CN108673274A - 一种无人驾驶研磨吸尘一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶研磨吸尘一体机,包括机体，所述机体上设有智能控制机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构、研磨机构和照明机构，所述智能控制机构分别与研磨机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构连接，以控制所述研磨机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构工作，所述研磨机构包括研磨盘、与研磨盘传动连接的齿轮箱以及用于驱动齿轮箱转动的研磨电机，所述研磨电机底部设置有齿轮箱，并且电机与齿轮箱传动连接，所述齿轮箱底部设置有研磨盘，所述研磨电机与微控处理模块连接，所述微控处理模块控制所述研磨电机工作。本发明可自动进行研磨吸尘操作，也可实现远程操作，操作者通过远程视频监控，通过无线控制器可操作一体机，实现远程无干扰的监测与操作。
Description
技术领域
本发明涉及打磨机械制造技术领域，尤其是一种无人驾驶研磨吸尘一体机。
背景技术
地坪磨机主要用于地面的研磨处理，它能有效打磨水磨石、混凝土表层及环氧砂浆层和旧的环氧地面等。随着自动化技术以及相关的控制技术的出现，越来越多的传统的手工操作项目逐渐被自动化设备所替代，特别是对于手工操作占用时间较大，流水线线操作较长的项目，不仅提高了工作效率，而且节省了人工消耗，降低了项目投入成本。
传统的地坪研磨需要人工通过地坪研磨机不断的反复对地坪进行研磨，特别对于研磨区域较大的工作场合，工作时间较长，人工消耗较大，而且由于在地坪研磨过程中会产生大量的粉尘，对操作人员的身体健康造成的了极大影响，虽然现阶段有部分研磨设备在研磨机上加装了可以降低粉尘的吸尘机或液体雾化装置，但是并不能较好的除去粉尘，而且对于研磨区域较大的工作场合，长时间的工作也会对人体产生较大的影响。
因此，势必需要提出一种无人驾驶研磨吸尘设备，可以远程完成地坪面积较大场合的研磨，降低或隔离粉尘对人工的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人驾驶研磨吸尘一体机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：一种无人驾驶研磨吸尘一体机，包括机体，所述机体上设有智能控制机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构、研磨机构和照明机构，所述智能控制机构分别与研磨机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构连接，以控制所述研磨机构、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构工作。
进一步地，所述智能控制机构包括存储模块和微控处理模块，所述存储模块至少用于存储第一预定值、第二预定值、第三预定值以及工业相机采集的数据，所述存储模块与微控处理模块连接，所述智能控制机构还包括自主导航模块、通信模块、路径自动规划模块、远程控制平台和自动避障模块，所述自主导航模块、远程控制平台与微控处理模块连接，其中自主导航模块主要由地图构建单元、自定位单元、路径规划单元以及驱动控制单元组成，主要用来接收远程控制平台发送来的命令指示、完成自主导航功能以及发送状态信息到远程控制平台中，经过预定程序算法计算给一体机发出控制指令。
进一步地，所述地图构建单元与工业相机连接，所述地图构建单元，用于基于工业相机采集的数据进行环境地图构建；所述自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得一体机在环境中的实际位置信息；所述路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前一体机位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划；所述无线网络通过布置无线热点，从而覆盖无线网络，使工业相机、一体机和远程控制平台之间进行数据通信，从而实现工业相机、一体机和远程控制平台之间的信息传输；所述远程控制平台主要由监控单元和遥控操作单元组成，实现对一体机的遥控操作和监控；所述监控单元与工业相机、摄像头连接，所述监控单元可以显示一体机构建的环境地图以及实时显示一体机的位置信息；所述遥控操作单元可以设置一体机在环境中的起始位置和导航目标位置，还可以设置一体机的工作状态。
进一步地，所述自动避障模块包括超声波发射模块、超声波接收模块和模数转换器，所述超声波发射模块用于超声波的发射；所述超声波接收模块与模数转换器连接，所述超声波接收模块用于接收由超声波发射模块发射后遇到障碍物而返回的超声波信号，判断行进路线上是否有障碍物，并将接收的信号发送至模数转换器，所述模数转换器与微控处理模块连接，所述模数转换器将超声波接收器发送的模拟信号转换为数字信号并发送给微控处理模块。
进一步地，所述吸尘机构包括吸尘器，所述吸尘器设置在机体内部，所述机体的底部设有吸尘口，且所述吸尘口与所述吸尘器通过连接管固定连接，所述吸尘口上设有烟雾传感器，所述烟雾传感器、所述吸尘器与微控处理模块连接，所述烟雾传感器用于检测所述吸尘口处的烟气或尘埃浓度并将浓度值发送给所述微控处理模块，所述微控处理模块用于将所述浓度值与第一预定值进行比较。
进一步地，所述驱动机构包括后轴驱动轮、用于驱动后轴驱动轮转动的后轮电机以及用于驱动转向电机工作的驱动模块，后轴驱动轮安装于机体下端面，所述后轴驱动轮安装有带编码器的后桥差速器，实现设备在控制软件(所述控制软件为数据算法安装于智能控制机构中)的指令下的智能转向功能，所述后轴驱动轮连接有后轮电机，所述后轮电机连接有电机驱动模块，所述电机驱动模块连接有微控处理模块，所述自动避障模块包括超声波发射模块、超声波接收模块和模数转换器，所述超声波发射模块用于超声波的发射；所述超声波接收模块与模数转换器连接，所述超声波接收模块用于接收由超声波发射模块发射后遇到障碍物而返回的超声波信号，判断行进路线上是否有障碍物，并将接收的信号发送至模数转换器，所述模数转换器与微控处理模块连接，所述模数转换器将超声波接收器发送的模拟信号转换为数字信号并发送给微控处理模块。
进一步地，所述视觉机构包括工业相机和摄像头，所述工业相机设置在机体前端或安放于工作场所的空旷位置，实时获取工况的位置信息和工作环境数据，所述工业相机与存储模块连接，所述工业相机用于采集一体机工作环境的图像信息，并将其发送存储模块进行存储，经过蓝牙技术和控制中心进行数据交换和处理，由控制中心自动规划工作路径，再由控制中心给机器各单元下达指令，执行各种功能操作；所述摄像头设置在机体前端，用于实时监视工作环境，并将送到远程控制平台或移动控制器，由移动控制器向机器控制中心下达工作指令。
进一步地，所述照明机构包括LED照明灯、控制开关模块，所述控制开关模块与所述LED照明灯相连，以控制所述LED照明灯的点亮和熄灭，所述控制开关模块与微控处理模块连接，所述微控处理模块与光敏感应器相连，以根据所述光敏感应器检测的信号判断一体机工作环境的光照强度是否满足第三预设值标准，且在所述光照强度满足所述第三预设值标准以后控制所述控制开关模块使得所述LED照明灯点亮。
本发明通过工业相机采集工作环境的视觉信息，并传递给智能控制机构，智能控制机构按照程序设定的先后程序，向各设备单元发出指令，最终完成本机的机械功能—即无人操作的建筑磨机；本发明还增加远程视频和无线遥控的功能，实现远程启停、远程监控、紧急停车；本发明的一体机具有自动规划工作路径、自动避障等功能；本发明在一体机的智能控制机构中设置无线网络，利用无线技术进行数据传输，使一体机和远程控制平台之间进行数据通信，从而实现无人操作，功能预设，远程干预的功能。
附图说明
图1为本发明一种无人驾驶研磨吸尘一体机结构示意图。
附图中：
1、蓄电池总成 2、吸尘机构 3、方向盘
4、智能控制机构 5、后桥差速器 6、研磨机构
7、照明机构 8、工业相机 9、摄像头
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
请参阅图1所示，一种无人驾驶研磨吸尘一体机，包括机体，所述机体上设有智能控制机构4、吸尘机构2、驱动机构、视觉机构、研磨机构6和照明机构7，所述智能控制机构4分别与研磨机构6、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构7连接，以控制所述研磨机构6、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构7工作。
所述智能控制机构4包括存储模块和微控处理模块，所述存储模块至少用于存储第一预定值、第二预定值、第三预定值以及工业相机8采集的数据，所述存储模块与微控处理模块连接，所述智能控制机构还包括自主导航模块、通信模块、路径自动规划模块、远程控制平台和自动避障模块，所述自主导航模块、远程控制平台与微控处理模块连接，其中自主导航模块主要由地图构建单元、自定位单元、路径规划单元以及驱动控制单元组成，主要用来接收远程控制平台发送来的命令指示、完成自主导航功能以及发送状态信息到远程控制平台中，经过预定程序算法计算给一体机发出控制指令；
所述地图构建单元与工业相机8连接，所述地图构建单元，用于基于工业相机8采集的数据进行环境地图构建；自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得一体机在环境中的实际位置信息。所述路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前一体机位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划。所述驱动控制单元包括控制器和编码器，所述运动控制单元与微控处理模块连接，所述运动控制单元根据路径规划单元规划的路径进行路径惯性导航，并控制一体机按照路径规划单元规划的路径行进。
所述通信模块为无线网络或者蓝牙，所述无线网络通过布置无线热点，从而覆盖无线网络，使工业相机、一体机和远程控制平台之间进行数据通信，从而实现工业相机、一体机和远程控制平台之间的信息传输，也可以通过蓝牙进行信息传输。
所述远程控制平台主要由监控单元和遥控操作单元组成，实现对一体机的遥控操作和监控。所述监控单元与工业相机、摄像头连接，所述监控单元可以显示一体机构建的环境地图以及实时显示一体机的位置信息。所述遥控操作单元可以设置一体机在环境中的起始位置和导航目标位置，还可以设置一体机的工作状态。
所述自动避障模块包括超声波发射模块、超声波接收模块和模数转换器，所述超声波发射模块用于超声波的发射；所述超声波接收模块与模数转换器连接，所述超声波接收模块用于接收由超声波发射模块发射后遇到障碍物而返回的超声波信号，判断行进路线上是否有障碍物，并将接收的信号发送至模数转换器，所述模数转换器与微控处理模块连接，所述模数转换器将超声波接收器发送的模拟信号转换为数字信号并发送给微控处理模块。在一体机前进的过程中，超声波发射模块发射超声波信号，遇到障碍物后反射至超声波接收模块中接收，从而得到与障碍物的距离，通过在一体机的机体前端、左边以及右边分别设置自动避障模块，能够测量一体机与三个方向的障碍物的距离，当测得超声波发射模块与超声波接收模块之间的间距大于第二预定值时，当其中一个方向的距离小于第二预定值时，微控处理模块发送控制信号至电机驱动模块，电机驱动模块驱动后轮电机工作，从而使得后轮反向移动，达到自动避开障碍物的效果。
所述研磨机构6包括研磨盘、与研磨盘传动连接的齿轮箱以及用于驱动齿轮箱转动的研磨电机，所述研磨电机底部设置有齿轮箱，并且电机与齿轮箱传动连接，所述齿轮箱底部设置有研磨盘，所述研磨电机与微控处理模块连接，所述微控处理模块控制所述研磨电机工作。
所述吸尘机构2包括吸尘器，所述吸尘器设置在机体内部，所述机体的顶部设有吸尘口，且所述吸尘口与所述吸尘器通过连接管固定连接，所述吸尘口上设有烟雾传感器，所述烟雾传感器、所述吸尘器与微控处理模块连接，所述烟雾传感器用于检测所述吸尘口处的烟气或尘埃浓度并将浓度值发送给所述微控处理模块，所述微控处理模块用于将所述浓度值与第一预定值进行比较，当所述浓度值小于所述第一预定值时，浓度值正常尘埃未超标，当所述浓度值大于所述第一预定值时，尘埃已超标，所述微控处理模块控制所述吸尘器工作，达到自动吸尘的效果。
所述驱动机构包括后轴驱动轮、用于驱动后轴驱动轮转动的后轮电机以及用于驱动转向电机工作的驱动模块，后轴驱动轮安装于机体下端面的，所述后轴驱动轮安装有带编码器的后桥差速器5，实现设备在控制软件(所述控制软件为数据算法安装于智能控制机构4中)的指令下的智能转向功能，所述后轴驱动轮连接有后轮电机，所述后轮电机连接有电机驱动模块，所述电机驱动模块连接有微控处理模块。
所述机体上还设置有蓄电池组1和方向盘3，所述方向盘3便于操作人员人工调节一体机的运行方向，使得一体机可人工操作，所述蓄电池组1连接各机构，以便为各机构提供电力。
所述视觉机构包括工业相机8和摄像头9，所述工业相机8设置在机体前端或通过三脚架安放于工作场所的空旷位置，实时获取工况的位置信息和工作环境数据，所述工业相机8与存储模块连接，所述工业相机用于采集一体机工作环境的图像信息，并将其发送存储模块进行存储，经过蓝牙技术和控制中心进行数据交换和处理，由控制中心自动规划工作路径，再由控制中心给机器各单元下达指令，执行各种功能操作；所述摄像头9设置在机体前端，用于实时监视工作环境，并将送到远程控制平台或移动控制器(平板或者手机)，由移动控制器向机器控制中心下达工作指令。
所述照明机构包括LED照明灯、控制开关模块，所述控制开关模块与所述LED照明灯相连，以控制所述LED照明灯的点亮和熄灭，所述控制开关模块与微控处理模块连接，所述微控处理模块与光敏感应器相连，以根据所述光敏感应器检测的信号判断一体机工作环境的光照强度是否满足第三预设值标准，且在所述光照强度满足所述第三预设值标准以后控制所述控制开关模块使得所述LED照明灯点亮。
对于未知环境中，一体机根据工业相机采集的数据进行环境地图构建，将该环境地图通过无线网络发送到远程控制平台进行显示，并且发送至存储模块进行存储，对于已知环境，一体机不进行地图构建，使用之前存储模块保存下来的环境地图；自定位单元获得一体机在环境中的当前位置信息，并将其输入路径规划单元；所述路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前一体机位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划，并将规划好的最优运行路线反馈到运动控制单元，运动控制单元指令微控处理模块，微控处理模块控制一体机按规划的最优运行路线运行。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种无人驾驶研磨吸尘一体机，包括机体，其特征在于：所述机体上设有智能控制机构(4)、吸尘机构(2)、驱动机构(5)、视觉机构(8)(9)、研磨机构(6)和照明机构(7)，所述智能控制机构(4)分别与研磨机构(6)、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构(7)连接，以控制所述研磨机构(6)、吸尘机构、驱动机构、视觉机构以及照明机构(7)工作。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述智能控制机构(4)包括存储模块和微控处理模块，所述存储模块至少用于存储第一预定值、第二预定值、第三预定值以及工业相机(8)采集的数据，所述存储模块与微控处理模块连接，所述智能控制机构还包括自主导航模块、通信模块、路径自动规划模块、远程控制平台和自动避障模块，所述自主导航模块、远程控制平台与微控处理模块连接，其中自主导航模块主要由地图构建单元、自定位单元、路径规划单元以及驱动控制单元组成，主要用来接收远程控制平台发送来的命令指示、完成自主导航功能以及发送状态信息到远程控制平台中，经过预定程序算法计算给一体机发出控制指令。
3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述地图构建单元与工业相机(8)连接，所述地图构建单元，用于基于工业相机(8)采集的数据进行环境地图构建；所述自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得一体机在环境中的实际位置信息；所述路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前一体机位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划；所述无线网络通过布置无线热点，从而覆盖无线网络，使工业相机、一体机和远程控制平台之间进行数据通信，从而实现工业相机、一体机和远程控制平台之间的信息传输；所述远程控制平台主要由监控单元和遥控操作单元组成，实现对一体机的遥控操作和监控；所述监控单元与工业相机、摄像头连接，所述监控单元可以显示一体机构建的环境地图以及实时显示一体机的位置信息；所述遥控操作单元可以设置一体机在环境中的起始位置和导航目标位置，还可以设置一体机的工作状态。
4.根据权利要求2所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述自动避障模块包括超声波发射模块、超声波接收模块和模数转换器，所述超声波发射模块用于超声波的发射；所述超声波接收模块与模数转换器连接，所述超声波接收模块用于接收由超声波发射模块发射后遇到障碍物而返回的超声波信号，判断行进路线上是否有障碍物，并将接收的信号发送至模数转换器，所述模数转换器与微控处理模块连接，所述模数转换器将超声波接收器发送的模拟信号转换为数字信号并发送给微控处理模块。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述吸尘机构(2)包括吸尘器，所述吸尘器设置在机体内部，所述机体的底部设有吸尘口，且所述吸尘口与所述吸尘器通过连接管固定连接，所述吸尘口上设有烟雾传感器，所述烟雾传感器、所述吸尘器与微控处理模块连接，所述烟雾传感器用于检测所述吸尘口处的烟气或尘埃浓度并将浓度值发送给所述微控处理模块，所述微控处理模块用于将所述浓度值与第一预定值进行比较。
6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述驱动机构包括后轴驱动轮、用于驱动后轴驱动轮转动的后轮电机以及用于驱动转向电机工作的驱动模块，后轴驱动轮安装于机体下端面，所述后轴驱动轮安装有带编码器的后桥差速器(5)，实现设备在控制软件的指令下的智能转向功能，所述后轴驱动轮连接有后轮电机，所述后轮电机连接有电机驱动模块，所述电机驱动模块连接有微控处理模块。
7.根据权利要求1所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述视觉机构包括工业相机(8)和摄像头(9)，所述工业相机(8)设置在机体前端或通过三角架安放于工作场所的空旷位置，实时获取工况的位置信息和工作环境数据，所述工业相机(8)与存储模块连接，所述工业相机(8)用于采集一体机工作环境的图像信息，并将其发送存储模块进行存储，经过无线蓝牙技术和控制中心进行数据交换和处理，由控制中心自动规划工作路径，再由控制中心给机器各单元下达指令，执行各种功能操作；所述摄像头(9)设置在机体前端，用于实时监视工作环境，并将送到远程控制平台或移动控制器，由移动控制器向机器控制中心下达工作指令。
8.根据权利要求1所述的一种无人驾驶研磨吸尘一体机，其特征在于所述照明机构包括LED照明灯、控制开关模块，所述控制开关模块与所述LED照明灯相连，以控制所述LED照明灯的点亮和熄灭，所述控制开关模块与微控处理模块连接，所述微控处理模块与光敏感应器相连，以根据所述光敏感应器检测的信号判断一体机工作环境的光照强度是否满足第三预设值标准，且在所述光照强度满足所述第三预设值标准以后控制所述控制开关模块使得所述LED照明灯点亮。
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- 2018-08-10 CN CN201810911477.3A patent/CN108673274A/zh active Pending
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