CN219987637U - 一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，包括铝合金车体、消毒模块、感知与控制模块和支撑结构；所述消毒模块包括消毒液储存装置、真空水泵和与可伸缩推杆装置固定连接的消毒喷洒装置；所述感知与控制模块包括摄像头、工控机与单片机，摄像头通过支撑柱安装于铝合金车体上层前方，工控机通过摄像头获取环境信息并给单片机发出控制指令。本实用新型可替代人工进入智慧仓储环境中对仓储货物进行消毒，有效避免人员与货物之间的接触，降低了感染病毒的风险；同时通过可伸缩连杆装置自主调节消毒喷洒高度，极大地减少了仓储环境中货物的消毒盲区。

Description

一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人

技术领域

本实用新型属于智能移动机器人领域，具体涉及一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人。

背景技术

目前受污染区域的消毒工作（如医院、检疫酒店等）主要由人工负责，这增加了传播感染病毒的可能性，特别是在个人防护设备没有适当使用情况下。

随着人们通过电商物流购买日常生活用品、医疗物资等的需求显著扩大，而仓储环节作为物流供应链的核心，仓储环境的消毒显得尤其重要，仓储环境中产生了大量的货物消毒工作。

目前仓储环境下的消毒工作主要依靠传统的人工消毒和固定式的消毒装置两种方式，但二者都存在一定的局限性。传统的人工消毒效率较低，且具有通过人物途径传染病毒的风险；固定式的消毒装置消毒不均匀，容易留下消毒死角。但后疫情时代下，疫情的反复无常也给仓储行业带来了新的考验，传统依赖人工的仓储行业面临复工人数不足、有效工作时间缩减、工作效率降低等多重压力，仓储系统需要朝着智能化、无人化的方向升级转变（甘仲平, 孙明. 自动仓储系统市场:疫情下逆势增长,智能化加速发展[J].2021.）。

随着智能技术的发展，智能消毒移动机器人有潜力取代人工完成消毒任务，具有安全性好、效率更高、消毒彻底的优点。移动机器人的自动消毒可以安排在空闲时间，避免高峰时间，不仅有效减少人员接触可能受污染的环境和低渗消毒剂的机会，还提高了消毒的有效性、节省了人工成本。但目前的消毒移动机器人大多应用于医院、室内等人员流动性强的环境（姜伟超. 布科思:智能消毒机器人让空气更安全[J]. 科技创新与品牌, 2022(2):2.），且多针对走廊、过道等空气的消毒；相比之下，目前针对仓储环境下货物消毒的移动机器人还较少。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，通过移动机器人上固定的摄像头感知环境中的位姿信息，通过移动机器人上安装的工控机与单片机控制移动机器人按照预设路线自主导航，同时控制消毒模块对移动机器人两侧货物喷洒消毒气体，并通过推杆电机实现消毒喷洒装置高度的自主调节，避免了人工作业，保证了不同区域、不同高度货物的均匀消毒，提高了消毒效率。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，包括车体、消毒模块；所述消毒模块包括消毒液储存装置、真空水泵和与可伸缩推杆装置连接的消毒喷洒装置；

所述消毒液储存装置放置于车体中， 所述消毒喷洒装置包括进液口和出液口；

所述真空水泵安装在于车体上，所述真空水泵的进水口通过水管连接所述消毒液储存装置的出液口，真空水泵的出水口通过软水管与所述消毒喷洒装置的进液口连通；

所述可伸缩推杆装置包括推杆电机和推拉升降器，推杆电机和推拉升降器位于车体后方。

进一步地，所述车体包括双层铝合金底座、与双层铝合金底座连接的2个万向轮和2个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括车轮组结构、车轮轴和驱动轮；

所述2个万向轮一前一后对称分布在双层铝合金底座下层的底部。

进一步地，所述车轮组结构包括对称分布在双层铝合金底座下层底部两侧的铝型材连接板，其一端与双层铝合金底座通过螺栓固定，另一端与车轮轴固定连接；所述车轮轴由外侧至内侧依次连接车轮组结构、同步带轮、编码器；所述驱动轮通过同步带轮与电机连接，接受直流减速电机的动力传动；所述编码器通过轮轴与同步带轮连接，用于监测直流减速电机的实时转速；所述驱动轮通过车轮组结构与双层铝合金底座进行双边固定，在结构上降低车体在运行过程中车轮偏斜的可能性。

进一步地，所述双层铝合金底座的上层和下层之间通过螺栓固定连接；车体上层前后方设有遮挡板和支撑柱；所述遮挡板通过螺孔固定；所述遮挡板用于给所述摄像头、工控机、直流电源遮挡消毒液，避免电路故障。

进一步地，所述车体内设有感知与控制模块，所述感知与控制模块包括摄像头、工控机与单片机，摄像头通过支撑柱安装于车体上方，工控机与摄像头连接。

进一步地，所述车体上还安装有电源，所述工控机与所述电源相连，所述电源用于整个系统的供电。

进一步地，所述双层铝合金底座的上层中间设有搁置槽，所述搁置槽前后壁上均有螺孔，所述消毒液储存装置放置于搁置槽中。

进一步地，双层铝合金底座的上层和下层之间通过角码垂直固定亚克力板；所述亚克力板上设有所述单片机、与单片机连接的电机驱动模块；所述单片机通过CH340模块与所述工控机连接。

进一步地，所述消毒液储存装置上侧设有桶盖。

进一步地，所述出液口包括第一喷洒口、第二喷洒口，所述第一喷洒口和第二喷洒口处均装有雾化器，分别位于车体两侧。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型主要用于智慧仓储环境中货架上货物的消毒防疫工作，具有视觉定位导航、远程调度控制和智能消毒防疫等功能，相比通过激光雷达或多传感器定位导航具有更低的配置成本；本实用新型取代了人工进入仓储环境进行货物消毒，优化了作业时间，杜绝了人员和货物直接接触，降低了病毒传播感染风险，提高了工作效率；本实用新型还通过可伸缩推杆装置自主调节喷洒装置的高度，使得不同货架层的货物都能均匀消毒，避免了因人工消毒或固定装置消毒留下的死角。

附图说明

图1是本实用新型的等轴侧结构示意图；

图2是本实用新型的正视结构示意图；

图3是本实用新型的后视结构示意图；

图4是本实用新型的底部结构示意图；

图5是本实用新型可伸缩推杆装置的结构示意图；

图6是本实用新型消毒喷洒装置的结构示意图；

附图标号说明：1-铝合金车体；2-可伸缩推杆装置；3-消毒喷洒装置；4-搁置槽；5-消毒液储存装置；6-桶盖；7-出液口；8-真空水泵；9-进水口；10-出水口；11-支撑结构；12-遮挡板；13-支撑柱；14-摄像头；15-工控机；16-直流电源；17-单片机；18-电机驱动模块；19-直流减速电机；20-万向轮；21-车轮组结构；22-车轮轴；23-驱动轮；24-同步带轮；25-编码器；26-推杆电机；27-推拉升降器；28-进液口；29-第一喷洒口；30-第二喷洒口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，包括铝合金车体1、消毒模块和感知与控制模块。

所述消毒模块包括消毒液储存装置5、真空水泵8与可伸缩推杆装置2固定连接的消毒喷洒装置3；所述消毒液储存装置5包括盛放消毒液的桶，桶上侧设有桶盖6和出液口7，通过桶盖6可以方便实现消毒液的装入和倒出；消毒液储存装置5放置在铝合金车体1上层中间固定的搁置槽4中；所述真空水泵8包括进水口9和出水口10，所述进水口9位于真空水泵8左侧下方，所述出水口10位于真空水泵8上方，所述进水口9与所述消毒液储存装置5的出液口7连通。

如图2所示，所述铝合金车体1上层前后方安装有支撑结构11，支撑结构11包括安装于铝合金车体1上层前后方的遮挡板12和支撑柱13，所述遮挡板12通过所述搁置槽4壁的孔槽固定；所述铝合金车体1后方的遮挡板12上通过吸盘固定有真空水泵8，真空水泵8旁边有可伸缩推杆装置2穿过遮挡板12与铝合金车体1固定。

所述感知与控制模块包括摄像头14、工控机15及单片机17；所述摄像头14通过支撑柱13固定在铝合金车体1上层正前方，所述工控机15与直流电源16紧贴所述摄像头14放置，所述摄像头14与所述工控机15相连，所述工控机15通过所述直流电源16进行供电；所述铝合金车体1前方的遮挡板12可用于给摄像头14、工控机15和直流电源16遮挡消毒液，避免系统电路故障；所述铝合金车体1上下层之间通过亚克力板固定有单片机17和电机驱动模块18。所述单片机通过CH340模块与所述工控机连接，所述电机驱动模块通过IO口与单片机连接。

作为一种优选的实施例，所述CH340模块采用CH340G USB转TTL串口模块，用于建立所述单片机与所述工控机之间的串口通信；所述电机驱动模块采用MD03电机驱动模块，其支持宽电压输入、高电流输出。

如图3、图4所示，所述铝合金车体1包括双层铝合金底座、2个万向轮20和2个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括车轮组结构21、车轮轴22和驱动轮23；所述2个万向轮20一前一后对称分布在双层铝合金底座下层的底部；所述车轮组结构21由对称分布在双层铝合金底座下层底部两侧的铝型材连接板构成，其一端与双层铝合金底座通过螺栓固定，另一端与车轮轴22固定连接；所述车轮轴22由外侧至内侧依次连接车轮组结构21、同步带轮24、编码器25；所述驱动轮23通过同步带轮24与直流减速电机19连接，接受电机的动力传动；所述编码器25通过轮轴与同步带轮连24接，用于监测直流减速电机19的实时转速；所述驱动轮23通过车轮组结构21与双层铝合金底座进行双边固定，在结构上降低车体在运行过程中车轮偏斜的可能性。

如图5、图6所示，所述可伸缩推杆装置2包括推杆电机26和推拉升降器27，所述推杆电机26用来控制推拉升降器27中行程杆的升降。

所述消毒喷洒装置3上设置有螺孔与所述推拉升降器27固定，其包括进液口28、第一出液口29和第二出液口30，所述进液口28通过长度冗余的软水管与所述真空水泵8的出水口10连通，所述第一喷洒口29和第二喷洒口30处均装有雾化器，用来将从所述进液口28进入的消毒液雾化喷向铝合金车体1左右两侧，所述消毒喷洒装置通过推杆电机带动推拉升降器自主伸缩实现消毒喷洒装置的上下移动，以保证消毒时不同高度货层的货物都能喷洒均匀，不留消毒盲区。

作为一种优选的实施例，所述工控机CPU为I7 6498DU，运行内存为8G；所述摄像头采用ECUCAMC35高速版工业摄像头，所述摄像头安装高度在50cm左右，水平视角为85°，垂直视角为60°；所述单片机采用STM32F103核心板。

所述工控机通过TCP通讯与远程PC端进行调度通讯，用于控制所述移动机器人启停以及进行目标轨迹、位姿设定。

作为另一种优选，所述铝合金车体尺寸为45*45*34cm，所述驱动轮直径为15cm，所述移动机器人车体移动速度为0.4m/s~1m/s，所述推拉升降器筒高为78cm，行程杆可伸出长度为85cm，推伸速度为0.18m/s。

所述工控机配置有图像处理、特征识别算法，用来解析获取获得的特征码图像中的位姿信息；所述工控机还配置有调度控制算法和PID运动控制算法，用于所述工控机根据调度算法给出的目标位姿和解析得到的实际位姿之差做出下一步运动规划并给单片机发出控制指令。

所述单片机用于在工控机发出控制指令后，通过增量式PID控制算法输出PWM波给电机驱动模块，控制所述推杆电机、所述真空水泵工作和所述直流减速电机转动，进而控制所述移动机器人移动的同时执行消毒任务。

所述单片机还能实时检测所述直流电源电量，当所述直流电源电量低于设定值时，所述单片机会通过所述工控机向远程PC端发送低电量信号，所述移动机器人会根据调度指令停止作业并返回充电。

实施例2

基于实施例1的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，本实施例提供一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人的控制系统工作流程：

（1）将装满消毒液的移动机器人放置于仓储环境中的起始位置，打开直流电源开关，移动机器人开始等待作业指令；

（2）操作人员开启远程PC端，执行终端调度软件，根据已构建好的智慧仓储环境地图，为移动机器人设定消毒作业路径并实时发出调度指令；

（3）移动机器人上的工控机通过TCP通讯接收到远程PC端的调度指令，移动机器人进行自主导航，开始执行消毒作业任务；

（4）工控机执行内部图像处理、特征识别程序，解析当前通过摄像头获取的地面特征码的位姿信息，工控机还配置有PID运动控制算法，其根据当前目标位姿和实际位姿之差做出运动规划并给单片机发出控制指令；

（5）单片机通过CH340模块与工控机进行串口通信，单片机将接收到的控制指令转换为移动机器人左右驱动轮的设定转速，并通过增量式PID控制算法输出PWM波给电机驱动模块，直流减速电机带动左右驱动轮进行转动，进而控制移动机器人直线行驶或直角转弯；

（6）单片机在接收到工控机的控制指令后，还可控制真空水泵和推杆电机工作；真空水泵工作时，通过进水口吸取消毒液储存装置中的消毒液，而后由出液口送至消毒喷洒装置的进液口，最后消毒液经消毒喷洒装置中雾化器的雾化处理后，由第一喷洒口和第二喷洒口喷向移动机器人左右两侧；推杆电机工作时，可伸缩推杆装置中的推拉升降器开始自主升降，带动消毒喷洒装置进行高度调节，使得移动机器人运动方向两侧不同货层高度的货物都能均匀消毒；

（7）当移动机器人在行驶过程中单片机检测到直流电源电量低于设定值或已经巡完设定消毒作业路径时，移动机器人停止消毒作业并返回起始点，等待充电或下一次消毒任务的到来。

实施例3

本实用新型提供的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，除了可以用于灭杀仓储环境中货物表面粘附的病毒，还可以用于灭杀仓储环境空气中悬浮的病毒。当移动机器人仅用于仓储环境中空气的消毒任务时，可以让可伸缩推杆装置处于停止工作状态或将可伸缩推杆装置换成支撑杆，其余的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人的结构与工作流程与实施例1、2一致，本方法依然能够有效完成消毒工作。

实施例4

本实用新型提供的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，若其应用场景为地面无粘贴特征码的仓储环境或者较为复杂的仓储环境，可以将摄像头换成激光雷达，通过激光雷达进行定位导航，其余的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人的结构与工作流程与实施例1、2一致，本方法依然能够有效完成消毒工作。

最后需要说明的是：在本申请的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连；“上”、“下”、“左”、“右”、“前方”、“后方”等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

其次，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，包括车体、消毒模块；所述消毒模块包括消毒液储存装置、真空水泵和与可伸缩推杆装置连接的消毒喷洒装置；

所述消毒液储存装置放置于车体中， 所述消毒喷洒装置包括进液口和出液口；

所述真空水泵安装在于车体上，所述真空水泵的进水口通过水管连接所述消毒液储存装置的出液口，真空水泵的出水口通过软水管与所述消毒喷洒装置的进液口连通；

所述可伸缩推杆装置包括推杆电机和推拉升降器，推杆电机和推拉升降器位于车体后方。

2.根据权利要求1所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述车体包括双层铝合金底座、与双层铝合金底座连接的2个万向轮和2个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括车轮组结构、车轮轴和驱动轮；

所述2个万向轮一前一后对称分布在双层铝合金底座下层的底部。

3.根据权利要求2所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述车轮组结构包括对称分布在双层铝合金底座下层底部两侧的铝型材连接板，其一端与双层铝合金底座通过螺栓固定，另一端与车轮轴固定连接；所述车轮轴由外侧至内侧依次连接车轮组结构、同步带轮、编码器；所述驱动轮通过同步带轮与电机连接，接受直流减速电机的动力传动；所述编码器通过轮轴与同步带轮连接，用于监测直流减速电机的实时转速；所述驱动轮通过车轮组结构与双层铝合金底座进行双边固定，在结构上降低车体在运行过程中车轮偏斜的可能性。

4.根据权利要求2所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述双层铝合金底座的上层和下层之间通过螺栓固定连接；车体上层前后方设有遮挡板和支撑柱。

5.根据权利要求1~4任一项所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述车体内设有感知与控制模块，所述感知与控制模块包括摄像头、工控机与单片机，摄像头通过支撑柱安装于车体上方，工控机与摄像头连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述车体上还安装有电源，所述工控机与所述电源相连，所述电源用于整个系统的供电。

7.根据权利要求2所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述双层铝合金底座的上层中间设有搁置槽，所述搁置槽前后壁上均有螺孔，所述消毒液储存装置放置于搁置槽中。

8.根据权利要求5所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，双层铝合金底座的上层和下层之间通过角码垂直固定亚克力板；所述亚克力板上设有所述单片机、与单片机连接的电机驱动模块；所述单片机通过CH340模块与所述工控机连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述消毒液储存装置上侧设有桶盖。

10.根据权利要求1~4、6~9任一项所述的一种用于智慧仓储环境中消毒防疫的移动机器人，其特征在于，所述出液口包括第一喷洒口、第二喷洒口，所述第一喷洒口和第二喷洒口处均装有雾化器，分别位于车体两侧。