1.一种可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,用于封闭式自动清洗马桶内壁,保持马桶卫生,其特征在于,所述可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖(1)包括运动组件(2)、控制与测绘组件(3)、外壳(4);
所述外壳(4)包括上顶盖(41)和围盖(42),所述运动组件(2)、控制与测绘组件(3)均固定在所述上顶盖(41)上;
所述运动组件(2)包括依次连接的一号旋转模块(21)、二号运动模块(22)、三号摆动模块(23)、四号往复运动模块(24)和刷洗模块(25),所述一号旋转模块(21)固定在所述上顶盖(41)上,通过所述一号旋转模块(21)、二号运动模块(22)、三号摆动模块(23)、四号往复运动模块(24)的运动实现所述刷洗模块(25)沿竖直方向的升降和垂直于竖直方向的水平
360°旋转运动。
所述控制与测绘组件(3)包括控制中心(31)与红外传感器(32),所述控制中心(31)上装有视觉传感摄像头与照明光源,所述红外传感器(32)安装在所述刷洗模块(25)上,所述控制中心(31)与所述运动组件(2)上的各个模块的动力输入端以及所述红外传感器(32)连接,控制所述的运动组件配合所述红外传感器(32)实现对马桶壁进行测绘,生成栅格地图,并根据所述栅格地图规划所述的刷洗模块(25)的清洗过程。
2.根据权利要求1所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述一号旋转模块(21)包括竖向放置的起旋转运动作用的一号舵机(211)、连接并固定一号舵机的一号舵机支撑架(212)、连接一号舵机(211)和二号运动模块(22)的一号圆形金属舵盘(213)。
3.根据权利要求1所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述二号运动模块(22)包括二号舵机支撑架(221)、二号舵机(222)、二号圆形金属舵盘(223)、一号长U型支架(224),所述二号舵机支撑架(221)与所述一号圆形金属舵盘(213)固连,所述二号舵机(222)固定在所述二号舵机支撑架(221)上,所述二号舵机(222)的输出轴通过所述二号圆形金属舵盘(223)与一号长U型支架(224)的U型口的一端连接作动力输出端,二号舵机支撑架(221)与一号长U型支架(224)的另一端U型口进行转动连接。
4.根据权利要求3所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述三号摆动模块(23)包括二号长U型支架(231)、三号圆形金属舵盘(232)、三号舵机(233)、三号舵机支撑架(234),所述二号长U型支架(231)与所述一号长U型支架(224)固连,所述三号舵机(233)固定在所述三号舵机支撑架(234)上,并将所述三号舵机(233)的输出轴通过三号圆形金属舵盘(232)与二号长U型支架(231)的U型口的一端连接作为动力输出端,三号舵机支撑架(234)与二号长U型支架(231)的另一端U型口进行转动连接。
5.根据权利要求4所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述四号往复运动模块(24)包括四号舵机支撑架(241)、四号舵机(242)、固定件(243),所述四号舵机支撑架(241)直接与三号舵机支撑架(234)固定,四号舵机(242)固连在四号舵机支撑架(241)上,四号舵机(242)输出轴与所述刷洗模块(25)连接,所述固定件(243)也与所述刷洗模块(25)连接,用于提供辅助支撑。
6.根据权利要求5所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述刷洗模块(25)包括往复运动涡轮蜗杆传动杆、一次性刷头、夹取器,所述往复运动涡轮蜗杆传动杆包括公壳杆(252)、母壳杆(251)、涡轮(258)、蜗杆(256)、固定盘(259),所述的公壳杆(252)和母壳杆(251)组成容纳涡轮(258)、蜗杆(256)的空腔,所述涡轮(258)与所述四号舵机(242)的输出轴相连接进行动力传输,蜗杆(256)的一端通过所述固定盘(259)限位;
所述夹取器包括与蜗杆(256)的输出端连接的推杆(257)、与推杆(257)通过孔位连接的夹取臂(254)、夹取器盖(253),夹取臂(254)与刷头(255)连接;所述夹取臂(254)在推杆(257)作用下伸出和缩回,完成夹取和抛弃一次性刷头(255)的操作。
7.根据权利要求5所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖,其特征在于,所述外壳(4)包括还包括新刷头储存盒(43)、抛弃刷头收集盒(44),均固定在所述围盖(42)上,所述的控制中心还包括通过控制所述运动组件(2)上的各个模块的动力输入端实现夹取臂(254)从新刷头储存盒(43)中夹取新刷头或抛弃使用过的刷头到刷头收集盒(44)中。
8.一种如上述任意一项权利要求所述的可更换一次性刷头的智能坐便器清洗盖的清洗方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1:位于所述刷洗模块(25)上的红外传感器,依靠所述控制中心控制所述一号旋转模块(21)中的所述一号舵机(211)带动固定在其上的二号运动模块(22)、三号运动模块(23)、四号往复运动模块(24)和刷洗模块(25)组成的整体实现垂直于竖直方向的360°水平旋转,控制二号舵机(222)和三号舵机(233)实现二号运动模块(22)中的一号长U型支架(224)和三号运动模块(23)二号长U型支架(231)做竖直方向上的旋转运动,从而间接实现连接在二号运动模块(22)上的组件的竖直升降,从而带动红外传感器实现360°水平旋转和竖直位置升降,测得红外传感器在不同竖直位置处距离蹲便器内壁的水平距离的数据;
S2:控制中心根据红外传感器测得的数据,测绘马桶内部尺寸和形状,生产对应的栅格地图,栅格地图中的每一栅格对应一个清洗区域;
S3:控制中心采用A*算法在栅格地图上规划刷头的最佳运动路径;
S4:根据待清洗区域位置确定刷头沿最佳运动路径依次接触的栅格,并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性,若最佳运动路径以及所有栅格均为可行,则确定为最终的最佳运动路径;否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤S3;
S5:根据规划获取的转动角速度确定最终的最佳运动路径上各舵机转动角速度,夹取器自动运动到储存盒处完成夹取一次性刷头的动作,然后完成第一次清洗任务;
S6:第一次清洗任务完成后,视觉传感摄像头与照明光源启动并识别此时坐便器内部残留的污渍情况,控制中心将视觉识别的结果区块对应由红外传感器测绘出的栅格地图,并将残留有污渍的栅格区块标记出来,设定该栅格为污染栅格,然后执行步骤S3专门对该污染栅格清洗。
S7:重复步骤S6,直至坐便器内部脏污情况低于预设污染程度,停止清洗并自动到达收集盒处,完成抛弃动作,抛弃一次性刷头。