[发明专利]一种家庭式空气净化机器人及其污染源确定与净化方法

权利要求书

1.一种应用家庭式空气净化机器人的空气净化方法，其特征在于：应用家庭式空气净化机器人进行污染源追踪与污染气体净化的具体过程为：

(1)通过启动模块启动家庭式空气净化机器人，家庭式空气净化机器人以自身中心为圆点旋转做圆周运动，气体浓度检测模块将家庭式空气净化机器人所做圆周运动均分为八个区段，在每个区段采集三个以上取样点的气体浓度值，气体浓度检测模块将采集的气体浓度值传输给污染源定位子模块；

(2)污染源定位子模块获取气体浓度检测模块检测到的气体浓度值后，计算累积气体浓度值和梯度值，并进一步根据累积气体浓度值和梯度值计算污染源方向和移动轨迹，将计算的移动轨迹传输给智能导航子模块；污染源定位子模块确定污染源方向的具体方法为：

(2a)计算累积气体浓度值和梯度值：以气体浓度初始采集区段为第一区段将家庭式空气净化机器人所做圆形移动轨迹均分为八个区段，区段号逆时针标记，在每个区段采集三个以上取样点的气体浓度值，根据采集的气体浓度值计算出相应区段的累积气体浓度值，使用累积气体浓度值追踪被怀疑为污染源的浓度值局部最大点，累积气体浓度CGC值计算公式为：

其中n_s是取样数据的数量，i是区段号，i可取值为1、2、3、4、5、6、7、8；

(2b)计算梯度值：根据CGC值计算气体分布的梯度值，梯度值表示圆周运动区内直线浓度的变化，通过直线浓度的最大变化来确定污染源的方向，气体分布的梯度值决定家庭式空气净化机器人下一个移动轨迹的起始位置；为了计算梯度值，将圆周运动区划分的八个区段中两两相对的区段作为一个部分；

将圆周运动区划分的八个区段确定为四个部分，用梯度值G_n,k表示每个部分两端之间气体浓度的差异程度，G_n,k通过如下公式获得：

其中k表示划分的需要计算的区段编号，k+4表示k相对的区段编号；r_n是圆n^th的半径；

所述圆n^th的半径由梯度值G_n,k的差异确定，家庭式空气净化机器人启动后第一个半径r_n为家庭式空气净化机器人内轮所画的半径；家庭式空气净化机器人下一个移动轨迹圆半径r_n+1通过选择n^th和(n-1)^th的梯度值比例确定，圆(n+1)^th的半径计算公式为:

当梯度值的比例变化，家庭式空气净化机器人移动所画圆的半径也会变化，同时家庭式空气净化机器人设置一个最小半径值以防出现半径为负值的情况，半径r_n的首值为家庭式空气净化机器人启动后旋转一圈内轮所画的半径，其中设置最小半径值为0；

由圆半径的计算公式可知，如果梯度值变小，家庭式空气净化机器人将以更小的半径r_n+1进行圆周运动；如果梯度值变大，家庭式空气净化机器人将以更大的半径r_n+1进行圆周运动；随着家庭式空气净化机器人越来越接近污染源，气体浓度之间差异将会越来越小，家庭式空气净化机器人移动所画的圆就会越小；

(2c)下一个移动轨迹起点位置的确定

这些计算得到的CGC值和梯度值用来确定机器人下一个移动方向；首先，在计算的四个梯度值中，选择第一大和第二大的梯度值，这两个梯度值的四个端点作为下一个圆形移动轨迹的备选起点，然后，家庭式空气净化机器人会在四个备选起点中选择一个最大的CGC值作为下一个圆形移动轨迹的起点：

G_n,max1＝Δ(CGC_n,i,CGC_n,i+4)|r_n

G_n,max2＝Δ(CGC_n,j,CGC_n,j+4)|r_n

(起点)_n+1＝((x,y)|max(G_n,max1,G_n,max2))

最终选择的最大的CGC值作为下一个机器人进行圆周运动的起点，该起点所处圆形移动轨迹方位即为污染源的方向；

(3)当气体浓度检测模块检测到空气浓度超出空气良好的浓度阈值时，向智能调节子模块发送启动信号，智能调节子模块接收到启动信号后启动空气净化模块，并根据空气污染物的浓度水平调节和修改空气净化模块过滤的空气流量；

(4)空气净化模块过滤净化空气，将滤芯吸附污染物的吸附量传输给滤芯监控子模块；滤芯监控子模块监控滤芯吸附污染物的吸附量，当滤芯吸附污染物的吸附量达到最大吸附程度时，向提示模块发送更换滤芯提醒信号；提示模块接收更换滤芯提醒信号后发出更换滤芯提示。