一種全自動智能消毒機器人的研究設(shè)計

董德武 魏欣

摘 要：在當(dāng)前疫情下，為盡量減少人員感染傳播風(fēng)險，且病毒和細(xì)菌都在無時不刻的進行繁殖，人們無法做到長時間進行工作，利用這一點，消毒機器人可以被創(chuàng)作且推廣，消毒機器人的工作效率比人們的工作效率高得多，其可以幫助人類進行遠(yuǎn)程半自動化消毒，大大提高了安全性，并且具有降噪功能，不論是日常生活還是許許多多的對人類健康有威脅的消殺工作都有很大的潛力。

關(guān)鍵詞：智能連接; 超長續(xù)航 ;消音降噪

1 引言

今年突發(fā)的新冠疫情傳播傳染性極大，短時間內(nèi)數(shù)以千萬的人感染病毒，疫情出現(xiàn)急，需要在短時間內(nèi)提供實驗結(jié)果;責(zé)任重，事關(guān)人們的生命和社會的安全，必須有效預(yù)防、及時控制和消除 突發(fā)公共衛(wèi)生事件的危害，保障公眾身體健康與生命安全，維護正常的社會秩序;難度大。研發(fā)消毒機器人在高風(fēng)險的地方進行作業(yè)，通過機器人內(nèi)部的霧化裝置使消毒液霧化，通過機器人的氣動裝置讓霧化的消毒液快速的在室內(nèi)擴散，增加擴散的廣泛性和均勻性，能有效、無死角地殺滅空 間中的病原微生物，可以大幅度的減少感染的風(fēng)險。

2設(shè)計概述

2.1總體結(jié)構(gòu)

消毒機器人包括藥品監(jiān)測，人體監(jiān)測，判斷消毒成果等感知模塊。為了克服在作業(yè)通道狹窄等環(huán)境內(nèi)運轉(zhuǎn)空間有限的問題以及進一步提高消毒機器人運行過程中的平穩(wěn)性，我們采用麥克納姆輪，采用全向驅(qū)動技術(shù)，加之麥克納姆輪的獨特運行方式，全向智能移動平臺能夠在任意方向上實現(xiàn)平移和原地旋轉(zhuǎn)。借助這一強大的機動性，機器人可以在狹小的空間內(nèi)對車輛進行快速定位。機器人具體的行走方式為直行、斜行、橫行、S形行進、零半徑任意角度旋轉(zhuǎn)等。機器人頭部配合機身運動也可實現(xiàn)全方位無死角噴灑消毒藥品，提高消毒效率。

智能感知模塊。為了減輕人工的負(fù)擔(dān)、保證操作人員的安全，我們?yōu)榇藱C器人嵌入了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)，配備了智能模塊，其中包括自感知模塊、視覺雷達(dá)、機器學(xué)習(xí)算法等，以實現(xiàn)機器人的自動化，機器人通過雷達(dá)導(dǎo)航定位，自主移動到目的地。機器人還可以通過視覺和自感知模塊對消毒場所進行自動場景識別，根據(jù)場景的不同（醫(yī)院、學(xué)校、酒店、道路等不同場所）選擇不同的消毒水平與消毒方式。

續(xù)航與降噪處理

智能消毒機器人的大功率、高負(fù)載滿足了絕大多數(shù)場景的需求，超長續(xù)航、快速充電，小巧便捷，額定負(fù)載下續(xù)航24小時充電只需1小時，它的科技化、智能化也可實現(xiàn)自主規(guī)劃路徑、多點位、跨樓層巡游消殺、自主避障、自主回充。為了減少對人類正常生活的影響，還采用精心降噪設(shè)計，通過全新電機、優(yōu)化齒輪設(shè)計、優(yōu)化電機振動、自主降噪裝備等降噪優(yōu)化，讓消毒機器人機器人在在保證正常工作同時，聲音功率大大降低 。

2.2運動機構(gòu)設(shè)計

在消毒機器人本體結(jié)構(gòu)上通過麥克納姆輪采用全向驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)消毒機器人能夠在任何平臺和任意方向上實現(xiàn)平移和原地旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點可以全方面移動，外形酷炫，可以使在原地旋轉(zhuǎn)時大幅度的減少摩擦力;缺點就可能會發(fā)生側(cè)滑，制作起來復(fù)雜價格貴。消毒機器人通過在底盤加裝紅外傳感器、超聲波傳感器等。通過傳感器收集消毒機器人的位置信息，將其傳輸給信息處理器處理后，改變消毒機器人的運動狀態(tài)，達(dá)到自動控制通過路段的目的。利用智能攝像頭的圖像識別以及測距原理，對消毒機器人進行追蹤控制。

3 工作原理

麥克納姆輪的全向獨立四驅(qū)移動機器人結(jié)構(gòu)， 它克服了一般輪式機器人轉(zhuǎn)向空間大和轉(zhuǎn)向精確度不高的缺點， 轉(zhuǎn)向較靈活， 可在運動過程中任意時刻任意位置任意改變機器人的位姿， 其運動控制相對簡單， 特別適合在

消毒方式：高純 CLO2氣體。消毒機器人就是運用高純ClO氣體發(fā)生器，在ClO 氣體輸出的前提下，利用氣動裝置，將干燥ClO氣體擴散到室內(nèi)空間，增加擴散的廣泛性和均勻性，能有效、無死角地殺滅空 間中的病原微生物，可以大幅度的減少感染的風(fēng)險。

殺菌原理：二氧化氯氣體（CLO）是一種黃綠色的氣體，具有強氧化性，可以殺滅各種微生物，其在空氣消毒方面具有擴散速度快、消毒后無殘留、消毒效果可靠等優(yōu)點。

智能消毒機器人開機，接收到工作指令后，底盤電機開始啟動，操作人員在平板控制終端上建立消毒任務(wù)，選擇消毒目的地，消毒時間。然后機器人通過激光雷達(dá)導(dǎo)航定位，按照程序路線自主移動到目的地，過程中可自動規(guī)避障礙，到達(dá)目的地后，通過視覺和自感知模塊對消毒場所進行自動場景識別，根據(jù)場景的不同，選擇適當(dāng)?shù)南痉绞脚c消毒水平，消毒劑從體內(nèi)注入噴灑口，開始全方位無死角噴灑消毒藥物，消毒完成后，消毒機器人將自動對消毒作業(yè)進行檢測評估，進行消毒完善，將數(shù)據(jù)傳送到終端保存，關(guān)閉噴灑口，完成消毒任務(wù)，消毒機器人按照程序路線返回，到達(dá)指定地點，自動關(guān)機回充，以便下次使用。

4 應(yīng)用領(lǐng)域

主要應(yīng)用如下：

（1）可在家中工作，因為我們這一款機器人特設(shè)降噪功能，在家中也不會打擾到人們正常的工作休息。

（2）復(fù)雜工作場合，因為這款機器人具有智能識別障礙物、智能規(guī)劃路線、語音提示等功能，在復(fù)雜場合下也能來去自如。

（3）危險工作場合，在可能存在病毒的地方，人們進入消毒都會有風(fēng)險，或者其他高溫、高壓等危險區(qū)域，這款機器人都能完全勝任。

（4）特殊工作場合，如潮濕，大風(fēng)，沙塵等特殊地區(qū)，這款機器人都具備了防水防風(fēng)防塵的功能。

5 總結(jié)

機器人的自主運算和運動，可以實現(xiàn)半自動無人化作業(yè)。在減輕人力和提高工作效率同時，使安全系數(shù)得到了大大的加強。本產(chǎn)品可以對于樓道等狹小的地方進行針對性消毒，有自主識別，遠(yuǎn)程半自動化操作功能，能夠很好的避免非必要人員與疫情區(qū)域的接觸。使人員的安全得到了保障，同時機器人的工作效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工水平，能夠超出預(yù)料的完成作業(yè)任務(wù)，使資源得到更有效的利用。生活的快節(jié)奏，也使不少人忽視了消毒的重要性，不僅在疫情期間，還是在以后的各種各樣的消毒場所，這款消毒機器人的智能連接，不僅使我們將我們的時間更大有效的利用到更需要的地方，還能夠?qū)崟r監(jiān)測到消殺實況，機器人還能自主規(guī)避，自主回充，從而有效的進行工作，降噪功能還會減少機器人工作時對人類正常生活的影響，為我們美好的生活增添一份力.

參考文獻：

[1]張力，基于ARM嵌入式技術(shù)智能巡邏機器人研究科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2013 ，第1期

[2]閆博揚，李玉衡，姚磊.基于Arduino開發(fā)板的自動循跡避障智能車控制系統(tǒng)設(shè)計[J].軟件，2020，41（07）：57-60.

[3]基于麥克納姆輪的自主繪圖機器人的運動控制與繪圖設(shè)計分析 金炫旭;章勝桃;陳錦，姚志廣;劉曉玲;官源林山東工業(yè)技術(shù)， 2019 ，第22期

[4]趙景平，肖紅. 消毒機器人在應(yīng)對突發(fā)不明原因疫情中的應(yīng)用[C]. 中國技術(shù)市場協(xié)會、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、中國生產(chǎn)力促進中心協(xié)會、中國科技體制改革研究會、發(fā)現(xiàn)雜志社.第十六屆中國科學(xué)家論壇優(yōu)秀論文集.中國技術(shù)市場協(xié)會、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、中國生產(chǎn)力促進中心協(xié)會、中國科技體制改革研究會、發(fā)現(xiàn)雜志社：全國科技振興城市經(jīng)濟研究會，2019：44.

[5]達(dá)闥科技云端智能機器人助力醫(yī)院高效抗疫[J].通信世界，2020（05）：28-29.

作者簡介：

1.董德武，男，武漢商學(xué)院機器人工程專業(yè)學(xué)生，湖北黃岡人，在讀本科，主要興趣和研究方向有機器人控制，智能機器人編程;

2.魏欣，女，武漢商學(xué)院機器人工程專業(yè)學(xué)生，湖北十堰人，在讀本科，主要興趣和研究方向有機器人自動化，智能機器人編程。

[基金項目] 武漢商學(xué)院2020年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，項目號202011654020， 名稱：智能掃地機器人。

（武漢商學(xué)院機電工程學(xué)院 ?430056）