一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖及清洗方法与流程

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖及清洗方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高和生活习惯的改变，越来越多的家庭都使用上了马桶。在人们享受着马桶带来的舒适与便利的同时，清洗马桶也成了令无数家庭头痛的问题。马桶作为我们每天都会接触的家居用品，如果不能经常进行彻底的清洗与消毒很容易滋生大量细菌，在人体皮肤与其长时间接触时极易收到细菌的侵扰，增加患病的风险。但如今快节奏的生活方式，使得清洗马桶变成一项十分困难的家务，大多数人表示没有时间或不愿意去刷马桶、定期给马桶消毒。所以如今需要一款全自动的马桶清洗装置来帮助人们解决这一难题。

现今市面上大部分马桶清洗装置都是手动的，需要人们忍受马桶的脏臭去刷马桶、给马桶消毒，人工手动清洗不仅难以彻底将马桶清洁干净，而且清洗时很容易导致污渍溅出，对周围物件与人体衣物造成二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖及清洗方法，其可以替代现有的马桶盖和马桶清洗工具，将其替代现有的马桶盖，和马桶圈配合使用，自动完成清洗马桶内壁的工作，结构简单，智能实用。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖，用于封闭式自动清洗马桶内壁，保持马桶卫生，所述可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖包括运动组件、控制与测绘组件、外壳；

所述外壳包括上顶盖和围盖，所述运动组件、控制与测绘组件均固定在所述上顶盖上；

所述运动组件包括依次连接的一号旋转模块、二号运动模块、三号摆动模块、四号往复运动模块和刷洗模块，所述一号旋转模块固定在所述上顶盖上，通过所述一号旋转模块、二号运动模块、三号摆动模块、四号往复运动模块的运动实现所述刷洗模块沿竖直方向的升降和垂直于竖直方向的水平360°旋转运动；

所述控制与测绘组件包括控制中心与红外传感器，所述控制中心上装有视觉传感摄像头与照明光源，所述红外传感器安装在所述刷洗模块上，所述控制中心与所述运动组件上的各个模块的动力输入端以及所述红外传感器连接，控制所述的运动组件配合所述红外传感器实现对马桶壁进行测绘，生成栅格地图，并根据所述栅格地图规划所述的刷洗模块的清洗过程。

进一步地，所述一号旋转模块包括竖向放置的起旋转运动作用的一号舵机、连接并固定一号舵机的一号舵机支撑架、连接一号舵机和二号运动模块的一号圆形金属舵盘。

进一步地，所述二号运动模块包括二号舵机支撑架、二号舵机、二号圆形金属舵盘、一号长u型支架，所述二号舵机支撑架与所述一号圆形金属舵盘固连，所述二号舵机固定在所述二号舵机支撑架上，所述二号舵机的输出轴通过所述二号圆形金属舵盘与一号长u型支架的u型口的一端连接作动力输出端，二号舵机支撑架与一号长u型支架的另一端u型口进行转动连接。

进一步地，所述三号摆动模块包括二号长u型支架、三号圆形金属舵盘、三号舵机、三号舵机支撑架，所述二号长u型支架与所述一号长u型支架固连，所述三号舵机固定在所述三号舵机支撑架上，并将所述三号舵机的输出轴通过三号圆形金属舵盘与二号长u型支架的u型口的一端连接作为动力输出端，三号舵机支撑架与二号长u型支架的另一端u型口进行转动连接。

进一步地，所述四号往复运动模块包括四号舵机支撑架、四号舵机、固定件，所述四号舵机支撑架直接与三号舵机支撑架固定，四号舵机固连在四号舵机支撑架上，四号舵机输出轴与所述刷洗模块连接，所述固定件也与所述刷洗模块连接，用于提供辅助支撑。

进一步地，所述刷洗模块包括往复运动涡轮蜗杆传动杆、一次性刷头、夹取器，所述往复运动涡轮蜗杆传动杆包括公壳杆、母壳杆、涡轮、蜗杆、固定盘，所述的公壳杆和母壳杆组成容纳涡轮、蜗杆的空腔，所述涡轮与所述四号舵机的输出轴相连接进行动力传输，蜗杆的一端通过所述固定盘限位；

所述夹取器包括与蜗杆的输出端连接的推杆、与推杆通过孔位连接的夹取臂、夹取器盖，夹取臂与刷头连接；所述夹取臂在推杆作用下伸出和缩回，完成夹取和抛弃一次性刷头的操作。

进一步地，所述外壳包括还包括新刷头储存盒、抛弃刷头收集盒，均固定在所述围盖上，所述的控制中心还包括通过控制所述运动组件上的各个模块的动力输入端实现夹取臂从新刷头储存盒中夹取新刷头或抛弃使用过的刷头到刷头收集盒中。

一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖的清洗方法，该方法包括如下步骤：

s1：位于所述刷洗模块上的红外传感器，依靠所述控制中心控制所述一号旋转模块中的所述一号舵机带动固定在其上的二号运动模块、三号运动模块、四号往复运动模块和刷洗模块组成的整体实现垂直于竖直方向的360°水平旋转，控制二号舵机和三号舵机实现二号运动模块中的一号长u型支架和三号运动模块、二号长u型支架做竖直方向上的旋转运动，从而间接实现连接在二号运动模块上的组件的竖直升降，从而带动红外传感器实现360°水平旋转和竖直位置升降，测得红外传感器在不同竖直位置处距离蹲便器内壁的水平距离的数据；

s2：控制中心根据红外传感器测得的数据，测绘马桶内部尺寸和形状，生产对应的栅格地图，栅格地图中的每一栅格对应一个清洗区域；

s3：控制中心采用a*算法在栅格地图上规划刷头的最佳运动路径；

s4：根据待清洗区域位置确定刷头沿最佳运动路径依次接触的栅格，并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性，若最佳运动路径以及所有栅格均为可行，则确定为最终的最佳运动路径；否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤s3；

s5：根据规划获取的转动角速度确定最终的最佳运动路径上各舵机转动角速度，夹取器自动运动到储存盒处完成夹取一次性刷头的动作，然后完成第一次清洗任务；

s6：第一次清洗任务完成后，视觉传感摄像头与照明光源启动并识别此时坐便器内部残留的污渍情况，控制中心将视觉识别的结果区块对应由红外传感器测绘出的栅格地图，并将残留有污渍的栅格区块标记出来，设定该栅格为污染栅格，然后执行步骤s3专门对该污染栅格清洗。

s7：重复步骤s6，直至坐便器内部脏污情况低于预设污染程度，停止清洗并自动到达收集盒处，完成抛弃动作，抛弃一次性刷头。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖及清洗方法，采用红外传感器测量及感应，定制清洗路径，适用于各种形状和尺寸的马桶；视觉识别污渍残留位置，对仍残留有污渍的地方进行二次清洗乃至多次清洗，直至污渍被清洗干净，保证了清洁的效果和效率；柔性可活动的刷头以及多自由度的运动模块可以保证完美贴合马桶内壁，可以擦洗到马桶内壁的每一处。可抛弃式一次性刷头，使得刷杆无需自清洁，方便且卫生。

附图说明

图1为本发明可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖的结构示意图；

图2为本发明运动组件的结构示意图；

图3为本发明可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖的部分分解图；

图4为本发明一号旋转模块与二号旋转模块的结构示意图；

图5为本发明三号摆动模块、四号往复运动模块和刷洗模块的结构示意图；

图6为本发明夹取器的结构示意图；

图7为本发明往复运动涡轮蜗杆传动杆的结构示意图；

图8为存储盒、回收盒与刷头的结构示意图；

图中，可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖1、运动组件2、控制与测绘组件3、外壳4、一号旋转模块21、二号运动模块22、三号摆动模块23、四号往复运动模块24、刷洗模块25、一号舵机211、一号舵机支撑架212、一号圆形金属舵盘213、二号舵机支撑架221、二号舵机222二号圆形金属舵盘223、一号长u型支架224、二号长u型支架231、三号圆形金属舵盘232、三号舵机233、三号舵机支撑架234、四号舵机支撑架241、四号舵机242、固定件243、母壳杆251、公壳杆252、夹取器盖253、夹取臂254、刷头255、蜗杆256、推杆257、涡轮258、固定盘259、控制中心31、红外传感器32、上顶盖41、围盖42、储存盒43、回收盒44。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件；当组件被称为与另一个组件“固定”时，它可以直接与另一个组件固定或者也可以存在居中的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1所示，其中一个实施例中，提供一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖，用于清洗坐便器，该可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖1包括运动组件2、控制与测绘组件3、外壳4，结构简单，易于更换损坏部件。

如图2所示，运动组件2包括位于底部且与外壳4固连的一号旋转模块21、与所述一号旋转模块21旋转轴相连接的二号运动模块22、与所述二号运动模块22臂相连的三号摆动模块23，与所述三号摆动模块相连的四号往复运动模块24、以及与所述四号往复运动模块24支撑架通过连接件连接的刷洗模块25。

如图3所示，一号旋转模块21包括竖向设置的起旋转运动组件作用的一号舵机211、帮助一号舵机连接与固定的一号舵机支撑架212、连接一号舵机211的旋转轴与二号运动模块22的一号圆形金属舵盘213。

如图4所示，二号运动模块22包括二号舵机支撑架221、二号舵机222、二号圆形金属舵盘223、一号长u型支架224。二号舵机222用螺丝螺母连接固定在二号舵机支撑架221上，将二号舵机222的输出轴通过二号圆形金属舵盘223与一号长u型支架224的u型口的一端连接作动力输出，另一端作作普通转动连接。

如图5所示，三号摆动模块23包括二号长u型支架231、三号圆形金属舵盘232、三号舵机233、三号舵机支撑架234。二号长u型支架231与二号运动模块22中的一号长u型支架224固定连接，二号长u型支架231的u型口两端分别与三号舵机233两侧连接，其中输出轴一侧用三号圆形金属舵盘232作过渡连接，同时三号舵机支撑架234固定连接于三号舵机233上起支撑作用。

一号旋转模块21与二号运动模块22，三号摆动模块与二号运动模块22结构基本类似，其中，一号舵机支撑架212与二号舵机支撑架221为同型号通用多功能支架，用于固定舵机，圆形金属舵盘213与223也为同型号舵盘，便于舵机传动；支撑架两延伸臂上四个孔位对应舵机两侧孔位通过螺丝螺母安装固定；长u型支架224一端与二号舵机支撑架221底面孔位通过螺丝螺母连接，另一面与二号圆形金属舵盘223通过螺丝固连。

四号往复运动模块24包括四号舵机支撑架241、四号舵机242、固定件243、四号舵机支撑架241直接与三号舵机支撑架234固定，四号舵机242通过螺丝和螺母连接并固定在四号舵机支撑架241上，四号舵机242输出轴与往复传动杆的涡轮258相连接进行动力传输。

如图6-7所述，刷洗模块25包括往复运动涡轮蜗杆传动杆、夹取器和一次性刷头255，其中往复运动涡轮蜗杆传动杆26包括公壳杆252、母壳杆251、涡轮258、蜗杆256、轴承、固定盘259以及螺钉，

所述夹取器27包括与蜗杆输出端相连接的推杆257、与推杆通过孔位连接的夹取臂254、夹取器盖253；往复运动涡轮蜗杆传动杆用固定件243通过螺丝与四号舵机支撑架241固定，四号舵机242输出端与与往复运动蜗轮蜗杆传动杆的涡轮相连接，涡轮258与蜗杆259配合连接，蜗杆259输出端与夹取器27的推杆257相连。当蜗杆259向前运动带动推杆257向前运动，夹取臂254外伸扩张，抛弃一次性刷头255；蜗杆259向后运动带动推杆257向后运动，夹取臂254向里收缩，夹取一次性刷头255。

夹取器与往复运动涡轮蜗杆传动杆相配合连接，夹取器与一次性刷头255通过卡位连接。

控制与测绘组件3包括控制中心31与红外传感器32，控制中心31上包括视觉摄像头与照明光源，用于对坐便器内部进行视觉识别。红外传感器32固定在往复运动涡轮蜗杆传动杆上。从控制中心31连出的漆包线连接5个端口，分别连接在：①所述运动组件2中所述的一号旋转模块21中所述的一号舵机211的动力输入端；②所述运动组件2中所述的二号运动模块22中所述的二号舵机222的动力输入端；③所述运动组件2中所述的三号摆动模块23中所述的三号舵机233的动力输入端；④所述运动组件2中所述的四号往复运动模块24中所述的四号舵机242的动力输入端；⑤所述控制与测绘组件3中的所述红外传感器32的输入端口。

如图1和8所示，所述外壳4包括上顶盖41、围盖42、新刷头储存盒43、抛弃刷头回收盒44，上述运动组件2、控制与测绘组件3固定在上顶盖41上，新刷头储存盒43、抛弃刷头回收盒44固定在围盖42上。新刷头储存盒43上设置有夹持刷头255的限位装置，防止刷头255掉落。当需要进行清洁工作时，控制中心32发送指令给运动组件2中的一号旋转模块21、二号运动模块22、三号摆动模块23，使刷洗模块25中的夹取臂254对准刷头255的夹取孔，同时控制中心32发送指令给四号往复运动模块24，使往复运动蜗轮蜗杆传动杆带动蜗杆输出轴256收缩从而夹紧刷头255，完成夹取一次性刷头的运动。回收盒44结构与存储盒43一样，抛弃一次性刷头255的动作也是通过控制中心32发送指令给运动组件2中的一号旋转模块21、二号运动模块22和三号摆动模块23，使刷洗模块25中的刷头255的夹取孔固定在回收盒44的限位器中，同时控制中心32发送指令给四号往复运动模块24，使往复运动蜗轮蜗杆传动杆带动蜗杆输出轴256前伸从而松开刷头255，完成一次性刷头255的抛弃动作。

一种基于上述可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖的清洗方法，其包括如下步骤：

s1：位于所述刷洗模块25的往复运动涡轮蜗杆传动杆上的红外传感器，依靠所述控制中心电路板控制所述一号旋转模块21中的所述一号舵机211带动固定在其上的二号运动模块22、三号运动模块23、四号往复运动模块24和刷洗模块25组成的整体实现垂直于竖直方向的360°水平旋转，控制二号舵机222和三号舵机233实现二号运动模块22中的一号长u型支架224和三号运动模块23二号长u型支架231做竖直方向上的旋转运动，从而间接实现连接在二号运动模块22上的组件的竖直升降，从而带动红外传感器实现360°水平旋转和竖直位置升降，测得红外传感器32在不同竖直位置处距离蹲便器内壁的水平距离的数据；当控制红外传感器随着机械臂升高或下降一定距离后，以一号舵机211旋转中心为圆心，以二号三号舵机旋转中心之间的距离为半径，在竖直平面上做圆，同时以竖直方向下降一定距离的点为圆心，三号舵机旋转中心到红外传感器距离为半径在同一竖直平面上做圆，两圆交点即为三号舵机旋转中心位置，以此为基础计算出二三号舵机旋转角度，输出到各舵机上控制红外传感器在此时的竖直方向位置不变且下降一定距离，红外传感器在这一水平面内做360°圆周运动，测得在此刻竖直位置时红外传感器距离蹲便器内壁在这一竖直位置的水平距离；依次类推，红外传感器随着机械臂的运动大致做一个运动轨迹为圆柱侧面的运动，测得红外传感器在该圆柱侧面上在不同竖直位置距离蹲便器内壁在对应不同的竖直位置的水平距离的数据；

s2：控制中心根据红外传感器测得的数据，测绘马桶内部尺寸和形状，生产对应的栅格地图，栅格地图中的每一栅格对应一个清洗区域；

s3：控制中心采用a*算法在栅格地图上规划刷头的最佳运动路径；

s4：根据待清洗区域位置确定刷头沿最佳运动路径依次接触的栅格，并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性，若最佳运动路径以及所有栅格均为可行，则确定为最终的最佳运动路径；否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤s3；

s5：根据规划获取的转动角速度确定最终的最佳运动路径上各舵机转动角速度，夹取器自动运动到储存盒处完成夹取一次性刷头的动作，然后完成第一次清洗任务；

s6：第一次清洗任务完成后，视觉传感摄像头与照明光源启动并识别此时坐便器内部残留的污渍情况，控制中心将视觉识别的结果区块对应由红外传感器测绘出的栅格地图，并将残留有污渍的栅格区块标记出来，设定该栅格为污染栅格，然后执行步骤s3专门对该污染栅格清洗。

s7：重复步骤s6，直至坐便器内部脏污情况低于预设污染程度，停止清洗并自动到达收集盒处，完成抛弃动作，抛弃一次性刷头。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。