一种智能卫生间清洁机器人及其使用方法与流程

本发明涉及机器人领域，具体为一种智能卫生间清洁机器人及其使用方法。

背景技术：

近几年，随着科技的提高，经济的发展，大型公共场所的建设(商场、医院、学校、候车站等)，人们在享受生活带来的快乐与方便的同时，对大型公共场所的环境也提出了更高的要求。在最近的一份调查中，人们普遍认为大型公共场所卫生间环境非常不整洁。据美国的一项研究指出，刚冲完的便池内壁上，细菌的数量仍高达10万个，而且便池内的气旋可以将病菌和微生物带到6米高的空中，并且悬浮在空中长达几个小时，如果是在公共场合的话，交叉感染的风险很大，更容易引起各种疾病。可见，便池的杀菌、消毒对于大型公共场所和每一个家庭来说都是一件十分重要的事情。但是，马桶的清洁、杀菌、消毒又是一件工作量极大，消耗时间很长的工作，在现代快速的生活节奏中，人们便不太愿意定期清理。本发明的智能卫生间清洁机器人就是针对这一重要的社会问题进行研究和制作，从从根源上解决人们清理便池带来的困扰，从而减轻了人们在清理卫生间上的工作量。

对于坐式便池和蹲式便池的自动清洁、杀菌、消毒，现代的人们也在不断地寻找方法，智能马桶盖和智能马桶的出现就是最好的验证。智能马桶盖和智能马桶虽然给人们在马桶的清洁、杀菌、消毒方面有一定的帮助，但是现代的智能马桶盖和智能马桶拥有着诸多的缺点：马桶难以清洗干净；在其使用过程中存在着漏电的危险，还存在着干烧的危险；智能马桶盖的盖板不并适合所有的马桶，具有一定的局限性；现代的智能马桶盖价格昂贵，加之后期的维护费用高，一般的家庭无法承当。本发明设计的智能卫生间清洁机器人正是针对这些问题，设计一款独立于一般马桶的之外的智能清洁机器人，在整个环节中都极大地解放了人力，提高了工作效率、节约了成本，具有良好的市场前景和多样化的发展方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能卫生间清洁机器人及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能卫生间清洁机器人,包括机械运动模块、升降平台、电源与电量检测模块、openmv视觉识别摄像头、激光雷达、第一层底板、实时监控摄像头、微处理器模块、主履带运动模块、上下台阶履带运动模块，所述机械臂运动模块安装在升降平台的顶部，所述的机械臂运动模块的末端安装有直流电机、喷头和拖布，所述直流电机的动力输出端固定有刷子，所述第一层底板上固定安装步进电机，所述步进电机的动力输出端部分设置有梅花联轴承，所述梅花联轴承上固定安装有丝杆，所述丝杆的顶部贯穿升降平台并通过固定轴承固定连接固定平台，所述丝杆与升降平台之间为螺纹连接，所述喷头的数量为两个，所述丝杆的数量为三根且呈三角状排列，所述第一层底板的顶部还固定安装有激光雷达和微处理器模块，所述固定平台的底部固定安装有实时监控摄像头，所述固定平台的顶部固定安装有调整电机，所述调整电机的动力输出端部分固定连接openmv视觉识别摄像头，所述第一层底板的后端下方固定安装有液体存储箱，所述电源与电量检测模块则固定安装在第一层底板的前端下方，所述主履带运动模块、上下台阶履带运动模块固定安装在第一层底板两侧的固定板上，所述第一层底板的后端下方还固定安装有升降电机，所述升降电机的旋转杆上螺纹连接充电器。

优选的，所述机械臂运动模块具体通过五个舵机构成，所述舵机之间通过舵机连接件进行连接，其中第一个舵机为竖直方向放置，第二至第五个舵机均为水平方向用延伸设置。

优选的，所述微处理模块搭载有stm32和cortex-a53两种处理器，所述stm32和cortex-a53微处理器电性连接主履带运动模块和上下台阶履带运动模块，所述cortex-a53微处理器信号输入连接激光雷达并且信号输出连接stm32微处理，所述和cortex-a53微处理器信号输入连接实时监控摄像头，所述微处理模块信号输入连接openmv视觉识别摄像头。

优选的，所述主履带运动模块和上下台阶履带运动模块的每条履带均包含驱动轮并通过pwm进行控制和调节，所述主履带运动模块和上下台阶履带运动模块的履带表面均设置由防滑纹，所述主履带运动模块和上下台阶履带运动模块的驱动电机均为24v的电机。

优选的，所述电源与电量检测模块包括6s，22.2v的充电电池、dc-dc电源模块、ac-dc模块、充电开关电源适配器、电源开关，所述电源与电量检测模块还设置有蜂鸣器。

优选的，所述液体存储箱由两个独立的水箱和相应的抽水泵构成，左侧所述水箱个为清洁液存储箱，右侧为洁净水存储箱，所述抽水泵通过导管与机械臂运动模块连接。

一种智能卫生间清洁机器人及其使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

s1：所述激光雷达对周围环境进行扫描，对障碍物进行识别，并将处理信息传输到cortex-a53处理器处理；

s2：所述cortex-a53处理器对激光雷达输出的数据进行处理，对周围环境进行分析，并将经过处理的信息传输给stm32微处理进行分析；

s3：所述微处理器将经过处理完成后的信息通过指令的形式发送到openmv视觉识别摄像头，所述openmv视觉识别摄像头根据指令对周围环境图像进行精确采集和识别并将数据传输到微处理器；

s4：所述微处理器对整个信息进行处理并计算出最优路径然后控制主履带运动模块和上下台阶履带运动模块行驶至需要的工作地点；

s5：当清洁机器人到达相应的工作地点后，微处理器7控制机械臂运动模块进行相应的清洗工作；

s6：所述电源与电量检测模块检测到电量不足的时候，蜂鸣器发出警报，当电源与电量检测模块检测到电量接近为零的时候机器人重复s1-s4的整个过程，然后完成对自身的充电。

优选的，当整个机器人需要充电并完成s1-s4的步骤后，所述微处理模块控制主履带运动模块和上下台阶履带运动模块将机器人驱驶至插座位置，所述升降电机将充电器调整至与插座相平齐的位置，然后微处理模块控制机器人继续行驶并将充电器插入插座内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在机器人的机械结构和软件算法做出创新和改进，通过利用机器人的整体运动控制过程实现对便池的清洁，机器人可以完全在无人干预的情况下对卫生间以及便池进行清洁，完全释放人力和减少成本的投入，本机器人设计升降台和机械臂的相互融合的工作模式，也可以起到相互促进的作用，所述的智能卫生间清洁机器人利用cortex-a53嵌入式处理器的大数据处理能力，使其具有复杂信息处理的能力、优化的能力以及错误率低的特点，可以提高卫生间地面及便池清洁的效率，以及防止清洁出错等问题，所述的机器人安装激光雷达，用于实现机器人的避障功能，并且会优化的算法实现更加人性化、多样化的处理问题的能力,实现了清洗更加干净、消毒杀菌更加彻底，同时进一步的解放卫生间保洁工作人员的劳动力，以及减轻了工作人员的工作负担。

附图说明

图1为本发明结构主视图；

图2为本发明工作原理说明示意图；

图3为本发明背部结构示意图；

图4为本发明结构放大图。

图中：1机械臂运动模块、2升降平台、3电源与电量检测模块、4openmv视觉识别摄像头、5激光雷达、6第一层底板、7实时监控摄像头、8微处理器、9主履带运动模块、10上下台阶履带运动模块、11直流电机、12喷头、13拖布、14刷子、15步进电机、16梅花联轴承、17丝杆、18固定轴承、19固定平台、20调整电机、21液体存储箱、22升降电机、23充电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种智能卫生间清洁机器人,包括机械运动模块1、升降平台2、电源与电量检测模块3、openmv视觉识别摄像头4、激光雷达5、第一层底板6、实时监控摄像头7、微处理器模块8、主履带运动模块9、上下台阶履带运动模块10，所述机械臂运动模块1安装在升降平台2的顶部，所述的机械臂运动模块1的末端安装有直流电机11、喷头12和拖布13，所述直流电机11的动力输出端固定有刷子14，所述第一层底板6上固定安装步进电机15，所述步进电机15的动力输出端部分设置有梅花联轴承16，所述梅花联轴承16上固定安装有丝杆17，所述丝杆17的顶部贯穿升降平台2并通过固定轴承18固定连接固定平台19，所述丝杆17与升降平台2之间为螺纹连接，所述喷头12的数量为两个，所述丝杆17的数量为三根且呈三角状排列，所述第一层底板6的顶部还固定安装有激光雷达5和微处理器模块8，所述固定平台19的底部固定安装有实时监控摄像头7，所述固定平台19的顶部固定安装有调整电机20，所述调整电机20的动力输出端部分固定连接openmv视觉识别摄像头4，所述第一层底板6的后端下方固定安装有液体存储箱21，所述电源与电量检测模块3则固定安装在第一层底板6的前端下方，所述主履带运动模块9、上下台阶履带运动模块10固定安装在第一层底板6两侧的固定板上，所述第一层底板6的后端下方还固定安装有升降电机22，所述升降电机22的旋转杆上螺纹连接充电器23，值得注意的是，所述电源与电量检测模块3包括6s，22.2v的充电电池、dc-dc电源模块、ac-dc模块、充电开关电源适配器、电源开关，所述电源与电量检测模块3还设置有蜂鸣器，所述液体存储箱21由两个独立的水箱和相应的抽水泵构成，左侧所述水箱为清洁液存储箱，右侧个为洁净水存储箱，所述抽水泵通过导管与机械臂运动模块1连接。

值得注意的是，所述机械臂运动模块1具体通过五个舵机构成，所述舵机之间通过舵机连接件进行连接，其中第一个舵机为竖直方向放置，第二至第五个舵机均为水平方向用延伸设置。

值得注意的是，所述微处理模块8搭载有stm32和cortex-a53两种处理器，所述stm32和cortex-a53微处理器电性连接主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10，所述cortex-a53微处理器信号输入连接激光雷达5并且信号输出连接stm32微处理，所述和cortex-a53微处理器信号输入连接实时监控摄像头7，所述微处理模块8信号输入连接openmv视觉识别摄像头4。

值得注意的是，所述主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10的每条履带均包含驱动轮并通过pwm进行控制和调节，所述主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10的履带表面均设置由防滑纹，所述主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10的驱动电机均为24v的电机。

一种智能卫生间清洁机器人及其使用方法，具体包括以下步骤：s1：所述激光雷达5对周围环境进行扫描，对障碍物进行识别，并将处理信息传输到cortex-a53处理器处理；

s2：所述cortex-a53处理器对激光雷达5输出的数据进行处理，对周围环境进行分析，并将经过处理的信息传输给stm32微处理进行分析；

s3：所述微处理器7将经过处理完成后的信息通过指令的形式发送到openmv视觉识别摄像头4，所述openmv视觉识别摄像头4根据指令对周围环境图像进行精确采集和识别并将数据传输到微处理器7；

s4：所述微处理器7对整个信息进行处理并计算出最优路径然后控制主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10行驶至需要的工作地点；

s5：当清洁机器人到达相应的工作地点后，微处理器7控制机械臂运动模块1进行相应的清洗工作；

s6：所述电源与电量检测模块3检测到电量不足的时候，蜂鸣器发出警报，当电源与电量检测模块检测到电量接近为零的时候机器人重复s1-s4的整个过程，然后完成对自身的充电。

值得注意的是，当整个机器人需要充电并完成s1-s4的步骤后，所述微处理模块8控制主履带运动模块9和上下台阶履带运动模块10将机器人驱驶至插座位置，所述升降电机22将充电器23调整至与插座相平齐的位置，然后微处理模块8控制机器人继续行驶并将充电器23插入插座内部。

本发明中，利用微处理器模块将激光雷达扫描的信息进行处理，并进行分析，构建地图完成避障和定位功能，微处理器模块还将处理openmv视觉识别摄像头数据信息，完成对各个便池及各个位置的精确识别，将处理的信号发送给机械臂和相应的直流电机进行相应的运动，机械臂上的舵机实施不同环境情况下的调控，以便完成打扫卫生间便池和地面的操作，同时微处理器模块处理实时监控摄像头信息，将信息传递到用户端上位机进行实时监控与控制。在运动轨迹控制方面激光雷达和openmv反馈的图像信息进行处理并且利用相应的算法来完成对机器人的规划路径。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。