卫生间智能清洁机器人的制作方法

本发明涉及地面保洁装置领域，特别涉及一种卫生间智能清洁机器人。

背景技术：

随着科学技术以及机器人技术的发展，各行各业都出现了机器人的身影。家庭扫地机器人已经很早就出现在了消费者的家里。扫地机器人因其低廉的价格和实用的功能而广受消费者的追捧。但是现如今却还没有一款机器人能够真正代替人工完成清洁卫生间的工作。类似于机场、火车站、学校、政府机关等各种人流量很大的地方，卫生间清洁工作就变的至关重要。

传统的人工清洁方式，需要耗费大量的人力物力，而且随着社会的发展，越来越少的人愿意去承担这个工作。

另一方面，尤其公共卫生间人流量大，容易滋生各种细菌和病毒，如果不及时杀菌杀毒会造成严重的社会影响。

因此，开发出一款经济、实用的卫生间智能清洁机器人就变的至关重要，并且能够智能清洁卫生间的同时对空气中的微生物以及细菌有一定的清理能力。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种卫生间智能清洁机器人。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种卫生间智能清洁机器人，包括：

场地定位系统，用于获取机器人在卫生间内的精确位置；

机器人控制和驱动系统，用于计算机器人全场位置、协调各个子系统的工作和驱动机器人内部的各个功率模块；

电池单元和电池管理模块，用于提供机器人运行所需要的电能和对电池的电荷量估计；

喷洒系统，用于清洗便池；

暖吹风系统，包括加热器和风力输送设备，用于烘干湿滑的卫生间地面；

机械手臂，用于调整喷头的位置和打开卫生间的便池门，包括两个三自由度的机械臂，分别安装在机器人身体的两侧，机械手臂的末端设有喷头；

卫生间状态检测系统，包括空气质量检测模块和紫外线杀菌灯，用于卫生间空气质量的检测和杀菌；

杂物清洁系统，包括一个吸尘装置和一个灰尘收集盒，用于清洁地面上的灰尘；

路径识别系统，用于识别贴在地面的既定路线以及识别便池标识；

避障系统，包括超声波测距模块和红外模块，用于机器人避障和检测行人；

语音系统，包括声音提取模块、扬声器和信号处理模块，用于机器人与人的语音交互；

远程监控系统，用于用户远程监控各个卫生间机器人的运行状态；

自动充电系统，包括超声波定位模块和无线传能模块，用于机器人在电池电量不足时自动完成充电工作。

作为优选方式，所述场地定位系统包括四个全向轮、两个编码器和一个单轴高精度陀螺仪，所述编码器分别安装在两个所述全向轮上方，所述高精度陀螺仪安装在全向轮控制器上，所述全向轮控制器安装在4个全向轮的正中央，机器人底盘为圆形，所述全向轮均分布在圆形底盘的内部，四个全向轮相互正交，处于正方向对角线上的两个轮子的连线相互垂直，所述全向轮底盘是一个独立的模块，与其他系统通过机械卡扣连接，所述全向轮通过法兰直接与驱动电机相连，全向轮控制器用于通过程序使机器人按照特定的路线完成运动。

作为优选方式，机器人控制和驱动系统包括底盘电机驱动器、暖风系统驱动器、机械臂电机驱动器以及机器人主控模块。

作为优选方式，喷洒系统包括蓄水箱、微型高压水泵、控制单元、电磁阀水龙头、喷射接头，控制单元控制所述电磁阀水龙头在机器人靠近时打开水龙头，所述电磁阀水龙头上设有电磁阀控制器、接近开关，所述控制器包括电源模块、电磁阀驱动器、接近传感器、以及单片机，所述蓄水箱位于整个机器人的最上端，所述微型高压水泵的一端与蓄水箱相连，另一端连接喷射接头，所述喷射接头安装在一个多自由度的机械手臂上面。

作为优选方式，所述暖吹风系统中，加热器包括加热电阻，风力输送设备包括高速电动机、风叶、风道，所述风道安装在机器人机身的前侧。

作为优选方式，卫生间状态检测系统中，所述紫外线杀菌灯安装在机器人机身侧面，空气质量检测模块为气体传感器。

作为优选方式，所述杂物清洁系统安装在机器人的最底部，包括一个吸尘装置和一个灰尘收集盒，所述吸尘装置为真空集成盒。

作为优选方式，所述路径识别系统采用巡线传感器，所述传感器属于光电漫反射式的巡线传感器，所述巡线系统与机器人主控模块之间通过can总线通讯，所述的便池位置的前端中心位置安装不同颜色的标志物，所述巡线系统通过识别标志物的颜色从而判断出便池为大便池还是小便池。

作为优选方式，所述远程监控系统用于控制人员对机器人的监控，所述监控系统所用的通信方式为gprs模块，对于同一系统所有的所述机器人都通过所述gprs模块完成组网。

作为优选方式，所述的避障系统包括超声波传感器和红外传感器，所述超声波传感器分别安装与机器人的四周，所述红外传感器安装在机器人前端。

本发明的有益效果为：本发明利用全向轮，机器人便于控制，操作容易，实现了卫生间大便池、小便池的清洗工作以及地面清洁，自带的紫外线杀菌仪还可以实现对卫生间的消毒杀菌，大大降低了人工清洁的难度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的模块图。

图2是本发明实施例中卫生间清洁机器人结构示意图。

其中，1为避障系统，2为盖子，3为蓄水箱，4为喷射接头，5为机械手臂，6为机器人控制和驱动系统，7为暖吹风系统，8为电池单元和电池管理模块，9为全向轮。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

一种卫生间智能清洁机器人，包括：

场地定位系统，用于获取机器人在卫生间内的精确位置；所述场地定位系统包括四个全向轮、两个编码器和一个单轴高精度陀螺仪，所述编码器分别安装在两个所述全向轮上方，所述高精度陀螺仪安装在全向轮控制器上，所述全向轮控制器安装在4个全向轮的正中央，机器人底盘为圆形，所述全向轮均分布在圆形底盘的内部，四个全向轮相互正交，处于正方向对角线上的两个轮子的连线相互垂直，所述全向轮底盘是一个独立的模块，与其他系统通过机械卡扣连接，所述全向轮通过法兰直接与驱动电机相连，全向轮控制器用于通过程序使机器人按照特定的路线完成运动。所述场地定位系统可以输出机器人相对于卫生间的绝对坐标，辅助机器人的运动控制。

机器人控制和驱动系统，用于计算机器人全场位置、协调各个子系统的工作和驱动机器人内部的各个功率模块；机器人控制和驱动系统包括底盘电机驱动器、暖风系统驱动器、机械臂电机驱动器以及机器人主控模块。所述机器人控制和驱动系统包括机器人控制板、传感器信号采集板卡、机器人全场定位信息处理卡、远程监控卡。

电池单元和电池管理模块，用于提供机器人运行所需要的电能和对电池的电荷量估计；电源系统为24v电压，所用的电池为铅蓄电池。特别的，所述电源系统安装在底盘上方。所述电源系统与其他系统之间完全防水隔离开来。

喷洒系统，用于清洗便池；喷洒系统包括蓄水箱、微型高压水泵、控制单元、电磁阀水龙头、喷射接头，控制单元控制所述电磁阀水龙头在机器人靠近时打开水龙头，所述电磁阀水龙头上设有电磁阀控制器、接近开关，接近开关安装在水龙头所在的墙面上，当所述接近开关检测到机器人靠近水龙头后自动打开电磁阀给机器人的蓄水池注水。所述控制器包括电源模块、电磁阀驱动器、接近传感器、以及单片机，所述蓄水箱位于整个机器人的最上端，所述微型高压水泵的一端与蓄水箱相连，另一端连接喷射接头，所述喷射接头安装在一个多自由度的机械手臂上面。所述蓄水池里面装有液位传感器，在水量不足的时候机器人可以按照原路返回自动加水。所述机器人自动加水后，可以根据路径返回之前工作未完成的地方，继续进行清洁任务。蓄水池有两个接口，一个为清水注入口，另一个为清水输出口与微型高压水泵直接相连。

暖吹风系统，包括加热器和风力输送设备，用于烘干湿滑的卫生间地面；加热器包括加热电阻，风力输送设备包括高速电动机、风叶、风道，所述风道安装在机器人机身的前侧。主要检测前方有无人员。暖风系统的风速和温度是可控的，都能够被所述机器人电控系统所控制。在该技术方案中，暖风输出的风道方向是可以调节的，特别的，风速的调节是通过调节安装在机器人内部的涵道电机来控制的。另一方面，暖风的温度调节是通过控制内部的发热电阻来调节的，所述发热电阻安装在函道的出口端。

机械手臂，用于调整喷头的位置和打开卫生间的便池门，包括两个三自由度的机械臂，分别安装在机器人身体的两侧，机械手臂的末端设有喷头；三自由度机械臂的每一个自由度由一个伺服电机控制，所述伺服电机的尾部都自带位置反馈装置。

卫生间状态检测系统，包括空气质量检测模块和紫外线杀菌灯，用于卫生间空气质量的检测和杀菌；所述紫外线杀菌灯安装在机器人机身侧面，空气质量检测模块为气体传感器。

杂物清洁系统，用于清洁地面上的灰尘；所述杂物清洁系统安装在机器人的最底部，包括一个吸尘装置和一个灰尘收集盒，所述吸尘装置为真空集成盒。

路径识别系统，用于识别贴在地面的既定路线以及识别便池标识；所述路径识别系统采用巡线传感器，所述传感器属于光电漫反射式的巡线传感器，所述巡线系统与机器人主控模块之间通过can总线通讯，所述的便池位置的前端中心位置安装不同颜色的标志物，所述巡线系统通过识别标志物的颜色从而判断出便池为大便池还是小便池。所述巡线传感器的光敏器件上分别设置有对应颜色的窄带滤光片，并且光源都采用调制光输出，使传感器能有效抵挡环境光的干扰，能在复杂的环境及强光下工作。所述传感器具有环境标定功能，让用户能在新的环境下快速对传感器进行标定。机器人可以自动完成相邻男卫生间和女卫生间的清洁工作。男卫生间与女卫生间之间的地用面上有乳胶刷的一条黑色的路径。卫生间地面上所有的路径均是用黑色乳胶漆在地面上的。所述的路径规划算法首先根据场地定位系统反馈回来的机器人坐标位置对机器人的坐标进行更新和校正。

避障系统，包括超声波测距模块和红外模块，用于机器人避障和检测行人；

语音系统，包括声音提取模块、扬声器和信号处理模块，用于机器人与人的语音交互；所述语音系统可以辨别普通话的控制命令，所述语音系统可以将自身错误代码用语音的方式输出。

远程监控系统，用于用户远程监控各个卫生间机器人的运行状态；所述远程监控系统用于控制人员对机器人的监控，所述监控系统所用的通信方式为gprs模块，对于同一系统所有的所述机器人都通过所述gprs模块完成组网。

自动充电系统，包括超声波定位模块和无线传能模块，用于机器人在电池电量不足时自动完成充电工作。

所述的避障系统包括超声波传感器和红外传感器，所述超声波传感器分别安装与机器人的四周，所述红外传感器安装在机器人前端。

图2是本发明实施例中卫生间清洁机器人结构示意图。如图2所示，机器人的头部设有避障系统1，包括超声波测距传感器和红外穿刚起，机器人头部设有盖子2，所述蓄水池的盖子由一个伺服电机控制，可以控制其打开或者关闭。打开盖子内部为蓄水箱3，所述蓄水箱3位于整个机器人的最上端，所述微型高压水泵的一端与蓄水箱3相连，另一端连接喷射接头4，所述喷射接头4安装在一个多自由度的机械手臂5上面。机械手臂5下方为机器人控制和驱动系统6，机器人控制和驱动系统6下方为暖吹风系统7，暖吹风系统7下方为电池单元和电池管理模块8，机器人圆形底盘设有全向轮9。每个全向轮通过法兰连接一个伺服电机。全向轮底盘的运用可以使得机器人能够在不旋转的情况下朝任意一个方向运动。需要说明的是，机器人底盘所用的材料为铝合金，机器人底盘的形状为圆形。特别的，机器人的底盘是一个独立的系统，底盘只接受从控制系统发过来的控制信号。所述单轴高精度陀螺仪的安装位置为所述机器人底盘的几何中心处。特别的，所述码盘为光电码盘，每一个码盘都安装在一个全向轮上面。每一组码盘上面均带有减震结构。

机器人的工作模式有两种。第一种工作模式为清洁便池，此时机器人按照卫生间路面既定的路线行进，依次完成便池的清洁工作；第二种工作模式为清洁地面，此时机器人根据设定的起始点位置，依据自身携带的全场定位系统完成对卫生间地面无死角的清洁工作。

特别的，在该实施例中，在卫生间空余地面比较大的卫生间，所述机器人在打扫完便池以后哦，可以对卫生间地面开始清洁任务。根据路径规划系统，可以对所有的地面完成清洁任务。

特别的，在该实施例中，所述卫生间清洁机器人可以根据卫生间的不同使用频率设置打扫卫生间的频率。所述卫生间的机器人在完成一次打扫任务后便进入休眠模式，等下一次任务周期的开始。

需要说明的是，所述卫生间智能清洁机器人自带故障诊断系统，所述故障诊断系统可以诊断系统中各个子系统是否工作正常。当有故障发生时，该故障诊断系统可以通过故障诊断接口输出故障代码。同样，故障代码可以通过无线传输到监控中心。

需要说明的是，所述卫生间智能清洁机器人自带电池管理系统。特别的电池管理系统可以控制电池的充放电以及电荷估计，使得机器人的运动更加节能高效，安全性也提高。需要说明的是，该机器人的充电系统为无线充电方式，当机器人检测到电量不足的时候会自动返回到机器人的起点位置。特别的，当机器人返回到机器人的起点位置时，利用超声波定位装置矫正机器人的位置定位到充电位置。利用无线传能方式完成机器人的充电。

需要说明的是，机器人自带无线通信系统，在楼宇监控室设置监控中心，可以监控一个系统中所有工作的卫生间清洁机器人。每一个清洁机器人的状态都可以反馈到该系统中。反馈的内容包括机器人的运行状态，每一个机器人工作环境的状态以及机器人自身的参数等。特别的，该监控系统自带声光报警装置，当系统根据每个机器人反馈的数据检测到其中某个机器人发生故障之后可以自动报警。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。