I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   4 ,   No .   4 Dec em b er   201 5 ,   p p .   311 ~ 315   I SS N:  2089 - 4856           311       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   Autono m o us La v a tory  Cleaning  Sys te m               A.   Adithy a   B ha ra d w a j ,   C.   Arun K u m a r,   R.   B a la s ub ra m a nia n,  P .   G o w t ha m                                                                 ECE   De p a rtm e n t,   S S N C o l leg e   o f   En g in e e rin g ,   In d ia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   1 8 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   Oct   2 9 ,   2 0 1 5   A cc ep ted   No v   19 ,   2 0 1 5       T h e   a p p li c a ti o n   o f   in teg ra ted   ro b o t ics   is  b e c o m in g   in c re a sin g l y   c o m m o n p lac e   in   d a y   to   d a y   a p p li c a ti o n s.T h e   id e a   p re se n ted   in   th is  p a p e se e k to   p ro v id e   a   c o n v e n ie n a n d   a   h a ss le - f re e   m e a n o f   c lea n in g   p u b li c   to il e ts  w h il st  m a in tain in g   h y g ien i c   a n d   sa n it a r y   sta n d a rd s.  B y   u sin g   a   c o u n ter   to   re c o rd   th e   n u m b e o f   ti m e o u sa g e ,   a   li n e   f o ll o w e r   m e c h a n ism   to   g u id e   th e   ro b o a n d   a n   R F ID  m o d u le  to   in it iate   th e   f lu sh in g ,   th e   c lea n in g   o p e ra ti o n   is  f u ll y   a u to m a ted   a n d   re q u ire lo w   o p e ra ti o n a p o w e r.   F u rt h e r m o re ,   a   ro b o ti c   a rm   is  p a rt  o f   th e   m o d u l e ,   so   a to   th o ro u g h ly   c lea n   th e   to il e b o w l.   S u c h   a   p r o v isio n   w il c u rtail  th e   ro le  o f   m a n p o w e in   m a in ten a n c e   o f   p u b li c   to il e ts  t o   a   g re a d e g re e ,   a n d   th u s,  se rv e a a   w in - w in   situ a ti o n a   re v o lt in g   o b jec ti v e   is  a c c o m p li sh e d   w it h   c o n sid e ra b le ea se .   K ey w o r d :   Au to n o m o u s   L a v ato r y   C lean in g   S y s te m     R FID       Co p y rig h ©   201 5   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A.   A d it h y B h ar ad w aj ,     E C E   Dep ar t m en t,                                        SS C o lle g o f   E n g i n ee r i n g ,   C h e n n ai ,   I n d ia.   E m ail:  g o w th a m p 1 5 1 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Ur b an   s an itatio n   is   o f   p r i m i m p o r ta n ce   i n   to d a y s   s o ciet y   a n d   th er e x is t   n u m b er   o f   o b s tacle s   t h at   n ee d   to   b co n q u er ed .   A n   ea s y   to   i m p le m e n t,  y et  e f f ec ti v m et h o d   to   f ac ilit ate  t h p r eser v atio n   o f   h y g ien ic  s tan d ar d s   w o u ld   b w elco m id ea ,   an d   h elp   o v er co m th e   v ar io u s   h u r d les  f a ce d ,   s u c h   a s   h u m an   r el u cta n ce   to   en g ag i n   s u c h   task .   W ith   th is   in   m i n d ,   v iab le  id ea   w o u ld   b to   d esig n   r o b o th at  is   f u ll y   au to m ated   in   f u n ctio n i n g   is   co m p ete n i n   p er f o r m an ce . O th er   co n s id er atio n s   i n clu d ea s o f   o p er atio n ,   p o w er   r eq u ir e m en ts   an d   f i n a n cial  e f f ec ti v en e s s . U s in g   lo w   p o w er   m icr o co n tr o ller   an d   s i m p le  y et  ad eq u ate   l in f o llo w er   r o b o t,   th is   id ea   is   v er y   m u ch   p r ac tica ll y   r ea lizab le.       2.   RE L AT E WO RK S   T h co n ce p o f   u s in g   r o b o f o r   th p u r p o s o f   s a n itat io n   ca n   d r a w   m a n y   p ar allels  to   p r es en d a y   tech n o lo g ies:   r o b o ts   ar n o w   u s ed   to   s er v r an g o f   p u r p o s es,  s u ch   as  f ir ef ig h ti n g ,   d is h w a s h i n g ,   s ea r ch   an d   r escu m i s s io n ,   to   n a m s o m e.   A p r esen t,  th clea n in g   p r o ce s s   is   en tire l y   m a n u a an d   n o v er y   p r o d u ctiv e.   T h er ex is t v er y   f e w   m et h o d s   s i m ilar   to   th o n p r o p o s ed .         3.   I M P L E M E NT AT I O N   T h r o b o is   r ea lized   w ith   t h h elp   o f   t w o   m icr o co n tr o ller   u n it s   ( b o th   MSP 4 3 0 ) . T h f ir s o n e   ( r ef er r ed   to   asMC U - 1 )   is   p r es en o n   t h r o b o an d   h elp s   i n   th m o v e m en an d   clea n in g   a ctio n   o f   t h r o b o t.   T h s ec o n d   MCU  ( r ef er r ed   to   asMC U - 2 )     is   i n ter f ac ed   w i th   all  t h 4   cu b icle s   an d   h elp s   k ee p   tr ac k   o f   t h e   co u n ter s .   T o   in itiate  th clea n in g   m ec h a n i s m   o n ce   t h r o b o t   r ea ch es  th d esire d   cu b icle,   a n   R FID   m o d u le  is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   4 Dec em b er   201 5 :   3 1 1     3 1 5   312   u s ed .   T h r o b o is   p o w er ed   b y   1 2 DC   b atter y   an d   ea c h   o f   th M C Us  b y   i n d ep en d en 5 s o u r ce s . T h w o r k i n g   o f   t h is   r o b o t c an   b s p lit in to   f o u r   m o d u le s   as f o llo w s :                   Fig u r 1 .   B lo ck   Diag r a m       3 . 1 .   M o du le  1 :   Cubi cle  Select io n   Def i n T h cu b icle  to   b clea n ed   is   s elec ted   b ased   o n   th f r eq u en c y   o f   u s ag o f   th at  c u b icle.   T h e   n u m b er   o f   p eo p le  v is iti n g   p ar ticu lar   cu b icle   is   s e n s ed   b y   a n   I n f r ar ed   tr an s m itter - r ec e iv er   p air   w h ich   is   p lace d   at  th e   d o o r w a y .   W h e n ev er   a   p er s o n   en ter s   c u b i cle,   h cr o s s es   th is   in f r ar ed   s en s o r ,   ca u s i n g   it  to   b ec o m lo w .   I n   all  s u ch   in s tan ce s ,   th co u n ter   co r r esp o n d in g   to   th at  c u b icle  i s   i n cr e m e n ted .   A l s u ch   in f r ar ed   s en s o r s   in s talled   i n   ea c h   o f   t h d o o r w a y s   i s   in ter f ac ed   w it h   an   MSP 4 3 0   MCU.  T h is   M C U - 2   m o n ito r s   t h e   co u n ter   v al u es  a n d   w h en   o n e   ( o r   m o r e)   o f   t h co u n ter s   b ec o m e s   g r ea ter   t h an   o r   eq u al   to   5 ,   it  s e n d s   t h e   in f o r m atio n   r eg ar d in g   t h at  c u b icle  to   th r o b o t   ( MCU - 1 )   v ia  an   R tr a n s m i s s io n   m o d u l e.   W h en   m o r th a n   o n co u n ter   v al u b ec o m es  g r ea ter   th an   o r   eq u al  to   5 ,   th e n   t h cu b icle  w i th   th lar g est co u n v alu i s   s elec ted .   I f   m o r th a n   o n co u n ter   h as   th lar g est  v alu e,   t h en   o n o f   th o s c u b icles  is   s e lecte d   at  r an d o m .   Af ter ,   th e   cu b icle  is   s elec ted ,   its   co u n ter   v alu i s   r eset to   ze r o .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       A u to n o mo u s   La va to r C lea n in g   S ystem  ( A .   A d ith ya   B h a r a d w a j)   313       Fig u r 2 .   L o co m o tio n   Seq u en ce       3 . 2 .   M o du le  2 :   L o co m o t io n   T h p ath   f r o m   t h s tar tin g   p o in to   ea c h   o f   t h c u b icles  i s   l aid   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 B ased   o n   th e   d ata  r ec eiv ed   f r o m   M C U - 2 , th   c u b icle  a n d   its   co r r esp o n d in g   p ath   ar c h o s en . T h r o b o u s es  lin e   f o llo w e r     tech n iq u to     tr av el  in   t h s ele cted   p ath .   T h r o b o h a s   t h r ee   w h ee ls ,   t w o   o f   w h ic h   ar e   co n n ec ted   to   t w o   1 2 - DC   m o to r s ( m o to r - 1   a n d   m o to r - 2 ) . T h th ir d   w h ee l i s   f r ee   w h ee l.  T h ese  D C   m o to r   ar in ter f ac ed   w it h   MC U - 1 . B y   co n tr o llin g   t h t w o   m o to r s , th r o b o ca n   b m ad to   m o v f o r w ar d s , b ac k w ar d s , le f o r   r ig h t.   T h p ath   is   b lack   li n o f   t h ick n es s   5 c m . T h r o b o h as  7   in f r ar ed   s en s o r s   o n   its   f ac e.   W h e n   s e n s o r   f ac es  th b lac k   li n e   , it  s en d s   lo w   o u tp u t.  B ased   o n   th d ata  r ec eiv ed   f r o m   a ll  th s ev e n   s e n s o r s ,   th r o b o is   ca lib r ated   an d   p r ev en ts   i f r o m   d i g r ess in g .   T h r o b o s en s th s tar ti n g / en d in g   p o in w h en   al its   s e v en   s e n s o r s   g o   lo w .   B ased   o n   th p ath   ch o s en ,   t h r o b o m a k es  ca ll  o n   w h at   tu r n   to   tak at  in ter s ec t io n s .   Fo r   ex a m p le,   if   th e   p ath   ch o s e n   is   P ath   I I   , T h en   th r o b o tak es  lef tu r n   o n   th f ir s in ter s ec tio n   an d   r ig h t u r n   o n   th e   s ec o n d .   B y   t h i s   p r o ce d u r e,   th r o b o r ea ch es th d esire d   cu b i cle.         Fig u r 3 .     C lean i n g   Me c h a n is m       3 . 3 .   M o du le  3 :   Clea nin g   On ce   t h r o b o t r ea ch es th d es tin atio n   it i n itiate s   th clea n i n g   s eq u e n ce .   An   R FID   s en s i n g   an ten n i s   af f ix ed   o n to   t h r o b o t;  th is   s e n s e s   th R FID   ta g   p lace d   o n   t h to ilet  b o w l,  s o   as  to   tr ig g er   ti m er s   T 1   an d   T 2   s i m u lta n eo u s l y ,   a s s o ciate d   w i th   ti m er s   M C U - 1   an d   MC U - 2   r esp ec tiv el y .   O n ce   t h ti m e r s   ar tr ig g er ed ,   th e   clea n i n g   p r o ce d u r is   in itiated ,   as e x p lain ed   b elo w .   a.   T h to ilet  is   au to m atica ll y   f l u s h ed   w it h   th e   h elp   o f   a   s o l en o id   v al v co n n ec ted   to   t h e   w ater   s u p p l y   ( in ter f ac ed   w it h   MC U - 2 ) .   b.   T h ar m   co n tai n i n g   th b r u s h   is   lo w er ed   w it h   th h elp   o f   1 2 - v   D C   m o to r   ( m o to r - 3 ) .   c.   A   clea n in g   liq u id   is   d is p en s e d   in to   th w al ls   o f   t h clo s et  an d   th ax el  co n ta in i n g   th b r u s h es  is   r o t ated   u s i n g   m o to r   4 ( 1 2 V - DC )   to   p er f o r m   clea n in g . T h is   ac tio n   h ap p en s   f o r   3 5   s ec o n d s .   d.   Af ter   3 5   s ec o n d s , th b r u s h   i s   r e m o v ed   an d   t h to ilet is a u to m atica ll y   f lu s h ed   ag ai n .   e.   T h b r u s h   is   a g ain   lo w er ed   in   to   th to ilet a n d   r o tated   f o r   2 5   s ec o n d s   to   p er f o r m   th o r o u g h   clea n i n g .   f.   Af ter   2 5   s ec o n d s ,   th b r u s h   i s   r e m o v ed   an d   th to ilet  f l u s h ed   ag ain .   Up o n   th co m p let io n   o f   th e   ab o v s i x   s tep s ,   t h e   ti m er   r u n s   o u t   in d icat in g   th e   co m p let io n   o f   t h e   clea n i n g   ac tio n . T h co u n ter   f o r   th is   p ar ticu lar   c u b icle  is   m ad ze r o .     3 . 4 .   M o du le  4 :   G o   B a ck   a nd  Rep ea t   Af ter   t h e   clea n in g   ac t io n   is   c o m p leted ,   th e   r o b o tu r n s   ar o u n d   a n d   tr ac e s   it s   p at h   b ac k   t o   its   i n it ial   p o s itio n . T h ab o v p r o ce s s   is   r ep ea ted   f o r   as lo n g   as th r o b o t is ac tiv e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   4 Dec em b er   201 5 :   3 1 1     3 1 5   314   T h s y s te m atic  w o r k in g   o f   t h ab o v e   m o d u les   ca n   b p i cto r iall y   r ep r esen ted   u s i n g   a s   s h o w n   in   Fig u r 3 .           Fig u r 3 .   S y s te m atic  W o r k i n g       3 . 4 . 1 .   F uture   Adv a nce m ent s   Af ter   t h r o b o is   i m p le m e n t ed   s u cc es s f u ll y ,   t h r o b o ca n   b i m p r o v ed   b y   ad d in g   o t h er   clea n in g   m o d u les   to   clea n   th o t h er   p ar ts   o f   t h b at h r o o m   li k t h w a s h   b asi n s   an d   w al ls .   T h is   ad d e d   f ea tu r w i ll  m ak e   th r o b o co m p lete  p ac k ag an d   th e n   t h r o b o ca n   b co m m er ciall y   s o ld   as  w h o leso m p ac k a g to   s u b s t itu te  m a n u a l c lean i n g   o f   r estro o m s .     3 . 4 . 2 .   Adv a nta g es   a.   L o w   p o w er   an d   co s t e f f ec tiv m o d u les :   T h MSP  4 3 0   u s ed   co n s u m es  lo w   p o w er   an d   is   h i g h l y   co s ef f ec ti v co m p ar ed   to   th h i g h er   en d   A T ME GA   co n tr o ller s   u s ed   in   A r d u i n o   p latf o r m .   b.   Hig h l y   a u to m ated   s y s te m :   T h h u m a n   ele m en t   in   th e   s y s te m   is   m i n i m ized   to   t h le v e o f   t h s p o r ad ic  clea n i n g   o f   t h b r u s h es   an d   r ef illi n g   o f   th clea n i n g   l iq u id .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       A u to n o mo u s   La va to r C lea n in g   S ystem  ( A .   A d ith ya   B h a r a d w a j)   315   c.   I m p le m e n ti n g   R FID   m o d u le  i s   h i g h l y   b en e f icial   in   n u m b er   o f   w a y s i is   co s e f f ec ti v an d   d o es  n o t   r eq u ir lin e - of - s ig h co m m u n ica tio n ,   p o s s e s s e s   h ig h   s p e ed s   o f   o p er atio n   an d   i s   b est   s u ited   i n   to u g h   en v ir o n m e n t s .       RE F E R E NC E S     [1 ]   Mo h a m m ed   I s k a tu l   I s la m ,   De s ig n   a n d   Fab r icatio n   O f   A   L i n Fo llo w er   R o b o t,   2011.   [2 ]   J o h n   H.   Dav i s ,   MSP   4 3 0   Mic r o co n tr o ller   b asics ,   Ne w n es,  2 0 0 8 .   [3 ]   J o n g - H w an   Ki m ,   E r ic  T . Ma ts o n ,   H y u n   M y u n g ,   P eter   Xu ,   F ak h r i   Kar r a y ,   R o b o I n telli g en ce   T ec h n o lo g y   An d   A p p licatio n s   2 R es u lt s   f r o m     t h 2 n d   I n ter n a tio n al  C o n f er en ce   O n   R o b o I n telli g e n ce   T ec h n o lo g y   An d   A p p licatio n s ,   2 0 1 4         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.