的第二类栅格和不含障碍物的第一类栅格；将不同种类的栅格进行相应的消毒等级的设定，其中消毒等级分为A级消毒等级和B级消毒等级，将第一类栅格和第二类栅格的消毒等级设定为标记为A级；
步骤S3，智能机器人根据栅格种类自动规划巡航路径，开启巡航装置、消毒装置，开始对当前区域进行消毒；
步骤S4，在第i号栅格内，采集第i+1号栅格的超声波数据，根据超声波数据的分析结果，机器人判断是否进行下一步的信息采集及信息分析：若超声波传感器检测到周围存在障碍物则进行下一步的信息采集及信息分析，根据以上信息的分析结果对第i+1号栅格类型进行重新分类及该栅格的消毒等级进行重新划分；若超声波传感器检测到周围不存在障碍物则按既定路线巡航及既定消毒模式消毒；
超声波传感器在整个巡航过程不断检测周围是否存在障碍物，当根据检测到的超声波数据判定i+1号栅格内有障碍物时，开启红外传感器、OpenMV图像模块，采集第i+1号栅格内的红外数据及OpenMV图像，若检测到的红外数据及OpenMV图像符合人的特征参数数据，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并且将该栅格的消毒等级变更为B级；
当根据检测到的超声波数据判定i+1号栅格内有障碍物时，开启红外传感器、OpenMV图像模块，采集第i+1号栅格内的红外数据及OpenMV图像，若检测到的红外数据及OpenMV图像均不符合人的特征参数数据，判定前方栅格内存在临时障碍物，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并将本栅格的消毒等级变更为B级；经多次检测后若该栅格都存在非生命体的障碍物，则将该栅格标记为第二类B栅格，并将改栅格的消毒等级调整为B级；
步骤S5，采集第i号栅格温湿度数据，当温湿度数据低于第一消毒阈值时，不变更当前栅格消毒等级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第一消毒阈值、低于第二消毒阈值时，变更当前栅格消毒等级为B级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第二消毒阈值时，不对当前栅格进行消毒，转入步骤S6
步骤S6，按巡航路径及相应的巡航模式，前进至第i+1号栅格，并按栅格的消毒等级执行相应的消毒模式；消毒完成后，进入步骤S7；
步骤S7，判断i+2是否大于栅格最大数量；若否，i＝i+1,转入步骤S4；若是，在当前栅格及下一栅格中根据步骤S5中判断的消毒等级执行一分钟的持续消毒，然后结束消毒工作。
上述方案中，所述步骤S2包括：
步骤S2.1，对消毒区域地图进行栅格化，单个栅格面积为机器人定点消毒面积；所述定点消毒面积，为机器人处于栅格位置中心时，喷洒区域可至栅格边界；
步骤S2.2，对栅格进行识别，将被墙体完全覆盖的栅格识别为第三类栅格，部分含有障碍物的栅格识别为第二类栅格，不含障碍物的栅格识别为第一类栅格；其中，第二类栅格中至少有一个边是完整的，不被障碍物覆盖；
步骤S2.3，剔除第三类栅格，将第一类栅格、第二类栅格按顺序排列生成巡航路径，并对所述巡航路径中的每个栅格编号；同时，将第一类、第二类栅格消毒等级设定为A级。
上述方案中，所述步骤S2.3包括：对需要着重消毒的的栅格进行人为指定消毒等级，对栅格的编号进行权重赋值标记；当执行步骤S7时，对指定的栅格进行着重消毒。
上述方案中，所述步骤S4对栅格进行识别，还包括：将多次检测仍被临时障碍物覆盖的栅格划分为第二类B栅格。
上述方案中，所述编号与该栅格中心的经纬度地理坐标对应。
上述方案中，所述相应的巡航模式如下：第一类栅格执行中线巡航模式，第二类栅格执行边界巡航模式，第二类B栅格执行边界巡航模式执行避障功能时，若生命体恰好在巡航路径上，则将该栅格当前执行的巡航模式切换为另一种巡航模式。
上述方案中，所述的消毒等级包括两种：A级消毒等级和B级消毒等级。其中，机器人执行A级消毒等级时机器人在栅格中心，将消毒液喷洒至边界的消毒；执行B类消毒等级时，机器人进行半径为30厘米的消毒；两种消毒等级在整个巡航消毒过程中根据当时的温湿度等级及是否正在进行对人的避障进行切换。
本发明充分发挥了机器人智能巡航的优势，在巡航过程中根据当前环境实时调整巡航路径，将消毒区域中的温度、湿度及红外数据整合到路径调整中，并根据环境信息实时调整消毒模式和巡航路径，巡航过程与消毒过程不会相互干扰，在提高消毒面积覆盖率、保证消毒效果的同时，最大程度保护人类的健康。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。以下描述中的附图仅作为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他附图。
图1是本发明实施例所提供的基于智能机器人的巡航消毒方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种基于智能机器人的巡航消毒方法，如图1所示，所述巡航消毒方法包括如下步骤：
步骤S1，确定巡航消毒区域，并载入所述巡航消毒区域地图。
本步骤中，所述消毒区域地图，包括边界线、固定障碍物、临时障碍物等。这里的消毒区域地图，可以通过人工方式载入，也可以在导航定位模块和局部定位算法的辅助下运用红外传感器和超声波传感器进行区域扫描获得。通常针对于地势较平坦的楼宇内部，且不局限于某一楼层，也可以跨楼层。优选地，所述地图为具有经纬度地理坐标的方位图。
步骤S2，对所述巡航消毒区域地图进行栅格化并将各类栅格标记为相应的消毒等级。栅格包括被墙体完全覆盖的第三类栅格、部分含有障碍物的第二类栅格和不含障碍物的第一类栅格；将不同种类的栅格进行相应的消毒等级的设定，其中消毒等级分为A级消毒等级和B级消毒等级，将第一类栅格和第二类栅格的消毒等级设定为标记为A级。
本步骤中，所述规划巡航路径，包括：
步骤S2.1，对消毒区域地图进行栅格化，单个栅格面积为机器人定点消毒面积；所述定点消毒面积，为机器人处于栅格位置中心时，喷洒区域可至栅格边界；
步骤S2.2，对栅格进行识别，将被墙体完全覆盖的栅格识别为第三类栅格，部分含有障碍物的栅格识别为第二类栅格，不含障碍物的栅格识别为第一类栅格；其中，第二类栅格中至少有一个边是完整的，不被障碍物覆盖；
步骤S2.3，剔除第三类栅格，将第一类栅格、第二类栅格按顺序排列生成巡航路径，并对所述巡航路径中的每个栅格编号。同时，将第一类、第二类栅格消毒等级设定为A级。
本步骤中，所述编号与该栅格中心的经纬度地理坐标对应
本步骤还包括：对巡航路径中的栅格进行人为指定，对栅格的编号进行权重赋值标记，对指定的栅格进行着重消毒。例如，消毒场所为医院时，对覆盖医院垃圾桶附近或卫生间附近区域的栅格指定，进行着重消毒。本步骤中对栅格赋值，使每个栅格对应唯一编号。优选地，所述编号与该栅格中心的经纬度地理坐标对应。这里的编号也可以采用对应的栅格数量，如1、2，至最大栅格数。当需要对指定栅格进行着重消毒时，对栅格的编号进行权重赋值标记，如1A等，即对编号为1的栅格进行A级着重消毒。相应地，当执行步骤S7时，对指定的栅格进行着重消毒。
步骤S3，智能机器人根据栅格种类自动规划巡航路径，开启巡航装置、消毒装置，开始对当前区域进行消毒。
步骤S4，在第i号栅格内，采集第i+1号栅格的超声波数据，根据超声波数据的分析结果，机器人判断是否进行下一步的信息采集及信息分析：若超声波传感器检测到周围存在障碍物则进行下一步的信息采集及信息分析，根据以上信息的分析结果对第i+1号栅格类型进行重新分类并对该栅格的消毒等级进行重新划分；若超声波传感器检测到周围不存在障碍物则按既定路线巡航及既定消毒模式消毒。
超声波传感器在整个巡航过程不断检测周围是否存在障碍物，当根据检测到的超声波数据判定i+1号栅格内有障碍物时，开启红外传感器、OpenMV图像模块，采集第i+1号栅格内的红外数据及OpenMV图像，若检测到的红外数据及OpenMV图像符合人的特征参数数据，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并且将该栅格的消毒等级变更为B级；
当根据检测到的超声波数据判定i+1号栅格内有障碍物时，开启红外传感器、OpenMV图像模块，采集第i+1号栅格内的红外数据及OpenMV图像，若检测到的红外数据及OpenMV图像均不符合人的特征参数数据，判定前方栅格内存在临时障碍物，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并将本栅格的消毒等级变更为B级；经多次检测后若该栅格都存在非生命体的障碍物，则将该栅格标记为第二类B栅格，并将改栅格的消毒等级调整为B级。
本步骤中，所述对栅格进行识别，还包括：将多次检测仍被临时障碍物覆盖的栅格划分为第二类B栅格。
本步骤中，因为第二类栅格是部分含有障碍物的栅格，多次检测仍然存在障碍物的栅格标记为第二类B栅格的目的就是提高巡航速率，下次巡航直接把这个栅格按照第二类B栅格的巡航模式进行巡航，消毒模等级按照B级消毒等级进行消毒。
第二类B栅格和第二类栅格的巡航模式一样，都是边界巡航模式，不同的是第二类B栅格可以人为调整为第一类栅格，并且第二类B栅格都执行B级消毒模式(比如：某个栅格内有诸如病床这种长时间存放的临时障碍物才会被判断为第二类B栅格，第二类B栅格在下次巡航时首选边界巡航模式，省去了采集信息并规划巡航路线的时间，提高了巡航速度。并且这类栅格如果执行A级消毒模式的话会把消毒液喷到病床上，所以这类栅格都执行B级消毒模式)。
步骤S5，采集第i号栅格温湿度数据，当温湿度数据低于第一消毒阈值时，不变更当前栅格消毒等级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第一消毒阈值、低于第二消毒阈值时，变更当前栅格消毒等级为B级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第二消毒阈值时，不对当前栅格进行消毒，转入步骤S6转入步骤S6。
步骤S6，按巡航路径及相应的巡航模式，前进至第i+1号栅格，并按栅格的消毒等级执行相应的消毒模式；消毒完成后，进入步骤S7。
本步骤中，所述相应的巡航模式如下：第一类栅格执行中线巡航模式，第二类栅格执行边界巡航模式，第二类B栅格执行边界巡航模式并执行避障功能时，若生命体恰好在巡航路径上，则将该栅格当前执行的巡航模式切换为另一种巡航模式。
步骤S7，判断i+2是否大于栅格最大数量；若否，i＝i+1,转入步骤S4；若是，在当前栅格及下一栅格中根据步骤S5中判断的消毒等级执行一分钟的持续消毒，然后结束消毒工作。
本步骤中，所述的消毒等级包括两种：A级消毒等级和B级消毒等级。其中，机器人执行A级消毒等级时机器人在栅格中心，将消毒液喷洒至边界的消毒；执行B类消毒等级时，机器人进行半径为30厘米的消毒；两种消毒等级在整个巡航消毒过程中根据当时的温湿度等级及是否正在进行对人的避障进行切换。
由上述技术方案可以看出，本发明实施例所提供的基于智能机器人的巡航消毒方法，充分发挥了机器人智能巡航的优势，在巡航过程中根据当前环境实时调整巡航路径，将消毒区域中的温度、湿度及红外数据整合到路径调整中，并根据采集的环境参数实时调整消毒模式，巡航过程与消毒过程不会相互干扰，保证消毒过程在避开障碍物、不危害生物体的前提下，实现区域覆盖面积最大化，提升消毒效果。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述巡航消毒方法包括如下步骤：
步骤S1，确定巡航消毒区域，并载入巡航消毒区域地图；
步骤S2，对所述巡航消毒区域地图进行栅格化并将各类栅格标记为相应的消毒等级；栅格包括被墙体完全覆盖的第三类栅格、部分含有障碍物的第二类栅格和不含障碍物的第一类栅格；将不同种类的栅格进行相应的消毒等级的设定，其中消毒等级分为A级消毒等级和B级消毒等级，将第一类栅格和第二类栅格的消毒等级设定为标记为A级；
步骤S3，智能机器人根据栅格种类自动规划巡航路径，开启巡航装置、消毒装置，开始对当前区域进行消毒；
步骤S4，在第i号栅格内，采集第i+1号栅格的超声波数据，根据超声波数据的分析结果，机器人判断是否进行下一步的信息采集及信息分析：若超声波传感器检测到周围存在障碍物则进行下一步的信息采集及信息分析，根据以上信息的分析结果对第i+1号栅格类型进行重新分类及该栅格的消毒等级进行重新划分；若超声波传感器检测到周围不存在障碍物则按既定路线巡航及既定消毒模式消毒；
超声波传感器在整个巡航过程不断检测周围是否存在障碍物，当根据检测到的超声波数据判定i+1号栅格内有障碍物时，开启红外传感器、OpenMV图像模块，采集第i+1号栅格内的红外数据及OpenMV图像，若检测到的红外数据及OpenMV图像符合人的特征参数数据，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并且将该栅格的消毒等级变更为B级；
若检测到的红外数据及OpenMV图像均不符合人的特征参数数据，判定前方栅格内存在临时障碍物，则将本次消毒巡航路径中的第i+1号栅格标记为第四类栅格，并将本栅格的消毒等级变更为B级；经多次检测后若该栅格都存在非生命体的障碍物，则将该栅格标记为第二类B栅格，并将该栅格的消毒等级调整为B级；
步骤S5，采集第i号栅格温湿度数据，当温湿度数据低于第一消毒阈值时，不变更当前栅格消毒等级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第一消毒阈值、低于第二消毒阈值时，变更当前栅格消毒等级为B级，转入步骤S6；当温湿度数据不低于第二消毒阈值时，不对当前栅格进行消毒，转入步骤S6；
步骤S6，按巡航路径及相应的巡航模式，前进至第i+1号栅格，并按栅格的消毒等级执行相应的消毒模式；消毒完成后，进入步骤S7；
步骤S7，判断i+2是否大于栅格最大数量；若否，i＝i+1,转入步骤S4；若是，在当前栅格及下一栅格中根据步骤S5中判断的消毒等级执行一分钟的持续消毒，然后结束消毒工作。
2.根据权利要求1所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1，对消毒区域地图进行栅格化，单个栅格面积为机器人定点消毒面积；所述定点消毒面积，为机器人处于栅格位置中心时，喷洒区域可至栅格边界；
步骤S2.2，对栅格进行识别，将被墙体完全覆盖的栅格识别为第三类栅格，部分含有障碍物的栅格识别为第二类栅格，不含障碍物的栅格识别为第一类栅格；其中，第二类栅格中至少有一个边是完整的，不被障碍物覆盖；
步骤S2.3，剔除第三类栅格，将第一类栅格、第二类栅格按顺序排列生成巡航路径，并对所述巡航路径中的每个栅格编号；同时，将第一类、第二类栅格消毒等级设定为A级。
3.根据权利要求2所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，
所述步骤S2.3包括：对巡航路径中的栅格进行人为指定，对栅格的编号进行权重赋值标记；
当执行步骤S7时，对指定的栅格进行着重消毒。
4.根据权利要求2所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述步骤S4对栅格进行识别，还包括：将多次检测仍被临时障碍物覆盖的栅格划分为第二类B栅格。
5.根据权利要求2所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述编号与该栅格中心的经纬度地理坐标对应。
6.根据权利要求1所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述相应的巡航模式如下：第一类栅格执行中线巡航模式，第二类栅格执行边界巡航模式，第二类B栅格执行边界巡航模式执行避障功能时，若生命体恰好在巡航路径上，则将该栅格当前执行的巡航模式切换为另一种巡航模式。
7.根据权利要求1所述的基于智能机器人的巡航消毒方法，其特征在于，所述的消毒等级包括两种：A级消毒等级和B级消毒等级；其中，机器人执行A级消毒等级时机器人在栅格中心，将消毒液喷洒至边界的消毒；执行B类消毒等级时，机器人进行半径为30厘米的消毒；两种消毒等级在整个巡航消毒过程中根据当时的温湿度等级及是否正在进行对人的避障进行切换。
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