定量智能采样机器人（空调风管检测机器人）项目推广

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定量智能采样机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》以及《公共场所集中空调通风系统卫生规范》、《公共场所集中空调通风系统卫生学评价规范》、《公共场所集中空调通风系统清洗规范》的要求，对中央空调通风系统管道内的灰尘以及微生物进行定量收集并进行现场定量检测的专用设备。

一、设备适用单位：全国各地卫生疾病监控中心

二、目前国内外采样机器人基本上存在以下技术问题：

1，运动系统难以适应复杂的管道现场状况：由于之前的采样机器人运动系统设计简单，无法翻越大的垂直障碍物以及攀爬大角度的斜坡，所以很难达到卫生部对检测机器人运动性能的要求。在实际的检测工作中只能在结构相对简单的管道内工作。

2，采样功能无法适应专业检测需要：之前的采样机器人的采样系统全部采用毛刷转动的收集方法，利用固定的收集容器盛放。首先由于采样系统是检测机器人的一个固定组成部分，无法作到一次采样后即时消毒处理，所以无法承担专业的大量的频繁检测工作。其次采样系统的简单化同样使专业的检测者无法对检测工作进行定量的控制，以及进行灵活多变的现场处理。更无法达到卫生部对采样精度以及采样一致性的要求。

3，监视录像功能不完善：之前的采样机器人的监视视频系统基本上都是固定视角，没有设计水平360°以及仰俯180°多角度监视功能，辅助灯光也不能作到随视角变动的功能，无法达到卫生部的技术要求。

4，控制系统功能单一：之前的检测机器人由于整体的功能简单化，使得其控制系统功能单一，无法进行智能化处理。面对大量复杂的检测工作以及高精度数据处理都无法实现，极大的增加了检测工作者的劳动强度以及出现大量错误的可能。

三、定量智能采样检测机器人技术说明：

1，运动系统：本机器人运动系统使用了专门设计的履带式传动系统。

它的主要特点有：①，特制的耐磨高摩擦力履带在确保机器人长时间大工作量使用的前提下，同时保证了机器人抓地的牢固性。②，特殊设计的履带传动结构使机器人可以翻越70毫米高度的垂直障碍以及爬上45°以上的斜坡。③，运动系统包含两套完全独立控制的强大动力机构，使机器人在管道内可以灵活的运动，完成前、后的直线运动以及进行任意角度的可调半径的转弯动作。

2，采集系统：本机器人采集系统是专门为专业检测单位设计的，完全可以承担 1

任何复杂的检测工作。

它的主要特点有：①，采集系统采用独特设计的密闭气动系统，使整个采集工作在一个密封的独立空间内完成。②，可方便更换的过滤袋既保证了大量灰尘盛放又使每个采集工作之间避免了交叉污染。在10秒内可更换的收集盒便于被拆下进行消毒处理。③，灰尘以及微生物的收集采用了在密封条件下的高真空收取，以及次高压气体辅助推动的方式，既作到整个收集区内的灰尘彻底被收集，又避免了使用毛刷等固定收集方式的交叉污染。

3，监视录像系统：本机器人的监视录像系统被设计为一个相对独立的单元，它的主要特点有：①，整个视频采集系统包含高清晰度摄像头以及照明灯，两者被设计成为一个整体，灯光可以随摄像头的视角进行转动。②，独立的摄像头的视角调整系统，可完成独立的水平方向360°(可要求增加仰俯方向180°)的转动，方便机器人在扁平管道以及大型管道内的检测需要。③，视频采集信号除可在模拟监视器上显示，在模拟收录设备上存储外，还可经过数字化装置处理后直接在计算机上显示以及收录存储。

4，控制系统：本机器人采用工业级的微处理芯片以及工业标准的德国西门子S7-200PLC作为控制核心，结合多种高精度传感器与专业设计的软件系统配合工作。

它的主要特点有：

①，可对机器人运动系统进行高精度，智能化的控制，可在管道内使机器人按照规定程序运动，实现前进、后退、爬坡，转弯（如增加少量配件可实现机器人的定转弯半径的运动方式）等复杂运动。为整个检测工作标准化、程序化、智能化打下了坚实的基础。

②，控制系统可使采样工作自动化，智能化。检测人员可在任意时刻对机器人发送收集采样命令，由控制系统控制机器人自动完成整个采样工作的进行，包括放下收集盒、采样前处理工作、开动次高压装置与真空装置、收集采样、采样后处理工作、停止次高压装置与真空装置、升起采集盒、发送采样完成信号等。以及对整个采样过程中的各个状态参数进行控制。并对程序执行中产生的任何错误进行容错处理。

③，控制系统具有强大的数据分析处理能力，可精确计算机器人已经进行过的采样面积，再配合由美国专业芯片制造公司生产的工业级芯片为核心的高精度应变传感器，在检测现场就可对收集的灰尘做出精确的数据处理，并显示单位面积的积尘数据。

④，控制系统包含一套方便调整的软件系统，可对检测工作的历史数据进行储存，并把相关的控制参数记录在案，方便检测人员定期对整个检测工作中相关参数的分析处理，并对相关控制参数进行个性化的调整。

总之，定量智能采样机器人面对复杂的管道检测工作，将最大限度的满足专业检测单位对智能化、标准化、程序化、方便化检测工作的需要。

四、系统标准配置：

1，定量智能采样机器人本体，包括：运动、采样、监视三个系统

2，控制电缆，包括视频电缆与电缆插头

3，控制系统，集成在运输箱内，包括控制机器人工作和称量系统两个部分，以 2

及一个手持式的控制盒

4，5″液晶显示器，用于视频监视。

5，视频数字压缩盒，将数字信号直接显示并存储于笔记本电脑内。

6，可反复使用的收集盒，10个，可经消毒后重复使用，包含密封件。 7，可反复使用的接气管，20根，可与收集盒一样进行消毒处理。

8，过滤袋更换封口，10个，可与收集盒一样进行消毒处理。

9，小型管道检测机器人，1台，用于小型管道的视频检测与土样收集（无定量功能）

10，人工用定量检测设备，用于人工在管道可到达位置进行定量采样。 11，运输箱，铝制包装箱。

客户可要求增加的个性配置：1，控制用触摸屏，替换控制按钮。2，硬盘录像机，可节省笔记本电脑，作为视频存储设备。3，小型管道定量检测机器人，用于小型管道的定量检测机器人。

五、附录（卫生部规范中对检测机器人设备的技术要求，摘自《公共场所集中空调通风系统清洗规范》附录M——专业清洗设备的技术要求）：

M4.1 风管内部采样机器人

M4.1.1 机器人组成：主要包括运动系统、采样系统、监视录像系统、操作控制系统等。

M4.1.2 运动系统：能够在风管内前进、后退、左转弯、右转弯，单方向行走距离不小于20米，最快移动速度应不低于10米/分钟，并在速度范围内可调节，能够越过高4厘米、坡度大于40?的障碍。

M4.1.3 采样系统：采样机器人应能到达180×250mm 以上的矩形风管内部的规定部位，定量收集风管底面积尘和微生物样品，微生物采样过程中应保证无菌操作。

M4.1.4 采样精度：积尘采样和微生物采样与标准法的相对误差均应小于20%。 M4.1.5 一致性：在相同积尘量的条件下采集样品，其相对偏差应小于10%。 M4.1.6 监视录像系统：采样机器人应能观察风管内不同部位的状况，摄像头应能水平方向旋转360?、俯仰方向旋转180?。

M4.1.7 记录功能：能够将观察到的风管内部状况清晰地记录为影像资料。画面不得出现雪花、条纹、波纹、重影和黑白影像。

M4.1.8 照明功能：采样机器人的照明灯光应与摄像头同步旋转，满足风管内部不同位置清晰观察的需要，照明范围应与监视装置的视角相适应。

M4.1.9 操作控制系统：操作与控制必须在风管外部进行。操作与控制系统重量不大于3Kg。

M4.1.10 机器人的供电电压：应不高于36V。

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第二篇：智能清洁机器人的研发和推广应用

智能清洁机器人的研发和推广应用

学院：机械工程学院

班级：机自097（车辆）

姓名：韩涛

学号：0908030161 摘要：清洁机器人又称智能吸尘机器人或自动吸尘器，它涉及到机械、电子和计算机等知识，是将移动机器人技术和清洁技术融为一体、仿人体清洁动作的高新技术产品。它不仅节省了劳动力资源，而且还解决了人类在复杂恶劣的环境之下不能持续工作的问题。近年来随着科技和社会的不断进步和发展，已受到国内外的重视，成为服务性机器人一个新的研究方向，也成为目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题。

关键词：智能化、自动化、清洁机器人、应用领域、发展前景。

引言:二十一世纪是清洁环保的时代，中国新兴的清洗产业必将迅猛发展。当今，各种绿色、环保的清洗技术不断地推出，新型产品和机械设备不断涌现，清洗产业也几乎渗透到所有的工业领域，以及社会生活地各个方面，直至深入到人们的日常衣食住行中。

人类生活水平不断提高的今天，无论从环境美化、节能增效、还是从人们精神生活需要的角度，清洁业的全面进步已经并正在成为市场经济发展不可缺少的推动力，能为社会环保事业做出不可忽视的贡献。

1、清洁机器人的工作原理和特点

原理：该产品由微电脑控制，可实现自动导航并对地面进行清扫和吸尘，通过碰撞头实现对前方障碍物的躲避和绕过可以使所到角落得到清洁，同时两个超大边扫轮的设计，可使角落和地面扫的更彻底，更干净，两个清扫轮的相对旋转，更使得垃圾不会从机体底部溜掉，清洁更完善，同时清扫吸尘一体的双重作用，使扫起来的尘土更有规律和顺畅的进入垃圾收集盒内，并且通过在前轮和清扫轮动力箱内上安装光电传感器，可以使该机器人拥有自动防机体卡死和扫轮卡死的功能，当被卡住使其自动后退或关机，并在碰撞头上装有红外反射探测器，可自动判断前方是否悬崖，并自动绕开。

特点：（1）扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率：整个清洁过程不需要人控制，减轻人的操作负担，人们可以利用节省的时间做其他有意义的事。

（2）低噪音：小于50分贝，清洁房间的过程免受噪音之苦。

（3）净化空气：内置活性碳、吸附空气中有害物质。

（4）轻便小巧：轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。

2、国内外清洁机器人的发展过程及现状

目前在欧美日等发达国家,吸尘机器人开发较早,应用范围也较广,近些年,已经开发出多种面向市场的智能吸尘机器人。如日本产吸尘器、澳大利亚的V4 吸尘机器人、瑞士三叶虫吸尘器、美国伦巴(Roomba) 吸尘器、韩国推出的ICLEBO。 继国内全力推出KV8智能清洁机器人，各款清洁机器人都相继推出，功能也在不断的完善，虽然在反映灵敏度有些不如欧美，价格上却占了很大的优势，性价比是最高的的。符合我们中国国情，是我们的大众产品，也是受国内众多消费者青睐的最重要的原因。同时，很多高等院校也对清洁机器人作乐很多的研究工作，并取得了很大的成果。但是我国在这方面的研究技术仍旧落后于欧美国家。 3、清洁机器人存在的问题 (1) 目前,价格过高是严重影响清洁机器人打入家电市场的主要因素, 为了大幅度降低其成本,必须开发智能传感器、专用运动控制的数字处理芯片; 其次, 应该看到蓝牙技术在家电行业的应用前景,通过采用蓝牙技术将过高的数字处理器成本转移到用户的个人电脑上,则有望在短期内将吸尘机器人的成本降低在千元左右。

(2) 未来的清洁机器人将向自主式和人工智能化发展, 因此必须结合现有的基于自适应控制、预测控制、模糊逻辑、神经网络等移动机器人运动规划和控制技术,研究对环境障碍物具有安全可靠的防碰撞功能的智能运动规划与控制器及高效的传感器融合算法,是在现实环境中实现具有良好的自适应性行为的机器人的关键。 (3) 电源技术是吸尘机器人研究工作的核心问题之一, 除了为机器人运动、吸尘及控制电路提供能量外, 还需优化自动充电方案, 保证机器人能及时进行充电,能够自动完成对指定环境的吸尘任务。在研究提高化学电池使用寿命、缩小体积的同时, 一种新兴的质子交换膜燃料电池具有功率大、能量高、寿命长和体积小等优点, 为移动电源提供了一种合适的电源 。

4、清洁机器人的应用前景和研究意义

清洁机器人作为服务性机器人的一种，能够使人们从繁重的清洁工作中解脱出来，具有广泛的应用前景。

作为令人满意的智能清洁机器人，它具有能自动并彻底清洁家庭或办公室中它能走得到的地面的功能，不需要人弯着腰操作；不需要人拖着电线移来移去；不需要人把它拆开把累积在内部的垃圾倾倒出来；不需要人在旁边忍受它的噪音，需要的只是人们一次性设定它的工作方式：一次性工作还是每天工作一次、还是隔天工作、每次工作在什么时刻，其余人们便不用管它。它能自动充电、自动把内部垃圾传送到一个大容量垃圾箱中去。同时它还很安全：不会有触电危险、不会撞坏东西、不会被撞坏、不会跌落至楼梯下、也不会走得太远而消失得无影无踪。基于上述的优点，清洁机器人必然会广泛应用于家庭和工作环境以及公共场合，实现其很高的应用价值。

结论：随着清洁机器人关键技术和性能价格比的不断提高或改进, 相信在现有的软硬件条件的基础上,未来几年内就会推出价格适中的全自动清洁机器人产品,进而使清洁器人能像普通家电产品一样走进千家万户,为广大群众制造方便，创造幸福，为这一高新技术产品带来可观的市场和经济效益。

参考文献

【1】胡跃明，丁维中，吴忻生．吸尘机器人的研究现状与展望[J ] ．机器人技术与应用，2002 5(1)．

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【3】陆新华，张桂林．室内清洁机器人导航方法研究[J ]．2003 ，25(1) ：80 - 87．

【4】卢韶芳，刘大维．自主式移动机器人导航研究现状与相关技术[J]．机械学报，2002 ，33(2)．