专利名称：仿生智能型空气净化机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于仿生智能型空气净化机器人。
背景技术：
随着社会经济的发展，人们越来越关注建筑物内灰尘、细菌、病毒的污染情况，因 此，定期对筑物内空间进行除尘消毒非常必要。目前国内外还没有用于建筑物内自动除尘 消毒的智能型机器人。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种仿生智能型空 气净化机器人，它具有吸尘、除尘、清扫、消毒、有机物分解、温湿度感应、温湿度调节、有毒 气体检测、有毒气清除、颗粒物感应、照明、自由行走、自动充电、红外线感应、全方位摄像、 数字存储、语言交流等功能，智能化微型电脑进行控制，工作效果好、设备性能稳定、操作方 便，效率高、结构简单而紧凑、重量轻、携带方便。为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，一种仿生智能型空气净化机 器人，有两侧对应装有自动行走装置的车身，所述车身上装有绕一中心竖轴周向转动的机 器人头部，该机器人头部前端装有摄像头和照明灯，所述车身四周装有红外线感应器，所述 车身一侧装有有毒气体传感器，车身另一侧装有颗粒物传感器，温度传感器和湿度传感器， 其结构特点是，所述车身前端装有万向臂，万向臂前端连接吸尘头，车身后部装有空气净化 过滤器，内装有控制电路板和语言交流电路板的头部后端装有喷嘴。所述头部通过装在中心竖轴上的头部旋转轴承与车身相连，头部旋转轴承一侧设 有驱动头部旋转的头部旋转电机。所述自动行走装置的结构形式之一是，车身前下部左侧装有左履带驱动电机，该 左履带驱动电机轴同左履带伞形齿轮相联，该左履带伞形齿轮上装有左履带主动轮，左履 带主动轮后侧的车身上装有左履带从动轮轴以及装在左履带从动轮轴上的左履带从动轮； 车身前下部右侧装有右履带驱动电机，该右履带驱动电机轴同右履带伞形齿轮相联，该右 履带伞形齿轮上装有右履带主动轮，右履带主动轮后侧的车身上装有右履带从动轮轴以及 装在右履带从动轮轴上的右履带从动轮；所述左侧履带包绕左履带主、从动轮并装在左履 带主、从动轮上，所述右侧履带包绕右履带主、从动轮并装在右履带主、从动轮上；所述左履 带驱动电机一侧设有左履带驱动电路板，右履带驱动电机一侧设有右履带驱动电路板。在左履带驱动电路板和右履带驱动电路板的控制下，左履带驱动电机和右履带驱 动电机分别驱动左履带伞形齿轮和右履带伞形齿轮运转，从而带动左履带主动轮和右履带 主动轮旋转，使得仿生智能型空气净化机器人自动前进、后退或转向。所述自动行走装置的结构形式之二是，车身前下部左侧装有左轮驱动电机，该左 轮驱动电机轴同左轮伞形齿轮相联，该左轮伞形齿轮上装有左轮主动轮，左轮主动轮后侧 的车身上装有左轮从动轮轴以及装在左轮从动轮轴上的左轮从动轮；车身前下部右侧装有右轮驱动电机，该右轮驱动电机轴同右轮伞形齿轮相联，该右轮伞形齿轮上装有右轮主动 轮，右轮主动轮后侧的车身上装有右轮从动轮轴以及装在右轮从动轮轴上的右轮从动轮。在左轮驱动电路板和右轮驱动电路板的控制下，左轮驱动电机和右轮驱动电机分 别驱动左轮伞形齿轮和右轮伞形齿轮运转，从而带动左轮主动轮和右轮主动轮旋转，实现 仿生智能型空气净化机器人自动前进、后退或转向。所述吸尘头前端工作面上装有吸尘头直刷毛和吸尘滚刷，吸尘头后端通过吸尘头 接头卡口同万向臂前端的万向臂吸尘接头和万向臂吸尘头卡槽相连，万向臂通过其后端的 万向臂机身接头和万向臂机身接头卡槽插接在车身前端；所述万向臂包括多节万向臂架， 各节万向臂架之间通过万向臂上下旋转轴和万向臂左右旋转轴相连；该万向臂上下旋转轴 一侧设有驱动其上下旋转的万向臂上下旋转电机，该万向臂左右旋转轴一侧设有驱动其左 右旋转的万向臂左右旋转电机；所述吸尘头中设有吸尘头空管，万向臂轴向设有贯穿其前 端和后端的万向臂空腔，该吸尘头空管与万向臂空腔相连通，万向臂空腔与设在车身内的 集尘斗之间设有吸尘过滤罩，该吸尘过滤罩前端设有吸尘管阀门，该吸尘管阀门一侧设有 调节吸尘管阀门开度的吸尘管阀门旋转电机。吸尘管阀门开启时，藉由万向臂上下和左右旋转电机驱动，万向臂带动吸尘头对 仿生智能型空气净化机器人前方的灰尘进行除尘处理。当吸尘管阀门关闭时，进行温度调 节，防止鼓风机将集尘斗中的灰尘经万向臂空腔和吸尘头空管吹出。所述摄像头、照明灯通过摄像头灯光旋转轴与装在车身内的摄像头灯光旋转电机 的轴相连。所述喷嘴与消毒液管一端连通，消毒液管另一端与设在车身内的消毒液雾化泵连 通，该消毒液雾化泵通过消毒剂进水阀与消毒液箱相连；所述喷嘴内装有一喷嘴旋转轴，该 喷嘴旋转轴一侧设有通过喷嘴旋转轴驱动喷嘴做俯仰运动的喷嘴旋转电机。藉由喷嘴旋转电机驱动喷嘴旋转轴，喷嘴通过消毒液雾化泵将消毒液箱中的消毒 液喷洒到待消毒物体上。所述温度调节器的结构是，温度调节器百叶片通过温度调节器百叶片旋转连杆与 温度调节器百叶片旋转电机的轴相连；所述温度调节器百叶片下侧设有温度调节器罩，该 温度调节器罩内设有除湿、加热器，该除湿、加热器下侧为蒸发器，蒸发器下方设有至少一 组鼓风机叶轮，鼓风机叶轮一侧连有鼓风机电机，该鼓风机叶轮一侧还设有储液干燥过滤 器，鼓风机叶轮下方为冷凝器，该冷凝器一侧设有压缩机，冷凝器下方设有托水盘。除湿、加热器工作后，如果需要对周围环境进行除湿、加热，鼓风机叶轮在鼓风机 电机的驱动下，将热气从温度调节器百叶片吹出，达到除湿、加热目的。若需要对周围环境 进行降温时，除湿、加热器停止工作，启动压缩机，冷凝器和蒸发器开始工作，鼓风机叶轮在 鼓风机电机的驱动下，将冷气从温度调节器百叶片吹出，达到降温目的，冷凝时凝结的水滴 流至托水盘中。所述湿度调节器的结构是，雾化增湿器百叶片通过雾化增湿器百叶片旋转连杆与 雾化增湿器百叶片旋转电机的轴相连；所述雾化增湿器百叶片下侧设有雾化增湿器罩，该 雾化增湿器罩内设有超声波雾化器，超声波雾化器一侧设有通过雾化器进水阀与之相连的 超声波雾化器水箱。需要对环境进行湿润处理时，通过超声波雾化器将超声波雾化器水箱中的水从雾化增湿器百叶片缝中飘出，达到湿润环境的目的。所述空气净化过滤器的结构是，空气净化过滤器百叶片通过空气过滤器净化百叶 片旋转连杆与空气过滤器净化百叶片旋转电机的轴相连；所述空气净化过滤器百叶片下 侧设有空气净化过滤器罩，该空气净化过滤器罩内设有活性炭、光触媒复合过滤器，该活性 炭、光触媒复合过滤器下侧设有吸尘风机叶轮，吸尘风机叶轮一侧连有吸尘风机电机，吸尘 风机电机下侧设有由高效过滤器格和置于高效过滤器格上的高效滤料组成的高效过滤器。所述活性炭、光触媒复合过滤器以金属网为催化剂载体，负载一定量的纳米级光 催化材料和活性炭，使其具有良好的化学稳定性、抗磨损性、光透性、使用效果显著持久。利 用太阳光中含有的紫外光作激发源，从而使其有抗菌、杀菌、净化空气、污水处理、除异味、 自清洁等光催化效应。待除尘气体经活性炭、光触媒复合过滤器过滤后，再由吸尘风机叶轮吸入到高效 过滤器中进行过滤，得到洁净空气。所述仿生智能型空气净化机器人还包括一个为仿生智能型空气净化机器人的二 次电池充电的充电器，该充电器通过充电器电源线同市电电连接，充电器选用现有市售的 充电器。所述红外线传感器由红外发射电路和接收电路组成，其中红外发射电路负责产 生、调节和驱动发送高频脉冲信号，红外接收电路负责接收返回的高频脉冲信号。通过 38kHz晶振和非门电路得到一个38kHz的调制脉冲信号；红外发射管发出的红外光经物体 反射后被红外接收模块接收；通过接收头内部自带的集成电路处理后返回一个数字信号， 该数字信号输入到微控制器的I/O 口，接收头接收到kHz的红外脉冲返回输出低电平，否则 输出高电平；通过对I/O 口的检测，以判断物体的有无，检测是否有台阶，防止跌落；机器人 上装有电源管理系统，电压过低会停止清扫，并自动回到仿生智能型空气净化机器人充电 器处进行充电。所述语言交流电路板中存储有人机语言交流程序，藉由该语言交流电路板，智能 机器人可与人之间进行语言交流。所述控制电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流电源 电路，24V直流电源电路，摄像头与照明灯控制电路，万向臂各组换向节的换向驱动节驱动 电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路，喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路，各百叶片 控制电路，各传感器控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路， 风机驱动电路，压缩机驱动电路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路，喷雾电机驱动电路； 并且微型电脑的串口输出用信号电缆依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电 平转换电路接至单片机的信号输入端。所述单片机的控制信号接口还分别同各传感器控制电路，万向臂各组换向节的换 向驱动节驱动电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路，喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电 路，各百叶片控制电路，摄像头与照明灯控制电路，车身左侧行走电机驱动电路和车身右侧 行走电机驱动电路，风机驱动电路，压缩机驱动电路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路， 以及喷雾电机驱动电路的前级信号控制端连接。所述摄像头与照明灯控制电路的后级信号控制端分别同所述照明灯、光学摄像头和视频采集卡连接，各传感器控制电路的后级信号控制端分别同相应的传感器相连，万向 臂各组换向节的换向驱动节驱动电路的后级信号控制端分别同相应换向节的左右、上下驱 动电机相连，摄像头与照明灯俯仰驱动电路的后级信号控制端同摄像头与照明灯俯仰驱动 电机相连，喷嘴俯仰驱动电路的后级信号控制端同喷嘴俯仰驱动电机相连，吸尘管阀门控 制电路的后级信号控制端同吸尘管阀门控制电机相连，各百叶片控制电路的后级信号控制 端分别同相应的百叶片控制电机相连，其中光学摄像头的输出信号经视频采集卡送至微型 电脑。所述12V直流电源回路向摄像头与照明灯控制电路，万向臂各组换向节的换向驱 动节驱动电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路，喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路， 各百叶片控制电路，各传感器控制电路提供工作电源并经稳压模块向单片机提供工作电 源，24V直流电源回路向车身左侧行走电机驱动电路和车身右侧行走电机驱动电路，风机驱 动电路，压缩机驱动电路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路，喷雾电机驱动电路提供工 作电源。本发明的工作原理如下启动左履带驱动电机，左履带前后运动；启动右履带驱动电机，左履带前后运动； 通过驱动程序控制车身两侧履带，则实现车身前后行走和左右转弯。启动万向臂左右旋转电机，万向臂左右运动；启动万向臂上下旋转电机，万向臂上 下运动，实现万向臂的任意轨迹的运动。启动雾化增湿器百叶片旋转电机，雾化增湿器百叶片开启或关闭，进行增湿；启动 温度调节器百叶片旋转电机，温度调节器百叶片开启或关闭，进行温度调节。由以上可知，本发明所述的仿生智能型空气净化机器人，具有吸尘、除尘、清扫、 消毒、温湿度感应、温湿度调节、有毒气体检测、有毒气清除、颗粒物感应、照明、自由行走、 红外线感应、全方位摄像、数字存储、语言交流等功能，智能化微型电脑进行控制，工作效果 好、设备性能稳定、操作方便，效率高、结构简单而紧凑、重量轻、运输方便。
图1是本发明一种实施例的整机外形结构示意图；图2是图1所示装置的俯视结构示意图；图3是图1所示装置的主视结构示意图；图4是图1所示装置的后视结构示意图；图5是图1所示装置的主视结构示意图(带局部剖视)；图6是图1所示装置的后视结构示意图(带局部剖视)；图7是图1所示装置的左视结构示意图(带局部剖视)；图8是图1所示装置的右视结构示意图(带局部剖视)；图9是图1所示装置的仰视结构示意图(带局部剖视)；图10是图1中行走驱动结构示意图(带局部剖视)；图11是图1中底座结构示意图(带局部剖视)；图12是图11中高效过滤器结构示意图(带局部剖视)；图13是图1中万向臂结构示意图(带局部剖视)；图14是图13中万向臂实施例的结构示意图； 图15是图13中万向臂实施例的结构示意图； 图16是图1中吸尘头的主视结构示意图(带局部剖视)； 图17是图1中吸尘头的俯视结构示意图； 图18是图1中吸尘头的仰视结构示意图； 图19是本发明充电器的实施例外形结构示意图； 图20是图19的左视结构示意图(带局部剖视)； 图21是一种实施例的控制电路框图； 图22是图21中单片机的一种实施例主控芯片电路图； 图23是图21中摄像头与照明灯控制电路的一种实施例电路； 图24是图21中第一电平转换电路、第二电平转换电路及12V直流电源电路、24V [流电源电路、稳压模块的一种实施例电路；
图25是图21中传感器信号处理电路的一种实施例电路； 图26是图21中由24V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路； 图27是图21中由12V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路； 图28是图21中红外线传感器实施例电路图； 图29是图21中所述驱动隔离电路的一种实施例线路图； 图30是图21中红外线传感器的电路框图； 图31是本发明另一种实施例的俯视结构示意图； 图32是本发明另一种实施例的主视结构示意图； 图33是本发明另一种实施例的后视结构示意图。 在附图中
1-吸尘头， 2-万向臂， 3-摄像头，4-照明灯， 5-头部， 6-喷嘴，
7-空气净化过滤器百叶片，8-有毒气体传感器，
9-雾化增湿器百叶片，10-红外线传感器，
11--右侧履带，12-左侧履带，
13--左侧履带从动轮，14-左侧履带主动轮，
15-_湿度传感器，16-温度调节器百叶片，
17--充电接头，18-雾化器进水阀，
19--消毒剂进水阀，20-充电触点，
21--集尘斗，22-雾化增器湿百叶片旋转电机，
23--雾化增湿器百叶片旋转连杆，24-温度调节器百叶片旋转电机，
25--温度调节器百叶片旋转连杆，26-温度调节器罩，
27--雾化增湿器罩，28-吸尘风机电机，
29--吸尘风机叶轮，30-左履带伞形齿轮，
31--左履带驱动电机，32-左履带驱动电路板，
33--左履带从动轮轴，34-空气过滤器净化百叶片旋车
35--空气过滤器净化百叶片旋转连杆，36-吸尘管阀门旋转电机，0086]37-吸尘管阀门，38-摄像头、灯光旋转电机，0087]39-摄像头、灯光旋转轴，40-喷嘴旋转电机，0088]41-喷嘴旋转轴，42-右履带主动轮，0089]43-右履带伞形齿轮，44-右履带驱动电机，0090]45-右履带驱动电路板，46-右履带从动轮轴，0091]47-右履带从动轮48-高效过滤排气孔，0092]49-头部旋转电机，50-头部旋转轴承，0093]51-语言交流电路板52-控制电路板，0094]53-消毒液管，54-除湿、加热器，0095]55-蒸发器，56-鼓风机叶轮，0096]57-鼓风电机，58、59-冷凝管，0097]60-储液干燥过滤器，61-压缩机，0098]62-空气净化过滤器罩，63-吸尘过滤罩，0099]64-冷凝器，65-托水盘，0100]66-超声波雾化器，67-高效过滤器，0101]68-超声波雾化器水箱，69-消毒液箱， 0102]70-消毒液雾化泵71-高效滤料，0103]72-高效过滤器格，73-万向臂吸尘接头，0104]74-万向臂吸尘接头卡槽，75-万向臂上下旋转电机，0105]76-万向臂架77-万向臂左右旋转电机，0106]98-活性炭、光触媒复合过滤器，79-万向臂机身接头卡槽，0107]78-万向臂机身接头，80-航空接头， 81-万向臂空腔，0108]82-万向臂左右旋转轴，83-万向臂上下旋转轴， 84-吸尘头接头卡口0109]85-吸尘头空管，86、87_吸尘头滚刷， 88-吸尘头直刷，0110]89-充电器，90-充电器电源开关， 91-电源指示灯，0111]92-充电器警示灯，93-充电插座， 94-充电插孔，0112]95-充电器电源线，96-充电器散热风扇， 97-充电器电路板，0113]99-车身，100-颗粒物传感器， 101-温度传感器，0114]113-左轮从动轮，114-左轮主动轮， 130-左轮伞形齿轮，0115]131-左轮驱动电机，132-左轮驱动电路板， 133-左轮从动轮轴，0116]142_右轮主动轮，143-右轮伞形齿轮， 144-右轮驱动电机，0117]145-右轮驱动电路板，146-右轮从动轮轴， 147-右轮从动轮。
具体实施例方式实施例1一种仿生智能型空气净化机器人，如图1 8所示，有两侧对应装有左侧履带11 和右侧履带12的车身99，所述车身99上装有绕一中心竖轴周向转动的机器人头部5，该机 器人头部5前端装有摄像头3和照明灯4，所述车身99四周装有红外线感应器10，所述车 身99 一侧装有有毒气体传感器8，车身99另一侧装有颗粒物传感器100，温度传感器101和湿度传感器15，所述车身99前端装有万向臂2，万向臂前端连接吸尘头1，车身99后部装 有空气净化过滤器，内装有控制电路板52和语言交流电路板51的头部5的后端装有喷嘴 6。所述头部5通过装在中心竖轴上的头部旋转轴承50与车身99相连，头部旋转轴 承50—侧设有驱动头部5旋转的头部旋转电机49，头部5在0° 360°旋转。如图10所示，所述车身99前下部左侧装有左履带驱动电机31，该左履带驱动电机 31轴同左履带伞形齿轮30相联，该左履带伞形齿轮30上装有左履带主动轮14，左履带主 动轮14后侧的车身99上装有左履带从动轮轴33以及装在左履带从动轮轴33上的左履带 从动轮13 ；车身99前下部右侧装有右履带驱动电机44，该右履带驱动电机44轴同右履带 伞形齿轮43相联，该右履带伞形齿轮43上装有右履带主动轮42，右履带主动轮42后侧的 车身99上装有右履带从动轮轴46以及装在右履带从动轮轴46上的右履带从动轮47 ；所 述左侧履带12包绕左履带主、从动轮14，13并装在左履带主、从动轮14，13上，所述右侧履 带11包绕右履带主、从动轮42，47并装在右履带主、从动轮42，47上；所述左履带驱动电机 31 一侧设有左履带驱动电路板32，右履带驱动电机44 一侧设有右履带驱动电路板45。所 述履带采用高摩擦系数、高弹性的橡胶制作。在左履带驱动电路板32和右履带驱动电路板45的控制下，左履带驱动电机31和 右履带驱动电机44分别驱动左履带伞形齿轮30和右履带伞形齿轮40运转，从而带动左履 带主动轮14和右履带主动轮42旋转，使得仿生智能型空气净化机器人前进、后退或转向。参见图1、图16至图18，所述吸尘头1前端工作面上装有吸尘头直刷毛88和吸尘 滚刷86、87，吸尘头1后端通过吸尘头接头卡口 84同万向臂2前端的万向臂吸尘接头73和 万向臂吸尘头卡槽74相连，万向臂2通过其后端的万向臂机身接头78和万向臂机身接头 卡槽79插接在车身99前端；所述万向臂2包括六节万向臂架76，各节万向臂架76之间通 过万向臂上下旋转轴83和万向臂左右旋转轴82相连；该万向臂上下旋转轴83 —侧设有驱 动其上下旋转的万向臂上下旋转电机75，该万向臂左右旋转轴82 —侧设有驱动其左右旋 转的万向臂左右旋转电机77 ；所述吸尘头1中设有吸尘头空管85，万向臂2轴向设有贯穿 其前端和后端的万向臂空腔81，该吸尘头空管85与万向臂空腔81相连通，万向臂空腔81 与设在车身99内的集尘斗21之间设有吸尘过滤罩63，该吸尘过滤罩63前端设有吸尘管阀 门37，该吸尘管阀门37 —侧设有调节吸尘管阀门37开度的吸尘管阀门旋转电机36。参见图1、图13 15，所述万向臂2后端的万向臂机身接头78与车身99相连， 万向臂2通过航空接头80与车身99保持传输信号连通；该万向臂2左右旋转通过万向臂 左右旋转轴82、万向臂左右旋转电机77实现；该万向臂2上下旋转通过万向臂上下旋转轴 83、万向臂上下旋转电机75实现；该万向臂2前端万向臂吸尘接头73与吸尘头1相连。启动图7所示吸尘器管阀门旋转电机36，吸尘器管阀门37开启或关闭；吸尘器管 阀门37开启时，藉由万向臂上下和左右旋转电机75，77驱动，万向臂2带动吸尘头1对仿 生智能型空气净化机器人前方的灰尘进行除尘处理。参见图1、图7、图8，所述摄像头3、照明灯4通过摄像头灯光旋转轴39与装在车 身99内的摄像头灯光旋转电机38的轴相连。所述照明灯选用高亮度LED灯，摄像头采用 高清晰度摄像头；启动图7所示摄像头、灯光旋转电机38，摄像头3、照明灯4围绕摄像头、灯光旋转轴39作俯仰运动。参见图7，所述喷嘴6与消毒液管53 —端连通，消毒液管53另一端与设在车身99 内的消毒液雾化泵70连通，该消毒液雾化泵70通过消毒剂进水阀18与消毒液箱69相连； 所述喷嘴6内装有一喷嘴旋转轴41，该喷嘴旋转轴41-侧设有通过喷嘴旋转轴41驱动喷嘴 6做俯仰运动的喷嘴旋转电机40。参见图3和图11，启动图11所述的消毒液雾化泵70，通过消毒液管53将消毒液 泵至喷嘴6，启动图7所示喷嘴旋转电机40，喷嘴6围绕喷嘴旋转轴41作俯仰运动，消毒液 由喷嘴6雾化喷射出来，洒到待消毒物体上。参见图3、图5、图8、图9，所述温度调节器的结构是，温度调节器百叶片16通过温 度调节器百叶片旋转连杆25与温度调节器百叶片旋转电机24的轴相连；所述温度调节器 百叶片16下侧设有温度调节器罩26，该温度调节器罩26内设有除湿、加热器54，该除湿、 加热器54下侧为蒸发器55，蒸发器55下方设有二组鼓风机叶轮56，鼓风机叶轮56 —侧连 有鼓风机电机57，该鼓风机叶轮56 —侧还设有储液干燥过滤器60，鼓风机叶轮56下方为 冷凝器64，该冷凝器64 —侧设有压缩机61，冷凝器64下方设有托水盘65。温度调节器百叶片旋转电机24驱动温度调节器百叶片旋转连杆25工作，温度调 节器百叶片16开启，除湿、加热器54工作后，如果需要对周围环境进行除湿、加热，启动图 8所述的鼓风机电机57，鼓风机叶轮56在鼓风机电机57的驱动下，将热气从温度调节器百 叶片16吹出，达到除湿、加热目的。若需要对周围环境进行降温时，除湿、加热器54停止工 作，启动图8所述的压缩机61，冷凝器64和蒸发器55开始工作，鼓风机叶轮56在鼓风机电 机57的驱动下，将冷气从温度调节器百叶片16吹出，达到降温目的，冷凝时凝结的水滴流 至托水盘65中。温度调节时，吸尘管阀门37关闭，以防止鼓风机将集尘斗21中的灰尘经万向臂空 腔81和吸尘头空管85吹出。参见图5、图7、图11，所述湿度调节器的结构是，雾化增湿器百叶片9通过雾化增 湿器百叶片旋转连杆23与雾化增湿器百叶片旋转电机22的轴相连；所述雾化增湿器百叶 片9下侧设有雾化增湿器罩27，该雾化增湿器罩27内设有超声波雾化器64，超声波雾化器 64 一侧设有通过雾化器进水阀18与之相连的超声波雾化器水箱68。需要对环境进行湿润处理时，雾化增湿器百叶片旋转电机22驱动雾化增湿器百 叶片旋转连杆23工作，雾化增湿器百叶片9开启，启动图11所述的超声波雾化器66，超声 波雾化器64将超声波雾化器水箱68中的水雾从雾化增湿器百叶片9缝中飘出，达到湿润 环境的目的。参见图1 9，图11、图12，所述空气净化过滤器的结构是，空气净化过滤器百叶 片7通过空气过滤器净化百叶片旋转连杆35与空气过滤器净化百叶片旋转电机34的轴相 连；所述空气净化过滤器百叶片7下侧设有空气净化过滤器罩62，该空气净化过滤器罩62 内设有活性炭、光触媒复合过滤器98，该活性炭、光触媒复合过滤器98下侧设有吸尘风机 叶轮29，吸尘风机叶轮29 —侧连有吸尘风机电机28，吸尘风机电机28下侧设有由高效过 滤器格72和置于高效过滤器格72上的高效滤料71组成的高效过滤器67。所述活性炭、光触媒复合过滤器98以金属网为催化剂载体，负载一定量的纳米级 光催化材料和活性炭，使其具有良好的化学稳定性、抗磨损性、光透性、使用效果显著持久。利用太阳光中含有的紫外光作激发源，从而使其有抗菌、杀菌、净化空气、污水处理、除异 味、自清洁等光催化效应。根据需要，启动图7所示的空气净化过滤百叶片旋转电机34，空气净化过滤器百 叶片7开启或关闭。空气净化过滤器百叶片7开启时，待除尘气体经活性炭、光触媒复合过 滤器98过滤后，再由吸尘风机叶轮29吸入到高效过滤器67中进行过滤，得到洁净空气。参见图19，图20，所述仿生智能型空气净化机器人还包括一为仿生智能型空气净 化机器人的二次电池充电的充电器89，该充电器89通过充电器电源线95同市电电连接，充 电器89选用现有市售的充电器。充电器89上端设有充电器电源开关90，充电器指示灯91 和充电器警示灯92，充电器89内设有充电器电路板97，充电器89 —侧设有充电插座93和 设在充电插座93内的充电插孔94，充电器89另一侧还设有充电器散热风扇96 ；所述充电 器电源开关90，充电器指示灯91，充电器警示灯92，充电插座93，充电插孔94，充电器散热 风扇96按顺序电连接；所述充电插孔94可与装在车身99后端上充电接头17内的充电触 点20对接充电。所述有毒气体传感器8用于检测有毒气体，所述颗粒物传感器100用于感知颗粒 物大小。所述外线传感器、温湿度传感器、有毒气体传感器、颗粒物传感器均采用高灵敏度
女口
广PR o参见图8，所述语言交流电路板51中存储有人机语言交流程序，藉由该语言交流 电路板51，智能机器人与人之间可进行正常的语言交流。参见图21，所述控制电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V 直流电源电路，24V直流电源电路，摄像头与照明灯控制电路，万向臂各组换向节的第一只 换向驱动节驱动电路和第二只换向驱动节驱动电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路，喷嘴 俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路，各百叶片控制电路，各传感器控制电路，车身左侧行 走电机驱动电路和车身右侧行走电机驱动电路，风机驱动电路，压缩机驱动电路，鼓风机驱 动电路，头部旋转驱动电路，喷雾电机驱动电路；这些电路集中在一个安装于车体内的控制 电路板52中，其控制信号输出线及电源线等相关导线通过接插口或接插头(如航空接头 80)同相应的负载连接；并且微型电脑的串口输出用信号电缆依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电 平转换电路接至单片机的信号输入端。所述单片机的控制信号接口还分别同各传感器控制电路，万向臂各组换向节的第 一只换向驱动节驱动电路和第二只换向驱动节驱动电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路， 喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路，各百叶片控制电路，摄像头与照明灯控制电路， 车身左侧行走电机驱动电路和车身右侧行走电机驱动电路，风机驱动电路，压缩机驱动电 路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路，以及喷雾电机驱动电路的前级信号控制端连接。所述摄像头与照明灯控制电路的后级信号控制端分别同所述照明灯、光学摄像头 和视频采集卡连接，各传感器控制电路的后级信号控制端分别同相应的传感器相连，万向 臂各组换向节的第一只换向驱动节驱动电路和第二只换向驱动节驱动电路的后级信号控 制端分别同相应换向节的左右、上下驱动电机相连，摄像头与照明灯俯仰驱动电路的后级 信号控制端同摄像头与照明灯俯仰驱动电机相连，喷嘴俯仰驱动电路的后级信号控制端同 喷嘴俯仰驱动电机相连，吸尘管阀门控制电路的后级信号控制端同吸尘管阀门控制电机相连，各百叶片控制电路的后级信号控制端分别同相应的百叶片控制电机相连，其中光学摄 像头的输出信号经视频采集卡送至微型电脑进行显示或存储。所述各传感器控制电路为红外线传感器控制电路，粒料物传感器控制电路，温、湿 度传感器控制电路，有毒气体传感器控制电路。红外线传感器，粒料物传感器，温、湿度传感 器，有毒气体传感器的输出信号接至相应的传感器控制电路的信号输入端。所述各百叶片控制电路为空气过滤器百叶片控制电路、温度控制器百叶片控制电 路、雾化增湿器百叶片控制电路。各百叶片控制电路的后级信号控制端分别与相应的空气 过滤器百叶片控制电机、温度控制器百叶片控制电机、雾化增湿器百叶片控制电机相连。所述12V直流电源回路向图21中单片机左侧各工作电路提供工作电源并经稳压 模块向单片机提供工作电源，24V直流电源回路向图21中单片机右侧各工作电路提供工作 电源。所述万向臂各组换向节的第一只换向驱动节驱动电路和第二只换向驱动节驱动 电路的驱动电路的驱动回路分别同对应组的第一对驱动电机和第二对驱动电机的电源端 连接；所述各旋转电机驱动电路的驱动回路分别同对应电机的电源端连接；所述控制电路中还包括有用来隔离微处理器和电机的驱动隔离电路。所述12V直流电源电路向图15中单片机左侧各工作电路提供工作电源并经稳压 模块向单片机提供工作电源，24V直流电源电路向图15中单片机右侧各工作电路提供工作 电源。图22是图21中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中U1为机器人的主控制 芯片，机器人的运行动作和各种环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器进行加工处理。图23是图21中摄像头与照明灯控制电路的一种实施例电路图，其中(a)为灯光 控制电路，J5是灯光的连接插座，灯光的切换是通过三极管Q9、Q12的关断和导通来实现， 而灯光的强弱调节是通过PWM调节来实现；(b)为摄像头控制电路，J6为摄像头的连接插 座，摄像头的切换是通过三极管Q1、Q5的关断和导通来实现的。图24是图21中第一电平转换电路、第二电平转换电路及12V直流电源电路、24V 直流电源电路、稳压模块的一种实施例电路。其中(a)为硬件看门狗电路，JPI是一个硬件 看门狗芯片，它的主要作用是在微处理器由于意外情况失控后从新启动微处理器，从而保 证系统运行的安全靠；(b)为连线接口，即J1是驱动部分和微处理器部分的连线接口 J1 输出转换后的指令，(c)稳压模块，其中J2为控制电路部分的电源输入端，J2接微型电脑 (上位机)的串口，在通过集成稳压芯片进行稳压得到稳定的+5V电压；(d)和(e)分别是 +12V电源、+24V电源，其中J3、J4是驱动电路的稳压集成电路，为电机驱动提供稳定的电 压。图25是图21中传感器信号处理电路(接口电路)的一种实施例电路，其中J7是 相应的传感器接口。图26是图21中由24V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路， U1、U2为大电流电机的驱动电路，其中机械电机，毛刷电机，云台电机，都由它们来驱动。图27是图21中由12V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路， U14、U15为小电流电机的驱动电路，照明灯、摄像头的旋转电机就是由这个电路来驱动的。
参见图1和图30，所述车身99四周共装有24个红外线传感器，每个红外线传感器 由红外发射电路和接收电路组成，所述红外线传感器由红外发射电路和接收电路组成，如 图30(a)所示，其中红外发射电路负责产生、调节和驱动发送高频脉冲信号，如图30(b)所 示，红外接收电路负责接收返回的高频脉冲信号。如图28所示即为图21中一种红外线传 感器实施例的电路，通过38kHz晶振和非门电路得到一个38kHz的调制脉冲信号；发射管发 出的红外光经物体反射后被红外接收模块接收；通过接收头内部自带的集成电路处理后返 回一个数字信号，该数字信号输入到微控制器的I/O 口，接收头接收到38kHz的红外脉冲返 回输出低电平，否则输出高电平；通过对I/O 口的检测，可以判断物体的有无，检测是否有 台阶，防止跌落；机器人上装有电源管理系统，电压过低会停止清扫，并自动回到仿生智能 型空气净化机器人充电器89处进行充电。图29是所述驱动隔离电路的一种实施例线路图，其中UlO起到隔离微处理器和电 机驱动的作用。上述方案采用微型电脑控制，具有智能化、自动化和软件化的操作平台，装置体积 小、使用灵活方便，行走、清扫定位准确、摄像与录像及时方便，可直接生成影视文件。本发明的机械机构工作过程如下参见图1至图10，启动图7所示左履带驱动电机31，左履带12前后运动；启动如 图8所示的右履带驱动电机45，左履带11前后运动；程序控制车身99两侧履带11、12，则 可实现车身99前后行走和左右转弯。参见图1、图13至图15，启动图15所示左右旋转电机75，万向臂2左右运动；启 动图15所示上下旋转电机77，万向臂2上下运动，带动吸尘头1除尘工作。参见图2、图5，启动图5所示雾化增湿器百叶片旋转电机22，雾化增湿器百叶片9 开启或关闭；启动图5所示温度调节器百叶片旋转电机24，温度调节器百叶片16开启或关 闭。本发明所述仿生智能型空气净化机器人技术参数有1、驱动部分指标不规则障碍物越障高度大于10cm，爬坡能力大于45°。2、监视部分指标摄像头800万象素；俯仰旋转120°。3、单次充电工作时间大于8小时。实施例2一种仿生智能型空气净化机器人，有两侧对应装有自动行走装置的车身99，所述 车身99的上端装有绕一中心竖轴周向转动的机器人头部5，该机器人头部5前端装有摄像 头3和照明灯4，所述车身99四周装有红外线感应器10，所述车身99 一侧装有有毒气体传 感器8，车身99另一侧装有颗粒物传感器100，温度传感器101和湿度传感器15，所述车身 99前端装有万向臂2，万向臂前端连接吸尘头1，车身99后部装有空气净化过滤器，内装有 控制电路板52和语言交流电路板51的头部5后端装有喷嘴6。如图31，32，33所示，所述自动行走装置的结构形式是，车身99前下部左侧装有左 轮驱动电机131，该左轮驱动电机131轴同左轮伞形齿轮130相联，该左轮伞形齿轮130上 装有左轮主动轮114，左轮主动轮114后侧的车身99上装有左轮从动轮轴133以及装在左 轮从动轮轴133上的左轮从动轮113 ；车身99前下部右侧装有右轮驱动电机144，该右轮驱 动电机144轴同右轮伞形齿轮143相联，该右轮伞形齿轮143上装有右轮主动轮142，右轮主动轮142后侧的车身99上装有右轮从动轮轴146以及装在右轮从动轮轴146上的右轮 从动轮147。所述左轮驱动电机131 —侧设有左轮驱动电路板132，右轮驱动电机144 一侧 设有右轮驱动电路板145。所述轮采用高摩擦系数、高弹性的橡胶制作。在左轮驱动电路板132和右轮驱动电路板145的控制下，左轮驱动电机131和右 轮驱动电机144分别驱动左轮伞形齿轮130和右轮伞形齿轮143运转，从而带动左轮主动 轮114和右轮主动轮142旋转，实现仿生智能型空气净化机器人自动前进、后退或转向。所述仿生智能型空气净化机器人的其它各部件的结构组成以及其控制方式与实 施例1相同，不再赘述。
权利要求
一种仿生智能型空气净化机器人，有两侧对应装有自动行走装置的车身(99)，所述车身(99)上装有绕一中心竖轴周向转动的机器人头部(5)，该机器人头部(5)前端装有摄像头(3)和照明灯(4)，所述车身(99)四周装有红外线感应器(10)，所述车身(99)一侧装有有毒气体传感器(8)，车身(99)另一侧装有颗粒物传感器(100)，温度传感器(101)和湿度传感器(15)，其特征是，所述车身(99)前端装有万向臂(2)，万向臂前端连接吸尘头(1)，车身(99)后部装有空气净化过滤器，内装有控制电路板(52)和语言交流电路板(51)的头部(5)的后端装有喷嘴(6)。
2.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述自动行走装置 的结构是，车身(99)前下部左侧装有左履带驱动电机(31)，该左履带驱动电机(31)轴同 左履带伞形齿轮(30)相联，该左履带伞形齿轮(30)上装有左履带主动轮(14)，左履带主 动轮(14)后侧的车身(99)上装有左履带从动轮轴(33)以及装在左履带从动轮轴(33)上 的左履带从动轮(13)；车身(99)前下部右侧装有右履带驱动电机(44)，该右履带驱动电机 (44)轴同右履带伞形齿轮(43)相联，该右履带伞形齿轮(43)上装有右履带主动轮(42)， 右履带主动轮(42)后侧的车身(99)上装有右履带从动轮轴(46)以及装在右履带从动轮 轴(46)上的右履带从动轮(47)；所述左侧履带(12)包绕左履带主、从动轮(14，13)并装 在左履带主、从动轮(14，13)上，所述右侧履带(11)包绕右履带主、从动轮(42，47)并装在 右履带主、从动轮(42，47)上。
3.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述自动行走装置 的结构是，车身(99)前下部左侧装有左轮驱动电机(131)，该左轮驱动电机(131)轴同左轮 伞形齿轮(130)相联，该左轮伞形齿轮(130)上装有左轮主动轮(114)，左轮主动轮(114) 后侧的车身(99)上装有左轮从动轮轴(133)以及装在左轮从动轮轴(133)上的左轮从动 轮(113)；车身(99)前下部右侧装有右轮驱动电机(144)，该右轮驱动电机(144)轴同右轮 伞形齿轮(143)相联，该右轮伞形齿轮(143)上装有右轮主动轮(142)，右轮主动轮(142) 后侧的车身(99)上装有右轮从动轮轴(146)以及装在右轮从动轮轴(146)上的右轮从动 轮(147)。
4.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述吸尘头(1)前 端工作面上装有吸尘头直刷毛(88)和吸尘滚刷(86、87)，吸尘头(1)后端通过吸尘头接头 卡口(84)同万向臂(2)前端的万向臂吸尘接头(73)和万向臂吸尘头卡槽(74)相连，万向 臂(2)通过其后端的万向臂机身接头(78)和万向臂机身接头卡槽(79)插接在车身(99) 前端；所述万向臂(2)包括多节万向臂架(76)，各节万向臂架(76)之间通过万向臂上下旋 转轴(83)和万向臂左右旋转轴(82)相连；该万向臂上下旋转轴(83) —侧设有驱动其上下 旋转的万向臂上下旋转电机(75)，该万向臂左右旋转轴(82) —侧设有驱动其左右旋转的 万向臂左右旋转电机(77)；所述吸尘头(1)中设有吸尘头空管(85)，万向臂(2)轴向设有 贯穿其前端和后端的万向臂空腔(81)，该吸尘头空管(85)与万向臂空腔(81)相连通，万向 臂空腔(81)与设在车身(99)内的集尘斗(21)之间设有吸尘过滤罩(63)，该吸尘过滤罩 (63)前端设有吸尘管阀门(37)，该吸尘管阀门(37) —侧设有调节吸尘管阀门(37)开度的 吸尘管阀门旋转电机(36)。
5.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述摄像头(3)、照 明灯(4)通过摄像头灯光旋转轴(39)与装在车身(99)内的摄像头灯光旋转电机(38)的轴相连。
6.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述喷嘴(6)与消毒 液管(53) —端连通，消毒液管(53)另一端与设在车身(99)内的消毒液雾化泵(70)连通， 该消毒液雾化泵(70)通过消毒剂进水阀(18)与消毒液箱(69)相连；所述喷嘴(6)内装有 一喷嘴旋转轴(41)，该喷嘴旋转轴(41) 一侧设有通过喷嘴旋转轴(41)驱动喷嘴(6)做俯 仰运动的喷嘴旋转电机(40)。
7.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述温度调节器的 结构是，温度调节器百叶片(16)通过温度调节器百叶片旋转连杆(25)与温度调节器百叶 片旋转电机(24)的轴相连；所述温度调节器百叶片(16)下侧设有温度调节器罩(26)，该 温度调节器罩(26)内设有除湿、加热器(54)，该除湿、加热器(54)下侧为蒸发器(55)， 蒸发器(55)下方设有至少一组鼓风机叶轮(56)，鼓风机叶轮(56) —侧连有鼓风机电机 (57)，该鼓风机叶轮(56) —侧还设有储液干燥过滤器(60)，鼓风机叶轮(56)下方为冷凝器 (64)，该冷凝器(64) —侧设有压缩机(61)，冷凝器(64)下方设有托水盘(65)。
8.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述湿度调节器的 结构是，雾化增湿器百叶片(9)通过雾化增湿器百叶片旋转连杆(23)与雾化增湿器百叶片 旋转电机(22)的轴相连；所述雾化增湿器百叶片(9)下侧设有雾化增湿器罩(27)，该雾化 增湿器罩(27)内设有超声波雾化器(64)，超声波雾化器(64) —侧设有通过雾化器进水阀 (18)与之相连的超声波雾化器水箱(68)。
9.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述空气净化过滤 器的结构是，空气净化过滤器百叶片(7)通过空气过滤器净化百叶片旋转连杆(35)与空气 过滤器净化百叶片旋转电机(34)的轴相连；所述空气净化过滤器百叶片(7)下侧设有空气 净化过滤器罩(62)，该空气净化过滤器罩(62)内设有活性炭、光触媒复合过滤器(98)，该 活性炭、光触媒复合过滤器(98)下侧设有吸尘风机叶轮(29)，吸尘风机叶轮(29) —侧连有 吸尘风机电机(28)，吸尘风机电机(28)下侧设有由高效过滤器格(72)和置于高效过滤器 格(72)上的高效滤料(71)组成的高效过滤器(67)。
10.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述仿生智能型空 气净化机器人还包括一个为仿生智能型空气净化机器人的二次电池充电的充电器(89)。
11.根据权利要求1所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述语言交流电路 板(51)中存储有人机语言交流程序。
12.根据权利要求1 11之一所述的仿生智能型空气净化机器人，其特征是，所述控制 电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流电源电路，24V直流电源 电路，摄像头与照明灯控制电路，万向臂各组换向节的换向驱动节驱动电路，摄像头与照明 灯俯仰驱动电路，喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路，各百叶片控制电路，各传感器 控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路，风机驱动电路，压缩 机驱动电路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路，喷雾电机驱动电路；并且微型电脑的串口输出用信号电缆依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电平转 换电路接至单片机的信号输入端；所述单片机的控制信号接口还分别同各传感器控制电路，万向臂各组换向节的换向驱 动节驱动电路，摄像头与照明灯俯仰驱动电路，喷嘴俯仰驱动电路，吸尘管阀门控制电路，各百叶片控制电路，摄像头与照明灯控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走 电机驱动电路，风机驱动电路，压缩机驱动电路，鼓风机驱动电路，头部旋转驱动电路，以及 喷雾电机驱动电路的前级信号控制端连接；所述摄像头与照明灯控制电路的后级信号控制端分别同所述照明灯、光学摄像头和 视频采集卡连接，其中光学摄像头的输出信号经视频采集卡送至微型电脑，各传感器控制 电路的后级信号控制端分别同相应的传感器相连，万向臂各组换向节的换向驱动节驱动电 路的后级信号控制端分别同相应换向节的左右、上下驱动电机相连，摄像头与照明灯俯仰 驱动电路的后级信号控制端同摄像头与照明灯俯仰驱动电机相连，喷嘴俯仰驱动电路的后 级信号控制端同喷嘴俯仰驱动电机相连，吸尘管阀门控制电路的后级信号控制端同吸尘管 阀门控制电机相连，各百叶片控制电路的后级信号控制端分别同相应的百叶片控制电机相 连。
全文摘要
一种仿生智能型空气净化机器人，有车身，车身上装有机器人头部，该头部前端装有摄像头和照明灯，所述车身四周装有红外线感应器，所述车身两侧装有有毒气体传感器，颗粒物传感器，温度传感器和湿度传感器，所述车身前端装有万向臂，万向臂前端连接吸尘头，车身后部装有空气净化过滤器，内装有控制电路板和语言交流电路板的头部的后端装有喷嘴。具有吸尘、除尘、清扫、消毒、有机物分解、温湿度感应和调节、有毒气体检测、有毒气清除、颗粒物感应、照明、自由行走、行动充电、红外线感应、全方位摄像、数字存储、语言交流等功能，智能化微型电脑进行控制，工作效果好、设备性能稳定、操作方便，效率高、结构简单而紧凑、重量轻、运输方便。
文档编号G05B19/042GK101972128SQ201010147190
公开日2011年2月16日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者祝加铧, 雷学军, 雷训, 雷谨榕 申请人:雷学军;祝加铧;雷谨榕;雷训