基于Arduino的自主爬楼消毒机器人的制作方法

基于arduino的自主爬楼消毒机器人
技术领域
1.本发明涉及消毒机器人领域，特别是涉及一种基于arduino的自主爬楼消毒机器人。


背景技术：

2.健康生活的理念深入人心，突如其来的疫情让消杀工作成为保障健康的重要一环。在当前背景下，疫情防控形势依然严峻，做好日常消杀工作已成为疫情防控工作的重中之重。传统的消毒方式大多仍为人工背负药箱进行喷洒作业，虽然部分地区引入了消毒机器人替代人工劳作，但由于大多数消毒机器人的行进方式均为轮式，而像景区道路多台阶、不规则；学校、企事业单位、老旧居民区未配备电梯，且楼梯转角狭小等场所，大多数轮式消毒机器人因行进方式受限，一台机器无法完成不同场所、不同楼层之间的消毒工作，进而影响了工作效率。目前虽然已经出现了履带式的消毒机器人底盘，能完成室外部分越障爬楼工作，但由于其使用的大多为运输型底盘，体积较大，故不适合室内楼层之间的移动，存在一定的缺陷。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种基于arduino的自主爬楼消毒机器人，能够代替工作人员在不同场景进行消毒操作，降低作业人员风险及工作强度。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于arduino的自主爬楼消毒机器人，包括：
5.动力模块，具有可翻折式履带，用于进入消毒场地；
6.消杀模块，用于对消毒场地进行消毒操作；
7.避障模块，用于对行驶路径周边障碍物进行实时监测；
8.控制模块，用于对机体姿态进行实时监控、实现消毒机器人的远程消毒控制和自主导航消毒控制。
9.进一步的，所述消毒机器人包括机体，所述动力模块包括在所述机体上安装的两排平移履带轮，每排所述平移履带轮之间通过履带传动连接，其中一对所述平移履带轮上传动连接有两个驱动电机；所述机体端部转动安装有翻转架，且所述翻转架转轴上传动连接有用于驱动所述翻转架转动的翻折电机，所述翻转架远离所述翻折电机一端转动安装用翻折履带轮，且所述翻折履带轮与所述平移履带轮之间通过履带传动连接。
10.进一步的，所述消杀模块包括填充药箱以及雾化箱，所述填充药箱内设置有用于向所述雾化箱内输送药液的药泵，且所述药泵驱动侧传动连接有药泵电机，所述雾化箱内设置有用于雾化药液的雾化器，所述雾化箱顶端设置有输送雾化药液的输送管道，所述输送管道顶端设置有雾化喷头。
11.进一步的，所述消杀模块还包括设置在所述雾化箱上方的透明保护罩，且所述输送管道贯穿所述透明保护罩，所述透明保护罩内部均匀设置有若干紫外线消毒灯。
12.进一步的，所述避障模块包括红外传感器和超声传感器，所述红外传感器用于实时检测翻转架距离行驶地面的距离，所述超声传感器用于实时检测机体周围障碍物情况。
13.进一步的，所述控制模块包括视觉模组、远程遥控单元以及中控接收单元，所述视觉模组用于实时检测机体运动姿态，所述远程遥控单元用于远程控制消毒机器人进行杀毒，所述中控接收单元用于接收所述远程遥控单元的控制信号以及控制消毒机器人进行各项消毒操作。
14.相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
15.本发明采用可翻折式履带，能够代替工作人员进入楼宇、病房、走廊、电梯间等狭窄、危险、病毒污染区域进行消毒作业，有效降低作业人员风险及工作强度，提高消杀工作的安全性。
附图说明
16.图1为本发明一实施例中基于arduino的自主爬楼消毒机器人的整体结构示意图；
17.图2为本发明一实施例中基于arduino的自主爬楼消毒机器人的动力模块结构示意图；
18.图3为本发明一实施例中基于arduino的自主爬楼消毒机器人的消杀模块结构示意图；
19.图4为本发明一实施例中基于arduino的自主爬楼消毒机器人的控制模块结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合示意图对本发明的基于arduino的自主爬楼消毒机器人进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
21.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
22.如图1至图4所示，本发明实施例提出了一种基于arduino的自主爬楼消毒机器人，包括：
23.动力模块，具有可翻折式履带，用于进入消毒场地；
24.消杀模块，用于对消毒场地进行消毒操作；
25.避障模块，用于对行驶路径周边障碍物进行实时监测；
26.控制模块，用于对机体姿态进行实时监控、实现消毒机器人的远程消毒控制和自主导航消毒控制。
27.所述消毒机器人包括机体1，所述动力模块包括在所述机体1上安装的两排平移履带轮2，且所述平移履带轮2之间通过履带3传动连接。
28.通常，所述平移履带轮2设置在所述机体1的相对两侧。
29.在一个实施例中，每一排的平移履带轮2的数量在两个以上，如图1中示意为每排4
个。可以理解的是，所述平移履带轮2的数量还可以是其他，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。
30.其中，两侧中相对的一对所述平移履带轮2上传动连接有两个驱动电机4，而其他平移履带轮2则通过履带3进行传递转动。
31.所述机体1端部转动安装有翻转架5，且所述翻转架5转轴上传动连接有用于驱动所述翻转架5转动的翻折电机6，所述翻转架5远离所述翻折电机5一端转动安装有翻折履带轮7，且所述翻折履带轮7与所述平移履带轮2之间通过履带3传动连接。
32.进一步的，所述翻折电机6设置在与所述驱动电机4相对的一侧。
33.进一步的，所述平移履带轮2中远离所述驱动电机4的一对上设置与所述翻折履带轮7共同使用的履带，即该平移履带轮2上设置两套履带。
34.在本实施方式中，避障模块对消毒机器人行进区域地形进行检测，根据行进地形形状，翻折电机6带动翻转架5进行转角调节，使得翻折履带轮7能够贴合不同地形的行驶路面并行进，从而保证消毒机器人能够在不同地形进行活动，适用性强。
35.所述消杀模块例如可以采用喷洒雾化药液的形式实现消毒。
36.所述消杀模块包括填充药箱8以及雾化箱9，所述填充药箱8内设置有用于向所述雾化箱9内输送药液的药泵10，且所述药泵10驱动侧传动连接有药泵电机11。
37.所述雾化箱9内设置有用于雾化药液的雾化器12，所述雾化箱9顶端设置有输送雾化药液的输送管道13，所述输送管道13顶端设置有雾化喷头14。
38.在本实施方式中，位于填充药箱8内的消毒液经药泵10输送到雾化箱9内后，消毒液雾化并经由雾化喷头14喷出，能够对消毒机器人行进区域进行全方面的消毒操作。其中，雾化喷头采用分离式，互成120
°
均布，并设置上仰角，保证喷洒均匀。
39.如图3中示意了所述雾化箱9设置在所述填充药箱8上方的情况，可以理解的是，还可以有其他形式，例如并行排布，或者所述雾化箱9设置在所述填充药箱8内等情况。
40.所述消杀模块还包括透明保护罩15，在一个实施例中，设置在所述雾化箱9上方，在其他实施例中，例如可以设置在所述填充药箱8上方等。
41.如图1所示，对于设置在所述雾化箱9上方的情况，所述输送管道13贯穿所述透明保护罩15。
42.此外，所述消杀模块还可以通过紫外杀菌进行消毒。
43.例如，所述透明保护罩15内部设置有若干紫外线消毒灯16。例如，所述紫外线消毒灯可以是均匀排布设置。
44.在本实施方式中，设备中部设置紫外线消毒灯16，可在喷洒药液的同时，利用紫外线对环境进行消杀，破坏坏微生物机体细胞中的dna(脱氧核糖核酸)或rna(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，以达到达到杀菌消毒的效果。
45.所述避障模块可以是采用红外传感技术和超声传感技术相结合，对行驶路径周边障碍物进行实时监测。
46.例如，所述避障模块包括红外传感器17以及超声传感器18，所述红外传感器17用于实时检测翻转架距离行驶地面的距离，所述超声传感器18用于实时检测机体周围障碍物情况。在一个实施例中，所述红外传感器17设置在翻转架5上，此外，还可以设置在其他位置，例如设置在机体1上，设置在填充药箱8上等。在一个实施例中，所述超声传感器18设置
在所述机体1侧面上，此外，还可以设置在其他位置，例如翻转架5上等。
47.在本实施方式中，所述红外传感器17用于实时检测消毒机器人行进方向的地面情况，检测到有爬坡路况时，翻转架动作，使得翻折履带轮能够贴合爬坡地面，从而保证消毒机器人能够在路况不平坦时自适应行走。红外传感器17模块体积小，便于灵活布置，检测速度快，非常适合作为前部翻折履带的检测传感器。利用红外传感器模块实时读取的距离数据，可以及时判断在爬楼越障过程中，设备前方的路径变化，及时引导履带作出相应变化，以应对机体的重心变化，保持整体运行平稳。另外，超声传感器18实时检测消毒机器人周围障碍物情况，保证消毒机器人能够自动进行避障。
48.所述避障模块可以是单独采用红外传感技术或者超声传感技术，对行驶路径周边障碍物进行实时监测。相应的，分别对应设置有所述红外传感器17或所述超声传感器18。
49.所述控制模块包括视觉模组19、远程遥控单元20以及中控接收单元21，所述视觉模组19用于实时检测机体运动姿态，所述远程遥控单元20用于远程控制消毒机器人进行杀毒，所述中控接收单元21用于接收所述远程遥控单元20的控制信号以及控制消毒机器人进行各项消毒操作。
50.在一个实施例中，所述视觉模组19例如可以是：raspberry pi摄像头、tcr500模块、hbv
‑
rpi
‑
auto
‑
ir
‑
cut
‑
2.8模组等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。可以理解的是，还可以采用其他可行的模组，以上举例并不作为对本发明的实质性限制。
51.在一个实施例中，视觉模组19采用前后双目摄像头，配合红外补光灯，能够实时监测消毒机器人姿态。
52.在一个实施例中，所述远程遥控单元20例如可以是：云卓h16pro、mc7rb接收机等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。可以理解的是，还可以采用其他可行的产品，以上举例并不作为对本发明的实质性限制。
53.在一个实施例中，所述远程遥控单元20采用双天线分立，选用2.4ghz频段，利用其在楼宇间的绕射能力，提高信号质量。
54.在一个实施例中，所述中控接收单元21例如可以是：raspberry pi 4b、pixhawk及类似产品等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。可以理解的是，还可以采用其他可行的产品，以上举例并不作为对本发明的实质性限制。
55.在一个实施例中，中控接收单元21分析运算消毒机器人的采集信息，并对消毒机器人进行控制。
56.以下列举所述基于arduino的自主爬楼消毒机器人的较优实施例，以清楚的说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
57.本发明实施例提出了一种基于arduino的自主爬楼消毒机器人的使用方法，具体使用方法如下：
58.在室内进行消毒作业时，为减小机器整体所占面积，翻折履带轮7翻折，提高作业的灵活性，减少消毒死角。在遇到超过底盘高度的障碍物时，翻折履带轮7可自动翻折，便于越障。在遇到楼梯时，可翻折履带3至对应角度，进行爬楼作业。机器人可通过远程遥控、自主导航消毒等方式进行消毒作业，可代替工作人员进入高污染环境进行消毒作业。同时，对驱动电机4采取闭环控制的方式，记录行进时间与距离，配套充电站模组，机器可自行回溯
充电，这样一次教学操作即可轨迹记录，便于后期自主消杀。
59.综上所述，本发明采用可翻折式履带，能够代替工作人员进入楼宇、病房、走廊、电梯间等狭窄、危险、病毒污染区域进行消毒作业，有效降低作业人员风险及工作强度，提高消杀工作的安全性。
60.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。