CN114848867B - 一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人 - Google Patents
一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，包括用于驱动机器人移动的基座和设置于基座上方的机器人主体，机器人主体包括全面消毒模块、控制模块、感知模块，机器人主体与基座之间还设置有升降装置，升降装置用于调节机器人主体与基座之间的距离，全面消毒模块包括紫外消毒子模块和雾化消毒子模块，紫外消毒子模块包括伸缩机构和紫外消毒灯，雾化消毒子模块用于通过过氧化氢干雾进行消毒，紫外消毒子模块、雾化消毒子模块均与控制模块电性连接，感知模块用于获取车厢内的环境信息，环境信息包括宽度信息和高度信息，宽度信息表征车厢两侧的座椅宽度，高度信息表征车厢两侧的座椅高度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人。
背景技术
随着国内轨道列车事业的快速发展，越来越多的人选择乘坐地铁或高铁等公共交通工具出行。在这种人流量较大且人群聚集的环境中，消毒杀菌是保障乘客安全的基础性工作，更是重中之重。
目前，轨道列车上的消毒方式通常使用紫外线消毒灯对车厢内部进行消毒，以保障乘客的健康，但是由于紫外线可能对人体造成伤害，通常在将紫外灯放置到车厢内后人员需要迅速离开，等待消毒完成后再将紫外线灯搬至另外需要消毒的区域，因此更加浪费人力。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其具有可在车厢内自主移动消杀，无需人员参与，省时省力的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，包括用于驱动机器人移动的基座和设置于所述基座上方的机器人主体，其特征在于，所述机器人主体包括全面消毒模块、控制模块、感知模块，所述机器人主体与所述基座之间还设置有升降装置，所述升降装置用于调节所述机器人主体与所述基座之间的距离，
所述全面消毒模块包括紫外消毒子模块和雾化消毒子模块，所述紫外消毒子模块包括伸缩机构和紫外消毒灯，所述伸缩机构用于调节所述紫外消毒灯与机器人主体之间的距离，所述雾化消毒子模块用于通过过氧化氢干雾进行消毒，所述紫外消毒子模块、雾化消毒子模块均与所述控制模块电性连接，
所述感知模块用于获取车厢内的环境信息，所述环境信息包括宽度信息和高度信息，所述宽度信息表征车厢两侧的座椅宽度，所述高度信息表征车厢两侧的座椅高度，
所述控制模块根据所述宽度信息控制伸缩机构伸缩以调节紫外消毒灯与机器人主体之间的距离；所述控制模块根据所述高度信息控制所述升降装置调节机器人主体的高度以使所述紫外消毒灯位于座椅上方。
进一步设置：所述机器人主体还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于与高铁系统或地铁系统进行无线通讯获取判断信息，所述判断信息包括种类信息和实时图像信息，所述种类信息表征复合消毒机器人位于地铁还是高铁，所述实时图像信息表征各车厢内部的实时图像，所述机器人主体还包括切换模块、辅助消毒模块，所述切换模块包括提取子模块和判断子模块，所述提取子模块根据实时图像信息提取定位信息及人员信息，所述定位信息表征消毒机器人所处车厢，所述人员信息表征以消毒机器人所处车厢为基准前后相邻的车厢及消毒机器人所处车厢该三个车厢内是否存在乘客，所述判断子模块根据种类信息、定位信息及人员信息判断执行全面消毒策略或辅助消毒策略并向所述控制装置发送对应的执行信号，
所述全面消毒策略为所述控制模块控制所述全面消毒模块运行，辅助消毒模块停止运行；
所述辅助消毒策略为所述控制模块控制所述辅助消毒模块运行，全面消毒模块停止运行；
所述辅助消毒模块具体为紫外线循环风装置。
进一步设置：若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内存在乘客，则执行辅助消毒策略；
若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内不存在乘客，则执行全面消毒策略；
若复合消毒机器人位于地铁上，则执行辅助消毒策略。
进一步设置：所述感知模块包括设置于所述机器人主体顶部的距离传感器，所述环境信息还包括表征距离传感器与车厢顶部之间距离的高度调节信息，所述控制模块执行辅助消毒策略时，控制模块根据所述高度调节信息控制升降装置运行以使机器人主体的顶部与车厢顶部之间距离达到预设避让距离，且此时所述控制模块控制伸缩机构收缩使紫外消毒灯与机器人主体之间间距达到预设最小值。
进一步设置：所述机器人主体还包括避让系统，所述避让系统包括座位数据库、图像处理模块、路径预判模块，所述感知模块包括设置在机器人主体上的摄像头，所述环境信息包括表征过道内图像信息的实际图像信息，
所述座位数据库包括若干乘客信息，若干乘客信息对应不同车厢内座位占客信息，所述座位占客信息反映车厢内乘客购票对应的座位位置；
所述图像处理模块，获取感知模块得到的实际图像信息，根据所述实际图像信息分析得到行走乘客信息，所述行走乘客信息反映基座前后过道内乘客的行走方向；
所述路径预判模块，获取所述图像处理模块中的行走乘客信息，获取座位数据库中的座位占客信息，根据所述行走乘客信息在座位占客信息中索引得到过道内的行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置；并根据所述行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置规划一条路径作为预判路径信息；
所述控制模块包括避让分析子模块，所述避让分析子模块获取座位数据库中的座位占客信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据所述座位占客信息和预判路径信息判断得到执行策略，所述执行策略控制基座进行避让，所述避让系统在复合消毒机器人位于高铁上且执行辅助消毒策略时运行。
进一步设置：所述执行策略包括获取座位数据库中的座位占位信息，根据所述座位占位信息判断该节车厢内过道两侧相邻座位是否有空位，若存在空位则制定基座运动至空位的路径作为实际路径信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据实际路径信息和预判路径信息通过逻辑算法得到空位避让子策略或后退避让子策略，若未存在空位，则控制基座执行后退避让子策略。
进一步设置：所述座位数据库中还包括基座参数信息，所述基座参数信息包括基座工作的行驶速度值，所述空位避让子策略逻辑为获取实际路径信息，根据实际路径信息得到基座与空位之间的行驶距离值，获取座位数据库中的行驶速度值，根据行驶距离值和行驶速度值计算得到行驶至空位处的行驶耗时值，所述机器人主体上还设有避让测距传感器，获取所述避让测距传感器测得机器人主体与行走乘客之间的实时距离作为行走距离值，根据行走距离值的变换计算得到乘客行走至空位出的行走耗时值，行驶耗时值小于等于行走耗时值时执行空位避让子策略。
进一步设置：所述后退避让子策略逻辑为行驶耗时值大于行走耗时值。
进一步设置：所述紫外消毒灯发射的紫外线波长为200-300nm范围内。
进一步设置：所述机器人主体还包括图像显示系统，所述图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该机器人可以在高铁或者地铁车厢内自主移动，自动消杀，消杀过程无需人员参与，省时省力。通过深紫外消毒和过氧化氢干雾消毒的配合，复合消毒，对车厢内各个角落均能进行消杀，提高消杀效果，避免消毒死角。
2、感知模块可以自动探测车厢内座椅高度和宽度，使紫外消毒灯调整到最佳距离，达到最佳消毒效果，伸缩机构根据座椅宽度调整紫外消毒灯与机器人主体之间的距离，从而满足2个座椅或3个座椅的消杀，提高适用范围。
3、通过检测车厢周边是否存在乘客，在无人状态时用控制装置控制紫外消毒子模块和雾化消毒子模块复合工作，对车厢进行全面消杀，在有人状态时，使用辅助消毒模块的紫外线循环风装置进行消毒，自动化程度高，实现了自动适应有人和无人场景下的空气消毒，适应能力强，应用于多种使用场景。同时在有人场景下，通过避让系统来对车厢内行走的乘客进行避让，在消毒过程中避免影响乘客的正常移动或者上下车，提高了乘客的乘坐体验。
附图说明
图1是实施例整体结构流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，包括用于驱动机器人移动的基座和设置于所述基座上方的机器人主体，所述机器人主体包括全面消毒模块、控制模块、感知模块，所述机器人主体与所述基座之间还设置有升降装置，所述升降装置用于调节所述机器人主体与所述基座之间的距离，
所述全面消毒模块包括紫外消毒子模块和雾化消毒子模块，所述紫外消毒子模块包括伸缩机构和紫外消毒灯，所述伸缩机构用于调节所述紫外消毒灯与机器人主体之间的距离，所述雾化消毒子模块用于通过过氧化氢干雾进行消毒，所述紫外消毒子模块、雾化消毒子模块均与所述控制模块电性连接，
所述感知模块用于获取车厢内的环境信息，所述环境信息包括宽度信息和高度信息，所述宽度信息表征车厢两侧的座椅宽度，所述高度信息表征车厢两侧的座椅高度，
所述控制模块根据所述宽度信息控制伸缩机构伸缩以调节紫外消毒灯与机器人主体之间的距离；所述控制模块根据所述高度信息控制所述升降装置调节机器人主体的高度以使所述紫外消毒灯位于座椅上方。
所述机器人主体还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于与高铁系统或地铁系统进行无线通讯获取判断信息，所述判断信息包括种类信息和实时图像信息，所述种类信息表征复合消毒机器人位于地铁还是高铁，所述实时图像信息表征各车厢内部的实时图像，所述机器人主体还包括切换模块、辅助消毒模块，所述切换模块包括提取子模块和判断子模块，所述提取子模块根据实时图像信息提取定位信息及人员信息，所述定位信息表征消毒机器人所处车厢，所述人员信息表征以消毒机器人所处车厢为基准前后相邻的车厢及消毒机器人所处车厢该三个车厢内是否存在乘客，所述判断子模块根据种类信息、定位信息及人员信息判断执行全面消毒策略或辅助消毒策略并向所述控制装置发送对应的执行信号，
所述全面消毒策略为所述控制模块控制所述全面消毒模块运行，辅助消毒模块停止运行；
所述辅助消毒策略为所述控制模块控制所述辅助消毒模块运行，全面消毒模块停止运行；
所述辅助消毒模块具体为紫外线循环风装置。由于紫外线循环风装置只能用于辅助的消毒工作，消杀能力不够强劲，仍旧需要使用到紫外线来进行强力消杀，因此设置切换判断子模块来获取安装在每个车厢内的摄像头拍摄的实时图像信息，通过摄像头拍摄的实时图像和摄像头与各个车厢的对应关系，可以判断消毒机器人具体位于哪个车厢内且该车厢内是否有乘客，且以该车厢为基准获取前后两个车厢内是否存在乘客，若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内存在乘客，则执行辅助消毒策略；
若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内不存在乘客，则执行全面消毒策略；
若复合消毒机器人位于地铁上，则执行辅助消毒策略，由于通常地铁上人员较为密集，且流动性大，因此在地铁运行过程中只执行辅助消毒策略。
所述感知模块包括设置于所述机器人主体顶部的距离传感器，所述环境信息还包括表征距离传感器与车厢顶部之间距离的高度调节信息，所述控制模块执行辅助消毒策略时，控制模块根据所述高度调节信息控制升降装置运行以使机器人主体的顶部与车厢顶部之间距离达到预设避让距离，且此时所述控制模块控制伸缩机构收缩使紫外消毒灯与机器人主体之间间距达到预设最小值。
所述机器人主体还包括避让系统，所述避让系统包括座位数据库、图像处理模块、路径预判模块，所述感知模块包括设置在机器人主体上的摄像头，所述环境信息包括表征过道内图像信息的实际图像信息，
所述座位数据库包括若干乘客信息，若干乘客信息对应不同车厢内座位占客信息，所述座位占客信息反映该节车厢内乘客购票对应的座位位置；
所述图像处理模块，获取感知模块得到的实际图像信息，根据所述实际图像信息分析得到行走乘客信息，所述行走乘客信息反映基座前后过道内乘客的行走方向；
所述路径预判模块，获取所述图像处理模块中的行走乘客信息，获取座位数据库中的座位占客信息，根据所述行走乘客信息在座位占客信息中索引得到过道内的行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置；并根据所述行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置规划一条路径作为预判路径信息；
所述控制模块包括避让分析子模块，所述避让分析子模块获取座位数据库中的座位占客信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据所述座位占客信息和预判路径信息判断得到执行策略，所述执行策略控制基座进行避让，所述避让系统在复合消毒机器人位于高铁上且执行辅助消毒策略时运行。
所述执行策略包括获取座位数据库中的座位占位信息，根据所述座位占位信息判断该节车厢内过道两侧相邻座位是否有空位，若存在空位则制定基座运动至空位的路径作为实际路径信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据实际路径信息和预判路径信息通过逻辑算法得到空位避让子策略或后退避让子策略，若未存在空位，则控制基座执行后退避让子策略。
所述座位数据库中还包括基座参数信息，所述基座参数信息包括基座工作的行驶速度值，所述空位避让子策略逻辑为获取实际路径信息，根据实际路径信息得到基座与空位之间的行驶距离值，获取座位数据库中的行驶速度值，根据行驶距离值和行驶速度值计算得到行驶至空位处的行驶耗时值，所述机器人主体上还设有避让测距传感器，获取所述避让测距传感器测得机器人主体与行走乘客之间的实时距离作为行走距离值，根据行走距离值的变换计算得到乘客行走至空位出的行走耗时值，行驶耗时值小于等于行走耗时值时执行空位避让子策略。
所述后退避让子策略逻辑为行驶耗时值大于行走耗时值。即机器人行驶到目标空位的时间要长于乘客行走到目标位置的时间，即机器人无法及时进行避让，因此执行后退避让子策略，后退避让子策略为控制基座沿乘客行进的方向同步后退直至乘客进入到目标位置后，复合消毒机器人重新前进继续消毒工作。
所述紫外消毒灯发射的紫外线波长为200-300nm范围内。在本实施例中紫外线波长具体为254nm，具有更好的微生物灭杀效果。
所述机器人主体还包括图像显示系统，所述图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
该机器人可以在高铁或者地铁车厢内自主移动，自动消杀，消杀过程无需人员参与，省时省力。通过深紫外消毒和过氧化氢干雾消毒的配合，复合消毒，对车厢内各个角落均能进行消杀，提高消杀效果，避免消毒死角。
感知模块可以自动探测车厢内座椅高度和宽度，使紫外消毒灯调整到最佳距离，达到最佳消毒效果，伸缩机构根据座椅宽度调整紫外消毒灯与机器人主体之间的距离，从而满足2个座椅或3个座椅的消杀，提高适用范围。
通过检测车厢周边是否存在乘客，在无人状态时用控制装置控制紫外消毒子模块和雾化消毒子模块复合工作，对车厢进行全面消杀，在有人状态时，使用辅助消毒模块的紫外线循环风装置进行消毒，自动化程度高，实现了自动适应有人和无人场景下的空气消毒，适应能力强，应用于多种使用场景。同时在有人场景下，通过避让系统来对车厢内行走的乘客进行避让，在消毒过程中避免影响乘客的正常移动或者上下车，提高了乘客的乘坐体验。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，包括用于驱动机器人移动的基座和设置于所述基座上方的机器人主体，其特征在于，所述机器人主体包括全面消毒模块、控制模块、感知模块，所述机器人主体与所述基座之间还设置有升降装置，所述升降装置用于调节所述机器人主体与所述基座之间的距离，
所述全面消毒模块包括紫外消毒子模块和雾化消毒子模块，所述紫外消毒子模块包括伸缩机构和紫外消毒灯，所述伸缩机构用于调节所述紫外消毒灯与机器人主体之间的距离，所述雾化消毒子模块用于通过过氧化氢干雾进行消毒，所述紫外消毒子模块、雾化消毒子模块均与所述控制模块电性连接，
所述感知模块用于获取车厢内的环境信息，所述环境信息包括宽度信息和高度信息，所述宽度信息表征车厢两侧的座椅宽度，所述高度信息表征车厢两侧的座椅高度，
所述控制模块根据所述宽度信息控制伸缩机构伸缩以调节紫外消毒灯与机器人主体之间的距离；所述控制模块根据所述高度信息控制所述升降装置调节机器人主体的高度以使所述紫外消毒灯位于座椅上方，
所述机器人主体还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于与高铁系统或地铁系统进行无线通讯获取判断信息，所述判断信息包括种类信息和实时图像信息，所述种类信息表征复合消毒机器人位于地铁还是高铁，所述实时图像信息表征各车厢内部的实时图像，所述机器人主体还包括切换模块、辅助消毒模块，所述切换模块包括提取子模块和判断子模块，所述提取子模块根据实时图像信息提取定位信息及人员信息，所述定位信息表征消毒机器人所处车厢，所述人员信息表征以消毒机器人所处车厢为基准前后相邻的车厢及消毒机器人所处车厢该三个车厢内是否存在乘客，所述判断子模块根据种类信息、定位信息及人员信息判断执行全面消毒策略或辅助消毒策略并向所述控制装置发送对应的执行信号，
所述全面消毒策略为所述控制模块控制所述全面消毒模块运行，辅助消毒模块停止运行；
所述辅助消毒策略为所述控制模块控制所述辅助消毒模块运行，全面消毒模块停止运行；
所述辅助消毒模块具体为紫外线循环风装置；
若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内存在乘客，则执行辅助消毒策略；
若复合消毒机器人位于高铁上，且所述人员信息表征的三个车厢内不存在乘客，则执行全面消毒策略；
若复合消毒机器人位于地铁上，则执行辅助消毒策略；
所述感知模块包括设置于所述机器人主体顶部的距离传感器，所述环境信息还包括表征距离传感器与车厢顶部之间距离的高度调节信息，所述控制模块执行辅助消毒策略时，控制模块根据所述高度调节信息控制升降装置运行以使机器人主体的顶部与车厢顶部之间距离达到预设避让距离，且此时所述控制模块控制伸缩机构收缩使紫外消毒灯与机器人主体之间间距达到预设最小值；
所述机器人主体还包括避让系统，所述避让系统包括座位数据库、图像处理模块、路径预判模块，所述感知模块包括设置在机器人主体上的摄像头，所述环境信息包括表征过道内图像信息的实际图像信息，
所述座位数据库包括若干乘客信息，若干乘客信息对应不同车厢内座位占客信息，所述座位占客信息反映车厢内乘客购票对应的座位位置；
所述图像处理模块，获取感知模块得到的实际图像信息，根据所述实际图像信息分析得到行走乘客信息，所述行走乘客信息反映基座前后过道内乘客的行走方向；
所述路径预判模块，获取所述图像处理模块中的行走乘客信息，获取座位数据库中的座位占客信息，根据所述行走乘客信息在座位占客信息中索引得到过道内的行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置；并根据所述行走乘客乘坐位置和行走乘客目的位置规划一条路径作为预判路径信息；
所述控制模块包括避让分析子模块，所述避让分析子模块获取座位数据库中的座位占客信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据所述座位占客信息和预判路径信息判断得到执行策略，所述执行策略控制基座进行避让，所述避让系统在复合消毒机器人位于高铁上且执行辅助消毒策略时运行。
2.根据权利要求1所述的一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其特征在于，所述执行策略包括获取座位数据库中的座位占位信息，根据所述座位占位信息判断该节车厢内过道两侧相邻座位是否有空位，若存在空位则制定基座运动至空位的路径作为实际路径信息，获取所述路径预判模块中的预判路径信息，根据实际路径信息和预判路径信息通过逻辑算法得到空位避让子策略或后退避让子策略，若未存在空位，则控制基座执行后退避让子策略。
3.根据权利要求2所述的一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其特征在于，所述座位数据库中还包括基座参数信息，所述基座参数信息包括基座工作的行驶速度值，所述空位避让子策略逻辑为获取实际路径信息，根据实际路径信息得到基座与空位之间的行驶距离值，获取座位数据库中的行驶速度值，根据行驶距离值和行驶速度值计算得到行驶至空位处的行驶耗时值，所述机器人主体上还设有避让测距传感器，获取所述避让测距传感器测得机器人主体与行走乘客之间的实时距离作为行走距离值，根据行走距离值的变换计算得到乘客行走至空位出的行走耗时值，行驶耗时值小于等于行走耗时值时执行空位避让子策略。
4.根据权利要求3所述的一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其特征在于，所述后退避让子策略逻辑为行驶耗时值大于行走耗时值。
5.根据权利要求1所述的一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其特征在于，所述紫外消毒灯发射的紫外线波长为200-300nm范围内。
6.根据权利要求1所述的一种用于高铁和地铁车厢内的复合消毒机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括图像显示系统，所述图像显示系统采用显示整机工作状态相关参数的显示器。
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