CN215340833U - 一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人，所述的消毒机器人上包括外壳、路由器、消毒装置、传感器模块、驱动电机与舵机、电源开关、蓝牙传输模块、蓄电池和控制模块。传感器模块包括：激光雷达与视觉摄像头；控制模块包括：上位控制器树莓派4B、下位控制器STM32。本实用新型的机器人可以在全自动、任意场地的情况下，借助自带路由器提供的高带宽网络，利用激光雷达与视觉摄像头进行被消毒地点的2D和3D建图，自主判断需要消毒的位置。同时本消毒机器人可以对人群进行自主避障，在最大程度上可以避免误消毒的现象。

Description

一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人

技术领域

本实用新型涉及消毒防疫领域，尤其涉及一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人。

背景技术

有效预防、及时控制和消除类似突发公共卫生事件是十分必要的。现有的消毒方法有很多种：最直接的有人工喷洒消毒液的方式，它非常不方便且带来高风险与高成本的弊端。

目前已经存在对传统的消毒方式进行改善的方案：例如在医院等高风险场所，一般采用负压的方式保证病房、手术室能保持半无菌状态。除此之外还存在利用紫外线消毒的装置，或是定点喷洒消毒的半自动化式机器人。

但是，上述消毒方案均存在较大的局限性。首先，实现消毒全自动化的负压无菌环境是较大型的消毒系统，无法大规模实现民用；其次，紫外线与定点喷洒消毒无法对人群进行识别，可能会出现误判现象。在人群较密集的公共场所，上述装置显然很难达到消毒的效果。

实用新型内容

为了克服传统定点消毒与紫外线消毒装置不够灵活、无法实现全自动化、无法对移动对象进行精确判断等问题，本实用新型提供了一种携带路由器进行联网，利用激光雷达和机器人视觉对消毒点进行自寻判断，能有效避开人群的消毒装置。移动速度较快、消毒点判断较准确，适用于多种常规、非常规应用场景。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人，包括外壳、路由器、消毒装置、传感器模块、驱动电机与舵机、电源开关、蓝牙传输模块、蓄电池和控制模块；

所述的路由器用于为树莓派4B提供网络；所述的消毒装置设于外壳前端，用于对需要消毒的位置进行消毒；所述传感器模块包括激光扫描雷达和视觉摄像头，所述的激光扫描雷达位于外壳顶部，所述的视觉摄像头位于外壳前端；所述的电源开关用于控制蓄电池的开关；所述的蓝牙传输模块与移动端(如手机、平板或电脑)相连，从而实时监测机器人的运行状态；所述的蓄电池用于为整个装置供电；

所述的控制模块包括树莓派4B和下位STM32控制器；所述的树莓派4B用于辅助激光扫描雷达和和视觉摄像头分别获得D障碍物视图和D障碍物视图，并控制消毒装置的启停；所述的下位STM32控制器用于控制驱动电机与舵机，从而控制机器人运动。树莓派 4B向下位STM32控制器发出指令控制驱动电机与舵机工作，同时下位STM32控制器读取激光雷达与视觉数据传回树莓派4B进行反馈处理，树莓派生成2D和3D障碍物视图，并根据编程逻辑判断是否对该点进行消毒工作。

上述技术方案中，进一步地，所述传感器模块利用探头驱动电路与控制模块相连。

进一步地，所述驱动电机与舵机中，驱动电机采用带编码器的直流电机进行PID控制算法与PWM控制信号的反馈控制，舵机采用PWM控制信号控制机器人的车轮转向。

进一步地，传感器模块选用激光雷达扫描进行2D-XY建图，也可以用超声波测距仪、红外测距仪代替，同时采用视觉摄像头辅助进行3D-XYZ建图，可对移动单位进行判断。

本实用新型中，基于视觉摄像头的高带宽要求以及不同场合的内部联网需求，采用车载路由器的方式进行WIFI连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的机器人利用蓝牙传输模块与移动端进行连接，直接显示2D和3D障碍物视图的建图结果且电子储存；利用路由器提供高带宽的自建网络，在各种工作场景下都能保证视觉系统平稳运行；利用激光雷达与视觉摄像头进行3D建图，测量时间短，可以对移动人群与定点角落进行精确判断，弥补了传统定点半自动消毒装置的缺陷。本实用新型的机器人可以自主判断需要消毒的位置，并可对人群进行自主避障，在最大程度上可以避免误消毒的现象。

附图说明

图1为机器人自寻并判断消毒点的流程实现图；

图2为控制模块的各个部分的连接示意图；

图3为本实用新型的外壳、传感器模块以及消毒装置等示意图；

图4为本实用新型控制模块的示意图；

图中，1.机器人外壳，2.路由器，3.消毒装置，4.视觉摄像头，5.激光雷达，6. 树莓派4B，7.下位STM32控制器，8.驱动电机与舵机，9.电源开关，10.蓝牙传输模块， 11.蓄电池。

具体实施方式

为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。

一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人，包括外壳1、路由器2、消毒装置3、传感器模块、驱动电机与舵机8、电源开关9、蓝牙传输模块10、蓄电池11和控制模块；所述的路由器2用于为树莓派4B6提供网络；所述的消毒装置3设于外壳1前端，用于对需要消毒的位置进行消毒；所述传感器模块包括激光扫描雷达5和视觉摄像头4，所述的激光扫描雷达5位于外壳1顶部，所述的视觉摄像头4位于外壳1前端；所述的电源开关9 用于控制蓄电池11的开关；所述的蓝牙传输模块10与移动端相连，从而实时监测机器人的运行状态；所述的蓄电池11用于为整个装置供电；所述的控制模块包括树莓派4B 6和下位STM32控制器7；所述的树莓派4B6用于辅助激光扫描雷达5和和视觉摄像头4分别获得2D障碍物视图和3D障碍物视图，并控制消毒装置3的启停；所述的下位STM32控制器7用于控制驱动电机与舵机8，从而控制机器人运动。

如图1所示，本实用新型的工作流程如下：装置靠电源开关9启动，启动后树莓派4B 6与移动端通过路由器2进行连接，查看移动端中是否存在该地的建图结果。若未曾建图，则通过激光雷达5与视觉摄像头4判断机器人附近是否有移动单位，判定移动单位为行人，不计入建图结果，否则认定为地图上的建筑点。若存在建图结果，则通过激光雷达5与视觉摄像头4判断机器人附近新出现的单元为障碍物，下位STM32控制器7 控制驱动电机与舵机8绕开障碍物。对于出现在建图数据中的直角形、圆形、不规则特殊坐凳形，机器人将认定为墙角，圆支撑柱，座位等，并通过消毒装置3进行10s的喷洒消毒，接着机器人寻找下一个消毒点。

如图2所示，控制模块的各个部分的连接关系与装置工作流程基本一致，移动端通过路由器2与树莓派4B 6进行信息的传输，同时树莓派4B 6还接收激光雷达5与视觉摄像头4关于2D和3D建图的信息。树莓派4B 6通过2D障碍物视图和3D障碍物视图，向下位 STM32控制器7发送方向、速度等指令，同时下位STM32控制器7也会对树莓派4B 6进行负反馈作用。下位STM32控制器7通过控制PWM信号生成电机驱动值，随后换算成电压控制信号传输给驱动电机以控制机器人的运动速度，同时驱动电机还与下位STM32控制器 7之间存在速度负反馈作用。舵机还与下位STM32控制器7之间存在转向负反馈作用，下位STM32控制器7能对舵机传输方向指令以控制机器人的转向，。

如图3所示，激光雷达5沿机器人的中心轴水平放置，视觉摄像头4可根据测量需求进行左右上下方向的调整。由于消毒装置3为喷洒型设计，因此要对机器人进行防水外壳1处理，用于自供联网的路由器2放置在车身中心位置。

参见图4所示，为减小机器人体积，本实用新型将内置的控制模块放置在一个平面中，通过蓄电池11对整个机器人进行供电，利用驱动电机与舵机8实现对机器人的行驶速度与运行方向的设置，控制核心的树莓派4B 6与下位STM32控制器7为保持较好的信号传输与连通，放置的较为紧凑。

以上的具体实施方式仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不用于限制本创作。凡在本创作精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本创作的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自寻消毒点的激光视觉导航机器人，其特征在于：包括外壳(1)、路由器(2)、消毒装置(3)、传感器模块、驱动电机与舵机(8)、电源开关(9)、蓝牙传输模块(10)、蓄电池(11)和控制模块；

所述的路由器(2)用于为树莓派4B(6)提供网络；所述的消毒装置(3)设于外壳(1)前端，用于对需要消毒的位置进行消毒；所述传感器模块包括激光扫描雷达(5)和视觉摄像头(4)，所述的激光扫描雷达(5)位于外壳(1)顶部，所述的视觉摄像头(4)位于外壳(1)前端；所述的电源开关(9)用于控制蓄电池(11)的开关；所述的蓝牙传输模块(10)与移动端相连，从而实时监测机器人的运行状态；所述的蓄电池(11)用于为整个装置供电；

所述的控制模块包括树莓派4B(6)和下位STM32控制器(7)；所述的树莓派4B(6)用于辅助激光扫描雷达(5)和和视觉摄像头(4)分别获得2D障碍物视图和3D障碍物视图，并控制消毒装置(3)的启停；所述的下位STM32控制器(7)用于控制驱动电机与舵机(8)，从而控制机器人运动。

2.根据权利要求1所述的自寻消毒点的激光视觉导航机器人，其特征在于：所述传感器模块利用探头驱动电路与控制模块相连。

3.根据权利要求1所述的自寻消毒点的激光视觉导航机器人，其特征在于：所述的驱动电机与舵机(8)中，驱动电机采用带编码器的直流电机进行PID控制算法与PWM控制信号的反馈控制，舵机采用PWM控制信号控制机器人的车轮转向。

Images