关于智能自动洗头机开发的制作方法论述

　　本开发发明属于自动洗护品技术领域，尤其涉及一种自动洗头机。

　　背景技术：

　　洗头在人们的日常生活中必不可少，它对维护个人卫生和保障人体健康至关重要。目前，洗头大都靠手工完成，费时费力，比较麻烦。随着社会的发展，人们对生活质量的要求不断提高，在科学技术的支撑下，自动洗护产品开始加速出现，自动洗头机正是这类产品中的一个代表。自动洗头机能够代替人工洗头，用在养老院、医院或医患家庭等场合，面向失能人群时，可以解决人员行动不便的问题，帮助改善他们的生活质量，降低陪护者的劳动强度;用于理发厅、美容院等集中服务场合时，可降低人工成本，解决行业用工难等难题;另外，自动洗头机也不排斥普通人群的家用需求。

　　目前，世界范围内开发自动洗头机产品的机构或厂家还比较少，市场上的产品功能过于简单、操作不便、智能化程度低。

　　技术实现要素：

　　本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种自动洗头机，以解决功能简单、操作不便和智能化程度低的问题。

　　为了解决上述技术问题，本发明公开了一种自动洗头机，包括：主控模块、按摩手控制模块、水路控制模块、洗头机本体、按摩手和水路机构;其中，按摩手和水路机构分别与洗头机本体连接;

　　主控模块，用于根据操作请求，生成控制指令，将所述控制指令分发至按摩手控制模块和水路控制模块;

　　按摩手控制模块，用于接收控制指令，控制按摩手按照所述控制指令的执行时序，依次执行所述控制指令所指示的操作;

　　水路控制模块，用于接收控制指令，控制水路机构按照所述控制指令的执行时序，依次执行所述控制指令所指示的操作。

　　在上述自动洗头机中，所述水路机构，包括：热水器、角阀、冷水管路、恒温阀门、第一抽水泵、第一电磁阀、自动喷头、第一液体容器、第二电磁阀、第二液体容器、第三电磁阀和第二抽水泵;

　　角阀分别与热水器的进水口、恒温阀门的冷水进水口和冷水管路的出水口连接;热水器的出水口与恒温阀门的热水进水口;恒温阀门的出水口与第一抽水泵的进水口连接;第一抽水泵的出水口通过第一电磁阀与自动喷头连接;

　　第一液体容器、第二电磁阀、第二抽水泵和自动喷头依次连接;其中，第一液体容器用于容纳洗发液;

　　第二液体容器、第三电磁阀、第二抽水泵和自动喷头依次连接;其中，第二液体容器用于容纳消毒液。

　　在上述自动洗头机中，所述水路控制模块在控制水路机构执行所述控制指令所指示的操作时，包括：

　　根据所述控制指令所指示的操作，控制第一抽水泵和第一电磁阀的开合，实现自动喷水操作;

　　根据所述控制指令所指示的操作，控制第二抽水泵和第二电磁阀的开合，实现洗发液的自动出液操作;

　　根据所述控制指令所指示的操作，控制第二抽水泵和第三电磁阀的开合，实现消毒液的自动出液操作。

　　在上述自动洗头机中，还包括：信号反馈模块和报警模块;其中，所述信号反馈模块，包括：温度传感器、第一液位传感器和第二液位传感器;

　　温度传感器，用于对恒温阀门的出水温度进行监测，输出温度信号;

　　第一液位传感器，用于对第一液体容器中的液体液位进行监测，输出第一液位信号;

　　第二液位传感器，用于对第二液体容器中的液体液位进行监测，输出第二液位信号;

　　主控模块，还用于根据所述温度信号所指示的水温与设定温度阈值的比较结果，生成水温报警指令;以及，根据所述第一液位信号所指示的液位与设定液位的比较结果生成第一液位报警指令;以及，根据所述第二液位信号所指示的液位与设定液位的比较结果生成第二液位报警指令;

　　报警模块，用于根据所述水温报警指令、和/或第一液位报警指令、和/或第二液位报警指令，进行报警。

　　在上述自动洗头机中，所述按摩手，包括：摆臂机构、连杆机构、触手机构、摆臂电机、连杆舵机、直流电机、伺服驱动器、舵机驱动板和驱动电路;

　　伺服驱动器、摆臂电机和摆臂机构依次连接;

　　舵机驱动板、连杆舵机和连杆机构依次连接;

　　驱动电路、直流电机和触手机构依次连接。

　　在上述自动洗头机中，所述按摩手控制模块在控制按摩手执行所述控制指令所指示的操作时，包括：

　　根据所述控制指令所指示的操作，通过伺服驱动器驱动摆臂电机工作，实现摆臂机构运动;

　　根据所述控制指令所指示的操作，通过舵机驱动板驱动连杆舵机工作，实现连杆机构运动;

　　根据所述控制指令所指示的操作，通过驱动电路驱动直流电机工作，实现触手机构运动。

　　在上述自动洗头机中，还包括：信号反馈模块和报警模块;其中，所述信号反馈模块，包括：第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器;

　　第一位置传感器，用于对摆臂机构的运动位置进行监测，输出第一位置信号;

　　第二位置传感器，用于对连杆机构的运动位置进行监测，输出第二位置信号;

　　第三位置传感器，用于对触手机构的运动位置进行监测，输出第三位置信号;

　　主控模块，还用于根据所述第一位置信号所指示的位置、第二位置信号所指示的位置和第三位置信号所指示的位置与设定位置坐标的比较结果，输出动作调节指令;

　　按摩手控制模块，还用于根据所述动作调节指令，对按摩手的动作进行调节。

　　在上述自动洗头机中，还包括：人机交互模块;

　　人机交互模块，用于向用户提供交互界面，响应用户在所述交互界面上的操作，生成操作请求，将所述操作请求发送至主控模块。

　　在上述自动洗头机中，还包括：供电模块;

　　供电模块，用于对所述自动洗头机的各模块进行供电;以及，对所述自动洗头机进行供电保护。

　　在上述自动洗头机中，还包括：无线通信模块;

　　无线通信模块，用于将第三方设备发送的操作请求发送至所述主控模块;以及，接收主控模块发送的自动洗头机的工作状态信息，将所述工作状态信息发送至第三方设备。

　　本发明具有以下优点：

　　本发明公开了一种自动洗头机，按摩手控制模块和水路控制模块在主控模块的控制下控制按摩手和水路机构协同作业，可以自动完成多种洗头动作，洗头功能丰富，无需人工操作，方便使用;且，按摩手和水路机构协同配合工作，提高了洗头过程中的舒适性和清洁度，节约了水资源。

　　附图说明

　　图1是本发明实施例中一种自动洗头机的结构框图;

　　图2是本发明实施例中一种水路机构的结构示意图;

　　图3是本发明实施例中一种按摩手的结构框图;

　　图4是本发明实施例中一种驱动电路的结构示意图;

　　图5是本发明实施例中又一种自动洗头机的结构框图;

　　图6是本发明实施例中一种信号反馈模块的结构示意图;

　　图7是本发明实施例中一种报警模块的结构框图;

　　图8是本发明实施例中一种人机交互模块的结构框图;

　　图9是本发明实施例中一种供电模块的结构框图;

　　图10是本发明实施例中一种主控模块的结构框图。

　　具体实施方式

　　为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

　　参照图1，示出了本发明实施例中一种自动洗头机的结构框图。在本实施例中，所述自动洗头机，包括：主控模块、按摩手控制模块、水路控制模块、洗头机本体、按摩手和水路机构。其中，按摩手和水路机构分别与洗头机本体连接。

　　主控模块，用于根据操作请求，生成控制指令，将所述控制指令分发至按摩手控制模块和水路控制模块。

　　按摩手控制模块，用于接收控制指令，控制按摩手按照所述控制指令的执行时序，依次执行所述控制指令所指示的操作。

　　水路控制模块，用于接收控制指令，控制水路机构按照所述控制指令的执行时序，依次执行所述控制指令所指示的操作。

　　在本实施例中，控制指令可以包括用于执行一次完整的洗头流程的所有指令，例如，一次完整的洗头流程可以包括：润湿→加洗发液→洗头(按摩)→清洗→消毒。其中，润湿、加洗发液、清洗和消毒可以由水路控制模块控制水路机构来实现，洗头(按摩)可以由按摩手控制模块控制按摩手来实现。

　　水路机构

　　在本发明的一优选实施例中，参照图2，示出了本发明实施例中一种水路机构的结构示意图。在本实施例中，所述水路机构具体可以包括：热水器、角阀、冷水管路、恒温阀门、第一抽水泵、第一电磁阀、自动喷头、第一液体容器、第二电磁阀、第二液体容器、第三电磁阀和第二抽水泵。

　　如图2，角阀分别与热水器的进水口、恒温阀门的冷水进水口和冷水管路的出水口连接;热水器的出水口与恒温阀门的热水进水口;恒温阀门的出水口与第一抽水泵的进水口连接;第一抽水泵的出水口通过第一电磁阀与自动喷头连接;第一液体容器、第二电磁阀、第二抽水泵和自动喷头依次连接;其中，第一液体容器用于容纳洗发液;第二液体容器、第三电磁阀、第二抽水泵和自动喷头依次连接;其中，第二液体容器用于容纳消毒液。

　　优选的，水路控制模块在控制水路机构执行所述控制指令所指示的操作时，具体可以包括：根据所述控制指令所指示的操作，控制第一抽水泵和第一电磁阀的开合，实现自动喷水操作;根据所述控制指令所指示的操作，控制第二抽水泵和第二电磁阀的开合，实现洗发液的自动出液操作;根据所述控制指令所指示的操作，控制第二抽水泵和第三电磁阀的开合，实现消毒液的自动出液操作。

　　按摩手

　　在本实施例的一优选实施例中，参照图3，示出了本发明实施例中一种按摩手的结构框图。在本实施例中，所述按摩手具体可以包括：摆臂机构、连杆机构、触手机构、摆臂电机、连杆舵机、直流电机、伺服驱动器、舵机驱动板和驱动电路。其中，舵机驱动板、连杆舵机和连杆机构依次连接;驱动电路、直流电机和触手机构依次连接。

　　优选的，所述按摩手控制模块在控制按摩手执行所述控制指令所指示的操作时，包括：根据所述控制指令所指示的操作，通过伺服驱动器驱动摆臂电机工作，实现摆臂机构运动;根据所述控制指令所指示的操作，通过舵机驱动板驱动连杆舵机工作，实现连杆机构运动;根据所述控制指令所指示的操作，通过驱动电路驱动直流电机工作，实现触手机构运动。可见，在本实施例中，可以实现对按摩手的多自由度的控制，实现对头部的全方位按摩，增加了使用的舒适性和清洁性。

　　以触手机构的运动为例，一个直流电机通过齿轮机构带动触手机构运动，为了防止卷发，直流电机通过齿轮机构控制触手机构在小角度范围内转动(如，30°)。参照图4，示出了本发明实施例中一种驱动电路的结构示意图。驱动电路包括：继电器、直流电机、负载电阻、常开限位开关和常闭限位开关。其中，上电后继电器的线圈左右两端均为V-，直流电机以某一方向转动，在该方向上碰触到常开限位开关时，继电器的线圈右端变为V+，继电器吸合，继电器的线圈右端继续保持为V+，直流电机反向转动;直流电机反向运动过程碰触到常闭限位开关，继电器的线圈右端断电，继电器触点断开，继电器的线圈右端电压为V-，直流电机再次实现反向。通过IO信号和PWM信号可控制直流电机的使能和调速功能。

　　在本发明的一优选实施例中，参照图5，示出了本发明实施例中又一种自动洗头机的结构框图。在本实施例中，所述自动洗头机还可以包括：信号反馈模块、报警模块、人机交互模块、供电模块和无线通信模块。

　　信号反馈模块

　　参照图6，示出了本发明实施例中一种信号反馈模块的结构示意图。在本实施例中，所述信号反馈模块可以包括：温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器。

　　温度传感器，用于对恒温阀门的出水温度进行监测，输出温度信号。

　　第一液位传感器，用于对第一液体容器中的液体液位进行监测，输出第一液位信号。

　　第二液位传感器，用于对第二液体容器中的液体液位进行监测，输出第二液位信号。

　　第一位置传感器，用于对摆臂机构的运动位置进行监测，输出第一位置信号。

　　第二位置传感器，用于对连杆机构的运动位置进行监测，输出第二位置信号。

　　第三位置传感器，用于对触手机构的运动位置进行监测，输出第三位置信号。

　　一优选的，主控模块，还用于根据所述温度信号所指示的水温与设定温度阈值的比较结果，生成水温报警指令;以及，根据所述第一液位信号所指示的液位与设定液位的比较结果生成第一液位报警指令;以及，根据所述第二液位信号所指示的液位与设定液位的比较结果生成第二液位报警指令。

　　另一优选的，主控模块，还用于根据所述第一位置信号所指示的位置、第二位置信号所指示的位置和第三位置信号所指示的位置与设定位置坐标的比较结果，输出动作调节指令。按摩手控制模块，还用于根据所述动作调节指令，对按摩手的动作进行调节。

　　其中，需要说明的是，设定温度阈值可以根据人体的温度承受范围来确定，一旦温度信号所指示的水温超过设定温度阈值，主控模块可生成水温报警指令，并通过报警模块进行报警，与此同时，主控模块还可以直接中止洗头过程。

　　报警模块

　　报警模块，用于根据所述水温报警指令、和/或第一液位报警指令、和/或第二液位报警指令，进行报警。

　　参照图7，示出了本发明实施例中一种报警模块的结构框图。在本实施例中，报警模块可以包括：蜂鸣器和报警灯。所述报警模块可以通过蜂鸣器进行声音报警，同时，通过报警灯进行灯光报警。

　　人机交互模块

　　人机交互模块，用于向用户提供交互界面，响应用户在所述交互界面上的操作，生成操作请求，将所述操作请求发送至主控模块。

　　参照图8，示出了本发明实施例中一种人机交互模块的结构框图。在本实施例中，人机交互模块可以包括：触控屏和无线遥控器。其中，触控屏操作灵活，界面简洁流畅，便于操控使用;无线遥控器能够实现远端的操控。人机交互模块可实现对自动洗头机的全部功能控制，也可对各项参数进行设置。

　　供电模块

　　供电模块，用于对所述自动洗头机的各模块进行供电;以及，对所述自动洗头机进行供电保护。

　　参照图9，示出了本发明实施例中一种供电模块的结构框图。在本实施例中，所述供电模块可以包括：AC-DC电源稳压转换模块，急停开关、过流及漏电保护模块。所述供电模块可以通过AC-DC电源稳压转换模块，将220V市电转换为低纹波、低噪声的24V、12V、5V电源，分别各模块供电，通过降额设计，满足自动洗头机的功率要求;并设置有急停开关，提供紧急断电的功能;同时，设置有过流及漏电保护模块，增加了使用的安全性。

　　无线通信模块

　　无线通信模块，用于将第三方设备发送的操作请求发送至所述主控模块;以及，接收主控模块发送的自动洗头机的工作状态信息，将所述工作状态信息发送至第三方设备。

　　优选的，无线通信模块可以但不仅限于采用WIFI通信，通过TCP/IP协议与各类第三方设备(客户端)进行数据交互，实现对自动洗头机的远程监视和控制。

　　在本发明的一优选实施例中，所述主控模块可以使用TI公司生产的基于Cotex-m4内核的ARM处理器TM4C123GH6PZ，该款处理器集成FPU及丰富的外设，系统晶振为80MHz，能够满足该自动洗头机的使用要求，

　　参照图10，示出了本发明实施例中一种主控模块的结构框图。主控模块包括：I/O接口、AD接口、PWM接口、UART接口和RS485接口等。其中，电磁阀、抽水泵、液位传感器、位置传感器、无线遥控器、蜂鸣器、报警灯可以通过各自对应的I/O接口与主控模块通信;温度传感器通过AD接口与主控模块通信;无线通信模块、触控屏和舵机驱动板通过对应的UART接口与主控模块通信;驱动电路通过PWM接口与主控模块通信;伺服驱动器通过RS485接口与主控模块通信。

　　基于上述实施例，下面对自动洗头机在洗头过程中所涉及的各个流程的具体工作原理进行说明。

　　润湿流程：控制第一电磁阀和第一抽水泵开启，实现自动喷头的自动喷水功能。与此同时，可以控制按摩手工作，以保证头发的充分润湿。

　　加洗发液流程：控制第二电磁阀和第二抽水泵开启，实现自动喷头的加洗发液功能。

　　洗头(按摩)流程：控制按摩手工作，实现对头部的全方位按摩。

　　清洗流程：控制第一电磁阀和第一抽水泵开启，实现自动喷头的自动喷水功能。与此同时，可以控制按摩手工作，以保证头发的充分冲净。

　　消毒流程：控制第三开启电磁阀和第二抽水泵开启，自动喷头喷出消毒液，实现整个水路的消毒。此外，还可以在消毒液喷洒完毕后，控制第一电磁阀和第一抽水泵开启，自动喷头喷水冲洗。

　　总体来说，系统上电后即进行初始化工作，包括：按摩手的上电位置回零，电磁阀和抽水泵的关闭。然后进行洗发液和消毒液的液位检测，一旦检测到液位低于阈值，则进行声光报警提示。完成启动后由用户通过人机交互模块进行头型选择，头型按统计模型有大、中、小三类可供选择。接下来通过人机交互模块进行洗头模式选择，分为自动和手动两种洗头模式，自动洗头模式按润湿→加洗发液→洗头(按摩)→清洗→消毒五个过程顺序执行洗头过程，手动洗头模式可由用户选择进行哪个洗头过程。两种模式均可通过人机交互模块进行参数设置，参数主要包括洗发时间、洗发液用量等，主控模块将用户输入的各项参数存入存储单元。

　　综上所述，本发明所述的自动洗头机，按摩手控制模块和水路控制模块在主控模块的控制下控制按摩手和水路机构协同作业，可以自动完成多种洗头动作，洗头功能丰富，无需人工操作，方便使用;且，按摩手和水路机构协同配合工作，提高了洗头过程中的舒适性和清洁度，节约了水资源。

　　其次，本发明还提供了人机交互模块、无线通信模块和报警模块，提高了该自动洗头机的可操作、易操作性和安全性，设计更加人性化，且可实现对自动洗头机的远程监控和集中管理。

　　此外，供电模块进行了可靠性设计，包括功率核算和降额设计，确保了产品的安全性。

　　本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

　　小结分享：

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