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多功能中央空调管道清洁消毒智能机器人

作品介绍 | 竞赛组委会| 2021-06-27 16:57:09

1、作品名称

多功能中央空调管道清洁消毒智能机器人

2、作品分类

智能科技产品设计

3、作品描述

本次项目所要开发的智能机器人是集中央空调管道自适应清洁功能、环境监测、病毒检测功能和智能消毒功能等于一体的多功能智能机器人。创新特色如下: a、自适应管径清扫 采用螺旋升降定心机构和伞状连杆机构同步运动,以及四个微动开关的反馈自动调节,可以实现本机器人的清洁臂在管道内的自适应展开到最佳清扫工作位置,同时刷头的弹性复位可以使清洁刷与管壁始终平行接触,清扫面积保持最大。 b、自动变管径清扫 在清扫过程中通过五个微动开关的不间断扫描采集信号,实时检测管径变化,根据反馈信号进行相应调节,实现跨越大小管径之间的智能变管径清扫。 c、一次性360°清扫 通过清扫刷的自适应展开,在清洁过程刷头始终与管壁接触,即达到旋转一周完成360°清扫效果,从而无需调整车身方向及位置。 d、病毒检测与消毒功能 通过清扫刷对灰尘的清理收集少量灰尘样本于机器之中并通过试剂检测甄别该区域是否符合安全条例,若不符合,便使用尾部的消毒喷洒装置进行消毒,确保该区域的无病毒化。 e、环境监测 通过红外摄像头及传感器,可以对中央空调管道内部工作状况进行监控,发现问题及时维修,确保中央空调安全高效运行。

4、创意来源

家用中央空调使用最为广泛的是多联机,它是由一台室外机、多台室内机并联而成。所以,理论上使用中央空调或多或少都会导致房屋中不同室内空气交换。在疫情期间,医院住院病房、方舱医院以及隔离酒店中的中央空调因疫情的影响无法正常使用;目前,越来越多人回归工作岗位后,写字楼、商场、酒店里,中央空调是否能开,成为很多人关心的问题。如果有疑似病例或病人,使用中央空调会促使病毒传播,这也是为什么现在武汉许多医院已经将中央空调进行了关闭的原因。有人担心中央空调会通过空气传播病毒,导致交叉感染,专家建议公共场合尽量不要开中央空调,因为中央空调的一个特点就是密闭式,万一有个别的病人感染了,在一个密闭的空间里面就会对大家产生较大风险。“在疫情前面,健康是第一位的,安全是第一位的”,也有些地方已经明令禁止使用中央空调。通过互联网搜集的相关资料中,我们了解到目前国内外相关机器人功能单一。 因此,我们希望设计一款以防疫为主题的有多种功能集于一体的智能机器人。 鉴上所述,开发一款在复杂的空调管道中能适应各种情况,并对其环境监测、进行清洗,同时检测病毒的存在,并通过智能决策是否对这一区域进行消毒,防止病毒的传播为一体的智能机器人。

5、运行环境(所需操作系统、硬件、软件等)

该机器人可进行常规清扫作业,在特殊时期也能胜任病毒的检测与消毒功能。疫情期间中央空调因管道内情况复杂,灰尘较多,无法使用,主要原因是中央空调中的灰尘与病毒有一定可能形成气溶胶,且中央空调内会有人体产生的飞沫集留,容易造成二次传播,该机器人在清扫空调管道的同时,会在收集灰尘与残留物时将灰尘样本放入检测盒中通过判断阴阳性给予终端是否消毒的判断依据,若检测为阳性,会接通电源将消毒液注入清扫装置并进行消毒。 当机器人进入管道后伞状连杆机构(电机M3驱动)展开,同时螺旋升降机构(电机EM1驱动)进行定心,四个微动开关(I6、I7、I8、EI1)进行信号采集,根据反馈不断调节从而使伞状连杆机构上的刷头张开到贴合管壁的工作位置以进行清扫。与此同时尾翼导航定位机构(电机EM2驱动)展开到与管壁紧密接触,使机器人自校正前行。当管道为圆形时,四个前刷始终与管壁紧帖,旋转刷头进行周期性往复旋转(电机M4驱动),把风管四周常年结存的各种灰尘与吸附物彻底打松;当管道为方形时,清扫刷改为V形刷,四个小刷不旋转,每个小刷对应一个清扫工作面,通过机器人的来回运动(电机M1、M2驱动)把管道周围的各种灰尘与吸附物彻底打松;当清扫不规则形状管道时,可以采取同时更换刷头及改变臂长来满足清洁需求。行进过程中,五个微动开关(I6、I7、I8、EI1、EI2)始终处于信号扫描检测状态,当清洁机器人从大管径进入小管径时,前置探头微动开关(EI2)检测到信号,伞状连杆展开机构刷头收缩到初始状态,尾翼导航机构收缩,履带前行跨越过渡管道,伞状机构及导航机构再次张开到最佳工作位置进行清扫;当清洁机器人由小管径进入大管径时,根据检测信号,刷头停止工作,履带继续前进跨越过渡管道,刷头张开机构自适应到工作位置,同时导航机构重新导航定位继续工作。当清扫工作完成后所有机 构回到初始位置,机器人退出管道。 元 件 功 能 M1、M2 为履带前进提供动力,实现转弯以及后退 M3 给自适应清洁刷头的展开和收缩提供动力,满足不同管径 M4 带动清洁刷头旋转,完成清洁过程 EM1 带动减速齿轮,驱动滑块在蜗杆上移动,实现刷头上下移动,刷头定心 EM2 使定位装置伸缩,紧贴管壁实现定位效果 EM3 光信号发射端 EM4 机器人照明灯 I1 清扫信号接收 I2 定位装置的收缩限位开关 I3 尾部定张开限位开关 I4 尾部定位收缩限位开关 I5 自适应刷头的收缩限位开关 I6 刷头右触点 I7 刷头下触点 I8 刷头上触点 EI1 刷头左触点 EI2 前置探头触点开关


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