TWI592175B - 智慧型自動偵測消毒機器人 - Google Patents

Description

智慧型自動偵測消毒機器人

本發明係提供一種智慧型自動偵測消毒機器人，尤指一種藉由遠端監控本體，並藉由消毒裝置定位於欲消毒之消毒目標物位置。

按，自民國92年SARS肆虐台灣以後，預防感染已經變成全民共識，其實在我們周圍處處都是感染源，不論係醫院、餐廳、學校、公司、工廠，甚至於一般社會大眾家中都有致病菌，皆可能導致一般社會大眾生病，尤其在醫院環境中，為有效預防院內感染，更需要頻繁地清潔與消毒可能被病原體污染的表面與設備，包括極接近病患的設施以及在病患照護上經常接觸的環境表面(例如：門把、電梯按紐、衛浴設備表面等)。

手部衛生是預防醫療照護相關感染(Healthcare associated-infections,HAIs)，最簡單、有效且最合乎成本效益的方法。此外，許多疾病傳染的媒介係經由外部入侵，例如：流行性感冒、腸病毒，上述疾病造成死亡之機率屢見不鮮；病毒感染途經廣泛，其中主要感染途徑包括接觸性及飛沫性傳染，且經由病人之嘔吐物跟***物接觸傳染；過去令人驚恐的SARS，以及近年常見的疾病包括肺結核、水痘、病毒性出血熱(伊波拉病毒出血熱、馬堡病毒出血熱)，或係最近多起案例中傳染力強的諾羅病毒，即係透過此途徑進行散播，醫院與公共場所更係加速傳播病毒的地方，因此更加突顯預防傳染病之重要性，故提升消毒水平，同樣提升工作人員與一般社會大眾的信心。

再者，市面上雖已有眾多清潔型機器人，例如：提供居家清潔的吸塵機器人、清理空調管線的空調清潔機器人或收取垃圾的收垃圾機器人；惟上述清潔型機器人皆無法自動導航至欲消毒之消毒目標物給予消毒，且亦無法執行完畢消毒作業後，即利用導航定位系統利用驅動裝置移動至另一區域進行消毒之缺失。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究自動消毒裝置，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

爰是，本發明之目的係為阻隔使用者於公共場所藉由手部接觸門把或電梯按鈕而感染病毒之概率。

為達致以上目的，吾等發明人提供一種智慧型自動偵測消毒機器人，其包含：一本體，其設有一驅動裝置，藉以帶動該本體行進；一偵測裝置，其係設於該本體，且該偵測裝置係使用攝影單元偵測一消毒目標物；一消毒裝置，其係設於該本體；以及一處理單元，其係耦接該驅動裝置、該偵測裝置與該消毒裝置，該處理單元係建立一該消毒目標物之影像；藉之，該本體藉由該驅動裝置行進，該偵測裝置偵測到該消毒目標物，若該消毒目標物係與該處理單元建立之該消毒目標物影像相符時，則藉由該消毒裝置噴灑該消毒目標物。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該消毒裝置係藉由一馬達驅動一抵掣件，藉由該抵掣件擠壓消毒裝置。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一雷射測距儀，該雷射測距儀係設於該本體，且該雷射測距儀係偵測該 本體與該牆面間之一距離值，且該處理單元藉由該距離值供該本體藉由驅動裝置沿一牆面行走，又該雷射測距儀更耦接至少一傳動裝置，所述傳動裝置係調整該雷射測距儀之角度與方向者。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該距離值係利用該雷射測距儀測量距離該牆面最短之距離，將測量到之距離值傳送至該處理單元，以令該處理單元控制該驅動裝置與牆面間之距離。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該雷射測距儀係偵測該本體於行進方向之區域，以判斷一障礙物之位置，令該本體藉由該驅動裝置繞過該障礙物。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該雷射測距儀係量測與該本體之一距離數值，將該距離數值傳予處理單元作為該驅動裝置帶動該本體之轉向角度。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一抬升裝置，該抬升裝置係設於該本體，且該消毒裝置係設於該抬升裝置一端，又該抬升裝置係連接該馬達，該抬升裝置係移動該消毒裝置至該消毒目標物之方位。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該偵測裝置更包含一攝影單元，該攝影單元係拍攝該消毒裝置對應方向之影像，且該處理單元更連接一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係監控該本體之即時位置，且該遠端監控裝置更連接一顯示單元，該顯示單元係對應顯示該攝影單元拍攝對應該消毒裝置前方之影像。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一導航定位系統，該導航定位系統係設有一對應室內實際操作環境之虛 擬地圖，且定位該本體於該虛擬地圖之一位置點。

據上所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一空氣清淨裝置與一有毒氣體偵測器，且該空氣清淨裝置與該有毒氣體偵測器係設於該本體。

是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：

1.本發明利用裝設驅動裝置，即可位移至室內已規劃之任一須消毒作業之區域，藉以將消毒清潔的範圍擴大。

2.本發明藉由裝設抬升裝置，以供消毒裝置適用於清潔不同高度的消毒目標物，藉此更確實與有效地對使用者之手部經常碰觸之區域進行消毒。

3.本發明藉由雷射測距儀掃描測量牆面，以作為本體相對於牆面之距離值，藉以達致本發明隨牆面行走之情形；此外，雷射測距儀藉由傳動裝置，以調整雷射測距儀之角度與方向；再者，利用雷射測距儀所掃描到本體於行進方向區域中最近的距離來判斷前方之障礙物，當距離障礙物一定範圍內時，本體即利用驅動裝置做閃避動作，藉此避免與障礙物發生碰撞，而當閃避障礙物後則再偵測本體與牆面間之距離值，以回復到隨牆行走之模式。

4.使用者可藉由遠端監控裝置遠端監控本發明消毒之作業狀況，此外，藉由對應實際操作環境之虛擬地圖，且定位本體於虛擬地圖之位置點，即可供使用者利用顯示單元得知本發明所在位置，以及規劃本體進行消毒作業之路徑與範圍。

〔本發明〕

1‧‧‧本體

11‧‧‧驅動裝置

12‧‧‧偵測裝置

13‧‧‧消毒裝置

131‧‧‧馬達

132‧‧‧抵掣件

14‧‧‧處理單元

141‧‧‧空氣清淨裝置

142‧‧‧有毒氣體偵測器

15‧‧‧雷射測距儀

151‧‧‧傳動裝置

16‧‧‧抬升裝置

17‧‧‧攝影單元

171‧‧‧影像

18‧‧‧遠端監控裝置

181‧‧‧顯示單元

19‧‧‧導航定位系統

191‧‧‧虛擬地圖

2‧‧‧消毒目標物

3‧‧‧牆面

4‧‧‧障礙物

第1圖係本發明之方塊示意圖。

第2圖係本發明之立體示意圖。

第3圖係本發明隨牆面行走之角度與距離之示意圖。

第4圖係本發明判斷障礙物距離之示意圖。

第5圖係本發明預防碰撞之示意圖。

第6圖係攝影單元拍攝且偵測到消毒目標物影像之示意圖。

第7圖係本發明行走暨顯示單元顯示對應實際操作環境之虛擬地圖。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。

請先參閱第1圖及第2圖所示，本發明係一種智慧型自動偵測消毒機器人，其包含： 一本體1，其設有一驅動裝置11，在一較佳之實施例中，該驅動裝置11係包含至少一輪軸與至少一直流馬達(圖未繪示)，所述直流馬達係連接所述輪軸，藉以帶動該本體1行進； 一偵測裝置12，其係設於該本體1，且該偵測裝置12係偵測一消毒目標物2，在一較佳之實施例中，該消毒目標物2係門之把手或電梯按鈕；且在一較佳之實施例中，該偵測裝置12偵測該消毒目標物2係利用影像色塊特徵來分析環境之資訊並判別； 一消毒裝置13，其係設於該本體1，該消毒裝置13係藉由一馬達131驅動一抵掣件132，藉由該抵掣件132擠壓消毒裝置13，在一較佳之實施例中，該馬達131係驅動偏心設置之該抵掣件132，以令該抵掣件132擠壓該消毒裝置13進行噴灑，惟並不以此作為限定； 一處理單元14，其係耦接該驅動裝置11、該偵測裝置12與該消毒裝置13，該處理單元14係建立一該消毒目標物2之影像；此外，在一較佳之實施例中，該處理單元14更耦接一空氣清淨裝置141與一有毒氣體偵測器142，且該空氣清淨裝置141與該有毒氣體偵測器142係設於該本體1； 一雷射測距儀15，其係耦接該處理單元14，該雷射測距儀15係設於該本體1，且該雷射測距儀15係偵測該本體1與該牆面3間之一距離值，且該處理單元14係藉由該距離值供該本體1藉由驅動裝置11沿一牆面3行走，該距離值係利用該雷射測距儀15測量距離該牆面3最短之距離，將測量到之距離值傳送至該處理單元14，以令該處理單元14控制該驅動裝置11與牆面3間之距離，在一較佳之實施例中，該雷射測距儀15係偵測該本體1於行進方向之區域，以判斷一障礙物4之位置，藉以令本體1利用驅動裝置11繞過該障礙物4；且在一較佳之實施例中，該雷射測距儀15更耦接至少一傳動裝置151，在一較佳之實施例中，傳動裝置151係伺服馬達；所述傳動裝置151係調整該雷射測距儀15之角度與方向者；此外，在一較佳之實施例中，該雷射測距儀15係量測與該本體1之一距離數值，將該距離數值傳予處理單元14作為該本體1之轉向角度； 一抬升裝置16，其係耦接該處理單元14，該抬升裝置16係設於該本體1，且在一較佳之實施例中，該消毒裝置13係設於該抬升裝置16一端；在一較佳之實施例中，該抬升裝置16設有一驅動單元(圖未繪示)，以控制該抬升裝置16之升降；又該抬升裝置16係連接該馬達131，該抬升裝置16係定位該消毒裝置13於該消毒目標物2之方位； 一攝影單元17，其係設於該偵測裝置12，在一較佳之實施例中，該攝影單元17係裝設與該消毒裝置13相同方向者；且該攝影單元17係拍攝該消毒裝置13對應方向之影像171； 一遠端監控裝置18，其係連接該處理單元14，該遠端監控裝 置18係監控該本體1之即時位置；在一較佳之實施例中，該遠端監控裝置18係可啟閉該本體1之運作者；且該遠端監控裝置18更連接一顯示單元181，在一較佳之實施例中，該顯示單元181係對應顯示該攝影單元17拍攝對應該消毒裝置13前方之影像171；以及 一導航定位系統19，其係耦接該處理單元14，該導航定位系統19係設有一對應室內實際操作環境之虛擬地圖191，且定位該本體1於該虛擬地圖191之一位置點，在一較佳之實施例中，藉以得知該本體1所在位置。

藉之，在一較佳之實施例中，本發明之遠端監控裝置18係採用LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)與NI Vision Assistant，上述皆為圖形化程式編譯平台，且NI Vision Assistant係一套可自動生成LabVIEW程式框圖的軟體，程序框圖中包含NI Vision Assistant建置時所操作的相同功能，可將程序框圖集成到自動化或生產測試應用中，且用於運動控制、儀器控制和數據採集；在一較佳之實施例中，本發明係在LabVIEW中建立一個專屬於該本體1平台之專案，其中LIDAR.vi與Motor Control.vi為主要的背景程式，而控制該本體1之主程式則係建構在隨牆行走(Wall Following)中，其中，LIDAR.vi主要係用來處理雷射測距儀15所收集到的環境資訊，將每筆環境資訊的陣列經由分析整理後透過Share Variable機制傳送給主程式端做運算；而Motor Control.vi主要係用來控制與讀取驅動裝置11、傳動裝置151與導航定位系統19資訊的子程式，同理藉由Share Variable機制可將驅動裝置11、傳動裝置151與導航定位系統19資訊傳送給主程式端做運算，主程式也經由Share Variable將控制力輸出傳送給子程式端做驅動裝置11、傳動裝置151控制。

請參閱第3圖所示，本發明之本體1沿牆面3行走之距離，在一較佳之實施例中，距離值係利用雷射測距儀15掃描到區域中離牆面3最短之距離，將距離值傳送至處理單元14，以控制驅動裝置11與牆面3間之距離。

續請參閱第4圖及第5圖所示，為預防本發明發生碰撞之情形，在一較佳之實施例中，本發明將雷射測距儀15所量測到的M1、M2、M3與M4距離，其中，在本發明之實施例中，M3距離本體1最近；且在另一較佳之實施例中，M3距離本體1小於50公分作為本發明之本體1與障礙物4的距離數值，輸出距離數值作為本體1之轉向角度(Steering direction)，藉此防止本發明與障礙物4發生碰撞之情形者。

請參閱第6圖所示，在一較佳之實施例中，本發明之攝影單元17為WebCam；且在另一較佳之實施例中，本發明辨識消毒目標物2係採用色塊特徵來分析環境的資訊並判別消毒目標物2，以降低消毒目標物2偵測錯誤或是誤判的機率；因此，藉由偵測裝置12係偵測消毒目標物2並利用攝影單元17拍攝消毒目標物2，偵測裝置12辨識消毒目標物2係利用色塊特徵來分析環境之資訊並判別；此外，請參閱第6圖所示，在一較佳之實施例中，顯示單元181將消毒目標物2之影像171框起顯示，處理單元14將由原本的隨牆行走(Wall Following)模式切換為目標辨識(Target Recognition)模式，即調整抬升裝置16的高度以及本體1的轉向；處理單元14將偵測裝置12係偵測並利用攝影單元17拍攝消毒目標物2之影像171色塊特徵，與內部建立之消毒目標物2影像色塊特徵相比，經確定消毒目標物2後，藉由處理單元14傳送至顯示單元181上，並進入目標定位(Target Positioning)模式，使用者可藉遠端監控裝置18由顯示單元181遠端監控且左右旋轉校正本體1的位置；且在一較佳之實施例中，該消毒裝置13係設於該抬升裝置16一端，將抬升裝置16利用驅動單元調整消毒裝置13高度至消毒目標物2的所在高度，使消毒裝置13正對消毒目標物2，再藉由處理單元14令馬達131驅動偏心設置之抵掣件132，以令抵掣件132擠壓消毒裝置13進行噴灑消毒，以達致執行消毒之作業。

請參閱第7圖所示，本發明藉由導航定位系統19設定對應室內實 際操作環境之虛擬地圖191，且定位本體1於該虛擬地圖191之一位置點，藉以定位本體1之座標位置與方位；在一較佳之實施例中，導航定位系統19利用一編碼器(圖未繪示)得知輪軸移動距離與速度；因此，利用輪軸之移動距離與速度資訊，藉此使用者可於顯示單元181得知本體1的座標位置、方位與所在位置，進而達致自動導航之功效；此外，當本發明利用消毒裝置13執行完消毒作業時，即可藉由導航定位系統19利用驅動裝置11移動至另一區域進行消毒。

再者，一般社會大眾每日約有80%~90%的時間處於室內環境中(包括在住家、辦公室或其他建築物內)，室內空氣品質的好壞，直接影響工作品質及效率，因此，室內空氣污染物對人體健康影響應當受到重視；有效改善室內空氣品質，方能維護人體健康；故本發明可藉由裝設空氣清淨裝置141與有毒氣體偵測器142，在本發明消毒之同時改善室內之空氣品質，亦可藉由處理單元14偵測環境氣體，例如：一氧化碳，其係一種無色無味的氣體，中毒後的症狀不易被察覺，故藉由有毒氣體偵測器142以防止毒氣中毒，藉此避免傷故之發生。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧驅動裝置

12‧‧‧偵測裝置

13‧‧‧消毒裝置

131‧‧‧馬達

14‧‧‧處理單元

141‧‧‧空氣清淨裝置

142‧‧‧有毒氣體偵測器

15‧‧‧雷射測距儀

151‧‧‧傳動裝置

16‧‧‧抬升裝置

17‧‧‧攝影單元

18‧‧‧遠端監控裝置

181‧‧‧顯示單元

19‧‧‧導航定位系統

Claims (10)

1. 一種智慧型自動偵測消毒機器人，其包含：一本體，其設有一驅動裝置，藉以帶動該本體行進；一偵測裝置，其係設於該本體，且該偵測裝置係偵測一消毒目標物，又該偵測裝置係耦接一攝影單元，該攝影單元係拍攝對應該消毒裝置方向之影像；一消毒裝置，其係設於該本體；以及一處理單元，其係耦接該驅動裝置、該偵測裝置與該消毒裝置，該處理單元係建立一該消毒目標物之影像；藉之，該本體藉由該驅動裝置行進，當該偵測裝置藉由該攝影單元拍攝之影像利用色塊特徵來分析環境之資訊以偵測並判別該消毒目標物時，若該偵測裝置偵測到該消毒目標物係與該處理單元建立之該消毒目標物影像色塊特徵相符時，則可藉由該消毒裝置噴灑至該消毒目標物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該消毒裝置係藉由一馬達驅動一抵掣件，藉由該抵掣件擠壓消毒裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一雷射測距儀，該雷射測距儀係設於該本體，且該雷射測距儀係偵測該本體與該牆面間之一距離值，且該處理單元藉由該距離值供該本體藉由驅動裝置沿一牆面行走，又該雷射測距儀更耦接至少一傳動裝置，所述傳動裝置係調整該雷射測距儀之角度與方向者。
4. 如申請專利範圍第3所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該距離值係利用該雷射測距儀測量距離該牆面最短之距離，將測量到之距離值傳送至該處理單元，以令該處理單元控制該驅動裝置與牆面間之距離。
5. 如申請專利範圍第3所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該雷射測距儀係偵測該本體於行進方向之區域，以判斷一障礙物之位置，令該本體藉由該驅動裝置繞過該障礙物。
6. 如申請專利範圍第3所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該 雷射測距儀係量測與該本體之一距離數值，將該距離數值傳予處理單元作為該驅動裝置帶動該本體之轉向角度。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一抬升裝置，該抬升裝置係設於該本體，且該消毒裝置係設於該抬升裝置一端，又該抬升裝置係連接該馬達，該抬升裝置係移動該消毒裝置至該消毒目標物之方位。
8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中該處理單元更連接一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係監控該本體之即時位置，且該遠端監控裝置更連接一顯示單元，該顯示單元係對應顯示該攝影單元拍攝對應該消毒裝置前方之影像。
9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一導航定位系統，該導航定位系統係設有一對應室內實際操作環境之虛擬地圖，且定位該本體於該虛擬地圖之一位置點。
10. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之智慧型自動偵測消毒機器人，其中，該處理單元更耦接一空氣清淨裝置與一有毒氣體偵測器，且該空氣清淨裝置與該有毒氣體偵測器係設於該本體；該空氣清淨裝置係包含一過濾裝置及一風扇，該空氣清淨裝置係藉由該處理單元驅動該過濾裝置以清除或吸附空氣中之汙染物，而後利用該處理單元驅動該風扇將經清除或吸附汙染物之空氣送出；又該有毒氣體偵測器係耦接一感測單元及一警示單元；當空氣中之有毒氣體經該感測單元檢測後，即將訊息傳送至該處理單元進行分析，而後該處理單元將分析後之訊息傳送至該警示單元。