CN108729397B - 一种无人驾驶清扫车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种无人驾驶清扫车，包括底盘总成、车架总成、车身总成和电子学器件；底盘总成包括底盘本体、转向控制系统、轮速器和清扫系统；转向控制系统安装在底盘本体上，与前车轮相连；轮速器套设于底盘本体的后车轮的轮轴上；清扫系统设于底盘本体的底部；车架总成包括设备安装架总成、前框架总成、后框架总成和顶板支撑总成；设备安装架总成、前框架总成和后框架总成均安装在底盘本体上；前框架总成通过前后支撑杆和斜支撑杆与后框架总成固定连接；顶板支撑总成通过车顶开合装置与前框架总成和后框架总成相扣合；车身总成包括侧围总成和车顶总成；电子学器件包括车辆控制单元、激光雷达、两个差分GPS天线、多个超声波探头和多个摄像头。

Description

一种无人驾驶清扫车

技术领域

本发明涉及扫地车设备技术领域，尤其涉及一种无人驾驶清扫车。

背景技术

自动驾驶汽车技术的研发，在20世纪也已经有数十年的历史，于21世纪初呈现出接近实用化的趋势，依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。例如，谷歌自动驾驶汽车于2012年5月获得了美国首个自动驾驶车辆许可证。而且，随着人工智能技术和计算机技术的快速发展，自动驾驶技术日渐成熟，也逐渐成为近些年来的热点话题。但是，乘用车自动驾驶距离真正商业化还有一定的距离，而限定环境内的小型低速无人驾驶环卫清扫车为自动驾驶技术的落地提供了具体的应用场景。

虽然自动驾驶技术发展迅速，但在乘用车上的具体实现仍然很少，仅在部分小型物流车上有所应用，对于小型低速自动驾驶环卫清扫车目前尚无案例。现有技术中并没有针对小型低速无人驾驶清扫车进行设计的车辆，不能够实现自动清扫的需求，因此，急需设计一种满足上述需求的无人驾驶清扫车。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够实现自动驾驶清扫的无人驾驶清扫车。

为实现上述目的，本发明提供了一种无人驾驶清扫车，所述无人驾驶清扫车包括底盘总成、车架总成、车身总成和电子学器件；

所述底盘总成包括底盘本体、转向控制系统、轮速器和清扫系统；其中，所述转向控制系统安装在所述底盘本体上，与所述底盘本体的前车轮相连，用于控制所述前车轮的转向操作；所述轮速器套设于所述底盘本体的后车轮的轮轴上，用于测量所述后车轮的轮速；所述清扫系统设置于所述底盘本体的底部；

所述车架总成包括设备安装架总成、前框架总成、后框架总成和顶板支撑总成；其中，所述设备安装架总成、所述前框架总成和所述后框架总成均安装在所述底盘本体上；所述设备安装架总成设置于所述后框架总成的下方；所述前框架总成设置于所述后框架总成的前端，且通过前后支撑杆和斜支撑杆与所述后框架总成固定连接；所述顶板支撑总成通过车顶开合装置与所述前框架总成和所述后框架总成相扣合；

所述车身总成包括侧围总成和车顶总成；其中，所述侧围总成固定连接在所述设备安装架总成、所述前框架总成和所述后框架总成上；所述车顶总成固定连接在所述顶板支撑总成上，所述车顶总成上设有激光雷达安装架；

所述电子学器件包括车辆控制单元、激光雷达、两个差分GPS天线、多个超声波探头和多个摄像头；其中，所述车辆控制单元安置于所述设备安装架总成上；所述激光雷达安装于所述激光雷达安装架上；两个所述差分GPS天线分别设置于所述前框架总成和所述底盘本体上；多个所述超声波探头安装在所述底盘本体的两侧和后端以及所述侧围总成的前端和两侧上；多个所述摄像头设置于所述侧围总成的前端和两侧以及所述车顶总成的后端。

优选的，所述转向控制系统包括安装底座、减速器、电动助力转向系统EPS和前车轮连接支架；

所述安装底座固定连接在所述底盘本体的上表面；所述EPS系统安装在所述安装底座的外侧表面上，所述EPS系统的输出轴通过输入轴套与所述减速器的输入孔相连；所述减速器安装在所述安装底座内；所述前车轮连接支架穿设所述底盘本体，将所述前车轮与所述减速器的输出孔相连。

进一步优选的，所述EPS系统包括EPS控制器、EPS电机、角度传感器和力矩传感器；

所述EPS电机的输出轴通过所述输入轴套与所述减速器的输入孔相连；所述EPS控制器的输入端分别与所述车辆控制单元、所述角度传感器和所述力矩传感器的输出端电性连接，所述EPS控制器的输出端分别与所述EPS电机、所述角度传感器和所述力矩传感器的输入端电性连接。

优选的，所述清扫系统包括至少两组边刷及边刷电机、滚刷及滚刷电机、过滤集尘盒和吸尘电机；

所述至少两组边刷及边刷电机分别设置于所述底盘本体的下表面的两侧；所述滚刷及滚刷电机设置于所述底盘本体的下表面的中部；所述过滤集尘盒设置于所述底盘本体的后端；所述吸尘电机设置于所述底盘本体的上表面，用于将垃圾抽吸至所述过滤集尘盒内。

进一步优选的，所述设备安装架总成包括两个设备支撑架、设备安装板、前设备安装板、多个设备支架横梁和设备侧支架；

所述设备支撑架包括设备支架竖直部和设备支架水平部，所述设备支架竖直部的一端与所述设备支架水平部的一端相互连接，所述设备支架竖直部和所述设备支架水平部的另一端均分别安装在所述底盘本体上；所述设备安装板安设于两个所述设备支撑架的所述设备支架水平部之间；所述前设备安装板安设于两个所述设备支撑架的所述设备支架竖直部之间；多个所述设备支架横梁设置于两个所述设备支撑架之间，用于固定连接两个所述设备支撑架；每个所述设备支撑架的所述设备支架水平部上均连接一个或多个所述设备侧支架。

优选的，所述前框架总成包括前框水平杆、两个前框竖直杆、前框架设备板、GPS天线支架和LED屏支架；

所述前框水平杆的两端分别与两个所述前框竖直杆的一端相连；所述前框竖直杆的另一端安装在所述底盘本体上；所述前框架设备板设置于两个所述前框竖直杆的后端面上；所述GPS天线支架安设于所述前框水平杆的顶端，一个所述差分GPS天线安装在所述GPS天线支架上；所述LED屏支架的两端分别固定安装在两个所述前框竖直杆的前端面上，所述LED屏支架上安装有LED显示屏；

所述侧围总成的前端设有LED屏罩，所述LED屏罩的位置与所述LED显示屏的位置相对应，用于保护所述LED显示屏。

进一步优选的，所述后框架总成包括两个后框支撑架、多个后框架横梁和后框连接架；

所述后框支撑架包括后框支架竖直部和后框支架水平部，所述后框支架竖直部的一端和所述后框支架水平部的一端相连，所述后框支架竖直部的另一端安装在所述底盘本体上；多个所述后框架横梁设置于两个所述后框支撑架之间，用于固定连接两个所述后框支撑架；所述后框连接架的竖截面为n字型；所述后框支架水平部的另一端固定连接在所述后框连接架的水平部上；

所述前后支撑杆的一端连接所述前框竖直杆，所述前后支撑杆的另一端连接设置于所述后框支架竖直部上的所述后框架横梁；所述斜支撑杆的两端分别与所述前框水平杆和所述后框支架水平部固定连接。

再进一步优选的，所述顶板支撑总成包括两个顶板纵梁、多个顶板横梁和顶板前框；

两个所述顶板纵梁之间设有多个所述顶板横梁；所述顶板横梁与所述顶板纵梁之间还设有加强筋；所述顶板前框包括两个顶板前斜杆和固定板；两个所述顶板前斜杆的一端分别固定连接在所述固定板上，两个所述顶板前斜杆的另一端分别与两个所述顶板纵梁的一端相连。

再进一步优选的，所述GPS天线支架上开有锁口槽；所述车顶开合装置包括锁合装置、铰链支架、两个铰链杆和气压支撑杆；

所述锁合装置包括顶板把手、锁扣限位、顶板锁扣和扭簧；所述顶板把手安置在所述固定板的一侧面上；所述锁扣限位安装在所述固定板的另一侧面上；所述顶板锁扣通过顶板锁轴铰链连接在所述顶板把手上，且所述顶板锁扣的一端穿设所述锁扣限位卡入所述锁口槽内；所述扭簧套设于所述顶板锁轴上；

所述铰链支架挂设在所述后框连接架上；两个所述铰链杆的一端分别与两个所述顶板纵梁的另一端固定连接；两个所述铰链杆的另一端分别铰链连接在所述铰链支架的两侧上；所述气压支撑杆的一端铰接于所述顶板纵梁，所述气压支撑杆的另一端铰接于所述后框支架水平部。

优选的，所述侧围总成上还安设有灯罩和控制面板；

所述灯罩包括前灯罩、左右前灯罩、左右后灯罩、尾灯罩；所述前灯罩设置于所述侧围总成的前侧；所述左右前灯罩设置于所述侧围总成的左右两侧的前端；所述左右后灯罩设置于所述侧围总成的左右两侧的后端；所述尾灯罩设置于所述侧围总成的后侧；

所述控制面板通过控制面板安装架设置于所述侧围总成的后侧上。

本发明实施例提供的无人驾驶清扫车，车架总成和车身总成为电子学器件提供了合适的安装位置，合理配置，起到了防侧翻的作用；采用电动转向系统与减速器相结合的转向控制系统，节能环保，还具有调整简单、装置灵活以及无论在何种工况下都能提供转向动力的特点，且提高了传动精度和转向精度；清扫系统实现了车辆在行驶过程中的自动清扫，采用边刷与滚刷相结合，满足了不同场景下的清扫模式，降低了环卫成本；同时，顶板支撑总成与后框架总成之间通过车顶开合机构活动连接，方便车顶的开启，有利于对车内零部件及电子器件进行检修维护，锁合装置的设置使得车顶落下时能够自动锁止，防止行驶过程中车顶开启。

本发明中的无人驾驶清扫车在轻量化的前提下提高了车辆整体的强度和刚度，降低了成本，且车身线条简洁平滑优美，在车辆行驶过程中能够有效地引导车身周围的气流，以减少空气阻力和电量消耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的未安装车身总成的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的底盘总成的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的局部放大图；

图7为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的前车轮连接支架的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的轮速器部分的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的电动助力转向系统EPS的结构框图；

图10为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的设备安装架总成的结构示意图一；

图11为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的设备安装架总成的结构示意图二；

图12为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的前框架总成的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的后框架总成的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的顶板支撑总成的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的锁合装置部分的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的车身总成的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例涉及提供的无人驾驶清扫车，合理配置，防侧翻，且节能环保，还具有调整简单、装置灵活以及无论在何种工况下都能提供转向动力的特点，且提高了传动精度和转向精度；用边刷与滚刷相结合，满足了不同场景下的清扫模式，降低了环卫成本；同时，顶板支撑总成与后框架总成之间通过车顶开合机构活动连接，方便车顶的开启，有利于对车内零部件及电子器件进行检修维护，锁合装置的设置使得车顶落下时能够自动锁止，防止行驶过程中车顶开启。

图1、图2、图3、图4分别为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的结构示意图一、结构示意图二、结构示意图三和未安装车身总成的结构示意图。结合图1、图2、图3和图4所示：

本发明实施例提供的无人驾驶清扫车包括底盘总成1、车架总成2、车身总成3、电子学器件4、前后支撑杆5、斜支撑杆6和车顶开合装置7。

具体的，底盘总成1用于支撑、安装车辆的电机及其各部件、总成，接收电机的驱动，使车辆产生运动，保证正常行驶，其包括底盘本体11、转向控制系统12、轮速器13和清扫系统14。其中，转向控制系统12根据车辆控制单元的转向指令完成转向操作，转向控制系统12安装在底盘本体11上，与底盘本体11的前车轮111相连，用于控制前车轮111的转向操作；轮速器(图中未示出)测量车辆的轮速，套设于底盘本体11的后车轮112的轮轴上，用于测量后车轮112的轮速；清扫系统14主要辅助完成基本的清扫和吸尘，清扫系统14设置于底盘本体11的底部。

车架总成2用于支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受车辆内外的各种载荷，车架总成2包括设备安装架总成21、前框架总成22、后框架总成23和顶板支撑总成24。其中，设备安装架总成21主要用于安装车辆的相关电子器件，前框架总成22和后框架总成23主要用于固定支撑车身总成3的侧围总成31，顶板支撑总成24固定支撑车身总成3的车顶总成32，设备安装架总成21、前框架总成22和后框架总成23均安装在底盘本体11上；设备安装架总成21设置于后框架总成23的下方；前框架总成22设置于后框架总成23的前端，且通过前后支撑杆5和斜支撑杆6与后框架总成23固定连接；顶板支撑总成24通过车顶开合装置7与前框架总成22和后框架总成23相扣合。

车身总成3为承受路面底盘碰撞等载荷和传递载荷的基本系统，主要包括侧围总成31和车顶总成32。其中，侧围总成31固定连接在设备安装架总成21、前框架总成22和后框架总成23上；车顶总成32固定连接在顶板支撑总成24上，车顶总成32上设有激光雷达安装架33。

电子学器件4包括车辆控制单元41、激光雷达42、两个差分GPS天线43、多个超声波探头44和多个摄像头45。其中，激光雷达42、两个差分GPS天线43、多个超声波探头44和多个摄像头45对周边环境信息和车辆自身状态的感知收集，车辆控制单元41根据所收集的感知信息并进行分析，从而实现自动驾驶的决策规划计算和车辆横纵向控制功能，进而实现车辆的无人自动驾驶，车辆控制单元41安置于设备安装架总成21上；激光雷达42安装于激光雷达安装架33上；两个差分GPS天线43分别设置于前框架总成22和底盘本体11上；多个超声波探头44安装在底盘本体11的两侧和后端以及侧围总成31的前端和两侧上；多个摄像头45设置于侧围总成31的前端和两侧以及车顶总成32的后端。

通过图1、图2、图3和图4可知，本发明实施例无人驾驶清扫车的各个组成部分及其连接关系。下面结合图5-图16，对本发明实施例无人驾驶清扫车的各个部件进行详细介绍。

图5、图6、图7、图8、图9分别为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的底盘总成的结构示意图、局部放大图、前车轮连接支架的结构示意图、轮速器部分的结构示意图和电动助力转向系统EPS的结构框图，结合图5、图6、图7、图8和图9所示：

转向控制系统12包括安装底座121、减速器122、电动助力转向系统EPS123和前车轮连接支架124。安装底座121固定连接在底盘本体11的上表面；EPS系统123安装在安装底座121的外侧表面上，EPS系统123的输出轴通过输入轴套125与减速器122的输入孔相连；减速器122安装在安装底座121内；前车轮连接支架124穿设底盘本体11，将前车轮111与减速器122的输出孔相连。

在一个具体的实施例中，底盘本体11上开有通孔113，通孔113内设有轴承126。如图7所示，前车轮连接支架124包括连接板1241、减速器连接部1242和前车轮连接部1243。减速器连接部1242用于前车轮连接支架124与减速器122之间的连接，前车轮连接部1243用于前车轮连接支架124与前车轮111之间的连接，另外，为使得减速器连接部1242与前车轮连接部1243一体连接，前车轮连接支架124还包括连接板1241，用于连接减速器连接部1242和前车轮连接部1243。具体的，由于减速器122输出孔的中心轴线与前车轮111的中心轴线相互垂直，因此，连接板1241包括相互垂直连接的水平部和竖直部。减速器连接部1242的一端设置在连接板1241的水平部，减速器连接部1242的另一端与减速器122的输出孔相连。前车轮连接部1243设置于连接板1241的竖直部，前车轮111安装在前车轮连接部1243上。

在一个具体实施例中，为了保证减速器122传递扭矩时能够带动前车轮连接支架124转动，前车轮连接支架124与底盘主体1之间通过轴承126连接，通孔113内设有轴承126，且轴承126套设于减速器连接部1242，从而既能保证前车轮连接支架124固定的牢固性，又能保证前车轮111转动的稳定性。

进一步的，本发明实施例提供的无人驾驶清扫车为前轮驱动，故前车轮111上还设有与其连接的驱动电机(图中未示出)。

再如图6所示，减速器连接部1242的另一端通过传动连接件127与减速器122的输出孔相连。具体的，传动连接件127包括相互连接的传动轴1271和连接部1272，传动轴1271用于与减速器122相连接，进一步传递扭矩，连接部1272用于传动轴1271与减速器连接部1242之间的固定连接。优选的，传动轴1271通过平键1273固设于减速器122的输出孔内，连接部1272与减速器连接部1242的另一端通过多根螺栓或螺钉固定连接，从而使得前车轮111通过传动连接件127和前车轮连接支架124与减速器122相连。

通过图8可知，轮速器13套设于底盘本体11的后车轮112的轮轴1121上，并通过安装支架131固定在底盘本体11上，轮速器13的内圈与轮轴1121抱紧连接，随后车轮112的转动而转动，轮速器13的外圈固定在车辆底盘上。也就是说，轮速器13的外圈固定，其内圈随后车轮112的转动而一起转动，从而测量后车轮112的转速。

结合图9所示，EPS系统123包括EPS控制器1231、EPS电机1232、角度传感器1233和力矩传感器1234。EPS控制器1231的输入端分别与车辆控制单元41、角度传感器1233和力矩传感器1234的输出端电性连接，EPS控制器1231的输出端分别与EPS电机1232、角度传感器1233和力矩传感器1234的输入端电性连接。其中，EPS控制器1231为EPS系统123中的控制单元，用于获取车辆控制单元所发送的转向控制指令，并根据转向控制指令驱动EPS电机1232，EPS电机1232作为EPS系统123中的执行部件，其输出轴通过输入轴套125与减速器122的输入孔相连，根据EPS控制器1231所发送的指令进行作业，从而输出转向力矩和转动圈数。而角度传感器1233和力矩传感器1234均为EPS系统123中的信号反馈部件，使EPS系统123具有自诊断功能，能够进行自动调节，具体的，角度传感器1233用于监测车辆的实际转向角度，力矩传感器1234用于监测EPS电机1232的输出扭矩。

此外，清扫系统14包括至少两组边刷141及边刷电机、滚刷142及滚刷电机、过滤集尘盒143和吸尘电机。至少两组边刷141及边刷电机分别设置于底盘本体11的下表面的两侧，边刷141由边刷电机驱动工作，用于在车辆作业过程中将车身两侧的垃圾清扫集中到底盘本体11的底部中央。滚刷142及滚刷电机设置于底盘本体11的下表面的中部，滚刷142由滚刷电机驱动工作，将底盘本体11底部的垃圾清扫至车体内，优选的，滚刷142的刷毛呈V字形，有利于垃圾的收集清扫。过滤集尘盒143设置于底盘本体11的后端，用于存储垃圾，而吸尘电机设置于底盘本体11的上表面，用于将滚刷142清扫至车内的垃圾抽吸至过滤集尘盒143内。

在一个具体实施例中，过滤集尘盒143上还设有垃圾盖(图中未示出)，垃圾盖具体设置于底盘本体11的后端外表面上，当过滤集尘盒143内的垃圾需要进行清理时，可将过滤集尘盒143上的垃圾盖打开，从而将其内的垃圾倒出。

图10、图11分别为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的设备安装架总成的结构示意图一和结构示意图二，结合图10和图11所示：

设备安装架总成固设于车辆底盘上的中部，用于为车辆的电子器件提供合适的安装位置，设备安装架总成包括两个设备支撑架211、设备安装板212、前设备安装板213、多个设备支架横梁214和设备侧支架215。其中，两个设备支撑架211、多个设备支架横梁214和设备侧支架215为设备安装架总成的主要安装支撑架，设备支撑架211包括设备支架竖直部2111和设备支架水平部2112，设备支架竖直部2111的一端与设备支架水平部2112的一端相互连接，设备支架竖直部2111和设备支架水平部2112的另一端均分别安装在底盘本体11上；多个设备支架横梁214设置于两个设备支撑架211之间，用于固定连接两个设备支撑架211；每个设备支撑架211的设备支架水平部2112上均连接一个或多个设备侧支架215。设备安装板212为车辆的电子器件提供安装位置，设备安装板212安设于两个设备支撑架211的设备支架水平部2112之间；前设备安装板213加固了设备安装架总成的稳定性，并为车辆其他附加设备提供安装位置，前设备安装板213安设于两个设备支撑架211的设备支架竖直部2111之间。

具体的，多个设备支架横梁214固定连接在两个设备支撑架211之间，一方面，通过设备支架横梁214将两个设备支撑架211固定连接在一起，设备支架横梁214起到固定设备安装支架的作用；另一方面，设备安装板212的两端分别固定在两个设备支撑架211的设备支架水平部2112上，并置于设备支架横梁214之上，设备支架横梁214起到支撑设备安装板212的作用，由于设备安装板212需要承受其上安装的所有电子器件的重量，因此，设备支架横梁214的设置还可以防止设备安装板212中部由于受压变形，同时为设备安装板212分担一部分重量。其中，设置于设备支架竖直部2111上的设备支架横梁214的个数仅需根据设备支架竖直部2111的长度进行设定即可，而设置于设备支架水平部2112上的设备支架横梁214的个数则需综合考虑设备支架水平部2112的长度和设备安装板212上所需安装的电子器件的总重量。

图12为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的前框架总成的结构示意图，结合图12所示：

前框架总成包括前框水平杆221、两个前框竖直杆222、前框架设备板223、GPS天线支架224和LED屏支架225。前框水平杆221的两端分别与两个前框竖直杆222的一端相连，形成门形支架结构，前框竖直杆222的另一端安装在底盘本体11上，从而将前框架总成固定在车辆底盘上。此外，为加固前框架总成的稳定性，并为车辆附加功能设备提供了安装位置，前框架总成上还设有前框架设备板223，前框架设备板223设置于两个前框竖直杆222的后端面上。

GPS天线支架224安设于前框水平杆221的顶端，一个差分GPS天线通过螺栓安装在GPS天线支架224上，再如图2所示，另一个差分GPS天线通过天线安装支架25吸合于底盘本体11上，并且两个差分GPS天线的位置相对应，用于检测车辆的定位信息和车身姿态信息，同时，为保证定位信息的精确性，两个差分GPS天线之间的间距需大于1米。再结合图4所示，LED屏支架225的两端分别固定安装在两个前框竖直杆222的前端面上，LED屏支架225上安装有LED显示屏226，用于显示车辆的提示信息及其工作状态。为对LED显示屏226进行保护，如图2所示，侧围总成31的前端设有LED屏罩34，LED屏罩34的位置与LED显示屏226的位置相对应，用于保护LED显示屏226。

图13为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的后框架总成的结构示意图，结合图13所示：

后框架总成包括两个后框支撑架231、多个后框架横梁232和后框连接架233。后框支撑架231包括后框支架竖直部2311和后框支架水平部2312，后框支架竖直部2311的一端和后框支架水平部2312的一端相连，后框支架竖直部2311的另一端安装在底盘本体11上；多个后框架横梁232设置于两个后框支撑架231之间，用于固定连接两个后框支撑架231；后框连接架233的竖截面为n字型；后框支架水平部2312的另一端固定连接在后框连接架233的水平部上。

具体的，多个后框架横梁232固定连接在两个后框支撑架231之间，从而将两个后框支撑架231固定连接在一起，后框架横梁232的个数根据后框支架竖直部2311和后框支架水平部2312的长度进行具体设定，但需要注意的是，由于设备安装架总成的设备安装板设置于后框支撑架231的后框支架水平部2312的下方，且该车架总成通过顶板支撑总成能够将车顶打开对安置于设备安装板上的电子器件进行检修，因此，在设置后框支架水平部2312上的后框架横梁232时，需要保证为电子器件的检修留出足够的空间，即彼此相邻的两个后框架横梁232之间的距离需要足够大，保证检修人员能够对设备安装板上的车辆控制单元进行检修维护。

再结合图4所示，前后支撑杆5的一端连接前框竖直杆222，前后支撑杆5的另一端连接设置于后框支架竖直部2311上的后框架横梁232，斜支撑杆6的两端分别与前框水平杆221和后框支架水平部2312固定连接。

图14为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的顶板支撑总成的结构示意图，结合图14所示：

顶板支撑总成包括两个顶板纵梁241、多个顶板横梁242和顶板前框243。两个顶板纵梁241之间设有多个顶板横梁242。为增强顶板支撑总成的强度和刚性，顶板横梁242与顶板纵梁241之间还设有加强筋244。顶板前框243包括两个顶板前斜杆2431和固定板2432，两个顶板前斜杆2431的一端分别固定连接在固定板2432上，两个顶板前斜杆2431的另一端分别与两个顶板纵梁241的一端相连。

再结合图2和图15所示，车顶开合装置7包括锁合装置71、铰链支架72、两个铰链杆733和气压支撑杆74，且为配合车顶开合装置7中的锁合装置71，GPS天线支架224上开有锁口槽(图中未示出)。

锁合装置71使车顶落下时具有自动锁止的功能，锁合装置71包括顶板把手711、锁扣限位712、顶板锁扣713和扭簧(图中未示出)。顶板把手711安置在固定板2432的一侧面上，锁扣限位712安装在固定板2432的另一侧面上，顶板锁扣713通过顶板锁轴(图中未示出)铰链连接在顶板把手711上，且顶板锁扣713的一端穿设锁扣限位712卡入锁口槽内，扭簧套设于顶板锁轴上。

具体的，扭簧套设于顶板锁轴上，且扭簧的两端分别固定于顶板把手711的两内侧表面上，当顶板锁扣713绕着扭簧中心相对于顶板把手711旋转时，扭簧产生扭矩，将顶板锁扣713拉回初始位置。当检修人员想要打开车顶时，抬起顶板锁扣713的一端，顶板锁扣713绕着顶板锁轴相对于顶板把手711旋转，使得顶板锁扣713的另一端脱离锁口槽，从而便可以将车顶打开；车顶呈打开状态时，由于扭簧的作用，顶板锁扣713恢复初始位置，顶板锁扣713的中部抵接在锁扣限位712上，当车顶落下时，由于车顶重量的原因，顶板锁扣713的另一端倾斜面沿GPS天线支架224的侧边滑入锁口槽内，并在扭簧的作用下使顶板锁扣713锁紧，从而完成自动锁止。

铰链支架72挂设在后框连接架233上，一方面为后框架总成23起到固定支撑的作用，另一方面为铰链杆733提供合适的安装位置。两个铰链杆733的一端分别与两个顶板纵梁241的另一端固定连接，两个铰链杆733的另一端分别铰链连接在铰链支架72的两侧上，为确保顶板支撑总成在转动过程中铰链杆73不会与其他部件发生干涉，如图2所示，铰链杆73包括相互连接的顶板支撑连接部(图中未示出)和后框架连接部(图中未示出)，顶板支撑连接部为连接直杆，固定在顶板支撑总成中顶板纵梁的内侧面上，后框架连接部为连接弧形杆，铰接于铰链支架72的外侧面上，防止铰链杆73在顶板支撑总成转动过程中与后框架总成发生干涉。除此之外，一方面，为保证车顶上所安装的器件的安全性，另一方面，考虑到车顶的重量，顶板支撑总成与后框架总成之间的连接还设有气压支撑杆74。气压支撑杆74的一端铰接于顶板纵梁241，气压支撑杆74的另一端铰接于后框支架水平部2312。

图16为本发明实施例提供的无人驾驶清扫车的车身总成的结构示意图，结合图16所示：

侧围总成31上还安设有灯罩35和控制面板36。其中，灯罩35的安装位置与车灯的安装位置相对应，灯罩35包括前灯罩351、左右前灯罩352、左右后灯罩353、尾灯罩354；前灯罩351设置于侧围总成31的前侧；左右前灯罩352设置于侧围总成31的左右两侧的前端；左右后灯罩353设置于侧围总成31的左右两侧的后端；尾灯罩354设置于侧围总成31的后侧。控制面板36通过控制面板安装架37设置于侧围总成31的后侧上，优选的，车辆在控制面板36安装的位置处还设有控制面板保护盖39，对控制面板36形成保护。另外，为保证车辆的散热性，侧围总成31的前端和左右两侧后端均开有散热孔38。

此外，如图3所示，为方便应对突发事件，使车辆迅速停止一切作业，车顶总成32上还开有急停开关46，提高了车辆的安全可靠性。

本发明实施例提供的无人驾驶清扫车，车架总成和车身总成为电子学器件提供了合适的安装位置，合理配置，起到了防侧翻的作用；采用电动转向系统与减速器相结合的转向控制系统，节能环保，还具有调整简单、装置灵活以及无论在何种工况下都能提供转向动力的特点，且提高了传动精度和转向精度；清扫系统实现了车辆在行驶过程中的自动清扫，采用边刷与滚刷相结合，满足了不同场景下的清扫模式，降低了环卫成本；同时，顶板支撑总成与后框架总成之间通过车顶开合机构活动连接，方便车顶的开启，有利于对车内零部件及电子器件进行检修维护，锁合装置的设置使得车顶落下时能够自动锁止，防止行驶过程中车顶开启。

本发明中的无人驾驶清扫车在轻量化的前提下提高了车辆整体的强度和刚度，降低了成本，且车身线条简洁平滑优美，在车辆行驶过程中能够有效地引导车身周围的气流，以减少空气阻力和电量消耗。

在本发明中，术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书中的描述中，术语“一个具体的实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人驾驶清扫车，其特征在于，所述无人驾驶清扫车包括底盘总成、车架总成、车身总成和电子学器件；

所述底盘总成包括底盘本体、转向控制系统、轮速器和清扫系统；其中，所述转向控制系统安装在所述底盘本体上，与所述底盘本体的前车轮相连，用于控制所述前车轮的转向操作；所述轮速器套设于所述底盘本体的后车轮的轮轴上，用于测量所述后车轮的轮速；所述清扫系统设置于所述底盘本体的底部；

所述车架总成包括设备安装架总成、前框架总成、后框架总成和顶板支撑总成；其中，所述设备安装架总成、所述前框架总成和所述后框架总成均安装在所述底盘本体上；所述设备安装架总成设置于所述后框架总成的下方；所述前框架总成设置于所述后框架总成的前端，且通过前后支撑杆和斜支撑杆与所述后框架总成固定连接；所述顶板支撑总成通过车顶开合装置与所述前框架总成和所述后框架总成相扣合；

所述车身总成包括侧围总成和车顶总成；其中，所述侧围总成固定连接在所述设备安装架总成、所述前框架总成和所述后框架总成上；所述车顶总成固定连接在所述顶板支撑总成上，所述车顶总成上设有激光雷达安装架；

所述电子学器件包括车辆控制单元、激光雷达、两个差分GPS天线、多个超声波探头和多个摄像头；其中，所述车辆控制单元安置于所述设备安装架总成上；所述激光雷达安装于所述激光雷达安装架上；两个所述差分GPS天线分别设置于所述前框架总成和所述底盘本体上；多个所述超声波探头安装在所述底盘本体的两侧和后端以及所述侧围总成的前端和两侧上；多个所述摄像头设置于所述侧围总成的前端和两侧以及所述车顶总成的后端；

其中，所述转向控制系统包括安装底座、减速器、电动助力转向系统EPS和前车轮连接支架；

所述安装底座固定连接在所述底盘本体的上表面；所述EPS系统安装在所述安装底座的外侧表面上，所述EPS系统的输出轴通过输入轴套与所述减速器的输入孔相连；所述减速器安装在所述安装底座内；所述前车轮连接支架穿设所述底盘本体，将所述前车轮与所述减速器的输出孔相连；

所述EPS系统包括EPS控制器、EPS电机、角度传感器和力矩传感器；

所述EPS电机的输出轴通过所述输入轴套与所述减速器的输入孔相连；所述EPS控制器的输入端分别与所述车辆控制单元、所述角度传感器和所述力矩传感器的输出端电性连接，所述EPS控制器的输出端分别与所述EPS电机、所述角度传感器和所述力矩传感器的输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述清扫系统包括至少两组边刷及边刷电机、滚刷及滚刷电机、过滤集尘盒和吸尘电机；

所述至少两组边刷及边刷电机分别设置于所述底盘本体的下表面的两侧；所述滚刷及滚刷电机设置于所述底盘本体的下表面的中部；所述过滤集尘盒设置于所述底盘本体的后端；所述吸尘电机设置于所述底盘本体的上表面，用于将垃圾抽吸至所述过滤集尘盒内。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述设备安装架总成包括两个设备支撑架、设备安装板、前设备安装板、多个设备支架横梁和设备侧支架；

所述设备支撑架包括设备支架竖直部和设备支架水平部，所述设备支架竖直部的一端与所述设备支架水平部的一端相互连接，所述设备支架竖直部和所述设备支架水平部的另一端均分别安装在所述底盘本体上；所述设备安装板安设于两个所述设备支撑架的所述设备支架水平部之间；所述前设备安装板安设于两个所述设备支撑架的所述设备支架竖直部之间；多个所述设备支架横梁设置于两个所述设备支撑架之间，用于固定连接两个所述设备支撑架；每个所述设备支撑架的所述设备支架水平部上均连接一个或多个所述设备侧支架。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述前框架总成包括前框水平杆、两个前框竖直杆、前框架设备板、GPS天线支架和LED屏支架；

所述前框水平杆的两端分别与两个所述前框竖直杆的一端相连；所述前框竖直杆的另一端安装在所述底盘本体上；所述前框架设备板设置于两个所述前框竖直杆的后端面上；所述GPS天线支架安设于所述前框水平杆的顶端，一个所述差分GPS天线安装在所述GPS天线支架上；所述LED屏支架的两端分别固定安装在两个所述前框竖直杆的前端面上，所述LED屏支架上安装有LED显示屏；

所述侧围总成的前端设有LED屏罩，所述LED屏罩的位置与所述LED显示屏的位置相对应，用于保护所述LED显示屏。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述后框架总成包括两个后框支撑架、多个后框架横梁和后框连接架；

所述后框支撑架包括后框支架竖直部和后框支架水平部，所述后框支架竖直部的一端和所述后框支架水平部的一端相连，所述后框支架竖直部的另一端安装在所述底盘本体上；多个所述后框架横梁设置于两个所述后框支撑架之间，用于固定连接两个所述后框支撑架；所述后框连接架的竖截面为n字型；所述后框支架水平部的另一端固定连接在所述后框连接架的水平部上；

所述前后支撑杆的一端连接所述前框竖直杆，所述前后支撑杆的另一端连接设置于所述后框支架竖直部上的所述后框架横梁；所述斜支撑杆的两端分别与所述前框水平杆和所述后框支架水平部固定连接。

6.根据权利要求5所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述顶板支撑总成包括两个顶板纵梁、多个顶板横梁和顶板前框；

两个所述顶板纵梁之间设有多个所述顶板横梁；所述顶板横梁与所述顶板纵梁之间还设有加强筋；所述顶板前框包括两个顶板前斜杆和固定板；两个所述顶板前斜杆的一端分别固定连接在所述固定板上，两个所述顶板前斜杆的另一端分别与两个所述顶板纵梁的一端相连。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述GPS天线支架上开有锁口槽；所述车顶开合装置包括锁合装置、铰链支架、两个铰链杆和气压支撑杆；

所述锁合装置包括顶板把手、锁扣限位、顶板锁扣和扭簧；所述顶板把手安置在所述固定板的一侧面上；所述锁扣限位安装在所述固定板的另一侧面上；所述顶板锁扣通过顶板锁轴铰链连接在所述顶板把手上，且所述顶板锁扣的一端穿设所述锁扣限位卡入所述锁口槽内；所述扭簧套设于所述顶板锁轴上；

所述铰链支架挂设在所述后框连接架上；两个所述铰链杆的一端分别与两个所述顶板纵梁的另一端固定连接；两个所述铰链杆的另一端分别铰链连接在所述铰链支架的两侧上；所述气压支撑杆的一端铰接于所述顶板纵梁，所述气压支撑杆的另一端铰接于所述后框支架水平部。

8.根据权利要求1所述的无人驾驶清扫车，其特征在于，所述侧围总成上还安设有灯罩和控制面板；

所述灯罩包括前灯罩、左右前灯罩、左右后灯罩、尾灯罩；所述前灯罩设置于所述侧围总成的前侧；所述左右前灯罩设置于所述侧围总成的左右两侧的前端；所述左右后灯罩设置于所述侧围总成的左右两侧的后端；所述尾灯罩设置于所述侧围总成的后侧；

所述控制面板通过控制面板安装架设置于所述侧围总成的后侧上。

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