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紫外线消毒机器人

消耗积分:2 | 格式:zip | 大小:0.17 MB | 2022-12-06

尤立虔

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描述

概念

在大流行期间,消毒对于防止病毒传播非常重要。它直接或间接地影响了我们生活的方方面面。在医院、购物区等拥挤的区域,消毒非常困难。因此,在这种情况下,低成本和可持续的解决方案更容易被接受。

这种疾病是通过细菌和病毒等生物有机体传播的。众所周知的事实是,这些生物体在暴露于紫外线时会变得不活跃。特别是在这次大流行中,UV-C 射线是根除那些破坏性生物的非常有效的方法。但是这些射线落在人体上也是非常危险的。

这就是为什么机器人在这种情况下很重要。机器人用于人类可能面临暴露风险的许多应用中。机器人能够以非常精确、清晰和一致的方式执行日常任务,只需很少或无需人工协助。

在这里,我们正在创建称为紫外线消毒机器人的机器人这种遥控机器人还包含额外的安全功能,如避免碰撞和人体暴露。这个机器人长1.5米。

紫外线消毒机器人

这里是我们的设计。

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我们的设计
 

这里有一些关于机器人的照片。

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正视图
 
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紫外线灯放置在支架和顶部的反射器中
 

人体检测(pir传感器)

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人体检测(正面)
 

防撞(超声波传感器)和摄像头

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防撞(前)和摄像头
 

 

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防撞(背面)
 

在这里,我们的遥控消毒机器人在工作。当检测到人体暴露时,它会自动关闭紫外线灯。紫外线灯可以手动控制。

 

到达消毒地点时应开启。如果在操作过程中检测到有人存在,它将自行关闭。它必须手动打开才能再次工作。当机器人开始移动时,它会检测到前方 30 厘米的障碍物并停在那里并发出警报。如果我们看到它前面有障碍物并试图将其向前移动,它就会停下来。

这里是相机的意见

 

第 1 步:构建 UV 机器人

  • 步骤 1.1:电机和框架

我们使用 4 Geared DC 12v 电机 100rpm,它具有高扭矩。电机安装在胶合板上。电机用夹子和螺丝安装好

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首先只添加了两个电机
 

胶合板是该机器人的坚硬且良好的基材。它的尺寸是30cmx45cm。正面为半六边形,两侧为12cm,正面为9cm。

先只装两台电机,待紫外灯架完成后再装另一台电机。

然后按照上述方法将热管切割成正确的尺寸,下图是机器人的前部。

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Thermocol 切割(前部)
 

然后将切好的碎片放在胶合板上。

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  • 步骤 1.2:紫外线灯安装

UV灯架由长1.5m、直径50mm的PVC管制成。

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PVC管(1.5m长)
 

管子的底部有一块小胶合板被拧紧。

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我们使用 4 根紫外线管,当机器人移动时,我们需要将紫外线照射到更广泛的区域和地板上进行消毒。所以我们可以使用铝箔来散光,并在PVC管周围放置4个UV管。

然后我们必须用铝箔层压PVC管。所以紫外线是反射的,我们可以对大范围进行消毒。

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层压
 

UV管需要灯座来固定pvc管的周围。我们需要一个重量轻的支架。所以它是用 thermocol 和厚纸制成的。为了放置 pvc 管周围的管子,我们需要将 thermocol 切割成圆形。

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上下支架
 

支架的中心部分是thermocol,另外两侧是厚纸片,还贴有铝箔。

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持有人的脸
 
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为了给地板消毒,我们需要在机器人的顶部做一个反射器,所以我们做了一个伞形的反射器。

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顶部反射器
 
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带紫外线管
 
  • 步骤 1.3:安全功能

然后我们需要访问一个安全功能,即人体检测,当检测到生物的运动时它会中断紫外线并防止危险的紫外线。

人体暴露

我们为此安全功能添加了两个 PIR 传感器。该传感器具有 7 米距离的 360 度覆盖范围。它安装在正面和背面。

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支架固定在机器人底座上
 

小盒子是紫外线管驱动器。它适用于230v。

机器人碰撞

我们为此功能添加了两个超声波传感器,一个安装在背面,另一个安装在前面。当机器人遇到 30 厘米外的障碍物时,它会检测到并停止并发出警报。

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  • 步骤 1.4:电子产品

我们需要为紫外线灯提供 230v,我们使用了 150w 逆变器

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150w逆变器
 
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树莓派 4
 

 

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逆变器开关连接
 

第 2 步:编码

你必须使用树莓派来控制这个机器人。这个项目是用树莓派4做的。它连接互联网,通过互联网控制,你可以监控机器人移动时的摄像头视图,还可以控制紫外线灯。

当机器人移动并手动打开紫外线灯时,突然检测到任何移动时,它会检测并自动关闭紫外线灯并发出警报。当机器人开始移动时,它将检测到前方30cm的障碍物并停在那里并发出声音警报。

在这里,我们使用键盘来控制机器人,当按下箭头键时,它会相应地移动并在按下“Q”和“W”时控制紫外线 - 开和关。您还可以通过更改编码来更改密钥。

  • 步骤 2.1:设置树莓派

首先,您需要安装最新版本的 Raspbian。我建议从树莓派下载带有桌面和推荐软件的最新版本。

您必须下载该软件并将其安装到带有 pi imager 软件的 SD 卡中。然后你连接显示器,键盘,鼠标并启动它

安装操作系统后,更容易访问VNC、CAMERA。

要启用 VNC 和相机,请按照以下步骤操作,

选择 Menu > Preferences > Raspberry Pi Configuration > Interfaces 并确保 VNC 已启用以及摄像头

仅通过启用 VNC 不会显示相机预览,您将转到 VNC 设置

单击 VNC 图标 > 菜单 > 选项 > 故障排除 > 启用直接捕获模式并应用设置

  • 步骤 2.2:安装库

导入库以向此代码添加特殊功能。

要安装库,请打开终端

首先我们需要pygame库来获取控制机器人的钥匙

sudo apt-get install python-pygame

用于导入库

import pygame

其他库是内置的库。所以我们不需要安装。

  • 步骤 2.3:按键

使用pygame库导入此项目用于控制机器人的键盘键首先导入pygame库

import pygame

初始化一个窗口

pygame.init()
pygame.display.set_mode((100,100))

创建一个从键盘获取键的函数

def getKey(keyName):
    ans = False
    for eve in pygame.event.get():pass
    keyInput = pygame.key.get_pressed()
    myKey = getattr(pygame,'K_{}'.format(keyName))
    if keyInput [myKey]:
        ans = True
    pygame.display.update()
    return ans
  • 步骤 2.4:相机

之前启用了相机。我们必须得到预览

from picamera import PiCamera
from time import sleep

def piCam(w=200,h=100,x=0,y=0,fill=True):
    camera = PiCamera()
    camera.resolution = (w,h)
    camera.start_preview(fullscreen= fill,window=(x,y,w,h))
  • 步骤 2.4:电机、pir、超声波传感器和控制紫外线

电机驱动器、超声波传感器、pir 传感器和继电器端子连接到树莓派 GPIO 引脚

电机驱动器有 6 个引脚,三个引脚连接电机 1,三个引脚连接电机 2。两个使能引脚或 PWM 引脚,另一个引脚是每个两个电机的方向控制引脚。

对于前进方向

GPIO.output(In1A,GPIO.HIGH) # motor1 forward
GPIO.output(In2A,GPIO.LOW)
GPIO.output(In1B,GPIO.HIGH) # motor2 forward
GPIO.output(In2B,GPIO.LOW)

对于反向

GPIO.output(In1A,GPIO.LOW) # motor2 backward
GPIO.output(In2A,GPIO.HIGH)
GPIO.output(In1B,GPIO.LOW) # motor2 backward
GPIO.output(In2B,GPIO.HIGH)

设置脉宽调制

pwmA = GPIO.PWM(EnaA,100)
        pwmA.start(0)
 pwmB = GPIO.PWM(EnaB,100)
        pwmB.start(0)

为了转动机器人,改变占空比,我们可以转动机器人。

添加 PIR 传感器以检测人体暴露。这里的代码

if GPIO.input(pir1): # pir1 is defined as pir1 = 18
        print(" Detected ")

超声波传感器有 2 针 ECHO 和 TRIGGER(不包括 VCC、GND)

基本的距离测量是测量触发和回波之间的时间。我们可以用代码来测量时间

GPIO.output(TRIG, True)
  time.sleep(0.00001)
  GPIO.output(TRIG, False)

  while GPIO.input(ECHO)==0:
       GPIO.output(led, False)
  pulse_start = time.time()

  while GPIO.input(ECHO)==1:
      #Check whether the ECHO is HIGH
       GPIO.output(led, False) 
  pulse_end = time.time()
  pulse_duration = pulse_end - pulse_start

  distance = pulse_duration * 17150
  distance = round(distance,2)
  measuredDistance=measuredDistance+distance

为了控制紫外线灯,请使用 2 通道继电器。

if getKey('q'): #for on
        GPIO.output(Relay1,GPIO.LOW) # uv light on
elif getKey('w'): #for off
        GPIO.output(Relay1,GPIO.HIGH) #uv light off

完成。然后运行。

结论

这种机器人可以用紫外线对大范围的区域进行消毒。在这种情况下,这种机器人对于医院、商场和其他人聚集的区域非常有用。

我们现在已经把这个机器人做成了可以远程控制的方式,如果我们使用激光雷达,我们可以自动控制这个机器人不受远程控制,减少超声波传感器的使用。它会更加准确和高效。然后我们安装了不可移动相机而不是移动相机,我们可以使用伺服电机将不可移动相机变成可移动相机。我们用了一个小的紫外线管,如果我们用一个大的紫外线管,照明率会提高,对大面积的消毒效率会更高。在使用大紫外线管时,我们需要更换逆变器。

COVID-19让全球数十亿人感到恐惧,所以我们打造了这样一款低成本的消毒机器人,唯一的目的就是参与抗击疫情。这款机器人拥有无限的未来可能性。我们希望您能够以最有效的方式使用它。

谢谢阅读!


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