一种卫生间消毒机器人、消毒系统及消毒方法与流程

1.本发明涉及消毒机器人领域，具体涉及一种卫生间消毒机器人、消毒系统及消毒方法。


背景技术：

2.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，如果是在公共卫生间的话，交叉感染的风险很大，且更容易引起各种疾病。可见，公共卫生间的杀菌、消毒是一件十分重要的事情。
3.在现有技术中，如公告号为cn212773828u的专利，公开一种应用于厕位门的启闭消毒装置，该装置虽然可以很好地对门把手进行消毒，但是无法消毒其他物品，局限性较大；而公布号为cn107320022a的专利，公开一种卫生间智能清洁机器人，该机器人主要用于卫生间的清洁，虽然也可以通过紫外线进行杀菌，但是这种方式效率太低，且需要在确保无人的情况下使用。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种卫生间消毒机器人、消毒系统及消毒方法，大大加强了公共卫生间的卫生保障，降低了病毒传播的风险。本发明的具体技术方案如下：一种卫生间消毒机器人，所述机器人包括：控制模块，用于控制机器人移动以及机械臂的运动；移动底盘，与控制模块连接，使得机器人在卫生间中移动；储液装置，与移动底盘固定连接，用于储存消毒液；微型水泵，与控制模块和储液装置连接，用于泵送消毒液至喷头；第一机械臂，与控制模块和储液装置连接，包括摄像头和喷头，所述摄像头用于采集环境图像，所述喷头用于向在环境图像中检测出预设物品的区域喷洒消毒液；第二机械臂，与控制模块和储液装置连接，包括电动马达和抹布，所述电动马达用于带动抹布旋转以完成预设区域的清洁。
5.进一步地，所述移动底盘包括避障模块，用于检测障碍物，所述避障模块包括超声波传感器和红外传感器。
6.进一步地，所述第一机械臂还包括第一上臂、第一下臂、输液软管和两个关节电机；其中，第一上臂的一端通过关节电机与储液装置连接，第一上臂的另一端通过关节电机与第一下臂连接；输液软管设置在第一机械臂的内部，用于连接喷头和微型水泵；所述摄像头和喷头均设置在第一下臂的末端，所述喷头设置在第一下臂末端的凹槽内。
7.进一步地，所述第二机械臂还包括第二上臂、第二下臂和两个关节电机；其中，第二上臂的一端通过关节电机与储液装置连接，第二上臂的另一端通过关节电机与第二下臂连接；所述电动马达和抹布均设置在第二下臂的末端。
8.一种卫生间消毒系统，该系统包括所述卫生间消毒机器人，该系统还包括设置在卫生间隔间中的红外传感器以及洗手台的红外传感器；其中，隔间中的红外传感器设置在
正对隔间门的墙壁上，用于检测用户；洗手台的红外传感器设置在水龙头上，用于检测用户；其中，每个红外传感器都具有唯一的标识码。
9.一种卫生间消毒方法，该方法通过所述卫生间消毒系统实现，所述方法包括如下步骤：步骤s1，机器人在接收到隔间中的红外传感器检测到用户进入的信息时，判断隔间的位置，然后在接收到用户离开的信息后，启动消毒程序；步骤s2，机器人移动到相应的隔间处并向前展开第二机械臂，然后边前进边控制第二机械臂向隔间门打开的方向旋转以推开隔间门，直至机器人进入隔间；步骤s3，机器人打开摄像头检测门栓和冲水按钮并控制第一下臂的喷头进行喷洒消毒；步骤s4，机器人控制第一下臂按照预设运动轨迹喷洒消毒液以对空气进行消毒；步骤s5，机器人收起第一机械臂并退出隔间，然后收起第二机械臂，同时通过洗手台的红外传感器传输的信息分析水龙头的使用情况；步骤s6，机器人移动到相应的水龙头处，展开第一机械臂和第二机械臂，打开摄像头检测水龙头并进行消毒，然后控制抹布进行旋转并清洁水龙头两侧区域，清洁完成后，机器人收起第一机械臂和第二机械臂并返回基站。
10.进一步地，所述机器人在不工作时处于待机状态；在待机状态下，机器人的第一下臂和第二下臂朝机器人身后的方向向上收起；在第一下臂处于收起状态时，摄像头保持关闭。
11.进一步地，所述步骤s1中，机器人通过红外传感器的标识码判断隔间的位置。
12.进一步地，所述步骤s3中，机器人打开摄像头检测门栓和冲水按钮并进行消毒的方法包括：机器人进入隔间后，向前抬起第一上臂，使得位于第一下臂的摄像头可以朝后检测门栓，机器人通过关节电机改变第一上臂和第一下臂的角度并采集图像，同时使用模板匹配识别门栓；机器人调整摄像头的位置，直至门栓位于图像中心区域，然后启动微型水泵，使得喷头喷洒消毒液，完成对门栓的消毒；机器人向前展开第一下臂，继续采集图像并使用模板匹配识别冲水按钮，然后对其进行消毒。
13.进一步地，所述步骤s6中，机器人控制抹布进行旋转并清洁水龙头两侧区域的方法包括：机器人通过摄像头采集图像，在识别到水龙头后，将其左右两侧预设范围规划为清洁区域，然后控制抹布进行旋转并对清洁区域进行清洁。
14.本发明的有益效果在于：本发明所述的一种卫生间消毒系统可以及时地、快速地实现公共卫生间中常被用户接触的门把手、水龙头和冲水按钮等物品的消毒，大大降低了细菌和病毒传播的风险，有利于保障公众的身体健康。
附图说明
15.图1为本发明一种实施例所述卫生间消毒机器人。
16.图2为本发明一种实施例所述卫生间消毒方法。
具体实施方式
17.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详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
18.所述机器人在沿边行走过程中，会遇到不同的障碍物，为了有效简化对室内环境的描述，便于在路径规划中提出合理的对应策略，可对室内障碍物做如下处理：1、只要障碍
物与墙壁的距离不满足所述机器人通行的最小距离，机器人不能顺利通过，就按靠墙障碍物处理。2、对于直线型障碍物，用矩形代表其轮廓特征；对于非直线型障碍物，采用折线逼近法处理。3、当两个障碍物之间的距离很近而无法使所述机器人顺利通过时，可将二者看做一个障碍物进行处理。
19.本发明的机器人载体上装有陀螺仪用于角度检测、里程计用于行程距离检测，并且装有能够检测墙面距离的传感器，检测墙面距离的传感器可以是超声波距离传感器、红外强度检测传感器、红外距离传感器、物理开关检测碰撞传感器，电容或者电阻变化检测传感器等。
20.在新冠肺炎盛行的背景下，做好公共卫生间的杀菌、消毒是一件十分重要的事情。但是，在现有技术中，如公告号为cn212773828u的专利，公开一种应用于厕位门的启闭消毒装置，该装置虽然可以很好地对门把手进行消毒，但是无法消毒其他物品，局限性较大；而公布号为cn107320022a的专利，公开一种卫生间智能清洁机器人，该机器人主要用于卫生间的清洁，虽然也可以通过紫外线进行杀菌，但是这种方式效率太低，且需要在确保无人的情况下使用。
21.因此，本发明实施例提供一种卫生间消毒机器人，如图1所示，所述机器人包括：控制模块10，用于控制机器人移动以及机械臂的运动；移动底盘20，与控制模块10连接，使得机器人在卫生间中移动；储液装置30，与移动底盘20固定连接，用于储存消毒液；微型水泵40，与控制模块10和储液装置30连接，用于泵送消毒液至喷头52；第一机械臂，与控制模块10和储液装置30连接，包括摄像头51和喷头52，所述摄像头51用于采集环境图像，所述喷头52用于向在环境图像中检测出预设物品的区域喷洒消毒液；第二机械臂，与控制模块10和储液装置30连接，包括电动马达61和抹布62，所述电动马达61用于带动抹布62旋转以完成预设区域的清洁。与现有技术相比，本发明实施例所述的消毒机器人可以代替人工完成公共卫生间中常被用户接触的门把手、水龙头和冲水按钮等物品的消毒，将人从枯燥的重复性劳动中解放出来，且保证了公共卫生间的卫生安全。
22.作为其中一种实施方式，所述移动底盘20包括避障模块23，与控制模块10连接，用于检测障碍物，所述避障模块23包括超声波传感器和红外传感器，在检测到前方障碍物时可以及时避障，防止碰撞。所述移动底盘20还包括万向轮21和驱动轮22，用于机器人的移动。
23.作为其中一种实施方式，所述第一机械臂还包括第一上臂53、第一下臂54、输液软管和两个关节电机55。其中，第一上臂53的一端通过关节电机55与储液装置30连接，第一上臂53的另一端通过关节电机55与第一下臂54连接。需要说明的是，关节电机55由两个解耦的单自由度电机组成，一个用于控制机械臂前后运动，一个用于控制机械臂左右运动，这样机械臂就可以自由地调整其末端位置，此为现有技术，不再赘述。所述输液软管设置在第一机械臂的内部，用于连接喷头52和微型水泵40。所述摄像头51和喷头52均设置在第一下臂54的末端，所述喷头52设置在第一下臂54末端的凹槽内，避免喷头52阻挡摄像头51采集图像。
24.作为其中一种实施方式，所述第二机械臂还包括第二上臂63、第二下臂64和两个关节电机65。其中，第二上臂63的一端通过关节电机65与储液装置30连接，第二上臂63的另一端通过关节电机65与第二下臂64连接。所述电动马达61和抹布62均设置在第二下臂64的
末端，所述电动马达61与控制模块10和抹布62连接，在接收到控制模块10的启动信号后，控制抹布62旋转，实现清洁功能。
25.本发明实施例还提供一种卫生间消毒系统，该系统包括所述卫生间消毒机器人，该系统还包括设置在卫生间隔间中的红外传感器以及洗手台的红外传感器；其中，隔间中的红外传感器设置在正对隔间门的墙壁上，用于检测用户；洗手台的红外传感器设置在水龙头上，用于检测用户；其中，每个红外传感器都具有唯一的标识码。需要说明的是，红外传感器的信号通过无线通信技术传输给控制模块10，所述无线通信技术可以是蓝牙通信技术或wifi通信技术，此为常用手段，不再赘述。与现有技术相比，本发明实施例所述的一种卫生间消毒系统可以及时地、快速地实现公共卫生间中常被用户接触的门把手、水龙头和冲水按钮等物品的消毒，大大降低了细菌和病毒传播的风险，有利于保障公众的身体健康。
26.如图2所示，本发明实施例提供一种卫生间消毒方法，该方法通过所述卫生间消毒系统实现，所述方法包括如下步骤：步骤s1，机器人在接收到隔间中的红外传感器检测到用户进入的信息时，判断隔间的位置，然后在接收到用户离开的信息后，启动消毒程序。在执行步骤s1的过程中，红外传感器通过其测量的距离值判断用户进入与离开的状态。先将无人使用隔间情况下红外传感器的测量值设置为规定值，那么当规定值发生改变时，表明用户进入隔间，而规定值恢复正常后，表明用户离开隔间。在特殊情况下，如果从规定值发生改变到恢复正常的时间间隔很短，那么可以认为无人使用隔间，机器人不启动消毒程序。当检测到用户进入隔间后，机器人通过红外传感器的标识码判断隔间的位置。
27.步骤s2，机器人移动到相应的隔间处并向前展开第二机械臂，然后边前进边控制第二机械臂向隔间门打开的方向旋转以推开隔间门，直至机器人进入隔间。需要说明的是，本发明所述的公共卫生间，以常见的隔断方式为例，所述隔断方式有如下特征：隔间门一般往内推，外侧无把手，内侧有一圆柱形把手，依靠侧边的旋转门栓锁门，所述旋转门栓为重点消毒对象之一。
28.在执行步骤s2的过程中，由于卫生间的环境简单，机器人搭载惯性导航足以实现自主移动的需求，相比于激光导航，成本大大降低，相比于视觉导航，没有泄露用户隐私的风险。所述向前展开第二机械臂指的是，机器人向前旋转第二上臂63至其与地面平行，然后旋转第二下臂64至其与地面垂直。可选地，第二机械臂也可以是以其他方式向前展开，只要达到推开隔间门的效果即可。推开隔间门后，红外传感器可以检测到其与机器人的距离，这个距离可以用来判断机器人是否进入隔间。
29.步骤s3，机器人打开摄像头51检测门栓和冲水按钮并控制第一下臂54的喷头52进行喷洒消毒。需要说明的是，机器人在进入隔间之前，不展开第一机械臂，也不打开摄像头51，使得用户无需担心隐私泄露问题。
30.在执行步骤s3的过程中，机器人打开摄像头51检测门栓和冲水按钮并进行消毒的方法包括：机器人进入隔间后，向前抬起第一上臂53至其与地面平行，使得位于第一下臂54的摄像头51可以朝后检测门栓。需要说明的是，所述机器人在不工作时处于待机状态；在待机状态下，机器人的第一下臂54和第二下臂64朝机器人身后的方向向上收起，所以机器人向前抬起第一上臂53后，位于第一下臂54末端的摄像头51刚好可以检测后方。机器人通过关节电机55改变第一上臂53和第一下臂54的角度并采集图像，同时使用模板匹配识别门
栓。在识别到门栓后，机器人继续调整摄像头51的位置，直至门栓位于图像中心区域，然后启动微型水泵40，使得喷头52喷洒消毒液，完成对门栓的消毒。随后机器人向前展开第一下臂54，继续采集图像并使用模板匹配识别冲水按钮并对其进行消毒。在识别冲水按钮的过程中，可以事先根据作业环境规划机器人采集图像的方位，以提高识别效率。作为一种异常处理实施例，机器人在一定时间内无法识别到门栓的情况下，转而识别冲水按钮，若同样识别不到，则直接进入步骤s4。
31.步骤s4，机器人控制第一下臂54按照预设运动轨迹喷洒消毒液以对空气进行消毒。为了保障消毒质量，在完成可被用户直接接触的物品的消毒后，还需要对空气进行消毒，以消灭悬浮的病毒或细菌。可选地，所述预设运动轨迹可以为弓字形或z字形等，不作具体限制。
32.步骤s5，机器人收起第一机械臂并退出隔间，然后收起第二机械臂，同时通过洗手台的红外传感器传输的信息分析水龙头的使用情况。在执行步骤s5的过程中，机器人率先收起第一机械臂，同时关闭摄像头51以避免拍摄到用户。优选地，可在机器人移动底盘20后侧安装一避障模块，可以防止机器人后退时与用户产生碰撞。可选地，在机器人退出隔间时，可以进行语音播报以提醒经过的用户。然后，机器人通过红外传感器的信息确定使用过的水龙头的位置并在用户离开后前往消毒与清洁。
33.步骤s6，机器人移动到相应的水龙头处，展开第一机械臂和第二机械臂，打开摄像头51检测水龙头并进行消毒，然后控制抹布62进行旋转并清洁水龙头两侧区域，清洁完成后，机器人收起第一机械臂和第二机械臂并返回基站。在执行步骤s6的过程中，机器人依然是向前展开机械臂，以避免对其他用户造成干扰。然后同样是利用模板匹配的方法识别水龙头并完成消毒。需要说明的是，如果卫生间采用的是自动感应式水龙头，则跳过水龙头的消毒步骤。在完成消毒后，机器人启动电动马达61，使得抹布62进行旋转，然后在摄像头51的辅助下，将水龙头左右两侧预设范围规划为清洁区域，然后控制抹布62落在清洁区域中并移动，以清理水龙头周边的污渍和水渍，防止蚊虫滋生，降低病毒和细菌传播的可能性。在完成步骤s6后，机器人进行判断：如果没有接收到新的用户离开隔间或洗手台的信息，则返回基站，否则继续进行消毒；如果同时接收到用户离开隔间和离开洗手台的信息，则按照就近原则进行消毒。
34.在前述实施例中，当机器人在消毒作业时，用户可以通过语音控制机器人暂停或停止作业，避免给用户带来不便。可选地，可在机器人上设置一个紧急制动按钮，方便用户使用。本发明所述的技术方案可以及时地、快速地实现公共卫生间中常被用户接触的门把手、水龙头和冲水按钮等物品的消毒，大大降低了细菌和病毒传播的风险，有利于保障公众的身体健康。
35.显然，上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，各个实施例之间的技术方案可以相互结合。此外，如果实施例中出现“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果实施例中出现“第一”、“第二”、“第三”等术语，是为了便于相关特征的区分，不能理解为指示或暗示其相对重要性、次序的先后或者技术特征的数量。
36.另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。这些程序可以存储于计算机可读取存储介质（比如rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质）中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。
38.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。