CN217366638U - 室内智能消杀机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内智能消杀机器人，包括轮式移动平台和伸缩紫外灯；机器人的机体设置在轮式移动平台上，在机体侧面设有用于紫外灯伸出和收回的通道；所述伸缩紫外灯通过机架安装在机器人的机体内部，所述机架上设有通过伸缩伺服电机驱动的凸轮机构，所述伸缩紫外灯的灯座与凸轮机构的往复运动输出端连接，所述伸缩伺服电机以及伸缩紫外灯的灯光控制模块与机器人的控制系统通信连接。本实用新型具备消毒液喷洒消毒、紫外线照射杀菌、人机交互、红外测温、人像识别、智能避障、防跌落、自主移动等多重功能，可代替传统人工消毒，其智能化程度高、易操作、消毒效果好，可在疫情防控工作中广泛推广应用。

Description

室内智能消杀机器人

技术领域

本实用新型涉及一种室内智能消杀机器人，属于疫情防控自动化技术。

背景技术

传染疫病具有人际传播能力，其传染性高、传播途径广，很容易在公共场所形成传播链，大大增加了公共疫情的危害性。

在疫情防控工作中，对公共场所进行消毒灭菌、防止人际接触是阻断病毒传播、降低疫情爆发概率的重要手段。传统消毒方法采用人工喷洒84消毒液、酒精等化学产品对公共场所进行消毒，而此种方法需要很高的人力成本，同时还存在污染环境、强腐蚀性和安全隐患等问题。

随着人工智能机器人的发展，出现了用机器人替代人工消毒的自动消毒机器人，利用机器人协助医护人员完成人群聚集区域的消毒工作，减轻他们的工作量，不仅能避免医护人员被感染的风险，而且在一定程度内能缓解医护人员的心理负担。

目前的自动消毒机器人主要采用消毒液雾化喷洒和紫外线杀毒组合的方式，为了提高机器人整体美观，消毒部件大多是采用升降隐藏式设计，如申请号CN202011541771.3公开的一种全自动消毒机器人，上部消毒组件沿竖直方向升降设置在机体的AGV底盘上，在消毒过程中将消毒组件从机体上部顶升出来进行工作。这种结构会造成机器人工作状态下的高度发生变化，不能进入一些高度低矮的空间，所适用的场所受到限制

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：针对现有自动消毒机器人高度变化导致使用场所受限的问题，提供一种新型隐藏结构的室内智能消杀机器人。

本实用新型采用如下技术方案实现：

室内智能消杀机器人，包括轮式移动平台1和伸缩紫外灯2；机器人的机体设置在轮式移动平台1上，在机体侧面设有用于紫外灯伸出和收回的通道；所述伸缩紫外灯2通过机架21安装在机器人的机体内部，所述机架21上设有通过伸缩伺服电机22驱动的凸轮机构23，所述伸缩紫外灯2的灯座与凸轮机构23的往复运动输出端连接，所述伸缩伺服电机22以及伸缩紫外灯的灯光控制模块与机器人的控制系统通信连接。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述伸缩紫外灯2为沿机器人高度方向布置的条形紫外灯柱，在机器人的机体侧壁外周设有至少两组所述伸缩紫外灯2，所述凸轮机构23包括同步控制所有伸缩紫外灯灯座的同步凸轮232，通过设置多组条形灯柱，扩大紫外灯的照射杀毒范围。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述同步凸轮232通过凸轮安装座231转动装配在机架21的中心位置，所述同步凸轮232外周对应不同灯座的位置设有相应的凸轮部，所述同步凸轮232通过减速齿轮副与伸缩伺服电机22传动连接，同步凸轮控制所有的紫外灯同步伸出到位。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述凸轮机构23的往复运动输出端为从动推杆233，所述从动推杆233一端与灯座25固定连接，另一端与同步凸轮232的凸轮部滚动接触。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述灯座25通过灯座导杆251与机架21导向装配，并在灯座25与机架21之间设置将灯座收回到机器人机体内部的复位弹簧24，凸轮机构控制灯座向外伸出，复位弹簧控制灯座自动收回。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述伸缩紫外灯2还包括检测紫外灯伸出极限位置的行程开关26，所述行程开关26与伸缩伺服电机22反馈连接，通过行程开关精准控制紫外灯伸缩到位，并与伸缩伺服电机形成闭环控制，用于确保紫外灯机构的推出与回收动作的完整性。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述轮式移动平台1包括减震车架13和承载平台14，所述减震车架13底部同轴设置两组通过轮毂电机驱动的主动行走轮11，所述主动行走轮11的轮轴前后分别设有辅助万向轮12，所述承载平台14固定在减震车架13上。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，还包括消毒液喷洒单元3，所述消毒液喷洒单元3包括设置在机器人机体顶部的消毒液喷头31，所述消毒液喷头31通过喷头阀门32与雾化室37连通，所述雾化室37与对接鼓气风扇33的鼓气管34连接；所述雾化室37还通过储液箱阀门36与消毒液储液箱35连通，所述雾化室37内设有液位传感器38，所述液位传感器38与储液箱阀门36反馈连接。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，还包括导航单元5，所述导航单元5包括设置在机器人的机体上的激光雷达51、超声波距离传感器52和防跌落传感器53。激光雷达用于SLAM建图，防跌落传感器可防止运动过程中特定场景下的机身跌落，如楼梯、坑洞，超声波距离传感器用于导航过程中的动态避障。

在本实用新型的室内智能消杀机器人中，进一步的，所述机器人的机体上还设有人机交互单元4，以及红外相机71、摄像头72、灯带73、扬声器74、急停开关75、电源开关76和扶手77，其中，人机交互单元用于开发调试与操作设置等人机交互的操作与显示，扬声器播放相关提示与交互信息，红外相机通过红外热成像技术获取被测物体的温度，摄像头可用于对周围环境进行感知。

本实用新型采用上述技术方案具有如下有益效果：

1、本实用新型的紫外灯消毒采用伸缩结构，在使用紫外照射消毒时，将紫外灯收回到机器人的机体内部，进行紫外照射消毒时，将紫外灯从机器人侧面伸出，机器人在紫外灯伸出不会造成机器人的高度变化，可将对高度有限的室内空间进行消杀。

2、本实用新型具有双重消毒的功能，机器人机体内部可装载消毒液，消毒液经雾化后可由机器人顶部的喷头进行从上而下地喷洒消毒，同时结合伸缩结构的紫外灯，从机器人内部伸出后亮起即可进行紫外灯照射杀菌。在机器人运作时可选择两种方式同时进行的双重消毒方式，可进一步实现室内消毒覆盖，减少消毒死角。

3、本实用新型智能化程度高。机器人在消杀过程中可实现自主移动消毒，当机器人处于一个陌生场景下，仅需人为辅助机器人的导航单元进行地图构建，之后机器人可根据指定路线进行自主移动消毒作业。机器人在移动过程中如遇到静态或动态障碍物的阻挡可进行智能避障，同时可判别遇到的特殊场景(如楼梯、坑洞)，防止机器人移动过程中出现意外。另外，机器人还具有红外测温、人像识别功能，其适用场景广泛，可运用于医院、学校、商场、办公场所等室内场景。

4、本实用新型具有友好的人机交互功能。机器人的中间段内嵌了一块可触控的显示屏作为人机交互单元，显示屏可供开发调试、系统设置、人员操作等使用，其显示内容简洁实用，同时配备扬声器进行提示与交互信息的播放，操作易上手，适合不同人群对机器人进行操作使用。机器人机体上还安装有一个急停按钮，操作员可视具体情况进行急停操作，防止发生意外，保障消毒作业的安全性。机器人机身后部设计有扶手，可供人工挪动机器人与人工辅助建图时使用。

综上所述，本实用新型是一种室内场景适用广泛的智能消杀机器人，具备消毒液喷洒消毒、紫外线照射杀菌、人机交互、红外测温、人像识别、智能避障、防跌落、自主移动等多重功能，可代替传统人工消毒，其智能化程度高、易操作、消毒效果好，可在疫情防控工作中广泛推广应用。

附图说明

图1为实施例的室内智能消杀机器人外部结构整体示意图；

图2为实施例中的机器人内部伸缩紫外灯结构示意图；

图3为实施例中控制伸缩紫外灯的凸轮机构示意图；

图4为实施例的室内智能消杀机器人的底部示意图；

图5为实施例中的轮式移动平台结构示意图；

图6为实施例中的消毒液喷洒单元结构框图。

图中标号：

1-轮式移动平台，11-主动行走轮，12-辅助万向轮，13-减震车架，14-承载平台，2-伸缩紫外灯，21-机架，22-伸缩伺服电机，23-凸轮机构，231-凸轮安装座，232-同步凸轮，233-从动推杆，24-复位弹簧，25-灯座，251-灯座导杆，26-行程开关，271-减速齿轮，272--转盘齿轮，3-消毒液喷洒单元，31-消毒液喷头，32-喷头阀门，33-鼓气风扇，34-鼓气管，35-储液箱，36-储液箱阀门，37-雾化室，38-液位传感器，4-人机交互单元，51-激光雷达，52-超声波距离传感器，53-防跌落传感器，6-蓄电池，71-红外相机，72-摄像头，73-灯带，74-扬声器，75-急停开关，76-电源开关，77-扶手。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

实施例

参见图1，图示中的室内智能消杀机器人为本实用新型的一种具体实施方案，机器人的机体设置在轮式移动平台1上，机体上集成设有伸缩紫外灯2、消毒液喷洒单元3、人机交互单元4、导航单元、蓄电池6以及各个其他功能模块。本实施例具有双重消杀的功能，双重消杀手段是通过伸缩紫外灯2和消毒液喷洒单元3分别实现紫外灯照射杀菌消毒和消毒液喷洒消毒。

其中，本实施例的伸缩紫外灯2可伸出地设置在机器人的机体侧面，在机器人的机体外壳侧面上设有用于紫外灯灯座伸出和收回的通道。在不使用紫外灯消杀时，伸缩紫外灯的灯座收回藏于机器人机体内部，在进行紫外照射消杀时，通过机器人控制系统将紫外灯的灯座从机器人的机体侧面通道伸出进行照射消杀。通过从机器人的侧面伸缩紫外灯，不会造成机器人高度的影响，可以对高度空间有限的场所使用紫外灯消杀。

具体如图2和图3所示，伸缩紫外灯2通过机架21安装在机器人的机体内部，机架21上设置凸轮机构23，凸轮机构23的动力输入端与伸缩伺服电机22连接，伸缩伺服电机22采用直流伺服电机，伸缩紫外灯2的灯座25与凸轮机构23的往复运动输出端连接，伸缩伺服电机22通过凸轮机构将旋转运动转换为直线往复运动，实现伸缩紫外灯的伸出。其中，伸缩伺服电机22的控制模块以及伸缩紫外灯的灯光控制模块均与机器人的控制系统通信连接，由机器人控制系统发出指令控制紫外灯的伸缩和开闭。

进一步的，为了保证紫外灯的最大照射消杀范围，本实施例中的伸缩紫外灯2采用三组沿机器人高度方向布置的条形紫外灯，每组并联两根条形紫外灯柱，紫外灯柱固定在灯座25上，在机器人的机体侧壁圆周方向等距布置三条与条形紫外灯柱对应的条形通道。凸轮机构23具体包括凸轮安装座231、同步凸轮232和从动推杆233，其中同步凸轮232通过轴承转动转配在凸轮安装座231上，凸轮安装座231则固定在机架21的中心位置，三组伸缩紫外灯的灯座25分布在同步凸轮232的外周，在同步凸轮232外周对应三组伸缩紫外灯的灯座方位上设有相应的凸轮部，所有灯座与对应凸轮的运动过程一致，同步凸轮232转动，所有灯座通过对应凸轮部的升程阶段实现向外同步推出。

同步凸轮的传动方案如下：同步凸轮232在凸轮安装座231上与转盘齿轮272同轴固定装配，转盘齿轮272与伸缩伺服电机22的电机轴上套装的减速齿轮271啮合，减速齿轮271则固定转配在凸轮安装座231上，减速齿轮271和转盘齿轮272构成一组减速齿轮副，将伸缩伺服电机22与同步凸轮232之间进行减速传动连接。

为了凸轮机构更好地控制紫外灯的灯座，本实施例在凸轮机构23的往复运动输出端设置从动推杆233与灯座25连接，从动推杆233一端与灯座25固定连接，另一端与同步凸轮232的凸轮部接触，从动推杆233与凸轮部之间可采用滚动接触，以提高凸轮传动效率。

本实施例中条形紫外灯柱对应的灯座25同样为长条形灯座，为了使灯座从机器人机体侧壁的通道准确推出和收回，灯座25上设有导向结构和复位结构。

具体的，灯座25的两端连接设置灯座导杆251，灯座导杆251垂直于灯座设置，在机架21上设有供灯座导杆251穿过的导向孔，灯座25两端的两组灯座导杆251同时穿过对应的导向孔，使灯座导向装配在机架21上。

在灯座25与机架21之间设置处于拉伸状态的复位弹簧24，复位弹簧24的弹簧拉力使灯座始终收到处于收回到机器人机体内部的趋势。凸轮的升程运动推动从动推杆233克服复位弹簧24的拉力将紫外灯灯座向外伸出，在凸轮反转后，紫外灯灯座在复位弹簧24的弹簧拉力作用下自动收回到机器人机体内。

另外，伸缩紫外灯2还设置有检测紫外灯伸出极限位置的行程开关26，形成开关26与伸缩伺服电机22反馈连接，形成闭环控制，实现紫外灯伸缩动作的精准控制。本实施例的行程开关26设置在凸轮安装座231上，同步凸轮上的凸轮部推动从动推杆233至接近行程开关26，触发行程开关反馈信号控制伸缩伺服电机22停转，通过检测从动推杆的移动位置实现对同步凸轮的反馈控制，精准控制紫外灯伸缩到位，实际应用中还可将行程开关设置成检测同步凸轮或者灯座的移动位置。

开始消杀工作时，伸缩伺服电机22驱动减速齿轮271转动，利用减速齿轮271和转盘齿轮272的啮合，带动同步凸轮232运动。从动推杆233推动紫外灯的灯座25向外运动。当到达预定极限位置时，触发行程开关26，进而停止对紫外灯座的推出，完成紫外灯的推出过程。当紫外线消毒完毕需将紫外灯收回时，伸缩伺服电机22反向转动，使同步凸轮232反转复位。紫外灯的灯座25受复位弹簧24的弹性拉力作用，跟随同步凸轮一起复位，完成紫外灯的收回复位过程。紫外灯的灯座25采用与机体上紫外灯进出通道截面匹配的条形钢板，不仅可以连接弹簧复位，还可以作为防尘隔离结构，防止灰尘或喷洒的消毒液进入到机器人的机身内部。

如图6所示，本实施例的消毒液喷洒单元3包括消毒液喷头31、喷头阀门32、鼓气风扇33、鼓气管34、储液箱35、储液箱阀门36、雾化室37和液位传感器38。上述器件均集成装配在机器人机体内，其中，消毒液喷头31设置在机器人的机体顶部，在机器人顶部圆周方向设置三组消毒液喷头31，消毒液喷头31通过喷头阀门32与雾化室37连通，雾化室37与对接鼓气风扇33的鼓气管34连接，雾化室37内部设有将消毒液雾化的超声波雾化器，通过鼓气风扇33导入气流将雾化室内雾化的消毒液从消毒液喷头31进行喷洒。

雾化室37还通过储液箱阀门36与储存消毒液的储液箱35连通，在雾化室37内设有液位传感器38，液位传感器38与控制消毒液储液箱的储液箱阀门36反馈连接。

当液位传感器38检测到雾化室37内的液位达到设定高度，便会控制储液箱阀门36断开，阻止储液箱35内消毒液进入雾化室37；当液位传感器38检测到雾化室37内液位低于设定高度时，便会打开储液箱阀门36，使储液箱35内消毒液进入雾化室37，实现自动通断与加料效果。当储液箱35与雾化室37断开后，雾化室37内置的超声波雾化器开启，完成对消毒液的雾化，最后由鼓气风扇33从外部吸收过滤空气，将雾化室37内雾化的消毒液从机器人顶部的消毒液喷头从上而下地喷洒。

如图4和图5所示，本实施例中的轮式移动平台1包括主动行走轮11、辅助万向轮12、减震车架13和承载平台14，减震车架13底部通过弹簧减震器设置两组同轴的主动行走轮11，主动行走轮11通过轮毂电机直接驱动，轮毂电机采用直流无刷电机，在主动行走轮11的轮轴前后减震车架13上分别设有两组辅助万向轮12，保持轮式移动平台1的平稳性.在减震车架13的中间区域固定该设置驱动主动行走轮11的蓄电池6，蓄电池6采用可充电电池，同时还可对机器人机体内的其他电控单元进行供电。承载平台14固定在减震车架13上，机器人的机体搭建安装在承载平台14上。

本实施例的轮式移动平台1采用两组主动行走轮的轮毂电机差速驱动的独立悬挂设计，通过弹簧连杆缓冲减震结构和减震车架13相连。弹簧连杆缓冲减震结构可使得轮子可适应地面冲击形成的跳动，避免地面的不平整从而减小车身的倾斜和振动。此结构运行平稳，紧凑可靠，能自适应地面高度，使主动行走轮有效贴合地面，可抵抗障碍物的冲击，具有优秀的越障能力。同时搭配四个辅助万向轮12辅助转向协同运动，方向更加灵活多变，可实现在狭小空间实现自由转向。

再次参见图1，本实施例的室内智能消杀机器人还具有导航单元5，导航单元5包括设置在机器人的机体上的激光雷达51、超声波距离传感器52和防跌落传感器53。其中，激光雷达51设置在机器人正前方，用于SLAM建图；四组超声波距离传感器52位于轮式移动平台1的底盘正前方并呈环绕式分布，用于导航过程中的动态避障；两组防跌落传感器53在轮式移动平台1的底盘最下面呈对称分布，防跌落传感器53可防止运动过程中特定场景下的机身跌落，如楼梯、坑洞。

同时，在机器人的机体正面还设有人机交互单元4，以及红外相机71、摄像头72、灯带73、扬声器74、急停开关75、电源开关76和扶手77。其中，人机交互单元4采用可触控的显示屏，可供开发调试、系统设置、人员操作等使用；红外相机71通过红外热成像技术获取被测物体的温度，还可用于疫情防控状态下的人体体温测量；摄像头72用于对周围环境进行感知；灯带73采用LED灯带，在机器人顶部以及机器人底部分别设置一圈；扬声器74用于播放相关提示与交互信息；急停开关75和电源开关76设置在人机交互单元4的显示屏下方机体上，急停开关75用于紧急情况下的急停操作，防止发生意外，电源开关76则用于机器人的正常开关断电；扶手77设置在机器人的机体后部，可供人工挪动机器人与人工辅助建图时使用。

具体有关激光雷达导航技术、超声波距离传感器、防跌落传感器以及其上设置的其他电控模块均为智能机器人的成熟配套，本领域技术人员可根据机器人的实际参数需求进行选用和编程，本实施例在此不做赘述。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方案进行描述，并非对本实用新型的保护范围进行限定，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.室内智能消杀机器人，其特征在于：包括轮式移动平台(1)和伸缩紫外灯(2)；

机器人的机体设置在轮式移动平台(1)上，在机体侧面设有用于紫外灯伸出和收回的通道；

所述伸缩紫外灯(2)通过机架(21)安装在机器人的机体内部，所述机架(21)上设有通过伸缩伺服电机(22)驱动的凸轮机构(23)，所述伸缩紫外灯(2)的灯座与凸轮机构(23)的往复运动输出端连接，所述伸缩伺服电机(22)以及伸缩紫外灯的灯光控制模块与机器人的控制系统通信连接。

2.根据权利要求1所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述伸缩紫外灯(2)为沿机器人高度方向布置的条形紫外灯柱，在机器人的机体侧壁外周设有至少两组所述伸缩紫外灯(2)，所述凸轮机构(23)包括同步控制所有伸缩紫外灯灯座的同步凸轮(232)。

3.根据权利要求2所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述同步凸轮(232)通过凸轮安装座(231)转动装配在机架(21)的中心位置，所述同步凸轮(232)外周对应不同灯座的位置设有相应的凸轮部，所述同步凸轮(232)通过减速齿轮副与伸缩伺服电机(22)传动连接。

4.根据权利要求3所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述凸轮机构(23)的往复运动输出端为从动推杆(233)，所述从动推杆(233)一端与灯座(25)固定连接，另一端与同步凸轮(232)的凸轮部滚动接触。

5.根据权利要求3或4所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述灯座(25)通过灯座导杆(251)与机架(21)导向装配，并在灯座(25)与机架(21)之间设置将灯座收回到机器人机体内部的复位弹簧(24)。

6.根据权利要求1或2所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述伸缩紫外灯(2)还包括检测紫外灯伸出极限位置的行程开关(26)，所述行程开关(26)与伸缩伺服电机(22)反馈连接。

7.根据权利要求1所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述轮式移动平台(1)包括减震车架(13)和承载平台(14)，所述减震车架(13)底部同轴设置两组通过轮毂电机驱动的主动行走轮(11)，所述主动行走轮(11)的轮轴前后分别设有辅助万向轮(12)，所述承载平台(14)固定在减震车架(13)上。

8.根据权利要求1所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：还包括消毒液喷洒单元(3)，所述消毒液喷洒单元(3)包括设置在机器人机体顶部的消毒液喷头(31)，所述消毒液喷头(31)通过喷头阀门(32)与雾化室(37)连通，所述雾化室(37)与对接鼓气风扇(33)的鼓气管(34)连接；

所述雾化室(37)还通过储液箱阀门(36)与消毒液储液箱(35)连通，所述雾化室(37)内设有液位传感器(38)，所述液位传感器(38)与储液箱阀门(36)反馈连接。

9.根据权利要求1所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：还包括导航单元(5)，所述导航单元(5)包括设置在机器人的机体上的激光雷达(51)、超声波距离传感器(52)和防跌落传感器(53)。

10.根据权利要求1所述的室内智能消杀机器人，其特征在于：所述机器人的机体上还设有人机交互单元(4)，以及红外相机(71)、摄像头(72)、灯带(73)、扬声器(74)、急停开关(75)、电源开关(76)和扶手(77)。

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