CN111309003A - 无人清扫车及其避障控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人清扫车及其避障控制系统，所述无人清扫车避障控制系统包括：障碍物检测模块，障碍物检测模块用于检测无人清扫车工作范围内的障碍物信息；控制电路，控制电路用于根据障碍物信息判断无人清扫车工作范围内存在障碍物时，控制走行驱动电机的电源断开，以使无人清扫车停止移动，并生成障碍物存在告知信息和停车状态告知信息，以及在根据障碍物信息判断无人清扫车工作范围内不存在障碍物时，控制走行驱动电机的电源接通，以使无人清扫车移动，并生成障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息；工控机，工控机用于接收障碍物存在告知信息、停车状态告知信息、障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息。

Description

无人清扫车及其避障控制系统
技术领域
本发明涉及无人清扫车技术领域，尤其涉及一种无人清扫车的避障控制系统和一种无人清扫车。
背景技术
目前，市场上常见的无人清扫车紧急避障控制方式多为障碍物检测装置和工控机的组合。一般由障碍物检测装置检测到障碍物，给工控机发送障碍物信号，再由工控机控制清扫车停车避障。
由于清扫车的多种复杂算法都在工控机在上执行，并且避障控制完全依赖工控机来实现，所以经常会出现因工控机负载过重，导致工控机不能及时控制清扫车停车的状况，而且工控机负载过重，对其执行的其他算法也有一定影响。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种无人清扫车的避障控制系统，不仅能够减轻工控机的工作负担，还能够实现无人清扫车快速有效的避障控制。
本发明的第二个目的在于提出一种无人清扫车。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的无人清扫车的避障控制系统包括：障碍物检测模块，所述障碍物检测模块用于检测所述无人清扫车工作范围内的障碍物信息；控制电路，所述控制电路分别与所述障碍物检测模块和所述无人清扫车的走行驱动电机的电源相连，所述控制电路用于根据所述障碍物信息判断所述无人清扫车工作范围内存在障碍物时，控制所述走行驱动电机的电源断开，以使所述无人清扫车停止移动，并生成障碍物存在告知信息和停车状态告知信息，以及在根据所述障碍物信息判断所述无人清扫车工作范围内不存在障碍物时，控制所述走行驱动电机的电源接通，以使所述无人清扫车移动，并生成障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息；工控机，所述工控机与所述控制电路相连，所述工控机用于接收所述障碍物存在告知信息、所述停车状态告知信息、所述障碍物不存在告知信息和所述行车状态告知信息。
根据本发明实施例的无人清扫车的避障控制系统，通过障碍物检测模块检测无人清扫车工作范围内的障碍物信息，并实时反馈到控制电路，以及由控制电路直接控制走行驱动电机的电源断开与接通，不需要工控机去控制车体避障，由此，不仅能够减轻工控机的工作负担，还能够实现无人清扫车快速有效的避障控制。
另外，根据本发明上述实例提出的无人清扫车的避障控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述障碍物检测模块包括超声波雷达。
根据本发明的一个实施例，所述控制电路包括：继电器，所述继电器的动触点和静触点连接于所述走行驱动电机的电源回路中；继电器控制单元，所述继电器控制单元与所述继电器的线圈相连；单片机，所述单片机分别与所述超声波雷达和所述继电器控制单元相连，所述单片机用于根据所述超声波雷达的探测信号生成相应的继电器控制信号，以控制所述继电器的线圈上电或失电。
根据本发明的一个实施例，所述继电器控制单元包括：三极管，所述三极管的基极通过基极电阻连接到所述单片机的控制信号输出引脚，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述线圈的一端相连，其中，所述线圈的另一端连接到预设电源；续流二极管，所述续流二极管的阳极与所述线圈的一端相连，所述续流二极管的阴极与所述线圈的另一端相连。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的无人清扫车包括上述实施例的无人清扫车的避障控制系统。
根据本发明实施例的无人清扫车，通过使用上述实施例的无人清扫车的避障控制系统，不仅能够在减轻工控机的工作负担，还能够实现快速有效的避障控制。
附图说明
图1为本发明实施例的无人清扫车的避障控制系统的方框示意图；
图2为本发明一个实施例的无人清扫车的避障控制系统的控制电路的电气原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的无人清扫车的避障控制系统包括：障碍物检测模块10、控制电路20和工控机30。障碍物检测模块10用于检测无人清扫车工作范围内的障碍物信息，控制电路20分别与障碍物检测模块10和无人清扫车的走行驱动电机的电源相连，控制电路20用于根据障碍物信息判断无人清扫车工作范围内存在障碍物时，控制走行驱动电机的电源断开，以使无人清扫车停止移动，并生成障碍物存在告知信息和停车状态告知信息，以及在根据障碍物信息判断无人清扫车工作范围内不存在障碍物时，控制走行驱动电机的电源接通，以使无人清扫车移动，并生成障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息；工控机30与控制电路20相连，工控机用于接收障碍物存在告知信息、停车状态告知信息、障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息。
在本发明的一个实施例中，障碍物检测模块10可包括超声波雷达。超声波雷达可通过发射和接收超声波来检测障碍物，并根据发射和接收前后动作的时间差测算出障碍物距离，接着可将障碍物信息传递到控制电路20。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，控制电路20可包括继电器21、继电器控制单元22和单片机。继电器21的动触点和静触点连接于走行驱动电机的电源回路中，继电器控制单元22与继电器21的线圈相连，单片机分别与超声波雷达和继电器控制单元22相连，单片机用于根据超声波雷达的探测信号生成相应的继电器控制信号，以控制继电器的线圈上电或失电。
其中，单片机可为STM32系列单片机。继电器控制单元22可包括三极管Q1和续流二极管D1。三极管Q1的基极通过基极电阻连接到单片机的控制信号输出引脚RLY_DRV，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与线圈的一端相连，其中，线圈的另一端连接到预设电源P1。基于上述电路，单片机的控制信号输出引脚RLY_DRV可输出相应的高低电平信号，从而控制三极管Q1导通或关断。当三极管Q1导通时，继电器21线圈上电，开关K1闭合，预设电源P1接通，当三极管Q1关断时，继电器21线圈失电，开关K1断开，预设电源P1断开。续流二极管D1的阳极与线圈的一端相连，续流二极管D1的阴极与线圈的另一端相连。续流二极管D1与继电器21并联，对电路起保护作用。
在本发明的一个实施例中，工控机30作为无人清扫车的上位机，可接收和处理控制电路20传递的障碍物信息和车辆状态信息，同时还可执行无人清扫车的其他多种算法。
具体地，当工控机30接收到障碍物存在告知信息和停车状态告知信息时，工控机30可生成停车状态确认指令和各执行机构工作停止指令，其中，执行机构可包括GPS定位导航执行机构、数据通信执行机构、路面图像采集分析执行机构和清扫执行机构等。工控机30可将指令传输至单片机，在对停车状态进行确认后，由单片机控制各执行机构停止工作，清扫车将停止路线分析与导航、数据通信、路面图像采集分析和路面清扫等作业。而当工控机30接收到障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息时，工控机可30可生成各执行机构启动工作指令和清扫车启动指令，并传递至单片机，由单片机控制清扫车各执行机构工作，在打开清扫执行装置，开始获取路面图像采集分析数据，连接到数据通信及GPS定位导航路线确认后，单片机可控制继电器开关接通走行驱动电机的电源P1，使清扫车开始移动。通过控制电路直接控制走行驱动电机电源的断开与接通，以进行停车避障，而不需要工控机直接参与控制过程，能够减轻工控机的工作负担，进而可提高工控机对其他各执行机构算法的计算效率。
根据本发明实施例的无人清扫车的避障控制系统，通过障碍物检测模块检测无人清扫车工作范围内的障碍物信息，并实时反馈到控制电路，以及由控制电路直接控制走行驱动电机的电源断开与接通，不需要工控机去控制车体避障，由此，不仅能够减轻工控机的工作负担，还能够实现无人清扫车快速有效的避障控制。
对应上述实施例，本发明还提出了一种无人清扫车。
本发明实施例的无人清扫车，包括本发明上述实施例的无人清扫车的避障控制系统，其具体实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不做赘述。
根据本发明实施例的无人清扫车，通过使用上述实施例的无人清扫车的避障控制系统，不仅能够在减轻工控机的工作负担，还能够实现快速有效的避障控制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种无人清扫车的避障控制系统，其特征在于，包括：
障碍物检测模块，所述障碍物检测模块用于检测所述无人清扫车工作范围内的障碍物信息；
控制电路，所述控制电路分别与所述障碍物检测模块和所述无人清扫车的走行驱动电机的电源相连，所述控制电路用于根据所述障碍物信息判断所述无人清扫车工作范围内存在障碍物时，控制所述走行驱动电机的电源断开，以使所述无人清扫车停止移动，并生成障碍物存在告知信息和停车状态告知信息，以及在根据所述障碍物信息判断所述无人清扫车工作范围内不存在障碍物时，控制所述走行驱动电机的电源接通，以使所述无人清扫车移动，并生成障碍物不存在告知信息和行车状态告知信息；
工控机，所述工控机与所述控制电路相连，所述工控机用于接收所述障碍物存在告知信息、所述停车状态告知信息、所述障碍物不存在告知信息和所述行车状态告知信息。
2.根据权利要求1所述的无人清扫车的避障控制系统，其特征在于，所述障碍物检测模块包括超声波雷达。
3.根据权利要求2所述的无人清扫车的避障控制系统，其特征在于，所述控制电路包括：
继电器，所述继电器的动触点和静触点连接于所述走行驱动电机的电源回路中；
继电器控制单元，所述继电器控制单元与所述继电器的线圈相连；
单片机，所述单片机分别与所述超声波雷达和所述继电器控制单元相连，所述单片机用于根据所述超声波雷达的探测信号生成相应的继电器控制信号，以控制所述继电器的线圈上电或失电。
4.根据权利要求3所述的无人清扫车的避障控制系统，其特征在于，所述继电器控制单元包括：
三极管，所述三极管的基极通过基极电阻连接到所述单片机的控制信号输出引脚，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述线圈的一端相连，其中，所述线圈的另一端连接到预设电源；
续流二极管，所述续流二极管的阳极与所述线圈的一端相连，所述续流二极管的阴极与所述线圈的另一端相连。
5.一种无人清扫车，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的无人清扫车的避障控制系统。
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