一种具有空气质量监测功能的移动机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种具有空气质量监测功能的移动机器人。


背景技术：

2.近年来，由于城市化进程以及工业领域的快速发展，致使人类生活的环境污染问题日益突出，室内空气污染已成为继煤烟型污染、光化学型污染后的第三代污染问题。据有关数据统计，人类有80％～90％的时间是在室内度过的，室内空气质量的好坏对人们的生命健康具有重要影响，随着近年来室内装修材料的普遍化，室内空气中增加了大量的有害物质，各种因室内有害物质导致的疾病频繁发生，因此，室内空气质量(iaq)对于人类的健康至关重要。
3.目前有关环境监测的设备已经有很多研究，但其集成度较低、体积过大、不具备移动能力的缺点也很明显，仍然需要进一步深入改进。


技术实现要素：

4.为了解决以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有空气质量监测功能的移动机器人，能够对室内环境空气质量进行实时监测并及时发出异常信息，保障人们的身体健康。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种具有空气质量监测功能的移动机器人，包括安装在机器人顶部的甲醛传感器1、pm2.5传感器2、甲烷传感器3、温湿度传感器4、摄像头模块14，所述温湿度传感器4将采集到的信号直接输出数字量，机器人内部安装有a/d转换模块5、主控制器6，a/d转换模块5用于将甲醛传感器模块1、pm2.5传感器2、甲烷传感器3将各自采集到的气体浓度经模拟量转换成对应的数字量；主控制器6用于处理各传感器模块传送过来的数字量，所述主控制器6的输出端分别与lcd显示模块7、语音报警模块8、电机驱动模块10、舵机13、单目摄像头14、无线通信模块15相连，lcd显示模块7用于显示主控制器6处理后的数据，电机驱动模块10用于驱动左电机11、右电机12。
7.所述的甲醛传感器模块1型号为ze08
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ch2o，用于对室内挥发性有毒气体甲醛的含量进行监测。
8.所述的pm2.5传感器模块2型号为zh03a，用于对室内可吸入颗粒物pm2.5的平均浓度进行监测。
9.所述的甲烷传感器模块3型号为mq
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4，用于对室内可燃性气体甲烷浓度的监测。
10.所述的温湿度传感器模块4型号为dht11，用于对室内环境的温度、湿度进行监测。
11.所述的a/d转换模块5型号为tlc2543，用于将传感器获取到的信息经模拟量转换成数字量，发送给主控制器6进行处理。
12.所述的主控制器6为raspberry pi，型号为4b，用于处理各传感器模块传送过来的
数字量，并将处理后的数据实时的送入lcd显示模块7进行显示。
13.所述的语音报警模块8型号为by8301，用于存储多路、多种格式的音频，并通过喇叭9播放音频。
14.所述的电机驱动模块10的型号为l298n，所述的左电机11、右电机12的型号为gjb37
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520直流减速电机。
15.所述的摄像头模块14型号为ov10635，用于在空气质量异常地点拍摄照片。
16.所述的无线通信模块15型号为atk
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sim800c，用于将异常数据及照片通过彩信形式发送给用户。
17.本实用新型的有益效果：
18.该空气质量监测机器人能在室内环境自主移动能力，监测范围更广。
19.测量指标的选取具有针对性和代表性，涵盖装修杀手甲醛，易燃气体甲烷，粉尘污染pm2.5以及环境温湿度，贴合实际生活。
20.采用模块化设计，结构清晰，各个子模块相互独立，可为不同的用户提供选择空间。
21.采用双重报警模式，通过语音报警模块、无线通信模块及时提醒用户发现室内环境的异常情况。
22.各指标的数据读取、显示、异常报警执行时间紧密贴合，具有很强的实时性。
23.有助于用户直观地了解室内空气的质量，从而能够及时进行改善，提高生活品质。
附图说明
24.图1为系统硬件结构图。
25.图2为本实用新型左视图。
26.图3为本实用新型主视图。
27.图4为空气质量监测流程图。
28.图中：1
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甲醛传感器模块，2
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pm2.5传感器模块，3
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甲烷传感器模块，4
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温湿度传感器模块，5
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a/d转换模块，6
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主控制器，7
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lcd显示模块，8
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语音报警模块，9
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喇叭，10
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电机驱动模块，11
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左电机，12
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右电机，13
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舵机，14
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摄像头模块，15
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无线通信模块，16
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供电模块。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
30.如图1图2图3所示：移动机器人主要包括甲醛传感器1(型号为ze08
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ch2o)、pm2.5传感器2(型号为zh03a)、甲烷传感器3(型号为mq
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4)、温湿度传感器4(型号为dht11)、a/d转换模块5(型号为tlc2543)、主控制器6(使用的是raspberry pi 4b)、lcd显示模块7、语音报警模块8(型号为by8301)、喇叭9、电机驱动模块10(使用的是l298n)、左电机11(型号为gjb37
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520)、右电机12(型号为gjb37
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520)、舵机13、摄像头模块14(使用的是ov10635)、无线通信模块15(使用的是atk
‑
sim800c)、供电模块16。
31.所述的甲醛传感器模块1型号为ze08
‑
ch2o，主要是对室内挥发性有毒气体甲醛的含量进行监测，其精度可达0.01mg/m3。
32.所述的pm2.5传感器模块2型号为zh03a，主要是对室内可吸入颗粒物pm2.5的平均
浓度进行监测。
33.所述的甲烷传感器模块3型号为mq
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4，主要是用于对室内可燃性气体甲烷浓度的监测。
34.所述的温湿度传感器模块4型号为dht11，主要是对室内环境的温度、湿度进行监测。
35.所述的a/d转换模块5型号为tlc2543，它是一种12位的逐位逼近式串行a/d转换器。用于将传感器1、2、3获取到的信息经模拟量转换成数字量，发送给主控制器进行处理。
36.所述的主控制器6为raspberry pi，型号为4b，主要用于处理各传感器模块传送过来的数字量，并将处理后的数据实时的送入lcd显示模块7进行显示。
37.所述的语音报警模块8型号为by8301，该模块能存储多路、多种格式的音频，并通过喇叭9播放音频。
38.所述的电机驱动模块10的型号为l298n，主要用于控制电机的运行：调速、运行、停止、步进、匀速等操作。
39.所述的左电机11、右电机12的型号为gjb37
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520直流减速电机，主要为服务机器人的移动提供动力。
40.所述的摄像头模块14型号为ov10635，主要用于在空气质量异常地点拍摄照片。
41.所述的无线通信模块15型号为atk
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sim800c，主要用于将异常数据及照片通过彩信形式发送给用户。
42.所述的供电模块16为可充电的12v蓄电池，可对移动机器人进行供电，也可通过电源转换电路转出5v电源给其他模块供电。
43.其中，该移动机器人通过甲醛传感器1、pm2.5传感器2、甲烷传感器3不断采集室内环境中的挥发性有毒气体甲醛、可吸入颗粒物pm2.5、可燃性气体甲烷的气体浓度，并转换成相应的模拟量，然后通过a/d转换模块5将模拟量转换成对应的数字量；同时温湿度传感器4也不断采集室内环境中的温度、湿度数据并直接输出数字量，将这些数字量送入主控制器6进行处理，将处理后的数据与阈值进行比较，并通过主控制器6实时送入lcd显示模块7显示出来。电机驱动模块10用于驱动左电机11、右电机12完成各种移动指令。左电机11、右电机12带动轮子转动，供电模块16为整个装置提供电源。主控制器6将监测到的数据与阈值进行比较，当监测数据大于阈值时，则判定环境异常，主控制器6控制语音报警模块8工作，语音报警模块8通过喇叭9完成语音报警，并通过摄像头模块14拍摄该位置照片，舵机13用于调整摄像头14的拍摄角度，最后利用无线通信模块15将图片信息和监测测数据发送给用户，通过异常地点照片和异常数据的形式来提醒用户室内某个具体位置空气环境的变化情况。下面将进一步结合附图4阐述其工作原理：
44.在开启电源后，先进行初始化，在完成初始化后，首先通过温湿度传感器4读取室内环境中温湿度的数据并通过lcd显示屏显示出来，然后通过甲醛传感器1完成对空气中甲醛的气体浓度的监测(根据国家ii类民用工程的标准，设定甲醛阈值为0.08mg/m3)，并将其转换成相应的模拟量，利用a/d转换模块5将模拟量转换成数字量输入主控制器6进行处理，主控制器6将处理后的数据发送给lcd显示模块显示出来。当监测到空气中的甲醛含量超过阈值时，语音报警模块8通过喇叭9播放提前录制好的语音信息(请注意，甲醛含量已超标)，同时主控制器6向摄像头模块14发出拍照指令，摄像头模块14拍摄异常区域照片，舵机13用
于调整摄像头拍摄角度。然后通过无线通信模块15以彩信的形式向用户发送甲醛含量异常数据信息及照片。当监测到空气中的甲醛含量处于正常值时，则通过pm2.5传感器模块2对室内可吸入颗粒物pm2.5的平均浓度进行监测(pm2.5平均浓度一般不超过75μg/m3)。并将其转换成相应的模拟量，利用a/d转换模块5将模拟量转换成数字量输入主控制器6进行处理，主控制器6将处理后的数据发送给lcd显示模块显示出来。当监测到空气中的pm2.5含量超过阈值时，语音报警模块8通过喇叭9播放提前录制好的语音信息(请注意，pm2.5含量已超标)，同时主控制器6向摄像头模块14发出拍照指令，摄像头模块14拍摄异常区域照片，舵机13用于调整摄像头拍摄角度。然后通过无线通信模块15以彩信的形式向用户发送pm2.5含量异常数据信息及照片。当监测到空气中的pm2.5含量处于正常值时，则通过甲烷传感器3对室内可燃性气体甲烷的监测(甲烷在空气中遇明火爆炸的下限体积百分比为：5％vol，由于使用的的传感器以ppm为单位，故经过换算设定其阈值为50000ppm)。并将其转换成相应的模拟量，利用a/d转换模块5将模拟量转换成数字量输入主控制器6进行处理，主控制器6将处理后的数据发送给lcd显示模块显示出来。当监测到空气中的甲烷含量超过阈值时，语音报警模块8通过喇叭9播放提前录制好的语音信息(请注意，甲烷含量已超标)，同时主控制器6向摄像头模块14发出拍照指令，摄像头模块14拍摄异常区域照片，舵机13用于调整摄像头拍摄角度。然后通过无线通信模块15以彩信的形式向用户发送甲烷含量异常数据信息及照片。当监测到空气中的甲烷含量处于正常值时，则证明该区域本次监测流程中各项数据正常。移动机器人可根据用户的需求自主移动到下一地点进行监测。