智能消毒机器人

申报人：周康申报日期：2021-01-03

基本情况

所属批次:

2021校院级项目管理

项目名称:

智能消毒机器人学生选题

项目类型:

创新训练项目

所属学科门类:

工学

所属专业类:

机械类

项目来源名称:

学生自主选题

项目归属学院:

项目期限:

一年期

项目简介:

做一个消毒机器人来取代传统手摇背负式消毒喷雾器，可以更安全更效率的完成消毒工作。做这个机器人目的是为了在无人的条件下，对教学楼，食堂，宿舍的走廊进行定时定量的消毒。

负责人曾经参与科研的情况:

2020三江学院"I Love Innovation"创新设计大赛特等奖

指导教师承担科研课题情况:

无

指导教师对本项目的支持情况:

无

项目级别:

校级

项目成员

序号	学生	所属学院	专业	年级	项目中的分工	成员类型
1	周康	机械与电气工程学院	机械设计制造及其自动化(数控技术)(本科)	2018	负责单片机的编程及调试	第一主持人
2	李苏情	建筑学院	建筑学(本科)	2018	进行采购、整理资料等	成员
3	李秋月	机械与电气工程学院	智能制造工程（本科）	2020	成员	成员
4	徐一宸	机械与电气工程学院	机械设计制造及其自动化(数控技术)(本科)	2018	负责组件搭配及运行调试	成员
5	金慧	机械与电气工程学院	智能制造工程（本科）	2020	成员	成员

指导教师

序号	教师姓名	所属学院	是否企业导师	教师类型
1	刘凯	机械与电气工程学院	否	第一指导教师

立项依据

研究目的:

由于疫情影响，全国各地都在隔离，消毒杀菌，现在国内疫情渐有好转，但是境外输入还是不断，为了减少病毒传染，尽早消灭病菌要按时自我消毒，还要对环境消毒。当前学校内消毒还是人工加传统手摇背负式消毒喷雾器。不仅笨重而且对人力也是浪费。要在消毒时穿戴口罩、帽子、手套，防护服和护目镜。消毒人员长期接触消毒液也会产生伤害。为了避免这两点，做一个消毒机器人，可以更安全更效率的完成消毒工作，对教学楼，食堂，宿舍的走廊进行定时定量的消毒。

研究内容:

以机器人为载体，消毒为目的做一个智能消毒机器人。大小30*30*40

① 机器人通过路线轨道行进，在每层楼走廊中间铺轨道，机器人运行时在轨道上来回运动四次为一次消毒。选在人少的时间段，尽量减少对人体影响。

② 清除障碍。在人少的时间段运行，在机器人身前装红外，在底部装扫横扫机械臂，如果红外视野中有障碍物启动机械臂扫出运动范围。

③ 在机器人上部装消毒装置，朝前进方向反方向做喷雾状保证能快速挥发，消毒剂用量一天一补给，每天早晚七点运行共两次。通过程序控制每次的用量均匀。

④ 机器人中部装摄像头记录消毒过程。联接值班室电脑，有异样可以保证值班室清楚情况。

国、内外研究现状和发展动态:

以复旦大学工程与应用技术研究院副院长甘中学为组长的攻关小组成立后，工研院智能工业机器人及应用工程实验室教授孙云权和青年研究员齐立哲牵头成立了机器人装备实施攻关小组，三天完成消毒机器人的方案和图纸设计，不到三周就成功开发出第一代样机，并与复旦大学附属中山医院的医务人员一起试验应用。消毒机器人在楼道等敞开式空间和病房等较狭窄区域，能够自主无障碍行走、自动消毒，效果和应用前景得到了院方护理部的认可，并结合实际应用场景，提出升级版建议。

创新点与项目特色:

① 对工作环境要求低，可持续作业

② 机器人能够在相对恶劣的工作环境内下工作,可以持续作业,另外改善工人的劳动条件,采用机器人工作后,工人只是用来装卸工件,大幅减少了工人的工作强度,大大的提高了生产线的实际产能。机器人可以减少人力输出，消毒过程相对比较安全。

③ 产品质量稳定,效率高，使用机器人后,产品质量稳定可靠,方便技术人员及时了解现场实际生产情况,控制产品质量,减少人为的操作失误造成产品尺寸超差,可追溯性强。对于时间和用量的把控也比人为的更精确。机器人的联网监控数据传输可以实时保证机器顺利运行。

技术路线、拟解决的问题及预期成果:

① 机器人巡线的控制，双光感巡线+独立光感数线，在巡线的基础上增加定点停车、识别交叉口、绕开障碍等多项任务，想要准确识别并完成这些任务，以定点停车、蔽障任务为基点，将巡线赛道划分为若干个小段，使用传感器、逻辑判断等方式跳出双光感巡线的循环程序，执行与完成任务相对应的程序，然后重新进行巡线任务。在双光感巡线的基础上，在其中一个光感的外侧再放置一个光感。由于使用双光感巡线，标记行进路线的黑线将始终位于前两个光感之间，因而第三个光感探测到黑线只会是两种情况——抵达停车地点或巡线路线交叉处，于是以第三个光感探测到黑线作为结束循环的条件进行编程。

② 要求机器人延一条轨道来回运行，可以将上半消毒装置部分做一个转盘，运动部分运行到尽头时，上半部分旋转180°来达到掉头的目的。

③ 机械臂部分，此机械臂只做地面横扫，所以运动只存在于XY面，通过齿轮驱动回转机构。可以做向内扫起到清扫垃圾作用，但是有较大障碍，所以设计向外扫，要能有一定大的作用力但是速度不用快，保证机器人可以匀速行进。如果目标过大无法挪动影响到机器人行进甚至导致机器人产生位移将会报错给值班室，值班人员可以帮其清楚障碍。

④ 红外控制部分，要在各种光强下都能准确识别，启动机械臂，避免机器人提前看到尽头导致消毒不全面。

⑤ 消毒装置要做一个喷雾状。以教学楼为例，为了保证教学课正常，要求消毒剂迅速挥发，避免影响学生上课体验。

⑥ 摄像头数据传输给值班室。

项目研究进度安排:

① 2021-1-3——2021-1-11要做巡线运动机器人的底基，以四轮车为底做30*30*20的车厢，巡线机器人：巡线机器人是以移动机器人作为载体，以可见光摄像机、红外热成像仪、其它检测仪器作为载荷系统，以机器视觉—电磁场—GPS——GIS的多场信息融合作为机器人自主移动与自主巡检的导航系统，以嵌入式计算机作为控制系统的软硬件开发平台;具有障碍物检测识别与定位、自主作业规划、自主越障、对输电线路及其线路走廊自主巡检、巡检图像和数据的机器人本体自动存储与远程无线传输、地面远程无线监控与遥控等功能。

② 2021-1-12——2021-1-20车厢下半10cm用于放机械臂，由臂部，运动机构和控制系统三大部分组成，产生运动时，绕轴扫动，能够推动5Kg重物。

③ 2021-1-21——2021-1-23车厢上半20cm可以放消毒液，作为空箱存放当日消毒剂用量。

④ 2021-1-24在车厢上部装摄像头，监控录像消毒过程，联网传输给值班室。

⑤ 2021-1-25——2021-1-30上方消毒装置做15*15*15喷雾装置，伯努利原理说的是在流bai质里，流速大，压强小；流速小du，压强大。流体会自动从高压流向低压。在通过三叉管时，低速流动的水流向高速的流动的空气。水被高速空气撕成一小滴一小滴（设想水龙头里流出的水，刚开始速度慢，是水柱）。这些小水滴喷出来后就成了雾。

⑥ 2021-1-12——2021-1-15中间以轴承链接保证车厢与喷射装置能旋转，达到全方位消毒效果。

已有基础:

与本项目有关的研究积累和已取得的成绩:

单片机的学习

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法:

小车组件有缺，需要购买及制作

经费预算

开支科目	预算经费（元）	主要用途	阶段下达经费计划（元）
开支科目	预算经费（元）	主要用途	前半阶段	后半阶段
预算经费总额	3000.00	无	1800.00	1200.00
1. 业务费	500.00	无	300.00	200.00
（1）计算、分析、测试费	100.00	无	100.00	0.00
（2）能源动力费	100.00	无	100.00	0.00
（3）会议、差旅费	100.00	无	100.00	0.00
（4）文献检索费	100.00	无	0.00	100.00
（5）论文出版费	100.00	无	0.00	100.00
2. 仪器设备购置费	1000.00	无	600.00	400.00
3. 实验装置试制费	500.00	无	300.00	200.00
4. 材料费	1000.00	无	600.00	400.00

结束

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