CN215504524U - 一种自主消毒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自主消毒装置，为用于在车辆、飞机或者围合空间内进行消毒任务的类型，其特征在于，其包括至少一个拟人机械臂(2)，在其末端配备有至少一个作业工具(1)，所述作业工具选自由UV‑C型灯、臭氧发生器以及激光扫描仪组成的组，所述拟人机械臂(2)位于外壳(13)上，所述外壳(13)还包括：一个或者多个环境传感器；机器人臂(2)的控制器模块(7)；控制处理器模块(8)，装有专用软件、用于一个或者多个电动机的控制器件以及RF无线数字通信器件，与环境传感器以及控制器模块(7)连接；可充电电池块(9)；与RF无线数字通信器件相关联的一个或者多个RF通信天线(10)；共面地位于外壳(13)的下部的移动以及旋转装置。

Description

一种自主消毒装置

技术领域

正如其标题所示，本说明书涉及一种自主消毒装置，为用于在车辆、飞机或者围合空间内进行消毒任务的类型，它使用位于拟人机械臂的末端的一个或者多个UV-C型灯(紫外线C)，与臭氧发生器结合使用，该机械臂在末端也可以携带激光扫描仪，该机械臂位于外壳上，该外壳带有移动器件以及具有生成环境3D地图的器件，例如摄像机以及激光扫描仪，这让其可以自主地遵循编程的路线，进入所有要消毒的空间，并将紫外线以及/或者臭氧带到各个角落，以实现快速、准确以及彻底的消毒。

本实用新型涉及使用紫外线、臭氧或者它们的组合进行消毒的移动设备领域，特别适用于飞机、车辆以及围合空间的内部。

背景技术

目前，已知多种通过消毒消除潜在有害细菌的过程。它们中的一些为此使用紫外线，更常见的是紫外线C，理解为紫外线C光，或者简称UV-C，其波长在大约100纳米到280纳米之间的电磁辐射。臭氧的使用也很频繁。

长期以来，UV-C光在医院以及政府大楼中被安全有效地用于杀灭细菌，因为它的杀菌特性值得绝对信赖。经常发生的流行病(例如COVID-19)有可能引发重大的全球经济危机，从而影响整个行业。最具影响力的工业部门之一是世界空中交通，它可能会陷入停顿。这导致对消毒设备及其在所有器件中的应用的高需求。

消毒效果是暴露强度以及时间的函数。灯通常放置在距离要消毒的物体很近的位置，因为它在灯的视线内最有效。使用高剂量的UV-C很重要，因为强度以及效果在更远的距离下会下降。因此，距离物体越近，消毒效果就越好。

UV-C光不会穿透任何固体表面或者材料。如果一个物体在灯的视线范围内，它会完全阻挡对其背后目标覆盖区域的任何曝光。此外，UV-C光不会从任何表面反射。据说低水平的UV-C会被墙壁、窗帘、屏幕等反射，因此增加时间可以充分消毒房间的表面，但实际情况是UV-C仅在直接视线中是有效的灯。

UV-C光，更具体地说波长为253.7纳米，可破坏细菌、病毒以及孢子的DNA，这意味着它使它们无害，实现彻底消毒并消除它们可能对人类造成的所有危险.

技术规范必须在距离灯以及设备的固定距离处发出UVC光(例如，10mW/cm²)。紫外线剂量(辐射量乘以暴露时间(秒)必须至少为40mJ/cm²，才能在完全平坦以及理想的表面上灭活病毒。所以如果靶材表面的辐照量为10mW/cm²，则曝光时间必须为4秒。

然而，平坦表面上存在的微小裂缝会抑制消毒，而对其他材料(如织物)的消毒可能需要更高的剂量或者时间。这意味着，根据距离以及材料的类型，效果是不同的。

UV-C光对人类也有影响，因为虽然它被表皮外层的发色团高度吸收，但角膜没有这个外层。因此，角膜细胞因暴露于UV-C光而受到损害的风险增加。因此，当偶然的高强度暴露于室内乘客时，UV-C光会导致光皮炎，更常见的是光角膜炎以及光结膜炎。

最近很少有研究调查暴露于UV-C灯的光对人类可能产生的不利健康影响。大多数是意外接触引起的皮肤或者眼部影响的病例报告。然而，为了安全起见，它的使用总是需要使用个人防护元件，例如护目镜或者带有适当UV-C过滤器的防护面罩。在使用臭氧的情况下，鉴于其对人体的毒性，还需要使用设备。

在用于室内紫外线消毒的装置中，有一些是已知的，称为“柱状”，其中UV-C灯或者灯垂直排列成柱状在移动设备上，或者在臂的末端可伸缩。其中一些是手动的，必须由一名或者多名操作员推动以及驾驶，从而对人的健康造成风险，例如US2019160190“内部消毒以及通信器件”、US2015209459“与飞机区域相关的表面消毒”以及US2016136314中描述的那些“表面消毒”。

其他可以有自己的运动，但它们的路线必须由操作员通过有线或者无线控制远程实时进行控制以及指导，例如CN110089980A“消毒机器人”，或者配备基于简单运动的碰撞检测，例如我们在专利CN20870572“智能消毒机器人系统”，CN208705724“紫外光消毒机器人”或者CN109481708“具有六轴机械臂的室内轮式可移动消毒机器人”中进行的描述，尽管该机器人装有两个机器人臂，但是仍没有能力到达许多角落。

但是，它们也都存在一个共同的问题，由于灯是固定在设备中的，所以在可能的情况下，它仅限于在内部循环，但是存在紫外线无法到达的遮蔽区域，或者偏远区域或者不同材料的区域。到达的辐射较弱，效率较低。这种效果在自由空间很小的围合空间中尤其重要，例如飞机、公共汽车以及其他车辆的内部，以及许多封闭房间。这可能是一个严重的问题，因为这些区域可能没有经过适当的消毒，带有活性细菌的痕迹。

实用新型内容

为了解决围合空间中消毒的当前问题，改进现有技术，设计了本实用新型的自主消毒装置的对象，其使用至少一个拟人机械臂，在所述拟人机械臂的末端配备至少一个作业工具，所述作业工具可以是一个或者多个UV-C型灯、臭氧发生器、激光扫描仪或者它们的组合。一个或者多个所述机械臂位于外壳上，所述外壳还包括：

-一个或者多个环境传感器，可以是具有3D功能的摄像机、激光扫描仪、陀螺仪、加速度计、以上中的几个或者它们的组合，

-所述机械臂的控制器模块，

-控制处理器模块，配备有专用软件、一个或者多个电动机的控制器件以及RF无线数字通信器件，与所述环境传感器以及所述控制器模块连接，

-可充电电池块，

-与所述RF无线数字通信器件相关联的一个或者多个RF通信天线，

-移动以及旋转装置，共面地位于外壳的下部。

这些元件允许该装置在所述控制处理器模块中编程地图以及特定路线，以及它必须在每架飞机、车辆或者围合空间中执行的操作以及移动，以到达所有必须消毒的空间，避免碰撞，无论是在操作中还是在标记的路线中。该装置使用由具有3D功能的摄像机、激光扫描仪、陀螺仪以及加速度计所提供的信号，生成允许遵循编程路线的环境3D地图，结合使用驱动轮的运动、机械臂以及相关UV-C灯的运动，到达所有空间。

可以具有与最常用的各种飞机、车辆或者外壳模型相对应的预编程路线的库。

根据环境传感器提供的信号，该装置还可以配备在以前未编程的空间中生成以及存储新路线的能力，从而对作业环境进行自我学习。它可以包括在机械臂末端的激光雷达型激光扫描仪(缩写LIDAR，Light Detection and Ranging或者Laser Imaging Detectionand Ranging)，能够扫描作业环境并自动制作3D地图。LIDAR型激光扫描仪是一种允许使用脉冲激光束确定从激光发射器到物体或者物体表面的距离的装置。到物体的距离是通过测量在脉冲发射以及检测到反射信号之间的延迟时间来确定的。

便携式遥控器配备有特征软件，负责控制、实时监控该装置在待处理空间内的位置、已完成的部分流程、路线编程、存储结果以及统计数据以允许保存所进行的消毒的卫生记录。

一旦编程，该装置的操作是完全自主的，不需要任何操作员在场。便携式遥控器允许进行远程监控、激活、停用以及报告。

本申请的优点

所展示的这种自主消毒装置与当前可用的系统相比具有多种优势，其中最重要的是它允许将消毒工具(可以是紫外线、臭氧或者两者的组合)带到静态或者柱式装置无法到达以及需要更多时间施加间接紫外线的区域，因为其在灯的视线内更有效地工作，从而允许更快以及更有效的消毒。这样可以在复杂的表面上进行有效的消毒，并且可以完全进入遮蔽区域。

另一个重要的优点是一旦编程，该装置的操作就完全自主，不需要任何操作员在场，因为便携式遥控器允许监控、激活、停用以及信息可以远程完成。这为操作员提供了全面的安全，避免了处理紫外线以及臭氧装置所固有的职业风险、暴露于这些消毒元素对人体的影响以及对个人防护装置或者装置的需求。

同样重要的是要注意，该装置允许记录清洁以及消毒，而手动无法保证，可以根据适用法规对消毒周期以及监控进行完全追溯。

另一个优点是移动以及自主，它是一种灵活的解决方案，由于其易于操作以及配置，因此易于适应新的用途以及作业环境。

另一个优点是该作业工具可以包括一个LIDAR型激光扫描仪，能够扫描作业环境并自动制作3D地图，有利于其对新环境的适应。

我们绝不能忘记，该装置可以在非常狭窄的环境中进行彻底消毒，例如飞机内部、车辆内部或者封闭房间，在这些环境中，当前现有装置无法运行，或者至少没有足够的效率。

最后但并非最不重要的一点是，应注意使用紫外线以及臭氧灯是污染最少、对环境危害最小的消毒程序。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的目的，在附图中表示了自主消毒装置的优选实际实施例，在所述平面中，

图1显示了自主消毒装置的外部视图。

图2显示了自主消毒装置的视图，外壳是透明的，以便能够了解主要内部元件的位置。

具体实施方式

本实用新型的构成以及特征可以通过参考附图进行的以下描述而得到更好的理解。

从图1以及图2中可以看出，自主消毒装置如何包括至少一个拟人机械臂2，在拟人机械臂2的末端配备有至少一个作业工具1，该作业工具选自由以下各项组成的组：UV-C型灯、臭氧发生器以及激光扫描仪，拟人机械臂2位于外壳13上，外壳13依次包括：

-一个或者多个环境传感器；

-机械臂2的控制器模块7；

-控制处理器模块8，配备有专用软件、用于一个或者多个电动机的控制器件以及RF无线数字通信器件，与环境传感器以及控制器模块7连接；

-可充电电池块9；

-一个或者多个RF通信天线10，其与所述RF无线数字通信器件相关联；

-移动以及旋转装置，共面地位于外壳13的下部。

RF通信天线10以及RF无线数字通信器件优选为WiFi类型。

一个或者多个环境传感器选自具有3D功能的摄像机3、激光扫描仪4、陀螺仪5以及加速度计6，摄像机3沿前进方向位于外壳13的前部。在一个优选实施例中，至少一个激光扫描仪是LIDAR型脉冲光激光器，能够扫描作业环境，通过测量脉冲的发射与检测到反射信号之间的延迟时间来确定到物体的距离，并自动制作3D地图。

在一个优选实施例中，它具有两个激光扫描器4，根据前进方向，其中一个激光扫描器位于外壳13的前部，另一个激光扫描器位于外壳13的后部。

同样在优选实施例中，所述移动以及旋转装置包括：

-至少两个驱动轮11，与至少一个电动机机械地关联，以及

-多个自由轮12，最好是四个。

在一个优选实施例中，驱动轮11彼此独立，每个驱动轮与不同的电动机机械地关联，因此具有两个电动机，这有利于运动的方向以及取向的改变。还设想了一个替代实施例，其中驱动轮11通过与一个电动机相关联的共用旋转轴彼此机械地集成在一起，特别适用于只需要直线运动的应用。

设想了另一替代实施例，其中移动以及旋转装置包括具有彼此独立运动器件的全向车轮，优选为具有筒形滚轮的车轮类型。

该装置还包括一个便携式遥控器14，便携式遥控器选自由平板电脑、手机以及个人电脑构成的组，其配备有特征软件，负责控制、实时监控该过程的位置以及零件、路线编程以及存储结果以及统计数据。

本领域技术人员将容易理解的是，可以将不同实施例的特征与其他可能实施例的特征进行组合，只要这种组合在技术上是可行的。

涉及示例或者实施例的所有信息构成本实用新型描述的一部分。

Claims (14)

1.一种自主消毒装置，为用于在车辆、飞机或者围合空间内进行消毒任务的类型，其特征在于：它包括至少一个拟人机械臂(2)，在所述拟人机械臂(2)的末端配备有至少一个作业工具(1)，所述作业工具选自由UV-C型灯、臭氧发生器以及激光扫描仪组成的组，所述拟人机械臂(2)位于外壳(13)上，所述外壳(13)还包括：

一个或者多个环境传感器；

机械臂(2)的控制器模块(7)；

控制处理器模块(8)，其配备有专用软件、用于一个或者多个电动机的控制器件以及RF无线数字通信器件，与所述环境传感器以及所述控制器模块(7)连接，

可充电电池块(9)；

一个或者多个RF通信天线(10)，其与所述RF无线数字通信器件相关联；

移动以及旋转装置，共面地位于所述外壳(13)的下部。

2.根据前述权利要求所述的自主消毒装置，其特征在于，所述环境传感器选自具有3D功能的摄像机(3)、激光扫描仪(4)、陀螺仪(5)以及加速度计(6)，所述摄像机在前进方向上位于所述外壳(13)的前部。

3.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，其具有两个激光扫描仪(4)，在前进方向上，其中一个激光扫描仪位于所述外壳(13)的前部，另一个激光扫描仪位于所述外壳(13)的后部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述移动以及旋转装置包括：

-至少两个驱动轮(11)，其机械地关联至少一个电动机；以及

-多个自由轮(12)。

5.根据权利要求4所述的自主消毒装置，其特征在于，所述移动以及旋转装置包括四个所述自由轮(12)。

6.根据前述权利要求4以及5中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述驱动轮(11)通过与一个电动机相关联的共同旋转轴彼此机械地连接。

7.根据前述权利要求4以及5中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述驱动轮(11)彼此独立，各个驱动轮机械地关联不同的电动机。

8.根据前述权利要求1至3中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述移动以及旋转装置包括具有独立运动器件的全向车轮。

9.根据权利要求8所述的自主消毒装置，其特征在于，所述全向车轮是带有筒形滚轮的车轮。

10.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述RF通信天线(10)以及所述RF无线数字通信器件都是WiFi类型。

11.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述激光扫描仪中的至少一个是LIDAR型脉冲光激光器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，其包括配备有特征软件的便携式遥控器(14)，选自由平板电脑、移动电话以及个人计算机组成的组。

13.根据前述权利要求中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述一个或者多个RF通信天线(10)位于所述外壳(13)的外部。

14.根据前述权利要求1至12中任一项所述的自主消毒装置，其特征在于，所述RF通信天线(10)位于所述外壳(13)的内部。

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