CN107472775A - 一种自动跟踪环卫清扫的方法及无人驾驶电动垃圾清运车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动跟踪环卫清扫的方法及无人驾驶电动垃圾清运车，属于智能环保设备技术领域。技术方案是：寻迹跟踪模块（7）安装在电动三轮车身（13）右侧底盘上；无线通讯及卫星定位模块（5）安装在电动三轮车身（13）上的减震器固定管上；人工或自动驾驶切换装置（9）安装在人工驾驶转向手把（3）和电动三轮车身（13）上的转向轴之间。本发明的积极效果：车辆智能化、自动化成都高，性能稳定，操作简单，使用方便，安全可靠；大大减轻了环卫工人的劳动强度，提高了工作效率，保障了环卫工人作业时的安全；还可以通过车辆载重计量和通讯系统为区域垃圾处理智能化提供垃圾产量数据；通过车辆轨迹、时间图监督环卫工人的作业状况。

Description

一种自动跟踪环卫清扫的方法及无人驾驶电动垃圾清运车

技术领域

本发明涉及一种自动跟踪环卫清扫的方法及无人驾驶电动垃圾清运车，属于智能环保设备技术领域。

背景技术

目前，街道使用的电动垃圾清运车为三轮车，环卫工人驾驶车辆到达自己的作业区域，沿街巡查、清扫、清运垃圾；在人工清扫一段路程后，环卫人员必须回到清运车，驾驶车辆，逐个将垃圾堆装车，这样环卫工人清扫多远就必须往回走多远，劳动强度大；逐个停车将成堆的垃圾装车，上下浪费工作时间，工作效率低下；在沿海城市风大时，清扫成堆的垃圾必须及时装车，否则又将被风吹散，增加劳动强度和时间；清扫垃圾时间一般在凌晨4点开始，操作规程要求环卫工人在距离自己作业20米处摆放红色警示桶，提示驾驶员减速及躲闪，由于清扫工作为流动作业，该要求大大增加了环卫工人的劳动强度，没有实质性的操作价值，使得环卫工人的人生安全得不到保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动跟踪环卫清扫的方法及无人驾驶电动垃圾清运车，利用卫星定位系统，现代通讯及控制技术，智能管理、自动化程度高，性能稳定，操作简单，使用方便，安全可靠，解决背景技术存在的上述问题。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种自动跟踪环卫清扫的无人驾驶电动垃圾清运车，包含电动三轮车身、驱动电机、自动刹车系统、垃圾箱、人工驾驶转向手把、人工或自动驾驶切换装置、照明警示灯、自动转向执行电机、寻迹跟踪模块、无线通讯及卫星定位模块和后照明警示灯；电动三轮车身上设有垃圾箱；寻迹跟踪模块安装在电动三轮车身右侧底盘上，与右后轮对齐；无线通讯及卫星定位模块安装在电动三轮车身上的减震器固定管上；人工或自动驾驶切换装置安装在人工驾驶转向手把和电动三轮车身上的转向轴之间，自动转向执行电机安装在人工或自动驾驶切换装置下方；照明警示灯安装在电动三轮车身上，高出垃圾箱40cm；两个后照明警示灯分别安装在三轮车身底盘尾部左右；驱动电机安装在电动三轮车身后桥驱动轴上；自动刹车系统安装在电动三轮车身底盘后端，输出臂与左右后车轮上的刹车柄连接。

所述电动三轮车身为后两轮驱动前单轮转向的电动三轮车身，带有手动电子油门、脚刹踏板及减震悬挂系统。

所述的驱动电机为配套寻迹模块的电子加速系统配置的，启动扭矩大，电能回收性能好。

所述自动刹车系统在车辆需要减少或停车时按事先设定的减速曲线启动刹车电机，带动轮毂上的刹车柄转动，达到加速的目的。

所述的垃圾箱安装在三轮车架顶部，设计自动开盖装置，方便垃圾装车。

所述的人工驾驶转向手把安装在人工或自动驾驶切换装置上部，当车运行在手动驾驶时，人工控制手把完成车辆加速，转向、开闭转向灯等功能。

所述的人工或自动驾驶切换装置安装在人工驾驶转向手把和车架转向轴之间，通过操作手柄完成车辆的人工驾驶和自己寻迹驾驶模式的切换。

所述的照明警示灯分别为驾驶照明、安全警示综合设计，在人工驾驶时为照明灯，在自动寻迹驾驶时为警示灯。

所述的自动转向执行电机为直流步进电机，提供自动转向动力，给寻迹跟踪模块回馈转向角度。

所述的寻迹跟踪模块为实现自动寻迹驾驶的核心部件，寻迹跟踪模块通过安装在车架下面的高清摄像头获取迹线图像和位置修正点，图像识别处理后计算出偏差后，得出自动转向执行电机的旋转方向和步数，待自动转向执行电机执行完成后，控制自动转向执行电机恢复到初始位置（直行状态）；通过无线通讯及卫星定位模块给出的环卫工人的位置，启动或停止驱动电机，保持跟踪状态；通过无线通讯及卫星定位模块接收到的装车型号，启动驱动电机，让车到达装车地点；当出现无迹线、障碍、路口等状态时，通过无线通讯及卫星定位模块发送信号到手持端，要求环卫工人回到车的位置进行相应的处理。

所述的无线通讯及卫星定位模块，与手持端实现位置、需求等数据交换，获取环卫工人的位置信息，通过本身的卫星定位系统得出的车辆位置信息计算出人车之间的距离。

所述的手持端要求环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统、无线收发通讯模块和装车按钮；其卫星定位系统获取自己的位置信息，通过无线收发通讯模块与安装在车辆上的无线通讯及卫星定位模块通讯，结合车辆自身的位置信息计算出人车距离，通过寻迹跟踪模块实现跟踪任务；通过无线收发通讯模块给车辆发出自己的工作需求等信息。电动垃圾清运车上设有装车机构，按动手持端上的装车按钮，发出控制信号，操纵电动垃圾清运车上的装车机构进行垃圾装车。

一种自动跟踪环卫清扫的方法，通过上述电动垃圾清运车实现，包含如下步骤：

①当环卫工人驾驶车辆到达自己的作业区域后，将电动垃圾清运车停靠在需要清扫的马路边，下车后将人工或自动驾驶切换装置上的切换手柄压下，电动垃圾清运车切换到自动跟踪模式，这时照明警示灯和后照明警示灯打开，环卫工人拿着手持端后面自动跟踪；

②当环卫工人完成一段路程的清扫需要装车时，按随身携带手持端上的装车按钮，电动垃圾清运车自动加速运行到需要装车位置，完成装车后进入自动进入跟踪模式；在电动垃圾清运车自动跟踪过程中，如果出现故障段（包括迹线断裂、路口、障碍物）时，电动垃圾清运车发送信号给环卫工人，此时环卫工人临时回到电动垃圾清运车前，切换到手动驾驶，越过故障段后，继续转为自动进入跟踪模式；

③所述的手持端由环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统和无线收发通讯模块；安装在手持端上的卫星定位系统获取自己的位置，通过无线收发模块发送到安装在清运车上的无线通讯及卫星定位模块，无线通讯及卫星定位模块在收到手持端的位置信号后获取电动垃圾清运车的位置信息，然后打包给寻迹跟踪模块，寻迹模块通过对手持端与电动垃圾清运车位置距离计算，判断是否需要跟进或停车；如果需要跟进，给出跟进距离、跟进速度至驱动电机；如果计算结果需要停车，给出停车信息到驱动电机和和自动刹车系统，保障环卫工人和清运车辆之间的有效距离。

本发明代替了安装操作规则规定需安放的安全警示桶，降低了环卫工人作业时的事故率，同时，由于环卫工人作业时不再来回放置警示桶，大大降低了作业人员的劳动强度。

本发明的积极效果：车辆智能化、自动化成都高，性能稳定，操作简单，使用方便，安全可靠；大大减轻了环卫工人的劳动强度，提高了工作效率，保障了环卫工人作业时的安全；还可以通过车辆载重计量和通讯系统为区域垃圾处理智能化提供垃圾产量数据；通过车辆轨迹、时间图监督环卫工人的作业状况。

附图说明

图1为本发明实施例无人驾驶可自动跟踪环卫工人的电动垃圾清运车立体示意图；

图2为本发明实施例电动垃圾清运车俯视示意图；

图3为本发明实施例电动垃圾清运车正面示意图；

图4为本发明实施例电动垃圾清运车仰视图示意图；

图5为本发明实施例电动垃圾清运车左视示意图；

图6为本发明实施例电动垃圾清运车右视示意图；

图7为本发明实施例电动垃圾清运车与环卫工人携带的手持端数据通讯示意图；

图8为本发明实施例电动垃圾清运车控制示意图；

图9为本发明实施例电动垃圾清运车人工驾驶和自动跟踪切换装置示意图；

图中：照明警示灯1、垃圾箱2、人工驾驶转向手把3，前大灯4、无线通讯及卫星定位模块5、前车轮6、寻迹跟踪模块7、驾驶座8、人工或自动驾驶切换装置9、脚刹踏板10、自动转向执行电机11、后车轮12、电动三轮车身13、驱动电机14、自动刹车系统15、后照明警示灯16、手持端17、转向齿轮18、人工驾驶/自动跟踪切换齿轮19、转向电机齿轮20、切换压板21、切换接触开关22。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

一种自动跟踪环卫清扫的无人驾驶电动垃圾清运车，包含电动三轮车身13、驱动电机14、自动刹车系统15、垃圾箱2、人工驾驶转向手把3、人工或自动驾驶切换装置9、照明警示灯1、自动转向执行电机11、寻迹跟踪模块7、无线通讯及卫星定位模块5和后照明警示灯16；电动三轮车身13上设有垃圾箱2；寻迹跟踪模块7安装在电动三轮车身13右侧底盘上，与右后轮12对齐；无线通讯及卫星定位模块5安装在电动三轮车身13上的减震器固定管上；人工或自动驾驶切换装置9安装在人工驾驶转向手把3和电动三轮车身13上的转向轴之间，自动转向执行电机11安装在人工或自动驾驶切换装置9下方；照明警示灯1安装在电动三轮车身13上，高出垃圾箱40cm；两个后照明警示灯16分别安装在三轮车身13底盘尾部左右；驱动电机14安装在电动三轮车身13后桥驱动轴上；自动刹车系统15安装在电动三轮车身13底盘后端，输出臂与左右后车轮12上的刹车柄连接。

所述电动三轮车身为后两轮驱动前单轮转向的电动三轮车身，带有手动电子油门、脚刹踏板10及减震悬挂系统。

所述的驱动电机14为配套寻迹模块的电子加速系统配置的，启动扭矩大，电能回收性能好。

所述自动刹车系统在车辆需要减少或停车时按事先设定的减速曲线启动刹车电机，带动轮毂上的刹车柄转动，达到加速的目的。

所述的垃圾箱2安装在三轮车架顶部，设计自动开盖装置，方便垃圾装车。

所述的人工驾驶转向手把3安装在人工或自动驾驶切换装置9上部，当车运行在手动驾驶时，人工控制手把完成车辆加速，转向、开闭转向灯等功能。

所述的人工或自动驾驶切换装置9安装在人工驾驶转向手把3和车架转向轴之间，通过操作手柄完成车辆的人工驾驶和自己寻迹驾驶模式的切换。

所述的照明警示灯1分别为驾驶照明、安全警示综合设计，在人工驾驶时为照明灯，在自动寻迹驾驶时为警示灯。

所述的自动转向执行电机11为直流步进电机，提供自动转向动力，给寻迹跟踪模块回馈转向角度。

所述的寻迹跟踪模块7为实现自动寻迹驾驶的核心部件，寻迹跟踪模块7通过安装在车架下面的高清摄像头获取迹线图像和位置修正点，图像识别处理后计算出偏差后，得出自动转向执行电机11的旋转方向和步数，待自动转向执行电机执行完成后，控制自动转向执行电机恢复到初始位置（直行状态）；通过无线通讯及卫星定位模块5给出的环卫工人的位置，启动或停止驱动电机，保持跟踪状态；通过无线通讯及卫星定位模块5接收到的装车型号，启动驱动电机，让车到达装车地点；当出现无迹线、障碍、路口等状态时，通过无线通讯及卫星定位模块5发送信号到手持端17，要求环卫工人回到车的位置进行相应的处理。

所述的无线通讯及卫星定位模块5，与手持端17实现位置、需求等数据交换，获取环卫工人的位置信息，通过本身的卫星定位系统得出的车辆位置信息计算出人车之间的距离。

所述的手持端17要求环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统、无线收发通讯模块和装车按钮；其卫星定位系统获取自己的位置信息，通过无线收发通讯模块与安装在车辆上的无线通讯及卫星定位模块5通讯，结合车辆自身的位置信息计算出人车距离，通过寻迹跟踪模块实现跟踪任务；通过无线收发通讯模块给车辆发出自己的工作需求等信息。电动垃圾清运车上设有装车机构，按动手持端17上的装车按钮，发出控制信号，操纵电动垃圾清运车上的装车机构进行垃圾装车。

一种自动跟踪环卫清扫的方法，通过上述电动垃圾清运车实现，包含如下步骤：

①当环卫工人驾驶车辆到达自己的作业区域后，将电动垃圾清运车停靠在需要清扫的马路边，下车后将人工或自动驾驶切换装置9上的切换手柄压下，电动垃圾清运车切换到自动跟踪模式，这时照明警示灯1和后照明警示灯16打开，环卫工人拿着手持端17后面自动跟踪；

②当环卫工人完成一段路程的清扫需要装车时，按随身携带手持端17上的装车按钮，电动垃圾清运车自动加速运行到需要装车位置，完成装车后进入自动进入跟踪模式；在电动垃圾清运车自动跟踪过程中，如果出现故障段（包括迹线断裂、路口、障碍物）时，电动垃圾清运车发送信号给环卫工人，此时环卫工人临时回到电动垃圾清运车前，切换到手动驾驶，越过故障段后，继续转为自动进入跟踪模式；

③所述的手持端17由环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统和无线收发通讯模块；安装在手持端17上的卫星定位系统获取自己的位置，通过无线收发模块发送到安装在清运车上的无线通讯及卫星定位模块5，无线通讯及卫星定位模块5在收到手持端17的位置信号后获取电动垃圾清运车的位置信息，然后打包给寻迹跟踪模块7，寻迹模块通过对手持端17与电动垃圾清运车位置距离计算，判断是否需要跟进或停车；如果需要跟进，给出跟进距离、跟进速度至驱动电机14；如果计算结果需要停车，给出停车信息到驱动电机14和自动刹车系统15，保障环卫工人和清运车辆之间的有效距离。

本发明代替了安装操作规则规定需安放的安全警示桶，降低了环卫工人作业时的事故率，同时由于环卫工人作业时不再来回放置警示桶，大大降低了作业人员的劳动强度。

本发明装车不再“走回头路”，电动垃圾清运车在清扫作业时自动跟踪在环卫工人后面，当环卫工人清扫垃圾成堆需要装车时，按下手持端17上的跟进按钮，通过手持端17上的无线收发通讯模块连同需求和当时的位置信息，发送给安装在车上的无线通讯及卫星定位模块5，寻迹跟踪模块7根据手持端的位置信息计算出跟进距离和跟进速度，通过驱动电机14和自动刹车系统15配合及时“赶”到指定位置，打开垃圾桶盖，配合环卫工人装车，延时20秒后自动进入跟踪状态。这样环卫工人作业装车时不再“走回头路”，大大的降低了作业人员的劳动强度。

电动垃圾清运车上的无线通讯及卫星定位模块5，包括无线通讯模块和卫星定位系统两部分，无线通讯模块包括GPRS数据通讯模块。

电动垃圾清运车通过安装在车上的GPRS数据通讯模块将清运车的位置信息、垃圾重量、车辆运行状态实时发送给后端数据平台，为智慧垃圾处理系统提供垃圾量、清运人员劳动强度等有效数据。电动垃圾清运车通过安装在车上的卫星定位系统实现作业人员的自动打卡（指定的时间到达指定的位置），有效管理作业人员的作息时间。

电动垃圾清运车在到达作业区域后，将车辆停在寻迹线上，将人工或自动驾驶切换装置9上的切换压板21压下，人工驾驶或自动跟踪切换齿轮19落下，同时切换接触开关22闭合，寻迹跟踪模块7自动断开人工驾驶转向手把3上的电源，车辆进入自动寻迹跟踪模式；首先寻迹跟踪模块7执行寻找迹线程序，待迹线位置确定后执行跟踪程序。

Claims (6)

1.一种自动跟踪环卫清扫的无人驾驶电动垃圾清运车，其特征在于：包含电动三轮车身（13）、驱动电机（14）、自动刹车系统（15）、垃圾箱（2）、人工驾驶转向手把（3）、人工或自动驾驶切换装置（9）、照明警示灯（1）、自动转向执行电机（11）、寻迹跟踪模块（7）、无线通讯及卫星定位模块（5）和后照明警示灯（16）；电动三轮车身（13）上设有垃圾箱（2）；寻迹跟踪模块（7）安装在电动三轮车身（13）右侧底盘上，与右后轮（12）对齐；无线通讯及卫星定位模块（5）安装在电动三轮车身（13）上的减震器固定管上；人工或自动驾驶切换装置（9）安装在人工驾驶转向手把（3）和电动三轮车身（13）上的转向轴之间，自动转向执行电机（11）安装在人工或自动驾驶切换装置（9）下方；照明警示灯（1）安装在电动三轮车身（13）上；两个后照明警示灯（16）分别安装在三轮车身（13）底盘尾部左右；驱动电机（14）安装在电动三轮车身（13）后桥驱动轴上；自动刹车系统（15）安装在电动三轮车身（13）底盘后端，输出臂与左右后车轮（12）上的刹车柄连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动跟踪环卫工人的无人驾驶电动垃圾清运车，其特征在于：所述电动三轮车身（13）为后两轮驱动前单轮转向的电动三轮车身（13），带有手动电子油门、脚刹踏板（10）及减震悬挂系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动跟踪环卫工人的无人驾驶电动垃圾清运车，其特征在于：所述的寻迹跟踪模块（7）通过安装在车架下面的高清摄像头获取迹线图像和位置修正点，图像识别处理后计算出偏差后，得出自动转向执行电机（11）的旋转方向和步数，待自动转向执行电机执行完成后，控制自动转向执行电机恢复到初始位置；通过无线通讯及卫星定位模块（5）给出的环卫工人的位置，启动或停止驱动电机，保持跟踪状态；通过无线通讯及卫星定位模块（5）接收到的装车型号，启动驱动电机，让车到达装车地点；当出现无迹线、障碍、路口状态时，通过无线通讯及卫星定位模块（5）发送信号到手持端（17），要求环卫工人回到车的位置进行相应的处理。

4.根据权利要求1或2所述的一种自动跟踪环卫工人的无人驾驶电动垃圾清运车，其特征在于：所述的无线通讯及卫星定位模块（5），与手持端（17）实现数据交换，获取环卫工人的位置信息，通过本身的卫星定位系统得出的车辆位置信息计算出人车之间的距离。

5.根据权利要求1或2所述的一种自动跟踪环卫工人的无人驾驶电动垃圾清运车，其特征在于：所述的手持端（17）要求环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统、无线收发通讯模块和装车按钮；其卫星定位系统获取自己的位置信息，通过无线收发通讯模块与安装在车辆上的无线通讯及卫星定位模块（5）通讯，结合车辆自身的位置信息计算出人车距离，通过寻迹跟踪模块实现跟踪任务；通过无线收发通讯模块给车辆发出自己的工作需求信息；电动垃圾清运车上设有装车机构，按动手持端（17）上的装车按钮，发出控制信号，操纵电动垃圾清运车上的装车机构进行垃圾装车。

6.一种自动跟踪环卫清扫的方法，采用权利要求1-5任意一项所限定的电动垃圾清运车实现，包含如下步骤：

①当环卫工人驾驶车辆到达自己的作业区域后，将电动垃圾清运车停靠在需要清扫的马路边，下车后将人工或自动驾驶切换装置（9）上的切换手柄压下，电动垃圾清运车切换到自动跟踪模式，这时照明警示灯（1）和后照明警示灯（16）打开，环卫工人拿着手持端（17）后面自动跟踪；

②当环卫工人完成一段路程的清扫需要装车时，按随身携带手持端（17）上的装车按钮，电动垃圾清运车自动加速运行到需要装车位置，完成装车后进入自动进入跟踪模式；在电动垃圾清运车自动跟踪过程中，如果出现故障段时，电动垃圾清运车发送信号给环卫工人，此时环卫工人临时回到电动垃圾清运车前，切换到手动驾驶，越过故障段后，继续转为自动进入跟踪模式；

③所述的手持端（17）由环卫工人清扫作业时随身携带，上面安装有卫星定位系统和无线收发通讯模块；安装在手持端（17）上的卫星定位系统获取自己的位置，通过无线收发模块发送到安装在清运车上的无线通讯及卫星定位模块（5），无线通讯及卫星定位模块（5）在收到手持端（17）的位置信号后获取电动垃圾清运车的位置信息，然后打包给寻迹跟踪模块（7），寻迹模块通过对手持端（17）与电动垃圾清运车位置距离计算，判断是否需要跟进或停车；如果需要跟进，给出跟进距离、跟进速度至驱动电机（14）；如果计算结果需要停车，给出停车信息到驱动电机（14）和自动刹车系统（15），保障环卫工人和清运车辆之间的有效距离。