一种移动式空气净化器及其控制方法

1.本发明涉及空气调节领域，具体为一种移动式空气净化器及其控制方法。


背景技术：

2.目前市面上的空气净化器绝大部分都是固定的，使得其有效净化区域往往仅局限于某一个房间，在空气流通差的室内环境中使用时往往无法实现对整个大环境的空气净化。能否对空气进行有效的消毒杀菌是空气净化的一项重要工作，而在消毒杀菌的方式选择上，常见的方式有将消毒液雾化后进行喷洒、使用uv紫外线灯进行照射或采用低温等离子发生器等，其中前两种方式存在环境污染、无法实现人机共存等问题，后一种方式的消毒杀菌有效性则受净化器的风量、等离子发生器的功率等影响。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种移动式空气净化器及其控制方法，解决了现有空气净化器大多是固定于一个位置，有效净化区域存在局限性，无法实现对整个大环境空气净化的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种移动式空气净化器，包括移动底座和位于移动底座上的净化器机体，所述移动底盘的外壳内设有两个同轴设置的驱动轴，每个驱动轴上均设有编码器和橡胶轮，所述移动底盘内还安装有两个伺服驱动电机，两个伺服驱动电机分别通过同步带和带轮与两个驱动轴对应连接，移动底盘内还设有电池，所述移动底盘上设有双目摄像头和激光雷达；
5.所述净化器机体的底座固定于外壳的顶板上，底座的侧面分布有方孔，底座的内腔设有222纳米准分子灯和等离子发生器，底座的内侧沿其内壁放置有复合滤网，底座的顶部可拆装连接有净化器风机。
6.进一步限定，所述移动底盘的顶板上设有四个支撑柱，四个支撑柱的顶端分别与底座的四角固定，所述激光雷达固定于移动底盘顶板上表面的中心、底座的下方。
7.进一步限定，所述底座的顶部一角通过转轴与净化器风机连接，底座顶部的外侧与净化器风机之间通过卡扣连接。
8.进一步限定，所述移动底盘的底面边缘还等距离安装有三个万向轮。
9.一种移动式空气净化器的控制方法，采用如下步骤：
10.移动底座内置上位机和下位机，上位机连接电池、下位机、激光雷达、双目摄像头、等离子发生器、222纳米准分子灯和净化器风机中的离心风机，下位机连接两个伺服驱动电机和两个编码器；
11.上位机根据目标点信息计算出移动底盘目标速度后，下位机根据目标速度经运动学正解计算出两橡胶轮转速，之后通过pwm借助电机驱动板实现对电机电压的控制，从而驱动两个伺服驱动电机旋转；
12.借助上位机及下位机中的预编程程序、编码器、激光雷达和双目摄像头，移动底盘
内上位机的程序对环境自主建图和自主路径规划移动及避障。
13.进一步限定，通过与上位机无线连接的手机、控制器或电脑向上位机输入移动任务和净化任务，上位机根据净化任务控制空气净化器是否开启，并根据移动任务选择原地待命、自主移动或遥控移动。
14.进一步限定，自主移动中上位机根据环境地图信息自主规划路径进行移动，如无环境地图信息，则通过激光雷达和双目摄像头进行自主移动并对环境进行建图后自主规划路径实现移动。
15.本发明具备以下有益效果：
16.通过自主路径规划及移动实现对多个房间或同一房间的不同区域的空气净化，从而实现更高的净化效率；
17.所空气净化部分采用复合滤网、等离子体和222纳米准分子灯，具有除尘除螨、有毒气体吸附和具有高效的消毒杀菌功能，且无论是等离子体还是222纳米准分子灯都对人体无害，可实现人机共存；
18.与现有产品将滤网从侧面取出进行更换的方式不同，净化器采用上下开合、可互相错移的方式，在满足滤网便于更换的同时，实现了将消毒杀菌装置放置于滤网内部，从而降低了整个净化器的高度，实现了整个产品的重心下移，提高了移动的平稳性；
19.移动底盘采用两轮差速驱动，可实现原地自旋，同时借助同步带传动将电机与橡胶轮错开，在满足外壳布局紧凑、整体体积小的同时也留出了足够大的空间放置两块大容量的电池，延长了产品续航时间。
20.移动底盘采用激光雷达和双目摄像头融合避障，通过内置算法，移动底盘可实现对环境的自主建图和对目标点的路径规划，同时移动底盘还可实现对多种障碍物的有效识别以进行局部路径规划。
附图说明
21.图1为本发明整体结构示意图；
22.图2为本发明底盘结构示意图；
23.图3为本发明净化器展开示意图；
24.图4为本发明整体供电模块示意图；
25.图5为本发明控制系统框图；
26.图6为本发明控制方法策略判决框图；
27.图7本发明自主移动控制图。
28.图中：1、万向轮；2、双目摄像头；3、移动底盘；4、支撑柱；5、净化器机体；51、净化器风机；52、底座；6、卡扣；7、激光雷达；8、橡胶轮；9、充电口；10、电池；11、固定架；12、伺服驱动电机；13、驱动轴；14、轴承座；15、同步带；16、带轮；17、支撑架；18、编码器；19、联轴器；20、外壳；21、等离子发生器；22、222纳米准分子灯；23、复合滤网；24、离心风机；25、转轴。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种移动式空气净化器，包括移动底座52和位于移动底座52上的净化器机体5，移动底盘3的底面边缘等距离安装有三个万向轮1，起到辅助转向和移动的目的，移动底盘3的外壳20内通过轴承座14安装有两个同轴设置的驱动轴13，每个驱动轴13上均安装有橡胶轮8，每个驱动轴13上还通过联轴器19安装有编码器18，移动底盘3内通过支撑架17和螺栓安装有两个伺服驱动电机12，两个伺服驱动电机12分别通过同步带15和带轮16与两个驱动轴13对应连接，移动底盘3内通过固定架11限位安装有电池10，外壳20的表面设有对电池10充电的充电口9，移动底盘3上设有双目摄像头2和激光雷达7；
31.移动底盘3采用两轮差速驱动，可实现原地360
°
旋转。
32.移动底盘3的顶板上设有四个支撑柱4，四个支撑柱4的顶端分别与净化器机体5的底座52四角固定，激光雷达7固定于移动底盘3顶板上表面的中心、底座52的下方，底座52的侧面分布有方孔，用于实现空气的进入，底座52的内腔设有222纳米准分子灯22和等离子发生器21，底座52的内侧沿其内壁放置有复合滤网23，底座52的顶部一角通过转轴25与净化器风机51连接，底座52顶部的外侧与净化器风机51之间通过卡扣6连接。
33.打开空气净化器后，环境空气由底座52的方孔进入，依次经过复合滤网23、准分子灯照射、等离子体消毒杀菌后进入净化器风机51内，并由离心风机24排放到环境中；其中净化器机体5的上下部分可通过转轴25实现水平方向的旋转，在需要更换复合滤网23时，只需要把净化器机体5四个表面上的卡扣6向下掰开，即可实现净化器机体5上下部分的错移旋转，然后将复合滤网23从上方提出后进行更换
34.一种移动式空气净化器的控制方法，采用如下步骤：
35.如图5，移动底座52内置上位机和下位机，上位机连接电池10、下位机、激光雷达7、双目摄像头2、等离子发生器21、222纳米准分子灯22和净化器风机51中的离心风机24，上位机还通过无线方式如蓝牙通信模块和wifi的方式连接手机app和电脑以及无线遥控器，下位机连接两个伺服驱动电机12和两个编码器18，上位机为装有linux系统的微型pc，内置软件预编程程序、自主建图导航模块、基本外设控制模块和串口通信模块，下位机为采用stm32f103rc的单片机；
36.如图4，整个机构使用为两块12v锂电池10，12v电压直接给电机驱动板供电，经升压模块升为24v后给等离子发生器21、离心风机24和222纳米准分子灯22供电，经降压模块降压为5v后给激光雷达7、编码器18和上位机供电，降为3.3v后给mpu传感器和stm32供电；
37.如图6，通过与上位机无线连接的手机、无线控制器或电脑向上位机输入移动任务和空气净化任务，上位机根据空气净化任务控制空气净化器是否开启，并根据移动任务选择原地待命、自主移动或遥控移动；
38.自主移动中上位机根据环境地图信息自主规划路径进行移动，如无环境地图信息，则通过激光雷达7和双目摄像头2进行自主移动并对环境进行建图后自主规划路径实现移动；
39.如图7，自主移动通过以下方式实现：上位机根据目标点信息计算出移动底盘3目标速度后，下位机根据目标速度经运动学正解计算出两橡胶轮8转速，之后通过pwm借助电
机驱动板实现对电机电压的控制，从而驱动两个伺服驱动电机12旋转；借助上位机及下位机中的预编程程序、编码器18、激光雷达7和双目摄像头2，移动底盘3内上位机的程序对环境自主建图和自主路径规划移动及避障。
40.通过自主路径规划及移动实现对多个房间或同一房间的不同区域的空气净化，从而实现更高的净化效率；
41.所空气净化部分采用复合滤网23、等离子体和222纳米准分子灯22，具有除尘除螨、有毒气体吸附和具有高效的消毒杀菌功能，且无论是等离子体还是222纳米准分子灯22都对人体无害，可实现人机共存；
42.与现有产品将滤网从侧面取出进行更换的方式不同，净化器采用上下开合、可互相错移的方式，在满足滤网便于更换的同时，实现了将消毒杀菌装置放置于滤网内部，从而降低了整个净化器的高度，实现了整个产品的重心下移，提高了移动的平稳性；
43.移动底盘3采用两轮差速驱动，可实现原地自旋，同时借助同步带15传动将电机与橡胶轮8错开，在满足外壳20布局紧凑、整体体积小的同时也留出了足够大的空间放置两块大容量的电池10，延长了产品续航时间。
44.移动底盘3采用激光雷达7和双目摄像头2融合避障，通过内置算法，移动底盘3可实现对环境的自主建图和对目标点的路径规划，同时移动底盘3还可实现对多种障碍物的有效识别以进行局部路径规划。
45.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。