CN113729560A - 一种酒店清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明设计机器人技术领域内的一种酒店清洁机器人，包括控制装置、清洁机构、机械手、移动底盘以及电池；控制装置安装于移动底盘中并控制移动底盘的移动，机械手的一端转动连接于移动底盘上，清洁机构连接于机械手的末端，清洁机构和机械手分别与控制装置信号连接；控制装置控制移动底盘移动至预定空间，控制装置控制机械手携带清洁机构到达预定清洁位置，控制装置控制清洁机构对预定清洁位置实施清洁，电池为控制装置、清洁机构、机械手以及移动底盘提供电能。本发明提供的酒店清洁机器人结构设计简洁，灵活度高，可独立完成卫生间以及卧室拖地等整个房间的40％‑50％的清洁工作，提高清洁效率的同时，有效保证清洁质量。

Description

一种酒店清洁机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种酒店清洁机器人。
背景技术
目前，酒店客房清洁工作量大，成本高，质量难以保证，并且酒店客房清洁是一个标准化流程，每间客房的清洁工作几乎完全一致，存在大量可重复性工作，适合机器人操作。
经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN108644073B，公开了一种风力发电机塔筒的清洁机器人，供水装置和废液清理装置通过伸缩滑块安装在机器人腔体底部。供水装置的供水管连接装有已调好一定比例清洁液的供水箱，清洁刷、供水装置和废液清理装置相互配合。利用相机进行采集图像，实时反馈工作的场景和风塔壁面的清洁度。利用机器人视觉和激光测距仪，保证工作的质量和实时反馈清洁刷与风塔壁面的距离。电缸的通电或断电，控制着连接环的闭合或张开。弹簧一端固定在机器人腿上，另一端固定在电磁铁吸盘上。通过将相机采集照片的数据传递给工控箱，通在雾霾或下雨的恶劣天气，仍可继续操作该机器人进行清洁工作，具有良好的适应性和应用前景。该专利技术无法使用于酒店等工作场景。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种酒店清洁机器人。
根据本发明提供的一种酒店清洁机器人，包括控制装置、清洁机构、机械手、移动底盘以及电池；
所述控制装置安装于所述移动底盘中并控制所述移动底盘的移动，所述机械手的一端转动连接于所述移动底盘上，所述清洁机构连接于所述机械手的末端，所述清洁机构和所述机械手分别与所述控制装置信号连接；
所述控制装置控制所述移动底盘移动至预定空间，所述控制装置控制所述机械手携带所述清洁机构到达预定清洁位置，所述控制装置控制所述清洁机构对预定清洁位置实施清洁，所述电池为所述控制装置、清洁机构、所述机械手以及移动底盘提供电能。
一些实施方式中，所述移动底盘包括箱体、万向轮以及电机，多组所述万向轮均布于所述箱体的底板上，所述电机与所述控制装置电连接并驱动所述万向轮按照预定路线行走。
一些实施方式中，所述控制装置包括工控机、4G模块和激光雷达，所述工控机和所述4G模块安装于所述箱体内，所述激光雷达的探头延伸至所述箱体之外；
所述4G模块用于所述机械手与所述工控机之间以及所述清洁机构与所述工控机之间的信号传递，所述激光雷达用于检测移动空间位置信息以及障碍物信息。
一些实施方式中，所述控制装置还包括ARM板，所述ARM板电连接于所述工控机上。
一些实施方式中，还包括语音播放器，所述语音播放器安装于所述工控机内并与所述工控机信号连接，所述语音播放器用于所述移动底盘遇到障碍时进行语音提醒。
一些实施方式中，所述机械手包括第一机械臂、第二机械臂、抓手以及转动副，所述第一机械臂的一端延伸至所述箱体内并通过所示转动副与所述箱体转动连接，所述第二机械臂通过所述转动副与所述第一机械臂转动连接并可沿所述第一机械臂上下滑动，所述抓手通过所述转动副转动连接于所述第二机械臂的端部。
一些实施方式中，所述机械手中还包括有移动副，所述第二机械臂为伸缩臂，所述移动副安装于所述第二机械臂的末端，所述移动副用于驱动所述第二机械臂轴向伸缩。
一些实施方式中，所述清洁机构包括固定手柄、固定轴以及夹具，所述固定手柄的一端与所述抓手连接，所述固定手柄的另一端用于紧固连接固定轴，所述夹具可拆卸连接于所述固定轴上，所述夹具用于夹持清洁工具。
一些实施方式中，所述固定轴设有多组安装接口，每组所述安装接口对应一种类型的所述夹具，不同类型的所述夹具夹持不同的清洁工具。
一些实施方式中，还包括视觉识别传感器，所述视觉识别传感器通过所述移动副连接于所述第一机械臂的顶部，所述视觉识别传感器用于获取空间信息并传递至所述工控机。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的酒店清洁机器人结构设计简洁，灵活度高，可独立完成卫生间以及卧室拖地等整个房间的40％-50％的清洁工作，提高清洁效率的同时，有效保证清洁质量。
2、本发明提供的酒店清洁机器人通过设置视觉识别传感器识别并校正酒店机器人的实际作业环境，提高酒店机器人的作业准度，进一步提高清洁效率与清洁质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明控制装置的安装结构示意图；
图3为本发明安装有视觉识别传感器的机械手的结构示意图；
图4为本发明清洁机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种酒店清洁机器人，如图1-4所示，包括控制装置1、清洁机构2、机械手3、移动底盘4以及电池5。电池5为***中的控制装置1、清洁机构2、机械手3以及移动底盘4提供电源。移动底盘4包括箱体41、万向轮42以及电机43，多组万向轮42设置于箱体1的底板上，电机42安装于箱体1的底板上并与万向轮42驱动连接。控制装置1包括有工控机11、4G模块12和激光雷达13，工控机11、4G模块12以及激光雷达13安装于箱体41上，4G模块12与激光雷达13的探头延伸至箱体41之外。工控机11与4G模块12安装于箱体41内并信号连接，工控机11与电机42电连接并可控制电机42的运转，进而控制万向轮42的行进方向。激光雷达13安装于箱体41上且激光雷达13的探头位于箱体41的外部，激光雷达13用于获取空间位置信息并传递给工控机11，工控机11根据空间信息调取存储的其内的相对应的房间地图，进而根据房间类型执行相应的清洁动作。优选的，控制装置1中还设置有ARM板，其ARM板与工控机11电连接，ARM板用于增强工控机11的操控性能。
机械手3包括第一机械臂31、第二机械臂32、抓手33和转动副34，其中转动副34内置有电动机以及信号收发模块。第一机械臂31的底端深入箱体41内并通过转动副34与箱体41转动连接，第二机械臂32通过转动副34滑动连接于第一机械臂31上，即第二机械臂32沿第一机械臂31的轴向移动的同时，还可以绕第一机械臂31座径向转动，抓手33通过转动副34连接于第二机械臂32的顶端。优选的，机械手3还包括移动副35，移动副35同样内置有电动机以及信号收发模块，此时，第二机械臂32为伸缩臂结构，移动副35传动连接于第二机械臂32尾端，通过移动副35驱动第二机械臂32进行轴向伸缩。本发明提供的酒店清洁机器人在产品精巧与任务空间可达的需求下，机械手3的第二机械臂32设计为伸缩式的，即清洁工具始终位于横向的第二机械臂32的端部，根据不同的任务场景需求由移动副35控制其伸缩长度。
清洁机构包括固定手柄21、固定轴22以及夹具23，其中，固定手柄21的一端与抓手33紧固连接，其另一端用于紧固连接固定轴22，固定轴22用于连接夹具23，夹具23用于安装清洁工具，清洁工具包括吸尘器、喷壶、玻璃上水器、玻璃刮、玻璃布、拖把、瓷砖清洁器、马桶刷、铲刀等清洁工具。清洁工具与机械臂末端间存在电气接口，便于机器人识别清洁工具是否安装，以及清洁工具类型。
本发明提供的酒店清洁机器人的工作原理为：工控机11输入控制信号给电机43，电机43驱动万向轮42运动，通过激光雷达13获取空间位置信息后并传输至工控机11，工控机11根据激光雷达13扫描的空间信息调取预存储的房间地图，进而工控机11根据相应的房间地图信息发送执行命令分别给电机43、转动副34以及移动副35，通过电机43驱动万向轮42移动至预设位置并锁死固定，主动副34与移动副35的动作配合使得第一机械臂31和第二机械臂32按照预设的轨迹开始运行，进而最终将夹持有清洁工具的夹具23对预设位置进行清洁。本发明提供的酒店清洁机器人结构设计简洁，灵活度高，可独立完成卫生间以及卧室拖地等整个房间的40％-50％的清洁工作，提高清洁效率的同时，有效保证清洁质量。
优选的，还包括语音播放器6，语音播放器6安装于工控机11中并与工控机11信号连接，当移动底盘4移动遇到障碍时则会通过语音播放器6进行提示，以便于操作员能够及时发现并进行相应操作。如酒店清洁机器人在执行淋浴间清洁工作时，首先需要进入淋浴间内，考虑到洗浴间有门槛和门，如果让机器人自主越障和开门，机器人的成本会大幅增加，因此采用人机协作模式，在机器人要进入淋浴间工作时，会通过语音提示保洁人员将其拎到淋浴间里面并关上门，等机器人将淋浴间清洁完成，再通过语音提示保洁人员将其拎出来。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上形成，通过设置视觉识别传感器识别并校正酒店机器人的实际工作环境，提高酒店机器人的作业准度，进一步提高清洁效率与清洁质量。
如图1-4所示，视觉识别传感器7通过移动副35转动连接于第一机械臂31的顶部，视觉识别传感器7通过移动副35可上下进行移动，扩大识别范围。视觉识别传感器7获取空间信息并传递至所述工控机11，通过实际获取的空间信息校正预存的空间信息。视觉识别传感器7可选用Occipital公司推出的Structure Core，它封装了用于环境测绘的光学元件，以及用于六自由度追踪的惯性测量单元传感器，包含两个红外摄像头，一个激光投影模组，一个能够实现更优追踪性能的可选160°对角视场摄像头，可在传感器和主机之间实现快速、低延迟的数据传输。
酒店清洁机器人在入驻酒店时，需要进行SLAM建图和参数度量，每一种房型的房间只需要进行一次即可，然后贮存在本地，供后续工作过程中调取使用。
实际上，酒店同一种房型的不同房间并非完全相同，因此，酒店机器人的实际工作环境和本地贮存的地图会存在些许差异，此时需要激光雷达和视觉摄像头的辅助校正。
在SLAM地图中，需要建立几个工作点：洗漱台定位点、马桶定位点、洗浴间定位点，可以采用防水二维码提高定位精度。根据工作任务，酒店清洁机器人会前往对应的工作点，利用视觉摄像头辅助调整本体姿态。确定好本***姿后，底盘滑轮锁死固定，此时机械臂伸出按照预先设定的轨迹开始工作。
例如，酒店清洁机器人在执行梳妆镜清洁工作时，首先以预定方位行至洗漱台定位点，然后利用视觉摄像头检测镜面边框进行3D重建：SIFT特征提取→RANSAC拟合→运动恢复结构(归一化八点法，如果相机已提前标定，则问题简化为欧式结构恢复)。根据计算机视觉处理的结果，微调机器人姿态，使其正对镜面。机器人本体的位置和姿态确定后，底盘滑轮锁定固定。此时，机械臂伸出，按照预定运动规划路径行进，进行镜面擦洗工作。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种酒店清洁机器人，其特征在于，包括控制装置(1)、清洁机构(2)、机械手(3)、移动底盘(4)以及电池(5)；
所述控制装置(1)安装于所述移动底盘(4)中并控制所述移动底盘(4)的移动，所述机械手(3)的一端转动连接于所述移动底盘(4)上，所述清洁机构(2)连接于所述机械手(3)的末端，所述清洁机构(2)和所述机械手(3)分别与所述控制装置(1)信号连接；
所述控制装置(1)控制所述移动底盘(4)移动至预定空间，所述控制装置(1)控制所述机械手(3)携带所述清洁机构(2)到达预定清洁位置，所述控制装置(1)控制所述清洁机构(2)对预定清洁位置实施清洁，所述电池(5)为所述控制装置(1)、清洁机构(2)、所述机械手(3)以及移动底盘(4)提供电能。
2.根据权利要求1所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述移动底盘(4)包括箱体(41)、万向轮(42)以及电机(43)，多组所述万向轮(42)均布于所述箱体(41)的底板上，所述电机(43)与所述控制装置(1)电连接并驱动所述万向轮(42)按照预定路线行走。
3.根据权利要求2所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述控制装置(1)包括工控机(11)、4G模块(12)和激光雷达(13)，所述工控机(11)、所述4G模块(12)以及所述激光雷达(13)安装于所述箱体(41)上，所述4G模块(12)与所述激光雷达(13)的探头延伸至所述箱体(41)之外；
所述4G模块(13)用于所述机械手(3)与所述工控机(11)之间以及所述清洁机构(2)与所述工控机(11)之间的信号传递，所述激光雷达(13)用于检测移动空间位置信息以及障碍物信息。
4.根据权利要求3所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述控制装置(1)还包括ARM板(14)，所述ARM板(14)电连接于所述工控机(11)上。
5.根据权利要求3所述的酒店清洁机器人，其特征在于，还包括语音播放器(6)，所述语音播放器(6)安装于所述工控机(11)内并与所述工控机(11)信号连接，所述语音播放器(6)用于所述移动底盘(4)遇到障碍时进行语音提醒。
6.根据权利要求3所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述机械手(3)包括第一机械臂(31)、第二机械臂(32)、抓手(33)以及转动副(34)，所述第一机械臂(31)的一端延伸至所述箱体(31)内并通过所示转动副(34)与所述箱体(31)转动连接，所述第二机械臂(32)通过所述转动副与所述第一机械臂(31)转动连接并可沿所述第一机械臂(31)上下滑动，所述抓手(33)通过所述转动副(34)转动连接于所述第二机械臂(32)的端部。
7.根据权利要求6所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述机械手(3)中还包括有移动副(35)，所述第二机械臂(32)为伸缩臂，所述移动副(35)安装于所述第二机械臂(32)的末端，所述移动副(35)用于驱动所述第二机械臂(32)轴向伸缩。
8.根据权利要求7所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述清洁机构(2)包括固定手柄(21)、固定轴(22)以及夹具(23)，所述固定手柄(21)的一端与所述抓手(43)连接，所述固定手柄(21)的另一端用于紧固连接固定轴(22)，所述夹具(23)可拆卸连接于所述固定轴(22)上，所述夹具(23)用于夹持清洁工具。
9.根据权利要求8所述的酒店清洁机器人，其特征在于，所述固定轴(22)设有多组安装接口，每组所述安装接口对应一种类型的所述夹具(23)，不同类型的所述夹具(23)夹持不同的清洁工具。
10.根据权利要求6所述的酒店清洁机器人，其特征在于，还包括视觉识别传感器(7)，所述视觉识别传感器(7)通过所述移动副(35)连接于所述第一机械臂(31)的顶部，所述视觉识别传感器(7)用于获取空间信息并传递至所述工控机(11)。
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