CN111395239A - 一种扫盘自动避障系统及基于该避障系统的避障方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路清扫装置技术领域，具体地是一种扫路机扫盘自动避障系统及基于该避障系统的避障方法。所述距离传感器与扫盘对应设置，并且距离传感器设置在扫盘上部并固定连接在安装架上；距离传感器用于检测与其对应的扫盘与障碍物间的距离；所述控制器与电磁换向阀电联接，控制器通过控制电磁换向阀实现对伸缩驱动的伸缩控制；所述伸缩驱动对应设置有两个所述限位开关，一个作为伸限位开关，另一个作为缩限位开关；所述距离传感器与控制器输入端子导线连接；电磁换向阀与控制器的输出端子连接。实现了自动检测扫盘的位置状态信息、以及探测左右两侧障碍物从而实现了扫盘的自动避障，消除了由传统手动进行避障操作的弊端。

Description

一种扫盘自动避障系统及基于该避障系统的避障方法

技术领域

本发明属于道路清扫装置技术领域，具体地是一种扫路机扫盘自动避障系统及基于该避障系统的避障方法。

背景技术

随着社会经济的发展和生存环境形势的日益严峻，作为环卫设备重要组成部分的扫盘前置式扫路机，在便道清扫、路沿清洁、减少扬尘、维护城市环境方面做出了巨大贡献。扫路机可以广泛的用于道路、街道、广场、小区、景区、公园等地的路面清洁和环境保持。极大地降低了环卫人员的劳动强度、提高了作业效率、改善了作业环境。

但道路便道数目和行人较多, 人工频繁收放扫路机扫盘躲避行人、障碍物，导致作业人员劳动强度增大，一旦疏忽，危及行人安全。因此一套简单可靠带扫盘自动避障功能的扫路机电气控制系统成为急需解决的问题。

发明内容

本发明主要目的是实现扫路机扫盘的自动避障，从而能有效地解决频繁手动收放扫路机扫盘给操作人员带来的较大的劳动强度以及人工操作存在的安全隐患，为了实现上述目的本发明提供了一种扫路机扫盘自动避障系统及基于该避障系统的避障方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扫路机扫盘自动避障系统，包括扫盘、安装架、电磁换向阀、伸缩驱动和驱动安装梁，所述扫盘固定安装在所述安装架上，所述伸缩驱动采用的是液压缸；电磁换向阀固定在驱动安装梁上，并与伸缩驱动的管路接通，从而通过电磁换向阀控制液压缸的伸缩；伸缩驱动固定在驱动安装梁上；还包括距离传感器、控制器和用于控制伸缩驱动行程的限位开关；

所述距离传感器与扫盘对应设置，并且距离传感器设置在扫盘上部并固定连接在安装架上；距离传感器用于检测与其对应的扫盘与障碍物间的距离；

所述控制器与电磁换向阀电联接，控制器通过控制电磁换向阀实现对伸缩驱动的伸缩控制；

所述伸缩驱动对应设置有两个所述限位开关，一个作为伸限位开关，另一个作为缩限位开关；

所述距离传感器与控制器输入端子导线连接；电磁换向阀与控制器的输出端子连接；控制器根据距离传感器输入的信号进行相应的运算，并根据运算结果向电磁换向阀发送指令信号，电磁换向阀根据接收到的指令信号做出正确响应，从而控制伸缩驱动完成相应的动作。

基于所述的扫路机扫盘自动避障系统的扫盘避障方法，在控制器程序中预设有两个距离预制，分别是第一阈值和第二阈值，并且第一阈值小于第二阈值，其步骤如下：

步骤1：扫路机作业开始,下放扫盘；

步骤2：扫盘开始旋转进行清扫作业；

步骤3：控制器根据距离传感器测得的扫盘与障碍物的距离值，判断该距离值是否小于第一阈值；若是，则进行步骤4；若否，则跳转到步骤5；

步骤4：电磁换向阀动作，扫盘随伸缩驱动缩回；

步骤5：继续以步骤3中距离传感器所测得的值，判断扫盘与障碍物的距离是否大于等于第二阈值；若是，则进行步骤6；若否，则跳转到步骤2；

步骤6：电磁换向阀动作，扫盘随伸缩驱动伸出；

步骤7：在扫路机行进过程中不断的重复步骤2～步骤6，在该自动避障系统作用下实现扫路机扫盘的连续避障。

与现有技术相比本发明具有的有益效果是：该扫盘自动避障系统增加了限位开关、距离传感器和控制器，实现了自动检测扫盘的位置状态信息、以及探测左右两侧障碍物从而实现了扫盘的自动避障，消除了由传统手动进行避障操作的弊端。

对于本发明还可以做进一步的改进，改进方案如下：

进一步的，所述控制器采用的是可编程逻辑控制器。

进一步的，所述的距离传感器使用超声波式的测距传感器。

进一步的，距离传感器测得的扫盘距离障碍物的值小于第一阈值，扫盘随伸缩驱动缩回直到扫盘距离障碍物大于等于第一阈值。

进一步的，当距离传感器测得的扫盘距离障碍物的值大于第二阈值时，扫盘随伸缩驱动伸出直到伸缩驱动伸至触发此处的伸限位开关后伸缩驱动停止动作。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例的俯视图。

图2是本发明实施例的立体结构示意图。

图3是本发明实施例避障方法的控制流程图。

图4是本发明实施例中各个信号组件及控制器的连接关系图。

附图标记说明：扫盘1；安装架2；电磁换向阀3；私服电机4；伸缩驱动5；驱动安装梁6；限位开关7；控制器8；距离传感器9；导杆10；限位挡板11；限位开关安装板12；第一安装板13；第二安装板14。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

一种本发明所提供的扫路机扫盘1自动避障系统主要由扫盘1、安装架2、电磁换向阀3、伸缩驱动5、驱动安装梁6、电磁换向阀3、伸限位开关7、缩限位开关7、控制器8和距离传感器9等构成。

所述扫盘1固定安装在所述安装架2上；电磁换向阀3固定在驱动安装梁6上，并与伸缩驱动5的管路接通；并且伸缩驱动5固定在驱动安装梁6上。并且所述的扫盘1与私服电机4输出端固定连接，所述私服电机4固定连接在安装架2上。扫盘1在私服电机4的带动下做定轴转动，从而实现清扫动作。

所述距离传感器9与扫盘1对应设置，并且距离传感器9设置在扫盘1上部并固定连接在安装架2上；距离传感器9用于检测与其对应的扫盘1与障碍物间的距离。

所述控制器8与电磁换向阀3电联接，控制器8通过控制电磁换向阀3实现对伸缩驱动5的伸缩控制。

所述伸缩驱动5（液压缸）对应设置有两个所述限位开关7，一个作为伸限位开关7，另一个作为缩限位开关7。

限位开关7和传感器在本系统中属于信号输入组件；电磁换向阀3在本系统中属于信号输出组件；因此，距离传感器9和限位开关7作为信号输入组件与控制器8的输入端子相连接；所述电磁换向阀3作为信号输出组件与控制器8的输出端子相连接。

控制器8根据距离传感器9输入的信号进行相应的运算，并根据运算结果向电磁换向阀3发送指令信号，电磁换向阀3根据接收到的指令信号做出正确响应，从而控制伸缩驱动5完成相应的动作。

为了本系统的安全使用增加了电源保险部，所述电源保险部，设置有电源开关、总电源保险、电源继电器。电源开关、总电源保险、电源继电器串行连接，保护控制系统防止过载。电源开关控制电源继电器3来接通或断开总电源。

如图4所示，基于上述扫路机扫盘1自动避障系统的扫盘1避障方法，在控制器8程序中预设有两个距离预制，分别是第一阈值（扫盘1缩回距离阈值）和第二阈值（扫盘1伸出距离阈值），并且第一阈值小于第二阈值，其步骤如下：

步骤1：扫路机作业开始,下放扫盘1；

步骤2：扫盘1开始旋转进行清扫作业；

步骤3：控制器8根据距离传感器9测得的扫盘1与障碍物的距离值，判断该距离值是否小于第一阈值；若是，则进行步骤4；若否，则跳转到步骤5；

步骤4：电磁换向阀3动作，扫盘1随伸缩驱动5缩回；

步骤5：继续以步骤3中距离传感器9所测得的值，判断扫盘1与障碍物的距离是否大于等于第二阈值；若是，则进行步骤6；若否，则跳转到步骤2；

步骤6：电磁换向阀3动作，扫盘1随伸缩驱动5伸出；

步骤7：在扫路机行进过程中不断的重复步骤2～步骤6，在该自动避障系统作用下实现扫路机扫盘1的连续避障。

预设阈值的大小根据根据扫盘1的大小、距离传感器9相对于扫盘1边缘的具体距离，以及伸缩驱动5的伸限位点和缩限位点的具体位置所确定。确定阈值大小的具体原则是：设置第一阈值时，第一阈值所能取的最小值能够保证抛盘距离障碍物至少有100mm；设置第二阈值时，保证第二阈值最大不超过伸缩驱动5的有效行程（即伸限位点与缩限位点的距离）。

在本发明实施例中的优选结构如下：

作为优选结构，所述控制器8采用的是可编程逻辑控制器8。采用可编程逻辑控制器8（PLC）减少了物理线路传输信号导致的线路复杂性，采用PLC控制替代传统电路控制，减少了潜在的故障点；通过传感器检测限位信息，保证机械结构的有效保护，避免机构损伤。

作为优选结构，所述的距离传感器9使用超声波式的测距传感器。扩大检测覆盖范围，提高检测结果的准确性。

作为优选结构，距离传感器9测得的扫盘1距离障碍物的值小于第一阈值，扫盘1随伸缩驱动5缩回直到扫盘1距离障碍物大于等于第一阈值。

作为优选结构，当距离传感器9测得的扫盘1距离障碍物的值大于第二阈值时，扫盘1随伸缩驱动5伸出直到伸缩驱动5伸至伸限位点并触发此处的限位开关7。

下面结合实施例，进一步说明本发明。

如图1所示，本实施例中每个扫盘1拥有独立的伸缩驱动5和独立的限位开关7、独立的电磁换向阀3以及独立的距离传感器9。

本实施例设置有四个扫盘1，分别是左前扫盘、左后扫盘、右前扫盘和右后扫盘，四个扫盘分连接独立的伸缩驱动5上（一个液压缸上安装有一个扫盘1）；每个伸缩驱动5对应有两个限位开关7以及一个距离传感器9

信号输入组件有（八个限位开关7和四个距离传感器9）：左前扫盘伸限位开关、左后扫盘伸限位开关、右前扫盘伸限位开关、右后扫盘伸限位开关、左前扫盘缩限位开关、左后扫盘缩限位开关、右前扫盘缩限位开关和右后扫盘缩限位开关；左前扫盘距离传感器、左后扫盘距离传感器、右前扫盘距离传感器和右后扫盘距离传感器。

信号输出组件包括四个电磁换向阀分别是：左前扫盘电磁换向阀、左后扫盘电磁换向阀、右前扫盘电磁换向阀、右后扫盘电磁换向阀。

本实施例中的限位开关7可以选用行程开关或者接近开关，在本实施例中优选的是接近开关。如图1和图2所示，即每个液压缸（伸缩驱动5）的杆头上都连接有第一安装板13，并在每个液压缸的伸限位处设置有第二安装板14。所述第一安装板13和第二安装板14上设置有同轴的贯通孔，所述导杆10套接在第一安装板13和第二安装板14的贯通孔内，并且导杆10与第一安装板13固定连接，导杆10与第二安装板14滑动连接；在液压缸的缩限位处设置有限位开关安装板12，所述限位开关安装板12上固定连接有接近开关（缩限位开关），在位于伸限位处的第二安装板14上固定连接有限位开关（伸限位开关）。在导杆10上固定连接有限位挡板11，限位挡板11设置于第二安装板14和限位开关安装板12之间，当液压缸回收至缩限位时，限位挡板11刚好与接近开关相接触。

本实施例中，四个扫盘1共用一台公用的控制器8（PLC）。控制器8根据各扫盘1限位开关7的输入信号作为扫盘1伸缩驱动5的停止信号。

根据各扫盘1的距离传感器9检测到的各个扫盘1（包括左前扫盘、左后扫盘、右前扫盘和右后扫盘）和障碍物的距离依次与在控制器8内预先设置的第一阈值（扫盘1缩回距离阈值）和第二阈值（扫盘1伸出距离阈值）作比较。本实施例中各个扫盘1对应的伸缩驱动5的行程和规格是统一的，以及各个距离传感器9、限位开关7等都采用相同型号、相同规格。

当距离小于第一阈值，控制器8输出信号给左前扫盘电磁换向阀/左后扫盘电磁换向阀/右前扫盘电磁换向阀/右后扫盘电磁换向阀并根据指令信号做出相应动作，从而控制对应的扫盘缩回或伸出。

直至当距离大于第一阈值，停止扫盘1收回动作。此过程不间断的连续进行，从而实现了扫路机扫盘1的连续自动避障，即指当一处避障完成后，如果出现新的障碍物，控制器8会继续调整扫盘1和障碍物的间距避免碰撞。

当左前扫盘距离传感器9/左后扫盘距离传感器9/右前扫盘距离传感器9/右后扫盘距离传感器9检测到对应的扫盘1和障碍物的距离大于第二阈值，控制器8输出信号给左前扫盘电磁换向阀/左后扫盘电磁换向阀/右前扫盘电磁换向阀/右后扫盘电磁换向阀并根据指令信号做出相应动作，从而控制对应扫盘1伸出, 直至当左前扫盘伸限位开关/左后扫盘伸限位开关/右前扫盘伸限位开关/右后扫盘伸限位开关有效，各伸缩驱动5停止伸出动作。

本实施例中控制器8（即PLC），根据各个输入组件的输入信号，经过PLC逻辑运算后,由PLC发送指令信号给相应的电磁阀,从而实现对各扫盘1连接的伸缩驱动5的控制。

对于本发明而言，扫盘的数量多少是安装扫路机的需要设置，而不应作为对权利要求的限制。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种扫盘自动避障系统，包括扫盘、安装架、电磁换向阀、伸缩驱动和驱动安装梁，所述扫盘固定安装在所述安装架上，所述伸缩驱动采用的是液压缸；电磁换向阀固定在驱动安装梁上，并与伸缩驱动的管路接通；伸缩驱动固定在驱动安装梁上；其特征在于：还包括距离传感器、控制器和用于控制伸缩驱动行程的限位开关；

所述距离传感器与扫盘对应设置，并且距离传感器设置在扫盘上部并固定连接在安装架上；距离传感器用于检测与其对应的扫盘与障碍物间的距离；

所述控制器与电磁换向阀电联接，控制器通过控制电磁换向阀实现对伸缩驱动的伸缩控制；

所述伸缩驱动对应设置有两个所述限位开关，一个作为伸限位开关，另一个作为缩限位开关；

所述距离传感器与控制器输入端子导线连接；电磁换向阀与控制器的输出端子连接；控制器根据距离传感器输入的信号进行相应的运算，并根据运算结果向电磁换向阀发送指令信号，电磁换向阀根据接收到的指令信号做出正确响应，从而控制伸缩驱动完成相应的动作。

2.根据权利要求1所述的扫路机扫盘自动避障系统，其特征在于：所述控制器采用的是可编程逻辑控制器。

3.根据权利要求2所述的扫盘自动避障系统，其特征在于：所述的距离传感器使用超声波式的测距传感器。

4.基于权利要求1～3所述的扫盘自动避障系统的避障方法，在控制器程序中预设有两个距离阈值，分别是第一阈值和第二阈值，并且第一阈值小于第二阈值，其步骤如下：

步骤1：扫路机作业开始,下放扫盘；

步骤2：扫盘开始旋转进行清扫作业；

步骤3：控制器根据距离传感器测得的扫盘与障碍物的距离值，判断该距离值是否小于第一阈值；若是，则进行步骤4；若否，则跳转到步骤5；

步骤4：电磁换向阀动作，扫盘随伸缩驱动缩回；

步骤5：继续以步骤3中距离传感器所测得的值，判断扫盘与障碍物的距离是否大于等于第二阈值；若是，则进行步骤6；若否，则跳转到步骤2；

步骤6：电磁换向阀动作，扫盘随伸缩驱动伸出；

步骤7：在扫路机行进过程中不断的重复步骤2～步骤6，在该自动避障系统作用下实现扫路机扫盘的连续避障。

5.根据权利要求4所述的避障方法，其特征在于：距离传感器测得的扫盘距离障碍物的值小于第一阈值，扫盘随伸缩驱动缩回直到扫盘距离障碍物大于等于第一阈值。

6.根据权利要求5所述的避障方法，其特征在于：当距离传感器测得的扫盘距离障碍物的值大于第二阈值时，扫盘随伸缩驱动伸出直到伸缩驱动伸至触发此处的伸限位开关后伸缩驱动停止动作。

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