一种基于视觉算法的AI仿生清洁机器人及控制系统的制作方法

发布时间：2025-08-28 22:49

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本发明涉及清洁机器人领域，具体涉及一种基于视觉算法的ai仿生清洁机器人及控制系统。

背景技术：

1、在一些商场、餐厅和公园等公共场合都会配套建立公共卫生间，随着现在经济的快速发展和生活水平的提高，大家对生活质量的要求也越来越高，因此，公共卫生间的卫生问题也被逐渐重视。

2、通常公共卫生间都是由保洁人员进行打扫，由于商场和公园内的卫生间较多，一个保洁人员需要负责多个卫生间，在打扫卫生间时，会使用到很多清洁设备。

3、但是，现有卫生间清洁设备功能单一，一个清洁工具仅能解决单一的清洁工作，如：鼓风机解决风干地面工作、扫地机器人解决地面清洁工作等；保洁人员需要依次使用不同的清洁设备对卫生间进行清洁，劳动强度大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于视觉算法的ai仿生清洁机器人及控制系统，解决以下技术问题：

2、如何使一个清洁设备自动更换清洁工具对公共卫生间进行清理。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于视觉算法的ai仿生清洁机器人，包括移动机身，包括移动机身；

5、所述清洁机器人还包括机械臂、法兰、深度相机、快拆组件、多个清洁工具和控制器；

6、机械臂，设置在移动机身上方；

7、法兰，固定设置在机械臂远离移动机身的一端；

8、深度相机，固定设置在法兰的一端；

9、所述快拆组件包括：

10、公端，固定设置在法兰的另一端；

11、多个基座，设置在移动机身的顶部；

12、多个母端，与基座一一对应，所述母端卡扣连接在对应基座上；所述母端与公端耦合连接；

13、多个清洁工具，与母端一一对应，所述清洁工具的一端固定设置在对应的母端上，清洁工具的一端与移动机身连接；

14、控制器，设置在移动机身内，与机械臂和深度相机连接；用于控制机械臂和深度相机。

15、作为本发明进一步的方案：所述基座包括：

16、第一安装板，固定设置在移动机身的顶部；

17、两个限位单元，呈左右对称设置在第一安装板的两端；

18、所述限位单元包括限位块、固定弹片；

19、所述限位块固定设置在第一安装板上；

20、所述固定弹片远离机械臂的一端固定设置在限位块上。

21、作为本发明进一步的方案：所述固定弹片靠近机械臂的一端向第一安装板中部的方向凸起。

22、作为本发明进一步的方案：所述母端包括：

23、第二安装板，与清洁工具固定连接；所述第二安装板的两侧开设有配合固定弹片的上端凸起的凹槽；

24、两个侧耳，分别转动设置在第二安装板的两侧；所述公端的两侧分别开设有配合侧耳卡扣连接的卡槽；

25、两个弹簧，分别设置在第二安装板的两侧；所述弹簧的一端与第二安装板的上端固定连接，弹簧的另一端与侧耳的下端固定连接。

26、一种基于视觉算法的ai仿生清洁机器人的控制系统，所述控制系统包括：

27、机械臂，用于将母端与基座卡扣连接和母端与公端耦合连接；

28、深度相机，用于采集母端与基座卡扣连接和母端与公端耦合连接的实时图像数据；

29、分析单元，与深度相机连接，用于对实时图像数据进行分析，获得机械臂的移动参数；

30、控制器，与控制器连接，用于根据分析单元获得的机器臂移动参数对机械臂进行控制。

31、作为本发明进一步的方案：所述分析单元的分析过程为：

32、s1：通过控制器控制机械臂，使公端移动至预定坐标，按预设规则与母端进行耦合；

33、s2：通过深度相机获取公端与母端耦合的实时图像数据，使用视觉检测算法判断当前状态是否耦合成功；若耦合成功，进入步骤s3；若耦合不成功进入步骤s5；

34、s3：控制机械臂，提起母端至清洁预设位置；按照预设规则将母端与基座连接；

35、s4：通过实时图像数据判断两个侧耳是否与公端两侧卡扣成功，若两个侧耳与公端两侧卡扣连接成功，快换完成；若两个侧耳与公端两侧卡扣连接不成功，进入步骤s6；

36、s5：通过实时图像数据获取公端与母端的偏移情况，控制机械臂朝母端的方向移动一个单位，回到步骤s2；

37、s6：通过实时图像数据获取两个侧耳与公端两侧的卡扣连接情况，控制机械臂上的公端向没有卡扣成功的方向水平旋转，给对应侧耳的作用力，回到步骤s4。

38、作为本发明进一步的方案：公端与母端是否耦合成功和公端与母端的偏移情况通过神经网络模型进行判断；神经网络模型的训练方法包括以下步骤：

39、s10：收集公端与母端耦合时的图像数据，并标注每张数据的文本描述；

40、s20：以文本图像对比预训练模型为基础框架搭建文本-图像多模态视觉识别模型。

41、作为本发明进一步的方案：两个侧耳是否与公端两侧卡扣成功通过神经网络模型进行判断；神经网络模型的训练方法包括以下步骤：

42、s100：收集机械臂抬起时侧耳扣入公端的图像数据，包括扣紧与未扣紧等各种情形，并标注每张数据的文本描述；

43、s200：以文本图像对比预训练模型为基础框架搭建文本-图像多模态视觉识别模型。

44、本发明的有益效果：

45、(1)本发明将各种清洁工具分别固定设置在对应的母端上，再将母端卡扣连接在对应基座上，通过控制器控制机械臂，机械臂带动法兰上的公端移动至其中一个母端的一侧，与母端远离移动机身的一侧耦合，通过深度相机获取母端和公端的连接图像，若耦合成功，通过机械臂和公端将母端从基座中取出，进行清洁，实现一个清洁设备自动更换清洁工具对公共卫生间进行清理，且减少占地空间，提高打扫效率；

46、(2)本发明更换清洁工具时，通过控制器控制机械臂将与公端耦合的母端与对应基座卡扣连接，通过深度相机采集母端与基座卡扣连接的实时图像数据，通过分析单元对实时图像数据进行分析，判断母端与基座的偏移情况，并获得机械臂的移动参数，控制器根据移动参数控制机械臂将母端与基座卡扣连接，再通过控制器控制机械臂移动至下一个使用的清洁工具对应的母端上，使公端与母端耦合连接，通过深度相机采集公端与母端耦合连接的实时图像数据，通过分析单元对实时图像数据进行分析，判断母端与基座的偏移情况，并获得机械臂的移动参数，控制器根据移动参数控制机械臂公端与母端耦合连接；促成本次清洁工具更换动作的成功。

47、附图说明

48、下面结合附图对本发明作进一步的说明。

49、图1为本发明一种实施例的主体结构示意图；

50、图2为本发明一种实施例的法兰结构示意图；

51、图3为本发明一种实施例的快拆组件部分结构示意图；

52、图4为本发明一种实施例的基座结构示意图；

53、图5为本发明一种实施例的母端结构示意图。

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