本发明涉及光学传感器的清洗除污技术领域，具体而言，涉及一种光学传感器隔离清洗装置。
背景技术：
随着智能移动机器人行业快速发展，各种类型的移动机器人层出不穷，应用场景也越来越丰富。室内的清扫消毒机器人、站点机器人(燃气站、电站等)以及在荒外工作的油田巡检机器人等，不同应用目的的机器人正被广泛应用。
而在这些机器人上，各种光学传感器如激光雷达(lidar)、可见光摄像头、热红外摄像头等光学部件作为移动机器人进行环境感知的重要传感器，有着极其重要的地位。如果这些光学部件出现问题，那么机器人相应的功能就会受到影响。在日常使用过程中，智能巡检机器人经常会遇到雨、雪和沙尘等恶劣天气以及道路泥泞和灰尘扬抑的糟糕状况，导致激光雷达探测镜面或者摄像头等光学部件表面非常容易附着灰尘、泥土等各种污渍以及雨滴和水雾等，这将严重影响巡检机器人的正常工作。
实际应用中，影响光学部件工作的可能因素总结如下：机器人工作在粉尘较多环境；机器人进行喷雾作业(加湿/消毒等)；寒冷地区，机器人由过冷区域进入过热区域时；机器人在现场时间较长，表面积灰多；室外作业，雨雪扬尘天气；或其它有可能使光学部件表面附着异物的情况等。
移动机器人在以上情况(现实场景不仅限于以上情况)中，极易导致光学传感器表面异物过多。如果雷达受到这些因素影响，表面污渍较多，会影响机器人导航定位，严重时机器人彻底瘫痪；如果相机受到这些因素影响，可能无法执行特定巡检任务。
本申请发明人发现，现有对光学部件进行清洁的装置主要是通过清洁刷配合控制电路对移动机器人上面的光学部件进行清洗除污。例如：在激光雷达周围添加刷扫组件，当激光雷达需要进行清洁时，清洁刷回围绕雷达进行运动，达到清洁雷达的目的，使用移动组件对雷达进行清洗，容易损坏，且清洁刷会遮挡雷达的一部分扫描范围；或者，采用喷液方式对激光雷达表面进行喷洗清洁，然而对于雷达频繁的被污渍附着的情况并不适用，频繁的冲洗对雷达的工作以及清洗液的消耗都有影响，而且容易极度限制雷达的探测范围。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种光学传感器隔离清洗装置，其能够使光学部件避免被粉尘、喷雾以及气体水雾影响，并且能够避免对光学部件的信号感应产生影响。
本发明提供的光学传感器隔离清洗装置是这样实现的：
一种光学传感器隔离清洗装置，包括：气体膜产生机构，所述气体膜产生机构包括：过滤模块，以及与所述过滤模块连通的气压模块；所述过滤模块用于对空气进行净化；所述气压模块用于吸入过滤后的洁净空气并对洁净空气进行压缩，以使被压缩后的气体能够喷出并在光学传感器表面形成空气薄膜。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述气压模块包括：与所述过滤模块连通的涵道，且所述涵道设有气体喷口；所述涵道内设置有风扇；所述风扇用于将洁净空气吸入，并压缩洁净空气。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述过滤模块包括：本体，以及与所述本体连通的进气管道和出气管道，且所述出气管道与所述气压模块连通；所述本体内设置有过滤片，所述过滤片用于过滤空气中的水分和/或灰尘。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述气体膜产生机构还包括：调温模块；所述调温模块设置在所述过滤模块与所述气压模块之间，用于对洁净空气进行温度调控；或，所述调温模块与所述气压模块连通，用于对气体进行温度调控。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述调温模块包括：调温结构，以及与所述调温结构连接的制冷器和/或发热器；还包括：与所述调温结构连接的第一温度传感器。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述调温结构包括：圆环形罩体，以及设置在所述圆环形罩体中间的多个调温片，且多个所述调温片沿所述圆环形罩体的周向均匀分布。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还包括：清洁液喷液机构，所述清洁液喷液机构包括：储液模块，以及与所述储液模块连通的液压模块；所述储液模块用于盛放清洁液体；所述液压模块用于进行液体的吸入与喷出；当光学传感器需要进行深度清洁时，所述气体膜产生机构暂时停止工作，所述液压模块从所述储液模块中吸取清洁液，并喷洒在所述光学传感器的表面；所述气体膜产生机构继续喷气，气体推动清洁液在所述光学传感器表面流动并带走表面污渍。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，所述液压模块包括：抽液泵，所述抽液泵设有与所述储液模块连通的入液管道，以及用于清洁液体喷出的液体喷口。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述光学传感器连接，用于监测所述光学传感器的温度；第三温度传感器，所述第三温度传感器用于监测环境温度。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还包括：控制器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器连接；所述控制器还与所述制冷器和/或发热器连接；所述控制器用于结合所述调温结构的温度、所述光学传感器的温度以及环境温度调节所述制冷器和/或发热器的功率。
本发明提供的光学传感器隔离清洗装置的有益效果主要在于：由于设置有气体膜产生机构，且该气体膜产生机构包括有气压模块，因此经气压模块压缩后产生的气体能够喷出以在光学传感器表面形成空气薄膜，从而通过空气薄膜有效防止污渍附着在光学传感器表面；具体地，当外界扬尘或者水汽飘向光学传感器表面时，会受到空气薄膜的影响而改变行进方向，则无法附着在光学传感器的表面；与此同时，考虑到进入气体膜产生机构的空气中本身会带有灰尘或者水汽，而压缩后的气体可能会自带污渍并与清洁目标相悖，因此需要设置过滤模块，对进入气压模块的空气进行前置净化，过滤掉灰尘和水汽，从而气压模块能够吸入过滤后的洁净空气并对洁净空气进行压缩产生气体，且该气体能够喷出以在光学传感器表面形成空气薄膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置中一种气体膜产生机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置的气体膜产生机构中调温模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置中控制系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置的工作流程结构示意图。
图中：
1－气体膜产生机构；11－过滤模块；111－本体；112－进气管道；113－出气管道；114－过滤片；
12－气压模块；121－涵道；1211－直筒部；1212－锥型通道；122－风扇；
13－调温模块；131－调温结构；1311－圆环形罩体；1312－调温片；132－制冷器和/或发热器；
2－清洁液喷液机构；21－储液模块；22－液压模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1－图2所示，本实施例提供一种光学传感器隔离清洗装置，其包括：气体膜产生机构1，气体膜产生机构1包括：过滤模块11，以及与过滤模块11连通的气压模块12；其中，过滤模块11用于对空气进行净化；气压模块12用于吸入过滤后的洁净空气并对洁净空气进行压缩，以使被压缩后的气体能够喷出并在光学传感器表面形成空气薄膜。
本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置的有益效果主要在于：由于设置有气体膜产生机构1，且该气体膜产生机构1包括有气压模块12，因此经气压模块12压缩后产生的气体能够喷出以在光学传感器表面形成空气薄膜，从而通过空气薄膜有效防止污渍附着在光学传感器表面；具体地，当外界扬尘或者水汽飘向光学传感器表面时，会受到空气薄膜的影响而改变行进方向，则无法附着在光学传感器的表面；与此同时，考虑到进入气体膜产生机构1的空气中本身会带有灰尘或者水汽，而压缩后的气体可能会自带污渍并与清洁目标相悖，因此需要设置过滤模块11，对进入气压模块12的空气进行前置净化，过滤掉灰尘和水汽，从而气压模块12能够吸入过滤后的洁净空气并对洁净空气进行压缩产生气体，且该气体能够喷出以在光学传感器表面形成空气薄膜。
在光学传感器表面产生空气薄膜，能够有效让机器人携带的光学传感器避免被粉尘、喷雾以及气体水雾影响。具体地，机器人处于粉尘较多的环境时，如果不采取措施，光学传感器表面很容易就会吸附一层粉尘；机器人进行喷雾作业时，如果不采取措施，光学传感器表面如雷达，很快就会吸附一层液滴。因此，使用空气薄膜隔离这些微小颗粒，能够有效避免雷达表面被异物粘附。
此外，不会对光学传感器的信号感应产生影响。具体地，使用空气薄膜将光学传感器表面与环境进行简单隔离。由于空气无色透明，因此对光学传感器的信号感应不会产生影响；然而，现有技术中，部分带有清洁刷的雷达清洁工具会遮挡部分雷达视野，而本申请采用的技术方案则不会有此弊端。
此处需要补充说明的是，过滤模块11设置在气压模块12的前端，不仅有利于过滤模块11的清洗更换，而且能够保证洁净空气进入气压模块12，从而有效提高气压模块12的使用寿命，大幅度减少使用故障。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，如图2所示，上述气压模块12可以包括：与过滤模块11连通的涵道121，且该涵道121可以设有气体喷口；具体地，上述涵道121可以包括直筒部1211，以及与该直筒部1211连通的锥型通道1212，且气体喷口设置在锥型通道1212的小口径端。涵道121采用此种沿气体移动方向直径逐渐减小的结构，能够有效增加气体的流速，更有利于气体顺利喷出以在光学传感器表面形成空气薄膜。
进一步地，如图2所示，上述涵道121内可以设置有风扇，从而能够通过风扇122将洁净空气顺利吸入涵道121，并压缩空气产生气压。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，如图2所示，上述过滤模块11可以包括：本体111，以及与该本体111连通的进气管道112和出气管道113，且出气管道113与气压模块12连通；具体地，上述本体111内设置有过滤片114，从而通过该过滤片114实现过滤空气中的水分和/或灰尘的目的。
进一步地，上述过滤片114可以包括设置在外层的纺织布，以及设置在内层的无纺布；再进一步地，该纺织布可以由单纤维形成。或者，上述过滤片114可以采用亲水过滤棉材质，从而良好地过滤水分。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，如图3所示，上述气体膜产生机构1还可以包括：调温模块13；该调温模块13可以设置在过滤模块11与气压模块12之间，用于对洁净空气进行温度调控；或，调温模块13可以与气压模块12连通，用于对气体进行温度调控。
因此，当户外的光学传感器过冷或过热时，本隔离清洗装置还能够通过调温模块13将送往喷气口的气体进行温度调控，从而对光学传感器进行温度调控；并且，除了能够调控温度外，还能够有效避免机器人由过冷环境进入过热环境时光学传感器表面会凝聚液滴的现象。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，如图3所示，上述调温模块13可以包括：调温结构131，以及与该调温结构131连接的制冷器和/或发热器132；并且，调温模块13还可以包括：与调温结构131连接的第一温度传感器。
其中，制冷器和/或发热器132也可以根据使用场景进行合理选择；例如：仅具有制冷功能，或仅具有加热功能，或既具有制冷功能又具有加热功能。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，如图3所示，上述调温结构131可以包括：圆环形罩体1311，以及设置在该圆环形罩体1311中间的多个调温片1312，且多个调温片1312优选为沿圆环形罩体1311的周向均匀分布；具体地，该调温片1312可以采用金属散热片，从而当流体经过调温片1312时，调温片1312能够与流体进行热量交换，而后再到达光学传感器表面形成空气薄膜。
进一步地，上述调温片1312可以是金属片，例如：铝片或铜片等；该调温片1312能够对空气加热和制冷，多个调温片1312的中空处可以放置实现加热和制冷功能的调温器(例如：制冷器和/或发热器)，从而对调温片1312进行加热和制冷。
可选地，上述调温结构131可以采用调温芯片、热敏元件、电热丝中的一种或多种。
为了使隔离清洗装置能够对严重污渍附着的情况进行清洁，如图1所示，在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还可以包括：清洁液喷液机构2，该清洁液喷液机构2可以包括：储液模块21，以及与储液模块21连通的液压模块22；其中，储液模块21能够用于盛放清洁液体，液压模块22能够用于进行液体的吸入与喷出。使用时，当光学传感器需要进行深度清洁(部件表面污渍较多而需要进行冲洗)时，气体膜产生机构1暂时停止工作，液压模块22从储液模块21中吸取清洁液，并喷洒在光学传感器的表面；而后，气体膜产生机构1继续喷气，气体推动清洁液在光学传感器表面流动并带走表面污渍，并且光学传感器表面液体能够由气流快速风干，短时间内光学传感器即可恢复工作。
此处需要补充说明的是，如图1中箭头所示，即为气体和液体的分别流动方向。此外，气体膜产生机构1和清洁液喷液机构2的安放位置不受限制，并不一定如图所示。
此外，气体和液体的喷口也可以安装有喷头，且喷头可以优选为可活动连接，也就是说可以改变喷气和喷液角度。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置中，上述液压模块22可以包括：抽液泵，该抽液泵可以设有与储液模块21连通的入液管道，以及用于清洁液体喷出的液体喷口，从而当需要进行喷液时，抽液泵抽取储液模块21中的清洁液，然后将液体经液体喷口泵出至光学传感器表面，对器件进行冲洗。
为了实现喷液效果，该抽液泵需要有一定的压力，因此可以采用功率较大的抽液泵；具体地，上述抽液泵可以采用电动抽液泵，从而具有较稳定的性能。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还可以包括：第二温度传感器和第三温度传感器；其中，该第二温度传感器可以与光学传感器连接，用于监测光学传感器的温度，该第三温度传感器可以用于监测环境温度。具体地，第一、第二温度传感器可以采用接触式传感器，从而达到精准测量的目的；第三温度传感器可以采用非接触式传感器。
在本发明较佳的光学传感器隔离清洗装置还可以包括：控制器，该控制器与第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连接；控制器还与制冷器和/或发热器132连接，从而控制器能够用于结合调温结构131的温度、光学传感器的温度以及环境温度调节制冷器和/或发热器132的功率。
实际应用时，以雷达为例，对于温度调节逻辑，这里有几个前提：加热/制冷装置的调温范围较宽，最大可达－90℃～130℃；环境温度不会超过加热制冷装置的调温范围；环境温度可能超过雷达正常工作的温度区间(雷达正常工作温度通常在－10℃～60℃)。
如图4所示，第一温度传感器的温度与调温片的温度几乎等同，同时也可以认为接近调温片周围空气的温度，进而等效于器件表面空气薄膜的温度；第二温度传感器测量雷达自身的温度；第三温度传感器测量的是环境温度。
调温逻辑有两种情况：环境温度在雷达正常工作温度区间内和环境温度在雷达正常工作温度区间外。
当环境温度在雷达正常工作区间内时，调温模块会对空气调温，令空气薄膜温度接近环境温度，此时与空气薄膜接触的雷达表面温度趋向环境温度；当环境温度骤降或骤升时，只要环境温度在雷达的工作温度范围内，空气薄膜就将温度调至与环境温度相近的温度。并且，调节的过程是以一定调温速度调节的，不是突变的，这样可以有效预防冷空气冷凝在雷达表面。
当环境温度在雷达正常工作区间外时，调温模块会控制空气薄膜温度在雷达正常工作温度范围内，这样雷达周围的温度会维持在雷达正常工作的温度范围内，有效维持雷达工作。
下面以雷达为例借助附图对本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置的工作流程进行详细描述：
如图5所示，机器人启动后，隔离清洗装置即开始工作，雷达表面产生一层空气薄膜。当机器人进行喷雾工作或者处于扬尘环境中时，空气薄膜能够阻止液体喷雾或者灰尘飘向雷达避免污渍粘附在雷达表面。隔离清洗装置开始工作后，机器人除了获取雷达数据进行导航，还会对激光雷达数据中的无效数据的比例进行监测；如果雷达无效数据超过某一阈值，则会停止气体膜产生机构，清洁液喷液机构进行喷液操作，喷液结束后重新启动气体膜产生机构，清洗并风干雷达表面以使雷达恢复工作。
并且，三个温度传感器也会持续监控环境、激光雷达和调温片三个部件的温度。对于温度控制，当前环境温度在雷达的正常工作温度范围内时，调温片对雷达进行调温使雷达温度趋近于环境温度；当环境温度在雷达的正常工作温度范围外时，调温模块对雷达进行调温，使雷达温度保持在正常工作温度范围内。对于调温片处的温度采集，主要用于控制调温片功率，防止调温装置因过大调温功率而烧毁设备。
另外，调温片在对雷达进行调温的过程中，调温片并不是急速改变温度，而是以一个平缓的速度进行调温的。这样调温的一个好处是当雷达由过冷区域进入过热区域时，雷达附近气体温度是缓慢变化的，因此不会出现液体凝结的情况。
本发明实施例提供的光学传感器隔离清洗装置主要具有以下几点优势：
一、采用空气薄膜的方式减少粉尘、喷雾对光学传感器的影响；
二、能够调节光学传感器表面的温度，为光学传感器提供合适的工作环境；
三、机器人周围环境温度突变时，能够避免在光学传感器表面产生水汽，光学传感器能够正常工作；
四、液体与气体结合进行光学传感器表面的清洁，且清洁后部件表面可快速风干，让光学传感器快速正常工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，包括：气体膜产生机构，所述气体膜产生机构包括：过滤模块，以及与所述过滤模块连通的气压模块；
所述过滤模块用于对空气进行净化；
所述气压模块用于吸入过滤后的洁净空气并对洁净空气进行压缩，以使被压缩后的气体能够喷出并在光学传感器表面形成空气薄膜。
2.根据权利要求1所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述气压模块包括：与所述过滤模块连通的涵道，且所述涵道设有气体喷口；
所述涵道内设置有风扇；所述风扇用于将洁净空气吸入，并压缩洁净空气。
3.根据权利要求1所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述过滤模块包括：本体，以及与所述本体连通的进气管道和出气管道，且所述出气管道与所述气压模块连通；
所述本体内设置有过滤片，所述过滤片用于过滤空气中的水分和/或灰尘。
4.根据权利要求1所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述气体膜产生机构还包括：调温模块；
所述调温模块设置在所述过滤模块与所述气压模块之间，用于对洁净空气进行温度调控；
或，所述调温模块与所述气压模块连通，用于对气体进行温度调控。
5.根据权利要求4所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述调温模块包括：调温结构，以及与所述调温结构连接的制冷器和/或发热器；
还包括：与所述调温结构连接的第一温度传感器。
6.根据权利要求5所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述调温结构包括：圆环形罩体，以及设置在所述圆环形罩体中间的多个调温片，且多个所述调温片沿所述圆环形罩体的周向均匀分布。
7.根据权利要求1－6中任一项所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，还包括：清洁液喷液机构，所述清洁液喷液机构包括：储液模块，以及与所述储液模块连通的液压模块；
所述储液模块用于盛放清洁液体；所述液压模块用于进行液体的吸入与喷出；
当光学传感器需要进行深度清洁时，所述气体膜产生机构暂时停止工作，所述液压模块从所述储液模块中吸取清洁液，并喷洒在所述光学传感器的表面；所述气体膜产生机构继续喷气，气体推动清洁液在所述光学传感器表面流动并带走表面污渍。
8.根据权利要求7所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，所述液压模块包括：抽液泵，所述抽液泵设有与所述储液模块连通的入液管道，以及用于清洁液体喷出的液体喷口。
9.根据权利要求5所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述光学传感器连接，用于监测所述光学传感器的温度；
第三温度传感器，所述第三温度传感器用于监测环境温度。
10.根据权利要求9所述的光学传感器隔离清洗装置，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器连接；
所述控制器还与所述制冷器和/或发热器连接；
所述控制器用于结合所述调温结构的温度、所述光学传感器的温度以及环境温度调节所述制冷器和/或发热器的功率。
技术总结