一种纳米海绵自主深度清洁机器人及控制方法技术

本发明专利技术公开了清洗机器人技术领域的一种纳米海绵自主深度清洁机器人，以实现避障功能和清洁，为了实现上述目的，本技术方案包括机器人机构以及纳米海绵机构，机器人机构包括机器人外壳、电池盒架、步进单元、万能架、超声波传感器单元、控制单元、移动单元和风机单元；纳米海绵机构包括海绵架，放置在海绵架内的纳米海绵以及下压板，纳米海绵架、下压板和机器人外壳通过轴部件连接成一体。本技术方案中利用单片机为控制核心,以超声波传感器架数据为核心进行实时计算，完成处理实现避障及区域的覆盖清洁的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米海绵自主深度清洁机器人及控制方法
本专利技术属于清洗机器人
，具体是一种纳米海绵自主深度清洁机器人及控制方法。
技术介绍
随着时代的发展,实验室在进行实验后，室内地面杂物灰尘较多,有些不太清洁的方面,如果使用人工对实验室进行清洁处理比较棘手,会大量地消耗人工的劳动时间，目前而言,扫地机器人是一种新型的扫地方式，通过机器人代替人工进行清洁实验室是一种趋势。然而，现有技术存在的问题在于，现有技术中的扫地机器人在对地面进行清扫过程中，避障功能和区域的覆盖清洁功能效果比较差，清洁效率比较低，因此，亟需设计一款新型的机器人。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种纳米海绵自主深度清洁机器人，对地面进行清扫过程中，能够实现避障功能和区域的覆盖清洁功能，清洁效率比较高。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种纳米海绵自主深度清洁机器人，包括机器人机构以及与所述机器人机构配合连接的纳米海绵机构；所述机器人机构包括机器人外壳，设置在所述机器人外壳的上表面的电池盒架,设置在所述电池盒架中心处且与所述电池盒架通过螺栓连接的步进单元，设置在所述机器人外壳上表面的万能架,设置在所述万能架上的超声波传感器单元,设置在所述万能架上的控制单元，固定设置在所述机器人外壳的外侧底部的移动单元，以及设置在所述机器人外壳内的风机单元；所述纳米海绵机构包括海绵架，放置在所述海绵架内的纳米海绵，以及设置在所述海绵架上方的下压板，所述纳米海绵架、所述下压板和所述机器人外壳通过轴部件连接成一体。采用上述方案后实现了以下有益效果：1、相对于传统的清洁机器人技术方案，本技术方案中采用以主控板中单片机作为主控制器使用，对该系统将以超声波传感器架中超声波传感器采集的数据为核心进行实时计算，完成处理纳米海绵自主深度清洁机器人的避障及区域的覆盖清洁的功能。2、相对于传统的清洁机器人技术方案，本技术方案中采用以主控板中单片机作为主控制器使用,通过下压板使清洁机器人进行工作，控制海绵机构的直线轴承在光轴内上下运动，通过直流电机控制麦克纳姆轮的运动方向，从而控制清洁机器人的运动方向和清扫位移，从而实现纳米海绵对实验室的地面的清洁和清扫,清扫效率比较高。3、相对于传统的清洁机器人技术方案，本技术方案中通过超声波传感器架，承载基于Fuzzt-PID算法，该算法的原理为进入程序显示当前采样值再通过函数定义变量值，然后输出数值，进行PID运算输出控制量，从而进行对采集的数据进行实时计算和处理，从而实现避障及区域的覆盖清洁的功能，该纳米海绵自主深度清洁机器人的智能性、简便性、清洁精度比较高。进一步的,所述轴部件包括光轴和直线轴承，所述光轴和所述直线轴承为嵌入式连接。有益效果：本技术方案中利用步进电机架内的步进电机控制直线轴承在光轴内上下运动，从而控制对纳米海绵机构进行对实验室地面进行清洁，清洁精度比较高。进一步的,所述步进单元包括步进电机架和固定设置在所述步进电机架内的步进电机，所述步进电机与所述直线轴承电性连接并控制所述直线轴承在所述光轴上下运动。有益效果：本技术方案中利用步进电机架上的步进电机精确控制直线轴承在光轴内上下运动，步进电机受单片机控制，通过超声波传感器进行数据计算，控制的精准度比较高。进一步的,所述超声波传感器单元包括超声波传感器架和设置在所述超声波传感器架内超声波传感器。有益效果：本技术方案中利用超声波传感器对地面的数据进行采样分析,采用数据算法进行分析,进行数据的实时计算和处理,实现对地面清扫的数据采集和运算,数据采集和运算效率比较高。进一步的,所述移动单元包括设置在所述机器人外壳内的直流电机，设置在所述机器人外壳外侧底部的麦克纳姆轮，所述直流电机分别通过轴与所述麦克纳姆轮连接。有益效果：本技术方案中直流电机和麦克纳姆轮为配合式-轴与空的配合,利用直流电机控制麦克纳姆轮移动控制清洁机器人的运动方向和位移,实现精准避障和方向控制,便于机器人的操控移动。进一步的,所述麦克纳姆轮的数量为3个，每两个所述麦克纳姆轮的夹角为120°。有益效果：本技术方案中在轮穀边缘沿轴线成一定角度均匀安装可自由旋转的麦克纳姆轮，便于整个清洁机器人的运动平稳性能和方向控制性能。进一步的,所述控制单元包括主控板，所述主控板内设置有单片机，所述单片机分别与所述直流电机、所述步进电机、所述超声波传感器电性连接。有益效果：本技术方案中通过主控板中的单片机控制直流电机和步进电机分别控制麦克纳姆轮和纳米海绵机构移动和对实验室进行清扫和清洁，实现精准清洁。进一步的,所述风机单元包括风机方块、风道挡板和过滤网，所述风机方块和所述风道挡板为一体结构，所述过滤网嵌入所述风机方块和所述风道挡板的前端。有益效果：本技术方案中通过风机单元将吸附在纳米海绵上的污垢通过风机方块吸附在过滤网上，然后将实验室的污垢过滤出来，从而对实验室进行清洁工作。一种纳米海绵自主深度清洁机器人的控制方法，包括以下步骤：步骤1：Fuzzy-PID算法通过单片机控制超声波传感器对地面污渍程度进行数据采样，采样数据进入单片机显示出采样值；步骤2：对采样值通过函数定义变量值，Fuzzy-PID算法中函数定义的变量值为纳米海绵清洁程度，对变量值进行解模糊运算和PID运算，对纳米海绵对地面清洁控制量的输出。有益效果：本技术方案中通过不断通过Fuzzy-PID算法,用单片机为核心板控制清洁机器人的清扫功能，使清洁机器人实现避障及区域的覆盖清洁的功能，进而解决不利于用水清洁的实验室地面清洁的问题。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的机器人机构和纳米海绵机构的组装结构示意图；图3为本专利技术的机器人外壳的内部结构示意图；图4为本专利技术的纳米海绵机构的示意图；图5为本专利技术整体结构的剖面示意图；图6为本专利技术的控制方法的流程图；图7为本专利技术的Fuzzy-PID算法流程图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：1、纳米海绵；2、麦克纳姆轮；3、步进电机；4、风道挡板；5、电池盒架；6、海绵架；7、直线轴承；8、下压板；9、直流电机；10、机器人外壳；11、风机方块；12、超声波传感器架；13、万能架；14、步进电机架；15、光轴；16、过滤网；17、主控板；18、通孔。实施例基本如附图1-5所示：一种纳米海绵自主深度清洁机器人，包括上部的机器人机构以及机器人机构下部且与机器人机构固定配合连接的纳米海绵机构；其中：机器人机构包括机器人外壳10，固定安装在机器人外壳1的上表面的电池盒架5,固定安装在机器人外壳1的上表面的电池盒架5,固定安装在电池盒架5中心处的步进单元，固定安装在机器人外壳上表面的万能架13,固定安装在万能架13上的超声波传感器单元,固定安装在万能架13上的控制单元，固定设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米海绵自主深度清洁机器人，其特征在于：包括机器人机构以及与所述机器人机构配合连接的纳米海绵机构；/n所述机器人机构包括机器人外壳，设置在所述机器人外壳的上表面的电池盒架,设置在所述电池盒架中心处且与所述电池盒架通过螺栓连接的步进单元，设置在所述机器人外壳上表面的万能架,设置在所述万能架上的超声波传感器单元,设置在所述万能架上的控制单元，固定设置在所述机器人外壳的外侧底部的移动单元，以及设置在所述机器人外壳内的风机单元；/n所述纳米海绵机构包括海绵架，放置在所述海绵架内的纳米海绵，以及设置在所述海绵架上方的下压板，所述纳米海绵架、所述下压板和所述机器人外壳通过轴部件连接成一体。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米海绵自主深度清洁机器人，其特征在于：包括机器人机构以及与所述机器人机构配合连接的纳米海绵机构；
所述机器人机构包括机器人外壳，设置在所述机器人外壳的上表面的电池盒架,设置在所述电池盒架中心处且与所述电池盒架通过螺栓连接的步进单元，设置在所述机器人外壳上表面的万能架,设置在所述万能架上的超声波传感器单元,设置在所述万能架上的控制单元，固定设置在所述机器人外壳的外侧底部的移动单元，以及设置在所述机器人外壳内的风机单元；
所述纳米海绵机构包括海绵架，放置在所述海绵架内的纳米海绵，以及设置在所述海绵架上方的下压板，所述纳米海绵架、所述下压板和所述机器人外壳通过轴部件连接成一体。


2.根据权利要求1所述的一种纳米海绵自主深度清洁机器人，其特征在于：所述轴部件包括光轴和直线轴承，所述光轴和所述直线轴承为嵌入式连接。


3.根据权利要求2所述的一种纳米海绵自主深度清洁机器人，其特征在于：所述步进单元包括步进电机架和固定设置在所述步进电机架内的步进电机，所述步进电机与所述直线轴承电性连接并控制所述直线轴承在所述光轴上下运动。


4.根据权利要求3所述的一种纳米海绵自主深度清洁机器人，其特征在于：所述超声波传感器单元包括超声波传感器架和设置在所述超声波传感器架内超声波传感器。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭卜源，张柄，张亚锋，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61