智能分类消毒机器人

1.本实用新型涉及智能机器人领域，具体涉及一种智能分类消毒机器人。


背景技术：

2.随着我国经济水平的高速发展，人们的物质消费水平不断提升，相对应的垃圾产生量也不断增加，由于垃圾产生的问题日益严峻，人们的反映越加强烈，推行垃圾分类势在必行。目前，我国已经确立了以“可回收物、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾”为标准的四分类法，这是结合我国垃圾产生量和组分现状，综合考虑国情和居民生活习惯后制定的标准。目前垃圾分类大多为设置固定分类垃圾桶，需要人们自行分辨垃圾类别后进行投放，但由于垃圾种类繁多，人们无法辨识所有垃圾导致自行分类时出错，达不到理想中的效果。要想解决这个问题就要从生产力上解决，为了避免人工分类出现错误，我们急需一种智能垃圾分类系统，根据城市垃圾分类标准，自动识别多种常见垃圾，迅速准确地进行垃圾分类。目前市面上所存在的垃圾分类机器人采用的是机械臂对垃圾进行拾捡，这种机器人不仅构造成本高并且会由于机械臂笨重导致速度不够等问题。
3.公共场合消毒成为人们关注的焦点，人工消毒不仅效率低下还可能使得消毒人员感染环境中存在的病毒，危险性较高。传统的消毒机器人大多采用一个大喷头或四个小喷头对环境进行消毒，存在消毒死角的问题，并且消毒机器人功能单一，仅适用于消毒，局限性较大。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足：现有技术中垃圾分类机器人的构造成本高且结构笨重不够灵活，且对于现有消毒机器人消毒存在死角，功能单一的问题，本实用新型提供了一种智能分类消毒机器人。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种智能分类消毒机器人，自下而上的依次包括：底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置；所述主控装置分别与所述底盘移动装置、所述垃圾桶装置以及所述消毒装置通信连接；所述储能装置分别与所述底盘移动装置、所述主控装置电性连接；所述底盘移动装置、所述主控装置、所述储能装置、所述垃圾桶装置以及所述消毒装置分别通过底板固定。
7.本实用新型具有以下有益效果：
8.本实用新型包括自下而上的依次包括：底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置，主控装置分别与底盘移动装置、垃圾桶装置以及消毒装置通信连接，通过实时接收的数据控制底板移动，同时进行垃圾分装与消毒处理，缓解疫情期间的人际病毒传递，缓解人工成本，提高人工消毒与垃圾分装的效率。
9.优选地，所述底盘移动装置包括直流减速电机驱动的承重轮、辅助万向轮以及与承重轮形状相匹配的第一圆形底板；所述直流减速电机与所述主控装置通信连接，且与所
述储能装置电性连接；所述承重轮与所述辅助万向轮均设置在所述第一圆形底板的底部。
10.该优选方案具有以下有益效果：
11.底盘移动装置采用圆形底板，便于机器人移动与垃圾的分拣，相比常规机器人具有便捷精巧的特点，并与主控装置通信连接，可通过现有的slam技术实现自主导航、路径规划、实时避障功能，完成机器人移动。
12.优选地，所述承重轮对称设置在所述第一圆形底板的底部，所述辅助万向轮对称设置在所述第一圆形底板的底部，两个所述辅助万向轮的连线与两个承重轮的连线相互垂直。该优选方案具有以下有益效果：
13.通过辅助万向轮与承重轮完成机器人的移动，具有灵活、便捷的特点。
14.优选地，所述主控装置包括控制主板、激光雷达、远场麦克风阵列以及imu 传感器，均固定在所述第一圆形底板的表面；所述激光雷达、所述远场麦克风阵列以及所述imu传感器模块均与所述控制主板通信连接。
15.该优选方案具有以下有益效果：
16.主控装置上设置有激光雷达、imu传感器，用于配合控制主板接收实时信息完成机器人的自主导航、路径规划、实时避障功能；并通过远场麦克风阵列实现与机器人的智能实时问答交互，语音控制。
17.优选地，所述控制主板包括jeston nano主板、stm32单片机；
18.所述jeston nano主板分别与所述stm32单片机、所述激光雷达、所述imu 传感器、所述远场麦克风阵列通信连接；
19.所述stm32单片机分别与所述垃圾桶装置、所述消毒装置通信连接。
20.优选地，所述垃圾桶装置包括摄像头、固定圆盘、第一数字舵机、步进电机、第二数字舵机、第二圆形底板、支撑柱、第一圆盘支架、垃圾桶、第二圆盘支架、垃圾投放隔板、垃圾袋挡板、滑坡、第三圆形底板、第四圆形底板以及第七圆形底板；
21.所述摄像头与所述jeston nano主板通信连接，并与所述支撑柱连接，设置于所述固定圆盘下方；
22.所述支撑柱固定在第七圆形底板上，所述第七圆形底板上设置有供垃圾投放的缺口；
23.至少两个所述垃圾桶贯穿所述第一圆盘支架和第二圆盘支架；
24.所述第二圆形底板设置在所述垃圾桶的下端，第二数字舵机设置在第二圆形底板上，第二圆形底板上设置有供垃圾漏下的缺口，所述垃圾袋挡板设置在该缺口处，垃圾袋挡板与第二数字舵机的转动端相连；所述第二数字舵机与所述stm32单片机通信连接；
25.所述步进电机设置在第二数字舵机上，并与所述stm32单片机通信连接，所述步进电机的转动端与所述第二圆盘支架连接；
26.所述垃圾投放隔板设置在所述垃圾桶的上方；
27.所述第一数字舵机与所述stm32单片机通信连接，并固定在第三圆形底板的上；第三圆形底板上设置有供垃圾投放的缺口，所述垃圾投放隔板设置在该缺口处，垃圾投放隔板与第一数字舵机的转动端连接；
28.所述滑坡设置在所述垃圾袋挡板的下方，并通过第四圆形底板支撑。
29.该优选方案具有以下有益效果：
30.通过摄像头实时采集垃圾图像，并将采集的图像信息反馈给控制主板，进而控制数字舵机完成垃圾的分拣，实现垃圾智能分类。
31.优选地，所述消毒装置包括水箱、上液位检测传感器、下液位检测传感器、水泵、支撑柱、第六圆形底板以及喷头；
32.所述水箱固定在所述第六圆形底板的表面，所述第六圆形底板上设置有供垃圾下漏的缺口；所述上液位检测传感器与所述stm32单片机通信连接，设置于所述水箱的内壁上部；
33.所述下液位检测传感器与所述stm32单片机通信连接，设置于所述水箱的内壁下部；
34.所述水泵与所述stm32单片机通信连接，设置在所述水箱内部，并与所述喷头通过水管连接；
35.至少一个喷头设置在所述固定圆盘上并朝向垃圾投放口，至少一个喷头设置在所述固定圆盘上并朝向除垃圾投放口以外的方向。
36.该优选方案具有以下有益效果：
37.通过上液位检测传感器与下液位检测传感器检测水箱的水位驱动微型电动水泵进行泵水，完成环境的消杀。
38.优选地，所述储能装置包括电源电路、电池以及第五圆形底板，电源电路与所述电池均设置在第五圆形底板上；
39.所述电源电路包括稳压芯片u0、二极管d1、接地二极管d2、电容c1、电容c2、电感l1、电阻r1、电容c3；
40.所述稳压芯片u0的管脚1分别与输入信号电压端vin、所述电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端分别与所述稳压芯片u0的管脚5、所述稳压芯片u0的管脚3、所述二极管d1的一端、所述电容c2的一端以及所述电容 c3的一端连接并接地；所述稳压芯片u0的管脚4分别与电源输入端vcc、所述电阻r1的一端、所述电容c3的另一端连接；所述电阻r1的另一端与所述接地二极管d2的一端连接；所述稳压芯片u0的管脚2分别与所述二极管 d1的另一端、所述电感l1的一端连接；所述电感l1的另一端分别与所述电容c2的另一端、所述电容c3的另一端连接。
41.该优选方案具有以下有益效果：
42.为智能分类机器人提供稳定的运行电压。
附图说明
43.图1为本实用新型提供的一种智能分类消毒机器人的结构正视图；
44.图2为本实用新型提供的一种智能分类消毒机器人的结构侧视图；
45.图3为本实用新型中底盘移动装置的结构示意图；
46.图4为本实用新型中垃圾桶装置的结构透视图；
47.图5为本实用新型中垃圾桶装置的结构正视图；
48.图6为本实用新型中电源电路原理图。
49.其中：1、摄像头；2、上液位检测传感器；3、下液位检测传感器；4、第一数字舵机；5、步进电机；6、第二数字舵机；7、电池；8、承重轮；9、直流减速电机；10、固定圆盘；11、喷头；
12、水箱；13、水泵；14、垃圾投放口；15、垃圾投放隔板；16、第二圆形底板；17、垃圾袋挡板；18、滑坡；19、支撑柱；20、第一圆盘支架；21、垃圾桶；22、第二圆盘支架；23、辅助万向轮；24、激光雷达；25、jeston nano主板；26、远场麦克风阵列；27、stm32 单片机；28、imu传感器；29、第一圆形底板；30、第三圆形底板；31、第四圆形底板；32、第五圆形底板；33、第六圆形底板；34、第七圆形底板。
具体实施方式
50.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
51.如图1、图2所示，一种智能分类消毒机器人，自下而上的依次包括：底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置；主控装置分别与底盘移动装置、垃圾桶装置以及消毒装置通信连接；储能装置分别与底盘移动装置、主控装置电性连接；底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置分别通过底板固定。
52.如图3所示，本实用新型实施例中，底盘移动装置包括直流减速电机9驱动的承重轮8、辅助万向轮23以及与承重轮8形状相匹配的第一圆形底板29；直流减速电机9与主控装置通信连接，且与储能装置电性连接；承重轮8与辅助万向轮23均设置在第一圆形底板29的底部。
53.可选的，承重轮8对称设置在第一圆形底板29的底部，辅助万向轮23对称设置在第一圆形底板29的底部，两个辅助万向轮23的连线与两个承重轮8 的连线相互垂直。
54.本实用新型实施例中，主控装置包括控制主板、激光雷达24、远场麦克风阵列26以及imu传感器28，均固定在第一圆形底板29的表面；激光雷达24、远场麦克风阵列26以及imu传感器28均与控制主板通信连接。
55.本实用新型实施例中，控制主板包括jeston nano主板25、stm32单片机 27；
56.jeston nano主板25分别与stm32单片机27、激光雷达24、imu传感器 28、远场麦克风阵列26通信连接。
57.stm32单片机27分别与垃圾桶装置、消毒装置通信连接。
58.可选的，基于armcortex-m4的stm32单片机27、激光雷达24与jeston nano主板25通过串口通信；远场麦克风阵列26与jeston nano主板25通过usb 相连实现远场拾音，实现机器人进行智能即时问答交互。
59.如图4、图5所示，本实用新型实施例中，垃圾桶装置包括摄像头1、固定圆盘10、第一数字舵机4、步进电机5、第二数字舵机6、第二圆形底板16、滑轨16、支撑柱19、第一圆盘支架20、垃圾桶21、第二圆盘支架22、垃圾投放隔板15、垃圾袋挡板17、滑坡18、第三圆形底板30、第四圆形底板31以及第七圆形底板34；
60.摄像头1与jeston nano主板25通信连接，并与支撑柱19连接，设置于固定圆盘10下方；
61.可选的，摄像头1通过usb与jeston nano主板通信连接，采集垃圾图像，并利用现有技术中目标检测算法来训练垃圾的样本数据，再将摄像头1采集到的垃圾图像与训练样
本进行匹配进而实现目标垃圾的智能分类，根据不同类别垃圾特征输出其垃圾类别，进而控制第一数字舵机4旋转。
62.支撑柱19固定在第七圆形底板34上，第七圆形底板34上设置有供垃圾投放的缺口；
63.至少两个垃圾桶21贯穿第一圆盘支架20和第二圆盘支架22；
64.可选的，垃圾桶21可由多个相同规格的垃圾桶组成，可选取4个，则第一圆盘支架20、第二圆盘支架22则分别与四个垃圾桶相契合。
65.第二圆形底板16设置在垃圾桶21的下端，第二数字舵机6设置在第二圆形底板16上，第二圆形底板16上设置有供垃圾漏下的缺口，即垃圾投放口14，垃圾袋挡板17设置在该缺口处，垃圾袋挡板17与第二数字舵机6的转动端相连；第二数字舵机6与stm32单片机27通信连接；
66.实际中，第二数字舵机6与垃圾袋挡板17相连接，实现垃圾袋挡板17的 90
°
旋转。
67.步进电机5设置在第二数字舵机6上，并与stm32单片机27通信连接，步进电机5的转动端与第二圆盘支架22连接；
68.可选的，步进电机5设置在四个垃圾桶的间隙中央，控制第二圆盘支架55 转动，实现四个垃圾桶位置的0
°‑
360
°
范围内的旋转。
69.垃圾投放隔板15设置在所述垃圾桶21的上方；
70.第一数字舵机4与stm32单片机27通信连接，并固定在第三圆形底板 30上；第三圆形底板30上设置有供垃圾投放的缺口，垃圾投放隔板15设置在该缺口处，垃圾投放隔板15与第一数字舵机4的转动端连接；
71.实际中，第一数字舵机4与垃圾投放隔板15相连接，实现垃圾投放隔板 15的90
°
旋转。
72.滑坡18设置在垃圾袋挡板17的下方，并通过第四圆形底板31支撑。可选的，摄像头1将垃圾信息传输到jeston nano主板中，jeston nano主板就可将输出类别下发到基于armcortex-m4的stm32单片机27中，stm32单片机27 接收信号后控制步进电机5旋转带动垃圾桶21旋转，stm32单片机27通过控制第一数字舵机4旋转90
°
使得垃圾投放隔板15打开，使垃圾落入对应类别垃圾桶21中；当垃圾存储到一定容量以后则由监测人员完成垃圾打包，并通过控制步进电机旋转，使得已打包好垃圾的垃圾桶旋转到垃圾袋挡板处，并通过第二数字舵机6旋转使垃圾袋挡板17打开，将已打包好的垃圾袋将通过滑坡18 掉落，将垃圾搬移到指定地点。
73.本实用新型实施例中，消毒装置包括水箱12、上液位检测传感器2、下液位检测传感器3、水泵13、支撑柱19、第六圆形底板33以及喷头11；
74.水箱12固定在第六圆形底板33的表面，第六圆形底板33上设置有供垃圾下漏的缺口，与垃圾投放口14相契合；
75.上液位检测传感器2与stm32单片机27通信连接，设置于水箱12的内壁上部；
76.下液位检测传感器3与stm32单片机27通信连接，设置于水箱12的内壁下部；
77.水泵13与stm32单片机27通信连接，设置在水箱12内部，并与喷头 11通过水管连接；
78.实际中，下液位检测传感器3、上液位检测传感器2与水泵13建立与 stm32单片机
27的通信连接，stm32单片机27分别接收上液位检测传感器 2与下液位检测传感器3的数据信号，并将对接收的信息利用现有技术进行处理进而完成对水泵13的控制。
79.至少一个喷头11设置在固定圆盘10上并朝向垃圾投放口14，至少一个喷头11设置在固定圆盘10上并朝向除垃圾投放口14以外的方向。
80.如图6所示，本实用新型实施例中，储能装置包括电源电路、电池7以及第五圆形底板32，电源电路与电池7均设置在第五圆形底板32上；电源电路包括稳压芯片u0、二极管d1、接地二极管d2、电容c1、电容c2、电感l1、电阻r1、电容c3；
81.稳压芯片u0的管脚1分别与输入信号电压端vin、电容c1的一端连接，电容c1的另一端分别与稳压芯片u0的管脚5、稳压芯片u0的管脚3、二极管d1的一端、电容c2的一端以及电容c3的一端连接并接地；稳压芯片u0 的管脚4分别与电源输入端vcc、电阻r1的一端、电容c3的另一端连接；电阻r1的另一端与接地二极管d2的一端连接；稳压芯片u0的管脚2分别与二极管d1的另一端、电感l1的一端连接；电感l1的另一端分别与电容c2 的另一端、电容c3的另一端连接。
82.本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
83.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种智能分类消毒机器人，其特征在于，自下而上的依次包括：底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置；所述主控装置分别与所述底盘移动装置、所述垃圾桶装置以及所述消毒装置通信连接；所述储能装置分别与所述底盘移动装置、所述主控装置电性连接；所述底盘移动装置、所述主控装置、所述储能装置、所述垃圾桶装置以及所述消毒装置分别通过底板固定。2.根据权利要求1所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述底盘移动装置包括直流减速电机(9)驱动的承重轮(8)、辅助万向轮(23)以及与承重轮(8)形状相匹配的第一圆形底板(29)；所述直流减速电机(9)与所述主控装置通信连接，且与所述储能装置电性连接；所述承重轮(8)与所述辅助万向轮(23)均设置在所述第一圆形底板(29)的底部。3.根据权利要求2所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述承重轮(8)对称设置在所述第一圆形底板(29)的底部，所述辅助万向轮(23)对称设置在所述第一圆形底板(29)的底部，两个所述辅助万向轮(23)的连线与两个承重轮(8)的连线相互垂直。4.根据权利要求2所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述主控装置包括控制主板、激光雷达(24)、远场麦克风阵列(26)以及imu传感器(28)，均固定在所述第一圆形底板(29)的表面；所述激光雷达(24)、所述远场麦克风阵列(26)以及所述imu传感器(28)均与所述控制主板通信连接。5.根据权利要求4所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述控制主板包括jeston nano主板(25)、stm32单片机(27)；所述jeston nano主板(25)分别与所述stm32单片机(27)、所述激光雷达(24)、所述imu传感器(28)、所述远场麦克风阵列(26)通信连接；所述stm32单片机(27)分别与所述垃圾桶装置、所述消毒装置通信连接。6.根据权利要求5所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述垃圾桶装置包括摄像头(1)、固定圆盘(10)、第一数字舵机(4)、步进电机(5)、第二数字舵机(6)、第二圆形底板(16)、支撑柱(19)、第一圆盘支架(20)、垃圾桶(21)、第二圆盘支架(22)、垃圾投放隔板(15)、垃圾袋挡板(17)、滑坡(18)、第三圆形底板(30)、第四圆形底板(31)以及第七圆形底板(34)；所述摄像头(1)与所述jeston nano主板(25)通信连接，并与所述支撑柱(19)连接，设置于所述固定圆盘(10)下方；所述支撑柱(19)固定在第七圆形底板(34)上，所述第七圆形底板(34)上设置有供垃圾投放的缺口；至少两个所述垃圾桶(21)贯穿所述第一圆盘支架(20)和第二圆盘支架(22)；所述第二圆形底板(16)设置在所述垃圾桶(21)的下端，第二数字舵机(6)设置在第二圆形底板(16)上，第二圆形底板(16)上设置有供垃圾漏下的缺口，所述垃圾袋挡板(17)设置在该缺口处，垃圾袋挡板(17)与第二数字舵机(6)的转动端相连；所述第二数字舵机(6)与所述stm32单片机(27)通信连接；所述步进电机(5)设置在第二数字舵机(6)上，并与所述stm32单片机(27)通信连接，所述步进电机(5)的转动端与所述第二圆盘支架(22)连接；所述垃圾投放隔板(15)设置在所述垃圾桶(21)的上方；所述第一数字舵机(4)与所述stm32单片机(27)通信连接，并固定在第三圆形底板(30)
上；第三圆形底板(30)上设置有供垃圾投放的缺口，所述垃圾投放隔板(15)设置在该缺口处，垃圾投放隔板(15)与第一数字舵机(4)的转动端连接；所述滑坡(18)设置在所述垃圾袋挡板(17)的下方，并通过第四圆形底板(31)支撑。7.根据权利要求6所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述消毒装置包括水箱(12)、上液位检测传感器(2)、下液位检测传感器(3)、水泵(13)、支撑柱(19)、第六圆形底板(33)以及喷头(11)；所述水箱(12)固定在所述第六圆形底板(33)的表面，所述第六圆形底板(33)上设置有供垃圾下漏的缺口；所述上液位检测传感器(2)与所述stm32单片机(27)通信连接，设置于所述水箱(12)的内壁上部；所述下液位检测传感器(3)与所述stm32单片机(27)通信连接，设置于所述水箱(12)的内壁下部；所述水泵(13)与所述stm32单片机(27)通信连接，设置在所述水箱(12)内部，并与所述喷头(11)通过水管连接；至少一个喷头(11)设置在所述固定圆盘(10)上并朝向垃圾投放口(14)，至少一个喷头(11)设置在所述固定圆盘(10)上并朝向除垃圾投放口(14)以外的方向。8.根据权利要求1所述的智能分类消毒机器人，其特征在于，所述储能装置包括电源电路、电池(7)以及第五圆形底板(32)，电源电路与所述电池(7)均设置在第五圆形底板(32)上；所述电源电路包括稳压芯片u0、二极管d1、接地二极管d2、电容c1、电容c2、电感l1、电阻r1、电容c3；所述稳压芯片u0的管脚1分别与输入信号电压端vin、所述电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端分别与所述稳压芯片u0的管脚5、所述稳压芯片u0的管脚3、所述二极管d1的一端、所述电容c2的一端以及所述电容c3的一端连接并接地；所述稳压芯片u0的管脚4分别与电源输入端vcc、所述电阻r1的一端、所述电容c3的另一端连接；所述电阻r1的另一端与所述接地二极管d2的一端连接；所述稳压芯片u0的管脚2分别与所述二极管d1的另一端、所述电感l1的一端连接；所述电感l1的另一端分别与所述电容c2的另一端、所述电容c3的另一端连接。

技术总结
本实用新型公开了一种智能分类消毒机器人，自下而上的依次包括：底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置；主控装置分别与底盘移动装置、垃圾桶装置以及消毒装置通信连接；储能装置分别与底盘移动装置、主控装置电性连接；底盘移动装置、主控装置、储能装置、垃圾桶装置以及消毒装置分别通过底板固定；本实用新型提供的一种智能分类消毒机器人在实现自主导航、路径规划、实时避障功能的同时，可完成垃圾分类投放，并结合消毒装置完成环境消毒，缓解疫情期间无接触式垃圾分类以及环境消毒的人工压力。环境消毒的人工压力。环境消毒的人工压力。


技术研发人员：常永鑫 黄梅 焦帅峰 张良保 王慧
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2022/5/25