[发明专利]一种智能家居清洁环保机器人及其工作方法

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1.一种智能家居清洁环保机器人，其特征在于，主要包括基座（1）、驱动轮（2）、腰部驱动电机（3）、冲洗操作臂（4）、擦洗操作臂（5）、烘干操作臂（6）、消毒操作臂（7）、核心控制机构（8）、图像收集机构（9）、供电机构（10）、机器人头部（11），所述基座（1）安装在所述驱动轮（2）之上，所述腰部驱动电机（3）安装在所述基座（1）之上，所述核心控制机构（8）安装在所述腰部驱动电机（3）之上，所述冲洗操作臂（4）、擦洗操作臂（5）、烘干操作臂（6）、消毒操作臂（7）分别安装在所述核心控制机构（8）上的四个滑槽（807）内，所述的四个滑槽（807）均竖向设置于核心控制机构（8）的侧壁上，所述机器人头部（11）安装于所述核心控制机构（8）之上，所述图像收集机构（9）包括位于机器人头部（11）的摄像头一（901）和位于所述基座（1）底部的摄像头二（902）；所述供电机构（10）包括安装于所述基座（1）内的可充电蓄电池（1001）和位于机器人头部（11）的太阳能发电系统（1002），所述驱动轮（2）通过所述腰部驱动电机（3）驱动运行；

所述冲洗操作臂（4）包括第一冲洗调节臂（401）、第二冲洗调节臂（402）、冲洗操作臂关节连接装置（403）、冲洗操作臂电机（404）、冲洗操作臂减速器（405）、冲洗装置（4a）、距离传感器（416），所述第一冲洗调节臂（401）与所述第二冲洗调节臂（402）之间通过所述冲洗操作臂关节连接装置（403）相连，所述第二冲洗调节臂（402）长度可调，所述冲洗操作臂电机（404）和冲洗操作臂减速器（405）均安装在所述核心控制机构（8）内，所述第一冲洗调节臂（401）、第二冲洗调节臂（402）、冲洗操作臂关节连接装置（403）均通过电气系统连接至所述冲洗操作臂电机（404）和冲洗操作臂减速器（405），所述冲洗装置（4a）安装在所述第二冲洗调节臂（402）内，所述距离传感器（416）安装在所述第二冲洗调节臂（402）的外端头上；

所述擦洗操作臂（5）包括第一擦洗调节臂（501）、第二擦洗调节臂（502）、擦洗操作臂关节连接装置（503）、擦洗操作臂电机（504）、擦洗操作臂减速器（505）、擦洗装置（5a）、接触传感器（510）；所述第一擦洗调节臂（501）与所述第二擦洗调节臂（502）之间通过所述擦洗操作臂关节连接装置（503）相连，所述第二擦洗调节臂（502）长度可调，所述擦洗操作臂电机（504）和擦洗操作臂减速器（505）均安装在所述核心控制机构（8）内，所述第一擦洗调节臂（501）、第二擦洗调节臂（502）、擦洗操作臂关节连接装置（503）均通过电气系统连接至所述擦洗操作臂电机（504）和擦洗操作臂减速器（505）；所述擦洗装置（5a）安装在第二擦洗调节臂（502）内，所述接触传感器（510）安装在切换装置（511）上；

所述烘干操作臂（6）包括第一烘干调节臂（601）、第二烘干调节臂（602）、烘干操作臂关节连接装置（603）、烘干操作臂电机（604）、烘干操作臂减速器（605）、烘干装置（6a）；所述第一烘干调节臂（601）与所述第二烘干调节臂（602）之间通过所述烘干操作臂关节连接装置（603）相连，所述第二烘干调节臂（602）长度可调，所述烘干操作臂电机（604）和烘干操作臂减速器（605）均安装在所述核心控制机构（8）内，所述第一烘干调节臂（601）、第二烘干调节臂（602）、烘干操作臂关节连接装置（603）均通过电气系统连接至所述烘干操作臂电机（604）和烘干操作臂减速器（605）；

所述消毒操作臂（7）包括第一消毒调节臂（701）、第二消毒调节臂（702）、消毒操作臂关节连接装置（703）、消毒操作臂电机（704）、消毒操作臂减速器（705）、消毒装置（7a）；所述第一消毒调节臂（701）与所述第二消毒调节臂（702）之间通过所述消毒操作臂关节连接装置（703）相连，所述第二消毒调节臂（702）长度可调，所述消毒操作臂电机（704）和消毒操作臂减速器（705）均安装在所述核心控制机构（8）内，所述第一消毒调节臂（701）、第二消毒调节臂（702）、消毒操作臂关节连接装置（703）均通过电气系统连接至所述消毒操作臂电机（704）和消毒操作臂减速器（705）；

所述核心控制机构（8）主要包括中央处理单元（801）、操作臂控制模块（802）、驱动电机控制模块（803）、输入输出模块（804）、清洁操作控制模块（805），所述操作臂控制模块（802）、驱动电机控制模块（803）、输入输出模块（804）、清洁操作控制模块（805）均连接至所述中央处理单元（801），所述操作臂控制模块（802）与所述冲洗操作臂电机（404）、擦洗操作臂电机（504）、烘干操作臂电机（604）、消毒操作臂电机（704）相连；所述清洁操作控制模块（805）与所述冲洗装置（4a）、擦洗装置（5a）、烘干装置（6a）、消毒装置（7a）相连，所述驱动电机控制模块（803）与所述腰部驱动电机（3）相连，所述输入输出模块（804）与所述图像收集机构（9）、距离传感器（416）、质量流量计（415）、接触传感器（510）相连；

所述太阳能发电系统（1002）由太阳能电池板、太阳能蓄电池和逆变器组成；

所述第一冲洗调节臂和所述第一擦洗调节臂并排安装于核心控制机构的右侧，所述第一烘干调节臂和第一消毒调节臂并排安装在所述核心控制机构的左侧；

所述机器人头部（11）与所述核心控制机构（8）之间通过旋转接头（12）连接，所述旋转接头（12）可实现360°旋转，所述旋转接头（12）通过腰部驱动电机（3）驱动；

所述冲洗装置（4a）包括喷头（406）、冲洗液存储器（407）、冲洗液泵（408）、冲洗液供应管（409）、冲洗液加热装置（410）、蒸汽发生器（411）、蒸汽泵（412）、蒸汽供应管（413）、电磁换向阀（414）、质量流量计（415）、保温装置（417）、冲洗液流量控制阀（418）、蒸汽流量控制阀（419）；所述喷头（406）安装在所述第二冲洗调节臂（402）的外端头上，所述冲洗液存储器（407）、冲洗液泵（408）、冲洗液供应管（409）、冲洗液加热装置（410）、蒸汽发生器（411）、蒸汽泵（412）、蒸汽供应管（413）均安装在所述第二冲洗调节臂（402）内，所述冲洗液存储器（407）连接所述冲洗液泵（408），所述冲洗液泵（408）连接所述冲洗液供应管（409），所述冲洗液加热装置（410）和所述保温装置（417）均设置在所述冲洗液存储器（407）上，所述蒸汽发生器（411）连接所述蒸汽泵（412），所述蒸汽泵（412）连接所述蒸汽供应管（413），所述冲洗液供应管（409）和蒸汽供应管（413）通过所述电磁换向阀（414）再连接至所述喷头（406），所述冲洗液流量控制阀（418）安装在述冲洗液供应管（409）上，所述蒸汽流量控制阀（419）安装在所述蒸汽供应管（413）上，在所述冲洗液供应管（409）和蒸汽供应管（413）上均安装有所述质量流量计（415）；

所述擦洗装置（5a）包括普通清洁头（506）、超声辅助清洁头（508）、辊轮清洁棒（507）、吸水垫（512）、静电消除器（509）；所述普通清洁头（506）、超声辅助清洁头（508）、辊轮清洁棒（507）通过一个切换装置（511）并列安装在第二擦洗调节臂（502）的外端头上，所述吸水垫（512）包围于所述切换装置（511）与普通清洁头（506）、超声辅助清洁头（508）、辊轮清洁棒（507）之间，所述静电消除器（509）安装于所述普通清洁头（506）上；

所述烘干装置（6a）包括鼓风机（606）、空气加热装置（607）、气体供应管道（608）、出风口（609）；所述鼓风机（606）安装在第二烘干调节臂（602）上，所述出风口（609）位于第二烘干调节臂（602）上的外端头上，鼓风机（606）通过所述气体供应管道（608）连接至出风口（609），在气体供应管道（608）上安装有所述空气加热装置（607）；

所述消毒装置（7a）包括紫外灯管、扩张口（706）；所述紫外灯管安装于第二消毒调节臂（702）内，所述扩张口（706）位与第二消毒调节臂（702）的外端头上；

所述的一种智能家居清洁环保机器人的工作方法，包括以下步骤：

S1：通过驱动电机控制模块（803）控制驱动轮（2）使机器人自行行走，通过位于机器人头部（11）的摄像头一（901）和位于基座（1）底部的摄像头二（902）对室内进行拍摄检查，范围可以包括地面、墙面、天花板以及家具的侧面等，并通过输入输出模块（804）将图像信息发送至中央处理单元（801）；

S2：当通过摄像头一（901）和摄像头二（902）检测到污物时，中央处理单元（801）即通过驱动电机控制模块（803）控制驱动轮（2）使机器人靠近污物，并通过驱动电机控制模块（803）控制冲洗操作臂电机（404）和冲洗操作臂减速器（405）使冲洗操作臂（4）接近污物；

S3：驱动电机控制模块（803)控制冲洗操作臂（4）的第一冲洗调节臂（401）可以在滑槽（807）内上下移动，然后，再控制第二冲洗调节臂（402）在平行于机器人正面的平面内绕冲洗操作臂关节连接装置（403）做180°旋转，旋转至最下端时，其外端面正对地面，旋转至最上端时，其外端面正对天花板，左旋至水平时，其外端面正对墙面；

S4：距离传感器（416）通过输入输出模块(804）将接触信息传输至中央处理单元（801），经中央处理单元（801）确定第一冲洗调节臂（401）与污物面之间在合适的距离时，再通过清洁操作控制模块（805）控制冲洗装置（4a）进行工作，若污物比较顽固，去除难度较大时，通过电磁换向阀（414）将喷头406与冲洗液供应管（409）接通，冲洗液加热装置（410）对冲洗液存储器（407）内的冲洗液进行加热，并通过冲洗液泵（408）和冲洗液供应管（409）将冲洗液输送至喷头（406）进行冲洗，冲洗后再通过电磁换向阀（414）将喷头（406）与蒸汽供应管（413）接通，通过蒸汽泵（412）将蒸汽发生器（411）内的蒸汽输入至喷头（406），用蒸汽继续进行冲洗，若污物去除难度不够大，可直接用蒸汽进行冲洗而不必使用冲洗液，冲洗液供应管（409）与蒸汽供应管（413）上的质量流量计（415）将流量信息通过输入输出模块（804）传至中央处理单元（801），并对冲洗液流量控制阀（418）、蒸汽流量控制阀（419）发出指令，实时对冲洗液和蒸汽的流速进行控制，完成冲洗操作后；

S5：通过驱动轮（2）移动机器人，按照上述步骤S4同样的控制方式使擦洗操作臂（5）对准待清洁区，同时收回冲洗操作臂（4），接触传感器（510）通过输入输出模块（804）将接触信息传输至中央处理单元（801），经中央处理单元（801）确定第二擦洗调节臂（502）与待清洁区接触时，通过清洁操作控制模块（805）控制擦洗装置（5a）进行擦洗工作，首先通过切换装置（511）来选择普通清洁头（506）、超声辅助清洁头（508）、辊轮清洁棒（507）三种擦洗方式中的任意一种，并将其从切换装置（511）内弹出，擦洗时，通过吸水垫（512）将多余的水吸走，擦洗完毕后，将其收回；

S6：通过驱动轮（2）移动机器人，按照上述步骤S4同样的控制方式使烘干操作臂（6）对准待清洁区，同时收回擦洗操作臂（5），通过空气加热装置（607）将鼓风机（606）送入的空气解热后，由气体供应管道（608）送至出风口（609），利用热风对待清洁区进行烘干；

S7：通过驱动轮（2）移动机器人，按照上述步骤S4同样的控制方式使消毒操作臂（7）对准待清洁区，同时收回烘干操作臂（6），紫外灯管发出的紫外光通过扩张口（706）向外散出，照射在污物面上，对待清洁区进行消毒；

S8：依次完成上述冲洗、擦洗、烘干、消毒工作后，机器人自行收回消毒操作臂（7），关闭各个摄像头，自行移动至阳台上，通过太阳能发电系统（1002）在阳光底下进行太阳能发电，并储存。