CN114470257A - 一种使用远紫外线的消毒机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用远紫外线的消毒机器人，包括有远紫外线消杀系统、视频识别系统和中央控制系统；远紫外线消杀系统包括有效波长在200～230nm的远紫外线光源、用于传导远紫外线光源的光学系统、为该紫外线光源提供电源的驱动电源、用于感应人体安全距离且可实现自动关断的微波传感器；视频识别系统用于自动识别人机距离，以使消毒机器人在实时消毒时自动规避人；中央控制系统用于控制远紫外线消杀系统和视频识别系统动作实现人机共存时的有效消毒。本发明提出的一种使用远紫外线的消毒机器人，使用对人体友好的远紫外光源，可实现在有人场景下，对环境的空气和物体外表面进行细菌病毒等微生物的有效杀灭。
Description
技术领域
本发明涉及消毒技术领域，具体涉及一种使用远紫外线的消毒机器人。
背景技术
车站、医院、超市、学校等公共场所作为人员密集区域，容易作为疾病及病毒传播的场所，因此需要经常对上述区域进行消毒。常见的方式为在上述场所设置紫外线消毒机器人，在人员离开的情况下打开机器人进行消毒。
现有的紫外线消毒机器人使用传统253.7nm汞灯紫外线技术，在无人场景下得到广泛使用。对于有人场景，按照《消毒技术规范》，紫外线不可直接照射人体；按IEC-62471和美国UL8802标准，即使加上某种程度的传感器，仍可能在故障状态下对人体造成伤害；在直射人体后，大概率造成角膜脱落、皮肤红斑、皮肤癌等伤害。因此，现有的紫外线消毒机器人无法做到有人场景中进行实时消毒，鉴于此，本发明提出一种使用远紫外线的消毒机器人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用远紫外线的消毒机器人，使用对人体友好的远紫外光源，在有人场景时对环境即时消杀细菌、病毒、真菌等微生物。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用远紫外线的消毒机器人，包括有机器人主体，还包括有远紫外线消杀系统、视频识别系统和中央控制系统；
远紫外线消杀系统包括有效波长在200～230nm的远紫外线光源、用于传导远紫外线光源的光学系统、为该远紫外线光源提供电源的驱动电源、用于感应人体安全距离且可实现自动关断的微波传感器；
视频识别系统用于自动识别人机距离，以使消毒机器人在实时消毒时自动规避人；
中央控制系统用于控制远紫外线消杀系统和视频识别系统动作实现人机共存时的有效消毒。
优选的，光学系统发射的远紫外线光源的波长为222nm。
优选的，远紫外线光源采用包含带通紫外滤光片过滤的氯化氪准分子灯，或者发光二极管。
优选的，光学系统采用基于在紫外波段具有高反射率的材料制成的反射器。
优选的，视频识别系统包括有数据采集系统和数据分析系统，数据采集系统包括设置于机器人主体上的激光雷达、3D相机和摄像头。
优选的，机器人主体包括自动移动系统、承载部以及为自动移动系统工作提供电源的电池，远紫外线消杀系统、视频识别系统和中央控制系统设置于机器人主体的承载部上。
优选的，该消毒机器人还包括有图像显示系统，图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
优选的，机器人主体的承载部上还设置有辅助消杀装置，辅助消杀装置选用装载次氯酸钠药水和/或过氧化氢药水的喷雾装置。
与现有技术相比，本发明提供了在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体无害化消杀的策略，具备以下有益效果：
(1)本发明提出的消毒机器人，使用对人体友好的远紫外光源，可实现在有人场景下，对环境的空气和物体外表面进行细菌病毒等微生物的有效杀灭。
(2)本发明采用微波感应近距离自动关断装置和视频识别人体距离自动关断装置相配合，在人体距离光源达到临界距离(即照射到人体的紫外线达到某个安全临界值时)，自动关断光源；大于临界距离时，则持续开灯消杀微生物。从而实现人机共存、保证人体安全的环境消杀。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明中一种使用远紫外线的消毒机器人的系统控制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
请参阅图1，本实施例提出一种使用远紫外线的消毒机器人，包括有机器人主体、远紫外线消杀系统、视频识别系统、中央控制系统和图像显示系统。
其中，机器人主体包括自动移动系统、承载部以及为自动移动系统工作提供电源的电池；而远紫外线消杀系统、视频识别系统、中央控制系统和图像显示系统则全部设置于机器人主体的承载部上，机器人主体中的电池选用锂电池、铅电池等蓄能装置；自动移动系统则由行走轮、驱动轮、转向机构以及驱动马达组成，驱动轮与驱动马达动力连接，行走轮与转向机构控制连接，驱动马达与控制器控制连接，通过控制器可控制消毒机器人自由行走、转弯等动作。
远紫外线消杀系统包括有效波长在200～230nm的远紫外线光源、用于传导远紫外线光源的光学系统、为该远紫外线光源提供电源的驱动电源、用于感应人体距离且可实现自动关断的微波传感器。
根据光化学第一定律，只有被吸收了的光子才能诱发光化学反应。在光子到达细胞之前，必须经过一定的路程，即穿过一些介质。光子能量越高，反应性越强，从而在介质中的穿透距离也越短。相对于传统的254nm紫外线消毒，远紫外线光子的能量更高，更容易在介质中衰减。在人体皮肤最外层的角质层中，0.3mm的距离，远紫外线的能量就减半。而这层角质层的厚度为5～20nm厚，形成了阻止远紫外线进入人体的保护膜。在人的眼球和空气之间有一层角膜，厚度约500mm，远紫外线不能穿过而到达眼球。细菌和病毒的几何尺寸通常小于1μm，在纳米级别，所以远紫外线依然可以消毒。
200～230nm的远紫外线具有同时攻击核酸和蛋白质的特点(远紫外线不但在核酸中有吸收，在蛋白质中有更大吸收)，因此其消毒能力和传统的254nm紫外线的消毒能力相当或更强，远紫外线光源采用包含带通紫外滤光片过滤的氯化氪准分子灯或者发光二极管，能够构成远紫外线“对人体友好”特征的是200-230nm波长的紫外线，其余波长的紫外线则会伤人或产生较多臭氧，因此远紫外线消毒灯必须配以光栅，阻挡此范围以外的波长放出。
光学系统采用基于在紫外波段具有高反射率的材料制成的反射器，反射器材料包括但不限于铝、银、聚四氟乙烯等，远紫外线经过反射器反射后，增加了消毒灭菌的辐照强度，做到全面无死角快速消毒。
微波传感器基于多普勒原理，可在预设距离感知人体微动，从而在某个预设距离感知人体，从而实现自动关断。按ACGIH的TLV标准，IEC62471标准，中国卫健委的《消毒技术规范》均对人体允许各波段紫外线综合曝值上限有相似要求，因此距离紫外线过近时接受长时间辐照，可能会超过允许曝值上限。通过准确计算符合曝值上限要求的离灯距离，可以使本发明设备在有人场景时仍保证合规；在极端情况时，自动关断系统失灵时，由于远紫外线对人体的友好性，仍然可以预期人体不受到可观测到的伤害。
视频识别系统包括有数据采集系统和数据分析系统，数据采集系统包括设置于机器人主体上的激光雷达、3D相机和摄像头。机器人主体通过自动移动系统进行自由行走，并且配合激光雷达通过扫描待消毒区域全景，从而构建待消毒区域图，并自主定位自身所在位置，规划消毒线路，自主进行导航，智能规避障碍，灵活的进行移动，实现自主行走。3D相机和摄像头可结合AR现实增强技术和视觉成像融合技术，实现远程控制机器人自主识别消毒区域的人，自动识别人机距离，使消毒机器人在实时消毒时自动规避人。另外，当该系统视频识别到距离人体达到临界距离时，可自动关断远紫外线，形成微波感应自动关断的辅助安全装置，需要说明的是，视频识别系统识别人体距离并控制远紫外线的关断采用目前已经成熟的现有技术，其工作原理就不再进行赘述。
中央控制系统为带微处理器和相关软件的装置，用于控制远紫外线消杀系统和视频识别系统动作实现人机共存时的有效消毒。
该消毒机器人还包括有图像显示系统，图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
另外，根据现场实际需要，本发明中的机器人主体的承载部上还可设置辅助消杀装置，辅助消杀装置选用装载次氯酸钠药水和/或过氧化氢药水的喷雾装置，辅助消杀装置随着机器人主体的自由行走进行喷雾，其与远紫外线配合共同工作，保证人体安全的环境消杀。
本发明提出一种使用远紫外线的消毒机器人，工作时，机器人主体通过自动移动系统且配合激光雷达通过扫描待消毒区域全景，从而构建待消毒区域图，并自主定位自身所在位置，规划消毒线路，在有人的场景下，机器人自主进行导航在消毒线路上自由行走，行走的同时，氯化氪准分子灯或者发光二极管工作发出远紫外线，辅助消杀装置则通过喷雾方式将杀毒药水喷洒在待消毒区域，远紫外线光源经过反射器后增大照射辐照度，远紫外线对消毒区域进行全面无死角快速消毒。在消毒的过程中，微波传感器不断的处于工作状态，即其不断的感应人体具远紫外线光源的距离，当人体距离远紫外线光源达到临界距离时，自动关断远紫外线。而视频识别系统也处于监测状态，视频识别到距离人体达到临界距离时，同样能实现自动关断远紫外线。当机器人主体在行走过程中碰到极端情况下，可按下紧急手动关断装置来使机器人主体整机停止工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种使用远紫外线的消毒机器人，包括有机器人主体，其特征在于，还包括有远紫外线消杀系统、视频识别系统和中央控制系统；
远紫外线消杀系统包括有效波长在200～300nm的远紫外线光源、用于传导远紫外线光源的光学系统、为该光学系统提供电源的驱动电源、用于感应人体距离且可实现自动关断的微波传感器；
视频识别系统用于自动识别人机距离，以使消毒机器人在实时消毒时自动规避人；
中央控制系统用于控制远紫外线消杀系统和视频识别系统动作实现人机共存时的有效消毒。
2.根据权利要求1所述的一种使用远紫外线的消毒机器人，其特征在于：光学系统发射的远紫外线光源的波长为200-230nm范围内。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用远紫外线的消毒机器人，其特征在于：远紫外线光源采用包含带通紫外滤光片过滤的氯化氪准分子灯，或者发光二极管。
4.根据权利要求3所述的在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体安全的消杀策略，其特征在于，光学系统采用基于在紫外波段具有高反射率的材料制成的反射器。
5.根据权利要求1或2所述的在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体安全的消杀策略，其特征在于：视频识别系统包括有数据采集系统和数据分析系统，数据采集系统包括设置于机器人主体上的激光雷达、3D相机和摄像头。
6.根据权利要求5所述的在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体安全的消杀策略，其特征在于：机器人主体包括自动移动系统、承载部以及为自动移动系统工作提供电源的电池，远紫外线消杀系统、视频识别系统和中央控制系统设置于机器人主体的承载部上。
7.根据权利要求6所述的在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体安全的消杀策略，其特征在于：该消毒机器人还包括有图像显示系统，图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
8.根据权利要求7所述的在任何潜在生物危害和微生物传染环境下，对环境与样品表面进行全自动路径规划的对人体安全的消杀策略，其特征在于：机器人主体的承载部上还设置可以辅助消杀装置，辅助消杀装置选用装载次氯酸钠药水和/或过氧化氢药水的喷雾装置。
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