CN111845648B - 车载设备的清洁装置、清洁系统以及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载设备的清洁装置，包括：基座；安装平台，设置于所述基座的顶部，用于安装所述车载设备；以及，至少三个喷嘴，设置于所述基座的主体上，且沿所述车载设备的周向均匀分布，所述喷嘴用于向所述车载设备的周壁喷射清洁液和/或空气从而清洁所述周壁，所述喷嘴的喷射方向与所述周壁的母线方向呈一预设夹角。

Description

车载设备的清洁装置、清洁系统以及汽车

技术领域

本发明涉及清洁装置，尤其涉及一种车载设备的清洁装置、清洁系统，以及搭载有该清洁装置的汽车。

背景技术

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

车载传感器是实现无人驾驶汽车所必需的车载设备。其中，激光雷达具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，是无人驾驶汽车所不可或缺的车载设备。激光雷达的工作原理大致如下：激光雷达的发射器发射出一束激光，激光光束遇到物体后，经过漫反射，返回至激光接收器，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出发射器与物体的距离。除了距离信息之外，激光雷达还可以获取目标物体的其它信息，例如，方位、速度、大小、形状、反射率等。

然而，装载有激光雷达的无人驾驶汽车通常在露天环境下进行工作。以机械旋转式激光雷达为例，其通常被安装于无人驾驶汽车的顶部，激光雷达容易受到雨雪、雾霾、灰尘、甚至泥水的侵袭，使得激光雷达的周壁被污染，造成激光雷达的探测性能受到影响甚至于无法正常工作。因此，需要对激光雷达进行清洗。但是，人工清洗具有的不及时的问题，无法实时保证激光雷达的探测性能，而且人工清洗也较为耗时耗力。

发明内容

有鉴于现有技术缺陷中的至少一个，本发明提出一种车载设备的清洁装置，包括：基座；安装平台，设置于所述基座的顶部，用于安装所述车载设备；以及，至少三个喷嘴，设置于所述基座的主体上，且沿所述车载设备的周向均匀分布，所述喷嘴用于向所述车载设备的周壁喷射清洁液和/或空气从而清洁所述周壁，所述喷嘴的喷射方向与所述周壁的母线方向之间的夹角为锐角。

根据本发明的一个方面，所述喷嘴的喷口为弧状或扁平状。

根据本发明的一个方面，所述基座具有转轴，所述基座能够绕所述转轴转动，从而使得所述喷嘴绕所述车载设备的周壁转动；所述转轴被设置成贯穿所述基座，所述安装平台固定设置于所述转轴的顶端。

根据本发明的一个方面，清洁装置还包括：驱动装置，用于驱动所述喷嘴进行摆动来改变其喷射方向，从而调整所述预设夹角的角度。

根据本发明的一个方面，清洁装置还包括：第一通道，与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送清洁液和/或空气。

根据本发明的一个方面，清洁装置还包括：第一通道及第二通道；所述第一通道与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送清洁液；所述第二通道与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送空气。。

根据本发明的一个方面，清洁装置还包括：清洁液回收部，用于回收清洗了所述车载设备的周壁的清洁液，所述清洁液回收部具有排水通道，所述排水通道的排水入口设置于所述清洁液回收部的底部。

根据本发明的一个方面，所述排水通道与所述第二通道连通。

本发明还提出一种车载设备的清洁系统，包括以上发明内容所述的任一种清洁装置；所述清洁系统还包括：壳体，具有空腔和设置于空腔上方的开口，所述空腔用于收纳所述清洁装置和所述车载设备；以及，升降机构，能够将所述车载设备从所述空腔的开口抬升出所述空腔，或者将所述车载设备从所述空腔的开口收纳至所述空腔内。

根据本发明的一个方面，所述壳体的底部设置有排水通道。

另外，本发明还提出一种汽车，包括以上发明内容所述的任一种清洁装置；所述汽车还包括：设置于所述汽车顶部的腔体，所述腔体具有向上的开口，所述腔体用于收纳所述清洁装置和所述车载设备；以及，升降机构，能够将所述车载设备从所述腔体的开口抬升出所述腔体，或者将所述车载设备从所述腔体的开口收纳至所述腔体内。

根据本发明的一个方面，所述腔体的底部设置有排水通道。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了安装有激光雷达的清洁装置的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"垂直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

图1为本发明的一个实施例的激光雷达的清洁装置。如图1所示，清洁装置10包括：基座11、安装平台12、以及至少三个喷嘴13(图1仅示例性的显示了其中两个喷嘴)。安装平台12设置于基座11的顶部，用于安装激光雷达20。喷嘴13设置于基座11的主体上，从所述基座11向斜上方延伸至激光雷达20的周壁的侧面。喷嘴13沿激光雷达20的周壁均匀分布，用于向激光雷达20的周壁喷射清洁液和/或空气来清洁激光雷达20的周壁21。清洁液可以是用于清洁汽车玻璃的玻璃水、也可以是清水或者其它任何种类的清洁用液体，通过喷嘴13被喷射到激光雷达20的周壁21上来清洗污染物。喷嘴13也可以仅向激光雷达20的周壁21喷射空气来吹落沾染在激光雷达20的周壁21上的灰尘。

根据本发明的一个实施例，为了达到更好的清洁效果，喷嘴13的喷射方向需要被恰当地设置。优选地，将喷嘴13的喷射方向设置成与周壁21的母线成一预设夹角α，该夹角α优选为锐角，更优的选择为夹角α小于等于45度，再优的选择为夹角α小于等于30度，最优的选择为夹角α小于等于15度。夹角α大小的选择与周壁21的形状(垂直的周面、带有向内弯曲或向外弯曲的周面)、周壁21的垂直尺寸、以及周壁21上用于出射光和/或接收光的区域、喷嘴13的喷射强度、喷嘴13的喷口形状等因素有一定关系。因此，可以通过具体实验，对不同的激光雷达设置不同的夹角α。

根据本发明的另一个实施例，为了达到更好的清洁效果，喷嘴13的喷口形状也需要被恰当地设置。优选地，将喷嘴13的喷口形状设置成弧状或扁平状。喷口被设置成沿着周壁21延伸的弧状，该弧状可以与周壁21的曲率相匹配，从而使得从喷口喷出的清洁液和/或空气可以更贴合周壁21的表面，达到更好的清洁效果。喷口也可以被设置成沿水平方向延伸的扁平状，可以使得从喷口喷出的清洁液和/或空气清洁更宽的周壁21的表面面积。此外，由于激光雷达的周壁21在竖直方向上有一定的高度，也可以将喷嘴13设置成可以在基座11上沿着竖直方向上下移动，以完成对整个周壁21的清洁。

为了对整个周壁21进行360度无死角的清洁，可以延着周壁21的周向设置更多的喷嘴13，例如设置5个、6个、7个甚至更多的喷嘴13，只要空间上能够进行排布即可。然而，即便设置更多的喷嘴13，也可能会出现喷口直射区域和喷口喷射边缘区域的清洁效果不同的情况，使得周壁21的清洁程度不均匀。因此，可以对激光雷达20进行旋转清洗。根据本发明的又一个实施例，清洁装置10还可以具有转轴15，基座11通过轴承与转轴15转动连接，且能够在电机的驱动下绕转轴15转动，从而可以带动设置于基座11上的喷嘴13沿激光雷达20的周壁21转动。如此，清洁装置10可以对激光雷达20进行旋转清洁，从而保证对周壁21清洁程度的均匀性。所述电机可以是任何类型的电机，只要能够驱动基座11绕转轴15转动即可，其优选为直流步进电机，且可以进行顺时针旋转或者逆时针旋转。为了避免基座11内部设置的管线的缠绕问题，优选的实施例为，电机驱动基座11朝顺时针/逆时针方向转动一定角度后，再驱动基座11朝逆时针/顺时针方向转动。单次朝一个方向的转动角度可以是360度，也可以是大于等于360度除以喷嘴个数的角度，例如，当喷嘴为3个时，单次朝一个方向的转动角度为120度，当喷嘴为4个时，单次朝一个方向的转动角度为90度，以此类推。另外，转轴15被设置成从上方贯穿基座11，安装平台12固定设置于转轴15的顶端，如此使得激光雷达20与转轴15相对固定，激光雷达20不会随着基座11的转动而转动。

根据本发明的一实施例，基座11为中空构造，其内部空间用来设置转轴15、轴承、电机、和用于给喷嘴13输送清洁液和/或空气以及为电机供电的管线等。喷嘴13可以与基座11一体成型制成，即喷嘴13固定设置于基座11上，喷嘴13的中空通道与基座11的中空构造连通。

喷嘴13固定设置于基座11上，使得喷嘴13的喷射方向是不动的，虽然喷嘴13喷射出的清洁液和/或空气具有一定的发散角，能够覆盖一定的面积，但还是可能造成在周壁21的母线方向上的清洁程度不均匀的情况。根据本发明的另一实施例，为了使得周壁21的母线方向上的清洁程度更加均匀，清洁装置10还包括驱动装置(图1未示出)，驱动装置用于驱动喷嘴13在经过转轴15轴线的垂直平面内进行上下摆动来改变喷嘴13的喷射方向，从而调整喷嘴13的喷射方向与周壁21的母线方向之间的预设夹角的度数。通过喷嘴13的摆动可以使得喷嘴的喷射方向沿周壁21的母线方向上进行上下扫描，从而提高周壁21的母线方向上清洁程度的均匀性。所述驱动装置可以为电机。喷嘴13可以与基座11活动连接，例如两者为铰链连接，喷嘴13在通过转轴15轴线的垂直平面内具有一维灵活度，即可以在该平面内进行上下摆动。喷嘴13的中空通道与从基座11的中空构造延伸出来的输送清洁液和/或空气的管道相连接。

根据本发明的一实施例，清洁装置10还包括第一通道(图1未示出)，第一通道与喷嘴13连接，用于向喷嘴13输送清洁液和/或空气。第一通道可以是设置于基座11的中空构造内，例如与基座11的主体一体压塑成型制成。第一通道可以通过管道，例如软管，与搭载激光雷达20的无人驾驶汽车的玻璃水箱连接。在基座11的主体与喷嘴13也是一体成型制成的情况下，第一通道可以是与喷嘴13的中空通道一体连通的。另外，第一通道本身也可以是与基座11的主体分开制成的管道，例如是软管，其可以直接与搭载激光雷达20的无人驾驶汽车的玻璃水箱连接。此外，第一通道可以被设置成在基座11的中空构造中延伸且与喷嘴13的中空通道相连接。在喷嘴13与基座活动连接的情况下，例如通过铰链连接时，第一通道也可以是被设置于基座11的外侧的软管，直接与喷嘴13的中空通道相连接。再者，第一通道也可以不与玻璃水箱连接，而是与空气压缩泵相连接，用于向喷嘴13输送空气来吹除附着于激光雷达20上的灰尘。

根据本发明的另一实施例，第一通道仅用于向喷嘴13输送清洁液，清洁装置10还包括第二通道，第二通道也与喷嘴13的中空通道相连接，用于向喷嘴13输送空气。第一通道与第二通道可以通过Y型的转接器与喷嘴13的中空通道连接，并且通过两个阀门来分别控制第一通道和第二通道的导通与关闭，确保一个通道导通时另一通道处于关闭状态，或者两个通道都处于关闭状态。根据该实施例，在需要对激光雷达20进行清洗时，可以先导通第一通道向喷嘴13输送清洁液对激光雷达20进行液体喷淋清洗，在完成液体喷淋清洗之后，关闭第一通道并导通第二通道，从而向喷嘴13输送空气对激光雷达20进行气体喷吹，吹除残留在激光雷达20上的液滴。另外，清洗过程也可以是，先对激光雷达进行气体喷淋，从而先吹除掉灰尘，再进行液体喷淋清洗，最后再进行气体喷淋吹干。另外，激光雷达20包括多个喷嘴13，在清洗过程中，可以让某一个或者部分几个喷嘴13喷淋清洁液，让另外部分几个喷嘴13喷射气体，也即多个喷嘴13在同一时刻可以喷出不同的物质，清洁液或者气体。

由于激光雷达通常被设置于无人驾驶汽车的顶部，对激光雷达进行清洗时会产生大量的清洗费液，这些费液会从汽车顶部四处流散从而对车体造成污染。根据本发明的一实施例，清洁装置10还包括清洁液回收部16，用于回收清洗激光雷达20的周壁21的清洁液，该清洁液回收部16具有排水通道(图1未示出)，排水通道的排水口设置于清洁液回收部16的底部。如图1所示，清洁液回收部16可以设置于基座11的下方，例如，呈托盘状，其直径大于激光雷达20的直径，从而能够回收从激光雷达20滴落的清洁液。清洁液回收部16同时还可以作为清洁装置10的底座，转轴15的底端可以固定设置在清洁液回收部16上。另外，与图1所示不同，清洁液回收部16也可以固定设置于安装平台12上。此外，清洁液回收部16也可以被设置成除托盘状之外的其它形状或构造，只要其能够用于回收清洁液即可。

根据本发明的另一实施例，清洁液回收部16的排水通道可以与第二通道的进气端相连通，如此可以利用第二通道向喷嘴13输送空气进行气体喷淋时在进气端所产生的吸力，将清洁液回收部16内残留的废弃清洁液通过排水通道抽除。

根据本发明的一实施例，本发明还公开了一种车载设备的清洁系统，包括以上公开所描述的任一种清洁装置，该清洁系统还包括：壳体，具有空腔和设置于空腔上方的开口，空腔用于收纳清洁装置和激光雷达；以及，升降机构，能够将激光雷达从空腔的开口抬升出空腔，或者将激光雷达从空腔的开口收纳至空腔内。由于激光雷达通常被设置于无人驾驶汽车的顶部，在对激光雷达进行清洗时会向四周溅射清洁液，可能会影响到周边的行人及车辆。根据本实施例，激光雷达在进行激光束扫描来监控无人驾驶汽车周边环境时，升降机构将激光雷达从壳体的开口抬升出空腔进行扫描工作，当激光雷达的周壁受到污染需要进行清洗时，升降机构可以将激光雷达从壳体的开口收纳至空腔内进行清洗，从而避免清洁液向四周的溅射。另外，清洁系统的壳体的底部可以设置有排水通道来排掉清洗费液。升降机构可以是Z字型交叉臂式的机械结构，被设置于安装平台之上。升降机构也可以是通过推升转轴来实现的结构，被设置于基座内或基座的底部。升降机构可以通过电机驱动，也可以通过液压或气压来驱动。

根据本发明的另一实施例，本发明还公开了一种汽车，包括以上公开所描述的任一种清洁装置，该汽车还包括：设置于汽车顶部的腔体，腔体具有向上的开口，腔体用于收纳清洁装置和激光雷达；以及，升降机构，能够将激光雷达从腔体的开口抬升出腔体，或者将激光雷达从腔体的开口收纳至腔体内。另外，汽车的腔体的底部可以设置有排水通道来排掉清洗费液。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载设备的清洁装置，其特征在于，包括：

基座；

安装平台，设置于所述基座的顶部，用于安装所述车载设备；

喷嘴，设置于所述基座的主体上，且沿所述车载设备的周向分布，所述喷嘴用于向所述车载设备的周壁喷射清洁液和/或空气从而清洁所述周壁，所述喷嘴的喷射方向与所述周壁的母线方向之间的夹角为锐角，喷嘴从基座向斜上方延伸并弯折至车载设备的周壁侧面；

转轴，所述转轴被设置成贯穿所述基座，所述基座能够绕所述转轴转动，从而使得所述喷嘴绕所述车载设备的周壁转动；所述安装平台固定设置于所述转轴的顶端，并且所述安装平台与所述车载设备相对固定，车载设备不会随基座的转动而转动；

驱动装置，用于驱动所述喷嘴进行摆动来改变其喷射方向，从而调整预设夹角的角度；以及，

壳体，具有空腔和设置于空腔上方的开口，所述空腔用于收纳所述基座、所述安装平台、所述喷嘴、所述转轴、所述驱动装置和所述车载设备。

2.如权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，

所述喷嘴的喷口为弧状或扁平状。

3.如权利要求1或2所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

第一通道，与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送清洁液和/或空气。

4.如权利要求1或2所述的清洁装置，其特征在于，还包括：第一通道及第二通道；

所述第一通道与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送清洁液；

所述第二通道与所述喷嘴连接，用于向所述喷嘴输送空气。

5.如权利要求4所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

清洁液回收部，用于回收清洗了所述车载设备的周壁的清洁液，所述清洁液回收部具有排水通道，所述排水通道的排水口设置于所述清洁液回收部的底部。

6.如权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，

所述排水通道与所述第二通道连通。

7.一种车载设备的清洁系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任一项所述清洁装置；以及，

升降机构，能够将所述车载设备从所述空腔的开口抬升出所述空腔，或者将所述车载设备从所述空腔的开口收纳至所述空腔内。

8.如权利要求7所述的清洁系统，其特征在于，

所述壳体的底部设置有排水通道。

9.一种汽车，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任一项所述清洁装置；

设置于所述汽车顶部的腔体，所述腔体具有向上的开口，所述腔体用于收纳所述清洁装置和所述车载设备；以及，

升降机构，能够将所述车载设备从所述腔体的开口抬升出所述腔体，或者将所述车载设备从所述腔体的开口收纳至所述腔体内。

10.如权利要求9所述的汽车，其特征在于，

所述腔体的底部设置有排水通道。

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