CN215082705U - 一种新型消毒防疫机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型消毒防疫机器人，包括机器人车体、机械部分和识别组件，机械部分包括导向轮、驱动轮、消毒液储存箱、消毒液喷嘴、输送管、支撑轴、旋转台和紫外线灯管，识别组件包括用于消毒检测的全景相机、红外成像仪、三维激光扫描仪和空气采样器，还包括用于控制的触摸屏、中央处理器、空气采样微处理器、红外信号处理器、运动控制器和SLAM套件；采用消毒液消毒和紫外线消毒结合的消毒方式双重灭菌，本实用新型的远程终端为PC机，代替传统人工消毒的方式，节省了人力物力，消毒效率高，具有自主巡航、消毒杀菌、体温检测、智能充电、报警等功能，主要应用场所为学校、医院、小区、车站等人员流动大的场所，有效防范病毒的传播。

Description

一种新型消毒防疫机器人

技术领域

本实用新型涉及消毒防疫技术领域，尤其是涉及一种新型消毒防疫机器人。

背景技术

随着一场新型冠状病毒肺炎疫情的出现，一个国家的医疗卫生条件和综合治理能力成为了一时的热点。冠状病毒是一个大家庭，可引起严重的呼吸道疾病，造成人体多器官衰竭死亡。传统的人工消毒方式存在效率低下，且对工作人员身体不利的问题，推广消毒防疫机器人能有效的解决上述问题。

现有技术中，主要的消毒防疫机器人具备自主避障、环境识别、自动通过闸机、自主搭乘电梯、自主消毒等功能，但是，市场上的消毒防疫机器人没有以下功能：1、不能根据消毒环境具体情况智能制定消毒计划；2、不能实现空气质量检测，搜集消毒区域空气微生物样本，辅助检测人员快速判断消毒效果的功能；3、不能实时检测人体体温。

发明内容

本实用新型目的是为了克服上述技术存在的缺陷而提供一种新型消毒防疫机器人。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型消毒防疫机器人，包括机器人车体、机械部分和识别组件，所述机械部分包括导向轮、驱动轮、消毒液储存箱、消毒液喷嘴、输送管、支撑轴、旋转台和紫外线灯管，所述识别组件包括用于消毒检测的全景相机、红外成像仪、三维激光扫描仪和空气采样器，还包括用于控制的触摸屏、中央处理器、空气采样微处理器、红外信号处理器、运动控制器和SLAM套件；采用消毒液消毒和紫外线消毒结合的消毒方式双重灭菌，所述消毒液储存箱通过所述输送管与所述消毒液喷嘴机械连接，所述红外成像仪的内部包括热成像模块和画面识别模块，所述热成像模块和所述画面识别模块用于检测体温，所述SLAM套件的内部包括里程编码器和多传感器时间同步控制器，所述里程编码器用于采集行驶信息，所述多传感器时间同步控制器用于多传感器间的时空基准统一及同步控制，所述中央控制器、全景相机、红外热成像仪、三维激光扫描仪和SLAM套件都通过无线网络与远程终端通讯连接。

优选的，所述全景相机、红外成像仪、紫外线灯管、三维激光扫描仪、输送管都固定在所述支撑轴上。

优选的，所述红外成像仪和全景相机内部设有图像处理器，用于所述热成像模块和所述画面识别模块的图像处理并通过无线传输的方式发送给远程终端。

优选的，所述触摸屏、空气采样器、SLAM套件位于所述机器人车体上，所述触摸屏用于设置消毒的时间、消毒范围和机器人电量显示，所述空气采样器用于收集空气样本，所述SLAM套件用于消毒防疫机器人智能巡航。

优选的，还包括设于机器人车体内部的充电模块。

优选的，所述充电模块包括锂电池、红外发射器、红外接收器及充电接口。

优选的，所述远程终端为PC机，所述远程终端中设有控制消毒防疫机器人的配套软件。

优选的，还包括设于所述消毒液储存箱中的流量检测器。

优选的，还包括与所述消毒液储存箱连接的报警器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过消毒液消毒和紫外线消毒结合的方式能有效的灭毒杀菌，通过红外成像仪实现人体体温检测，该机器人功能完善，结构紧凑简单，为疫情防护起到重要作用。

2、通过机器人进入危险环境杀毒消菌，比起传统人工消毒方式，节省了人力，机器人消毒的方式效率更高，效果更佳。

3、本实用新型的消毒防疫机器人与现有的消毒防疫机器人相比，外观改动不大，主要增加了识别组件，消毒灭菌效果更好，人工智能化更高。

4、根据消毒环境具体情况智能制定消毒计划；实现空气质量检测，搜集消毒区域空气微生物样本，辅助检测人员快速判断消毒效果。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的硬件系统框架图；

图5为本实用新型的SLAM室内移动测量数据处理框图；

图6为本实用新型的空气采样技术框图。

图中标注：1、全景相机，2、支撑轴，3、三维激光扫描仪，4、红外成像仪，5、消毒液喷嘴，6、输送管，7、空气采样器，8、旋转台，9、SLAM套件，10、消毒液储存箱，11、机器人车体，12、导向轮，13、驱动轮，14、紫外线灯管，15、触摸屏。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，列出了具体的实施方式和详细的操作过程，本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1-3所示，一种新型消毒防疫机器人，包括机器人车体11、机械部分和识别组件。机械部分包括导向轮12、驱动轮13、消毒液储存箱10、消毒液喷嘴5、输送管6、支撑轴2、旋转台8和紫外线灯管14。

识别组件包括用于消毒检测的全景相机1、红外成像仪4、三维激光扫描仪3、空气采样器7、流量检测器和报警器，还包括用于控制的触摸屏15、中央控制器、空气采样微处理器、红外信号处理器、运动控制器和SLAM套件9；消毒液储存箱10通过输送管6与消毒液喷嘴5机械连接，红外成像仪4的内部包括热成像模块和画面识别模块，热成像模块和画面识别模块用于检测体温。本实施例中，中央控制器、全景相机1、红外成像仪4、三维激光扫描仪3和SLAM套件9都通过无线网络与远程终端通讯连接。

本实施例中，远程终端为PC机，PC机中设有控制消毒防疫机器人的软件，消毒开始时，在触摸屏15或者远程终端输入消毒的时间，消毒范围等信息；信息传入中央控制器，控制系统控制各种仪器，包括全景相机1、三维激光扫描仪3、红外成像仪4和空气采样器7。通过各种仪器采集到的数据，输入到SLAM组件9、红外信号处理器、空气采样微处理器中进行信息处理；SLAM组件9通过对全景相机1和三维激光扫描仪3的外部采集信息的处理，完成空间三维实景信息获取，获取消毒环境具体情况。将三维实景信息导入运动控制器来控制导向轮12和驱动轮13的方向和速度，实现全景导航，自主规划路径，自主避障。同时将三维实景信息导入中央处理器中，根据实际消毒环境情况制定消毒计划。消毒过程中，红外信号处理器通过对红外成像仪4的信号处理，得到被检测人体体温，通过无线传输方式传输到远程终端，当温度超过37.3度，做出标记，等待人工复查。

本实施例中，运动控制器为DSP处理器(比如德州仪器TMS320C2000系列)，通过DSP处理器进行装置的机械控制。消毒防疫机器人的机械部分和识别组件都通过机器人内部的锂电池供电，通过DSP处理器控制导向轮、旋转台的旋转角度和驱动轮的驱动程序来完成控制。其中导向轮和旋转台的旋转角度为180°，可以满足消毒防疫机器人的运动要求。

如图5所示，本装置的移动控制原理为：通过SLAM组件9，新型智能消毒机器人边移动边通过三维激光扫描仪3进行定位以获取定位点云，借助里程编码器采集已行驶的里程信息，用于SLAM算法解算高精度的轨迹，其中，在移动过程中采集的具体时间、全局坐标系下的位置及姿态信息都包含在了每一个轨迹点中，通过解算物体与三维激光扫描仪3、全景相机1之间的空间关系得到在全局坐标系下所采集的激光点云坐标及拍照时刻的位置和关系，完成室内空间三维实景信息的获取，得到消毒环境具体情况，如空间体积、物品摆放情况，以及死角等情况。SLAM组件9工作过程包含外部采集、内部处理和上传数据几个步骤。利用采集操控软件来控制三维激光扫描仪3，全景相机1完成外部信息的采集，通过基于SLAM算法的轨迹软件解算轨迹，得到标准工程数据，通过成熟完整的软件体系进行处理，得到室内全景，室内地图和室内三维模型，通过多传感器空间关系标定技术，实现对各个测量装置的空间基准、测量误差模型的构建，进行单传感器内标定及多传感器互标定，从而保证整个系统的测量级精度，达到精确自主导航的目的。利用系统内部统一授时及时序编码同步技术建立时间基准，采用时间同步冗余控制方法，通过多传感器时间同步控制器，解决三维激光扫描仪3、里程编码器、全景相机1、红外成像仪4等多传感器间的时空基准统一及同步控制问题，实现多传感器数据采集机制在统一时间基准下进行。基于高可靠性SLAM算法的轨迹滤波及平滑技术，主要用于2D、3D不同的室内外场景下，实现采集过程中轨迹点位置和姿态的实时处理，指导采集规划路线，同时也保证采集完成后的精确轨迹的正确解算，从而根据高精度的位置和姿态解算高精度激光点云和影像数据，用于二、三维地图生成。同时，由于SLAM组件9室内移动测量可以进行全景导航，就不需要再附加另外的导航系统，减少了机器人成本。

本装置能够在电量低于10％时，自主巡航到最近的充电设备处，通过红外发射器和红外接收器实现充电接口对接实现充电功能。当新型消毒防疫机器人消毒液耗尽时，消毒液储存箱10中的流量检测器会产生电信号到报警器和中央控制器中，报警器发出警报声同时停止消毒作业。

本装置能够根据消毒环境具体情况智能制定消毒计划，三维模型建立后，将数据输入到远程终端的软件中，当检测为大厅或者走廊等非封闭的环境且无人时，采用紫外线灯管14和过氧化氢持续喷雾，消毒时间为20min/1000m³；当检测为非封闭但有人时，只采用过氧化氢持续喷雾，消毒时间为40min/1000m³；当检测为病房、手术室等封闭式环境且无人时，采用紫外线灯管14和过氧化氢喷雾，且喷雾量由房间体积决定，达到预定喷雾量时停止喷雾，停止喷雾后停留5分钟以分解过氧化氢残留，结束该环境消毒工作；当检测为封闭式环境但有人时，只采用过氧化氢持续喷雾，且喷雾量由房间体积决定，达到预定喷雾量时停止喷雾，结束该环境消毒工作。

本装置还可以在消毒结束后进行空气质量检测和空气微生物样本采集，在完成该消毒环境后，消毒防疫机器人控制上部的空气采样器7通过高负压泵的作用下将空气抽进空气采样器7中，通过高负压泵控制模块实时PID控制系统监测采样流量，自动控制采样流量按照设定值恒流采样，累计采样体积并通过采集到的流量计前的温度和压力自动换算成标准状态下的采样体积。在微处理器中固化2种采样模式，分别设定了冲击式采样和水过滤采样，使用时只要在触摸屏15上按一下“启动”键即可自动工作，无需人为调节流量和控制采样时间。触摸屏15可用于显示设定采样体积和实时实际被吸入的气体体积，并记录每次采样流量参数和采样时间，方便后期采样结果查询。

本装置还可以在消毒的同时，开启红外成像仪4进行体温实时监控。利用红外成像仪4对人群的红外辐射进行探测，并通过红外信号处理器进行信号处理、光电转换，将目标人群温度分布的图像转换成可视图像。红外信号处理器将实际探测到的热量进行精确的量化，以面的形式实时在远程终端成像，能够准确识别正在发热的疑似人群，当发现可疑发热人员时产生弹窗提醒，工作人员可进一步使用医用体温计做二次测量进行验证。本实用新型满足了疫情防控初步筛选疑似患者标准，提高行人体温筛查效率，并保障正常的通行速度。其非接触式的测温方式，降低交叉感染的风险。

尽管已经示出了和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：包括机器人车体(11)、机械部分和识别组件，所述机械部分包括导向轮(12)、驱动轮(13)、消毒液储存箱(10)、消毒液喷嘴(5)、输送管(6)、支撑轴(2)、旋转台(8)和紫外线灯管(14)，所述识别组件包括用于消毒检测的全景相机(1)、红外成像仪(4)、三维激光扫描仪(3)和空气采样器(7)，还包括用于控制的触摸屏(15)、中央控制器、空气采样微处理器、红外信号处理器、运动控制器和SLAM套件(9)；所述消毒液储存箱(10)通过所述输送管(6)与所述消毒液喷嘴(5)机械连接；所述红外成像仪(4)的内部包括热成像模块和画面识别模块，所述热成像模块和所述画面识别模块用于检测体温，所述SLAM套件(9)的内部包括里程编码器和多传感器时间同步控制器，所述里程编码器用于采集行驶信息，所述多传感器时间同步控制器用于多传感器间的时空基准统一及同步控制，所述中央控制器、全景相机(1)、红外成像仪(4)、三维激光扫描仪(3)和SLAM套件(9)都通过无线网络与远程终端通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：所述全景相机(1)、红外成像仪(4)、紫外线灯管(14)、三维激光扫描仪(3)、输送管(6)都固定在所述支撑轴(2)上。

3.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：所述红外成像仪(4)和全景相机(1)内部设有图像处理器，用于所述热成像模块和所述画面识别模块的图像处理并通过无线传输的方式发送给远程终端。

4.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：所述触摸屏(15)、空气采样器(7)、SLAM套件(9)位于所述机器人车体(11)上，所述触摸屏(15)用于设置消毒的时间、消毒范围和机器人电量显示，所述空气采样器(7)用于收集空气样本，所述SLAM套件(9)用于消毒防疫机器人智能巡航。

5.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：还包括设于机器人车体(11)内部的充电模块。

6.根据权利要求5所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：所述充电模块包括锂电池、红外发射器、红外接收器及充电接口。

7.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：所述远程终端为PC机，所述远程终端中设有控制消毒防疫机器人的配套软件。

8.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：还包括设于所述消毒液储存箱(10)中的流量检测器。

9.根据权利要求1所述的一种新型消毒防疫机器人，其特征在于：还包括与所述消毒液储存箱(10)连接的报警器。

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