CN207182095U - 一种智能空气净化机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能空气净化机器人，包括环境识别系统、激光雷达扫描系统、行走识别系统、中央控制系统、过滤净化系统、无线通信系统和电源管理系统，该机器人功能强大，功耗较低，行走避障灵活，空气净化效率高，可通过远程控制方式进行操作，操作简单方便，避免了到达现场后再开启净化器进行工作的缓慢净化过程，加快工作区域的空气净化过程，提高空气净化效率，减轻用户工作量，提高工作生活环境的舒适度。

Description

一种智能空气净化机器人

技术领域

本实用新型涉及智能办公及家居设备领域，特别涉及一种智能空气净化机器人。

背景技术

随着空气污染的加重及人们健康意识的提高，越来越多的人开始关注空气污染对人们身体带来的危害。在空气污染较严重的地区，空气净化器的使用就成了人们日常办公及生活不可缺少的部分。现有空气净化器一般为固定安装方式，由于现代办公及居家生活要求的私密性，办公及居家的区域空气流动性很差，现有空气净化器只能净化机器周围的空气，其他区域的空气不能很好的净化，因此需要安装很多空气净化器或加大净化器的功率进行净化，净化效果不佳，净化效率低。另外，现有净化器不能自动识别空气质量并自动开启净化工作，需要人们现场主动判定并开启净化器进行净化工作，并且空气净化是一个长时间缓慢渐变的过程，因此给人们日常办公及居家生活带来了不便利。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种智能空气净化机器人，通过自动检测周围空气质量是否符合人们舒适工作生活的要求，在不符合要求时自动开启净化工作，可按预定的行走轨迹或自动智能行走方式进行空气净化工作，也可以通过远程控制方式，让净化机器人提前对空气进行净化，从而更好的满足人们日常工作生活的要求。

(二)技术方案

一种智能空气净化机器人，包括环境识别系统、激光雷达扫描系统、行走识别系统、中央控制系统、过滤净化系统、无线通信系统和电源管理系统；所述环境识别系统与所述激光雷达扫描系统连接所述中央控制系统的输入端，所述中央控制系统的输出端连接所述行走识别系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统，所述电源管理系统为所述环境识别系统、所述激光雷达扫描系统、所述行走识别系统、所述中央控制系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统提供工作电压；

所述环境识别系统包括亮度感应、异味感应、微尘感应和温湿度感应；

所述激光雷达扫描系统包括激光发生器、CMOS图像传感器、光电编码器和雷达传感器；

所述行走识别系统包括驱动电机、万向轮、万向轮传感器和下视传感器；

所述中央控制系统包括处理器和存储器；

所述过滤净化系统包括初效滤层、抗菌过滤层、HEPA集尘过滤层和双效除味层；

所述无线通信系统包括射频天线和无线通信模组；

所述电源管理系统包括LED指示灯、蜂鸣器、充电电池和充电管理模组。

进一步的，所述亮度感应采用光敏电阻；

所述异味感应采用异味感应传感器；

所述微尘感应采用颗粒物传感器；

所述温湿度感应采用温湿度传感器。

进一步的，所述激光发生器发射650nm红激光，用于直线测距；

所述CMOS图像传感器曝光激光信号并成像；

所述光电编码器将光信号转换成电信号；

所述雷达传感器旋转获取角度信息。

进一步的，所述驱动电机驱动所述万向轮转动；

所述万向轮采用9cm超大直径；

所述万向轮传感器安装于所述万向轮上；

所述下视传感器采用数字摄像机。

进一步的，所述处理器为Blckfin处理器；

所述存储器为串行闪存。

进一步的，所述初效滤层采用聚酯纤维材料滤网；

所述抗菌过滤层采用有机金属盐类抗菌涂层滤网；

所述HEPA集尘过滤层采用碟状硼硅微纤维材料滤网；

所述双效除味层采用蜂窝通孔结构的活性炭材料滤网。

进一步的，所述无线通信模组为红外、蓝牙、ZigBee或WiFi中的一种或组合。

进一步的，所述充电管理模组采用磁吸式充电模组。

作为优选，还包括无线遥控器。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种智能空气净化机器人，功能强大，功耗较低，行走避障灵活，空气净化效率高，可通过远程控制方式进行操作，操作简单方便，避免了到达现场后再开启净化器进行工作的缓慢净化过程；另外，通过无线数据传输方式将其在线实时监控的空气质量数据上传到互联网移动终端进行存储，方便随时查阅各个时期的空气质量情况并采取相应的远程控制方式；同时还可以通过遥控器或者远程控制工具设置不同的工作模式，满足不同的使用需求，并加快工作区域的空气净化过程，提高空气净化效率，减轻用户工作量，提高工作生活环境的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人结构示意图。

图2为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的环境识别系统结构示意图。

图3为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的激光雷达扫描系统结构示意图。

图4为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的行走识别系统结构示意图。

图5为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的中央控制系统结构示意图。

图6为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的过滤净化系统结构示意图。

图7为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的无线通信系统结构示意图。

图8为本实用新型所涉及的一种智能空气净化机器人的电源管理系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种智能空气净化机器人，包括环境识别系统、激光雷达扫描系统、行走识别系统、中央控制系统、过滤净化系统、无线通信系统和电源管理系统；所述环境识别系统与所述激光雷达扫描系统连接所述中央控制系统的输入端，所述中央控制系统的输出端连接所述行走识别系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统，所述电源管理系统为所述环境识别系统、所述激光雷达扫描系统、所述行走识别系统、所述中央控制系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统提供工作电压；

环境识别系统实时监测空气变化，包括亮度感应、异味感应、微尘感应和温湿度感应；

激光雷达扫描系统360度平行扫描家居环境，包括激光发生器、 CMOS图像传感器、光电编码器和雷达传感器；

行走识别系统灵敏避障，包括驱动电机、万向轮、万向轮传感器和下视传感器；

中央控制系统对声、光、电等各种信号进行集中处理并发出相应的指令，包括处理器和存储器；

过滤净化系统净化室内空气，提高空气清洁度，包括初效滤层、抗菌过滤层、HEPA集尘过滤层和双效除味层；

无线通信系统通过无线连接互联网移动终端，接收存储数据或通过互联网移动终端将控制指令传输给中央控制系统，无线通信系统包括射频天线和无线通信模组；

电源管理模块为其他功能系统提供电源并指示电量变化，包括 LED指示灯、蜂鸣器、充电电池和充电管理模组。

实施例2：

如图2所示，环境识别系统包括亮度感应、异味感应、微尘感应和温湿度感应。

亮度感应采用光敏电阻，根据当前环境调节机器人的LED指示灯亮度，白天高亮显示，夜晚自动低亮显示，避免影响家庭休息；

异味感应采用异味感应传感器，智能嗅觉识别空气污染物里的异味；

微尘感应采用颗粒物传感器，检测空气中的PM2.5、花粉等颗粒物；

温湿度感应采用温湿度传感器，实时检测室内温湿度，用户可以根据检测数据控制加湿降温，保持最舒适的温湿度。

实施例3：

如图3所示，激光雷达扫描系统包括激光发生器、CMOS图像传感器、光电编码器和雷达传感器。

激光发生器发射650nm红激光，用于直线测距；

CMOS图像传感器曝光激光信号并成像；

光电编码器将光信号转换成电信号；

雷达传感器旋转获取角度信息。

综合考虑对人眼的危害情况、测距信噪比和对环境光的抗干扰能力，本实施例的激光发射器使用650nm的红激光。

激光直线测距的工作流程为：激光发射器发射650nm红激光， CMOS图像传感器的感光芯片接收反射回来的光信号并曝光成像，光电编码器将光信号转换成电信号，存储器对成像进行存储，处理器读取像素数据，并对激光数据和像素数据进行处理分析，计算出像素的中心位置，并换算成距离信息。

雷达旋转扫描，角度获取与直线测距同步进行，准确反映环境信息。

激光雷达扫描系统提供的数据是距离和角度的综合信息，也就是一个极坐标信息，因此可以360度平行扫描办公家居环境，能够灵敏感知障碍物，碰到家具或者桌椅等障碍，中央控制系统控制机器人迅速反应，灵活转向离开进行避障，指导机器人行进，快速实现全无无梯度净化。

实施例4：

如图4所示，行走识别系统包括驱动电机、万向轮、万向轮传感器和下视传感器。

驱动电机驱动万向轮转动；

万向轮采用9cm超大直径，轻松越障，包胶滚轮高弹耐磨，减震避免刮花地板；

万向轮传感器安装于万向轮上，当底部4个万向轮发生卡住的情况时，会及时向中央控制系统反馈，自动后退并向多个方向灵活行走，转向离开；

下视传感器采用数字摄像机，能感知8cm以上的地面落差高度，防止机器人跌落。

实施例5：

如图5所示，中央控制系统包括处理器和存储器。

处理器为Blckfin处理器，它将一个32位RISC型指令集和双 16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在了一起，能够在信号处理和控制处理应用中均发挥上佳的作用，免除了增设单独的异类处理器的需要，极大的简化了硬件和软件设计实现任务，同时还提供了低至0.8V的业界领先功耗性能，对于满足当今及未来的信号处理应用(包括宽带无线、具有音频/视频功能的因特网工具和移动通信)而言，这种高性能与低功耗的组合是必不可少的；

存储器为串行闪存，是一种尺寸和功耗都很小的采用SPI(串行外设接口)总线的NOR闪存芯片，减少了外部引脚数量，降低了封装成本和PCB空间，使设计和测试更易于操作。

实施例6：

如图6所示，过滤净化系统包括初效滤层、抗菌过滤层、HEPA 集尘过滤层和双效除味层。

初效滤层采用聚酯纤维材料滤网，对空气进行初级过滤，可拦截飘絮、毛发等大颗粒污染物；

抗菌过滤层采用有机金属盐类抗菌涂层滤网，过滤空气中的细菌和霉菌等微生物，防菌防过敏；

HEPA集尘过滤层，采用碟状硼硅纤维材料滤网，H13级高效去除超微颗粒物包括PM2.5、尘螨、花粉、过敏物等细微颗粒物；

双效除味层，采用蜂窝通孔结构的活性炭材料滤网，有效去除甲醛、生活异味和化学污染物。

实施例7：

如图7所示，无线通信系统包括射频天线和无线通信模组。

无线通信模组为红外、蓝牙、ZigBee或WiFi中的一种或组合，用户通过红外、蓝牙、ZigBee或WiFi，将移动终端与机器人进行无线通信连接。用户的移动终端预先下载好机器人的APP，连接成功后，机器人通过无线数据传输方式将其在线实时监控的空气质量数据上传到APP进行存储，方便用户随时查阅各个时期的空气质量情况。同时，用户可通过APP设置机器人的行走轨迹、净化区域、工作时间和工作模式等，对机器人进行自动控制，避免了到达现场后再开启净化器进行工作的缓慢净化过程。

实施例8：

如图8所示，电源管理系统包括LED指示灯、蜂鸣器、充电电池和充电管理模组。

充电管理模组采用磁吸式充电模组，包括位于机器人的磁性公端组件以及与公端组件同轴的充电线磁性母端组件，通过磁铁公母对吸方式达到接通充电效果。其优点为防摔、防水、充电时间快、节省 PCB空间、以及延长了充电线的使用寿命。

机器人工作的时候，LED指示灯显示剩余电量，正常情况为绿色，当电量降低到一定程度的时候，指示灯变为黄色，表示需要尽快充电，当电量接近耗竭的时候，指示灯变为红色，表示需要马上充电，同时蜂鸣器蜂鸣报警。

实施例9：

作为优选，本实施例在以上实施例的基础上，增加了与机器人配套的无线遥控器，满足不同用户的使用需求。

本实用新型提供了一种智能空气净化机器人，功能强大，功耗较低，行走避障灵活，空气净化效率高，可通过远程控制方式进行操作，操作简单方便，避免了到达现场后再开启净化器进行工作的缓慢净化过程；另外，通过无线数据传输方式将其在线实时监控的空气质量数据上传到互联网移动终端进行存储，方便随时查阅各个时期的空气质量情况并采取相应的远程控制方式；同时还可以通过遥控器或者远程控制工具设置不同的工作模式，满足不同的使用需求，并加快工作区域的空气净化过程，提高空气净化效率，减轻用户工作量，提高工作生活环境的舒适度。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种智能空气净化机器人，其特征在于：包括环境识别系统、激光雷达扫描系统、行走识别系统、中央控制系统、过滤净化系统、无线通信系统和电源管理系统；所述环境识别系统与所述激光雷达扫描系统连接所述中央控制系统的输入端，所述中央控制系统的输出端连接所述行走识别系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统，所述电源管理系统为所述环境识别系统、所述激光雷达扫描系统、所述行走识别系统、所述中央控制系统、所述过滤净化系统和所述无线通信系统提供工作电压；

所述环境识别系统包括亮度感应、异味感应、微尘感应和温湿度感应；

所述激光雷达扫描系统包括激光发生器、CMOS图像传感器、光电编码器和雷达传感器；

所述行走识别系统包括驱动电机、万向轮、万向轮传感器和下视传感器；

所述中央控制系统包括处理器和存储器；

所述过滤净化系统包括初效滤层、抗菌过滤层、HEPA集尘过滤层和双效除味层；

所述无线通信系统包括射频天线和无线通信模组；

所述电源管理系统包括LED指示灯、蜂鸣器、充电电池和充电管理模组。

2.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述亮度感应采用光敏电阻；

所述异味感应采用异味感应传感器；

所述微尘感应采用颗粒物传感器；

所述温湿度感应采用温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述激光发生器发射650nm红激光，用于直线测距；

所述CMOS图像传感器曝光激光信号并成像；

所述光电编码器将光信号转换成电信号；

所述雷达传感器旋转获取角度信息。

4.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述驱动电机驱动所述万向轮转动；

所述万向轮采用9cm超大直径；

所述万向轮传感器安装于所述万向轮上；

所述下视传感器采用数字摄像机。

5.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述处理器为Blckfin处理器；

所述存储器为串行闪存。

6.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述初效滤层采用聚酯纤维材料滤网；

所述抗菌过滤层采用有机金属盐类抗菌涂层滤网；

所述HEPA集尘过滤层采用碟状硼硅微纤维材料滤网；

所述双效除味层采用蜂窝通孔结构的活性炭材料滤网。

7.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述无线通信模组为红外、蓝牙、ZigBee或WiFi中的一种或组合。

8.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：所述充电管理模组采用磁吸式充电模组。

9.根据权利要求1所述的一种智能空气净化机器人，其特征在于：还包括无线遥控器。