CN113250121B - 一种无人清扫车的刷头控制方法、装置、无人清扫车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动驾驶技术领域，提供一种无人清扫车的刷头控制方法，包括：按照预设清扫路线行驶，并使所述刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫；获取前方预设区域的点云图像；根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整；若否，则判断所述前方预设区域内是否存在减速带；若不存在，则将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态；若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态。通过上述方式，能够根据地形控制刷头变形，以提供不同的清扫强度和力度，进而显著得地提升清扫效果。

Description

一种无人清扫车的刷头控制方法、装置、无人清扫车

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种无人清扫车的刷头控制方法、装置及无人清扫车。

背景技术

目前，自动驾驶技术在地面车辆上的应用已逐渐成熟，自动驾驶技术具有高效、安全、可提高车辆使用寿命的特点。自动驾驶技术应用于清扫车，可替代司机，极大的增加清扫车的工作时长，保证清扫车能够持续维持区域环境的清洁。

一般的无人清扫车由于刷头结构比较简单，仅能对较为平整的表面进行清扫，无法清扫地形较为复杂或者不平整的地面。使用构造较为复杂的刷头，使刷头能够根据地形改变形状，可以显著得地提升清扫效果。现有技术中不仅缺少具有上述刷头的无人清扫车还缺少控制该刷头变形的控制方法。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种能够根据地形控制刷头变形的控制方法、装置和无人清扫车，主要解决相关技术在地形较为复杂的工作环境中清扫效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无人清扫车的刷头控制方法，包括：

按照预设清扫路线行驶，并使所述刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫；

获取前方预设区域的点云图像；

根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整；

若否，则判断所述前方预设区域内是否存在减速带；

若不存在，则将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态；

若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态。

可选的，在所述若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态的步骤之后所述方法还包括：

若是，则确定所述刷头组件处于第一形态。

可选的，所述根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整的步骤具体包括：

计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值；

计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值；

统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量；

判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

可选的，所述判断所述前方预设区域内是否存在减速带的步骤具体包括：

获取所述前方预设区域的图片；

根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

按照本发明的另一方面，提供了一种无人清扫车的刷头控制装置，包括：

清扫模块，用于按照预设清扫路线行驶，并使所述刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫；

获取模块，用于获取前方预设区域的点云图像；

第一判断模块，用于根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整；

第二判断模块，用于判断所述前方预设区域内是否存在减速带；

切换模块，用于将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态；

维持模块，用于维持所述刷头组件处于第一形态。

可选的，所述刷头控制装置还包括确定模块，用于确定所述刷头组件处于第一形态。

可选的，所述第一判断模块具体包括：

第一计算单元，用于计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值；

第二计算单元，用于计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值；

统计单元，用于统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量；

第一判断单元，用于判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

可选的，所述第二判断模块具体包括：

获取单元，用于获取所述前方预设区域的图片；

第二判断单元，用于根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

按照本发明的又一方面，提供了一种无人清扫车，包括：

至少一个处理器；

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

刷头组件，所述刷头组件具有第一形态和第二形态；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的方法。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的刷头控制方法方法，在按照预设清扫路线对待清扫区域进行清扫时，可以检测前方区域的地形情况，根据上述前方区域的地形情况，控制和调整所述刷头组件的形状，若前方区域不平整且无减速带，则使得刷头组件使用第二形态进行清扫，从而提升无人清扫车的清扫效率和清扫效果；若前方区域平整或者有减速带，则使得刷头组件使用第一形态进行清扫，保证无人清扫车的刷头组件的使用寿命更长或者能够顺利通过减速带。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的无人清扫车刷头组件的立体图；

图2是图1所示刷头组件的分解图；

图3是图2所示刷头组件中刷头的立体图；

图4为图3所示刷头的另一立体图；

图5为本发明实施例提供的用于控制上述刷头组件切换形态的刷头控制方法的流程图；

图6为图5中步骤S130的子步骤流程图；

图7为图5中步骤S140的子步骤流程图；

图8为本发明实施例提供的一种无人清扫车的刷头控制装置的结构示意图；

图9为本发明另一实施例提供的无人清扫车的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互组合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种无人清扫车的刷头控制方法可以应用于无人清扫车。无人清扫车可以清扫的区域如公园路径、马路、停车场、室外广场或者大型室内商城等。无人清扫车包括刷头组件100和车身，所述刷头组件100安装于所述车身的前端两侧。如图1和图2所示刷头组件100包括包括第一驱动装置10、第二驱动装置20、支架30和刷头40。所述第一驱动装置10安装于所述第二驱动装置20，并且所述第一驱动装置10具有推动杆11，所述推动杆11穿过所述第二驱动装置20抵接所述刷头40，所述第二驱动装置20具有转动轴21，所述第二驱动装置20安装于所述支架30，所述转动轴21的一端穿过所述支架30。

请参阅图2并结合图3和图4，所述刷头40包括：连接件41、基座42、第一子刷头43和第二子刷头44，所述连接件41固定安装于所述转动轴21的一端；所述连接件41固定安装于所述基座42的一表面。所述第一子刷头43的一端与所述推动杆11可转动连接。所述第二子刷头44呈圆环转，其固定安装于所述基座42的另一表面，所述第一子刷头43的另一端被所述第二子刷头44环绕，所述第一子刷头43可在所述第一驱动装置10的推动杆11的带动下，沿所述第二子刷头44的轴线相对于所述第二子刷头44运动（即，所述第一子刷头43可相对于所述第二子刷头44完成伸缩动作）。所述第二驱动装置20可通过所述转动轴21，带动所述刷头40转动。所述第一子刷头43的刷毛硬度大于所述第二子刷头44的刷毛硬度。当清洁平整度较好的地面时，仅需第二子刷头44与地面接触，进行清洁即可，由于第二子刷头44的刷毛硬度较软，可以减小与地面的摩擦力，从而减少对刷毛的磨损，增加使用寿命。当清洁平整度较差的地面或者地面的污物粘性较大时，第二子刷头44无法将地面清理干净，需使得第一子刷头43伸出，与第二子刷头44共同工作，由于第一子刷头43的刷毛较硬，可增大刷洗力度，达到彻底清洁的效果。

所述第一驱动装置10具体为气缸、液压缸中的一种，在本发明实施例中所述第一驱动装置10为气缸。

所述第二驱动装置20具体为一种电机。

所述刷头组件100为可变形刷头，其具有两种形态，第一形态和第二形态。当所述刷头组件100处于第一形态时，所述第一子刷头43收缩至所述第二子刷头44上方，此时第二子刷头44单独与地面接触，独自完成清扫工作。当所述刷头组件100处于第二形态时，所述第一子刷头43伸出，使得第一子刷头43的刷毛和第二子刷头44的刷毛平齐，此时第一子刷头43和第二子刷头均与地面接触，共同完成清扫工作。

在实际使用具有该刷头组件100的清扫车过程中，当清扫车检测到待清扫的区域地面比较光滑平整，且没有沙土一类较难清理的垃圾时，仅需第二子刷头44与地面接触，第二子刷头44的刷毛较第一刷头43的刷毛更长且更柔软，一方面可以减小刷毛的磨损，增加使用寿命，另一方面可减小转动时的阻力，更节能。当清扫车检测到待清扫区域地面凹凸不平，或者有沙土类较难清扫的垃圾时，所述第一子刷头43可在所述第一驱动装置10的推动杆11的带动下，沿所述第二子刷头44的轴线伸出，第一子刷头43的刷毛和第二子刷头44的刷毛平齐。由于，第一子刷头43的刷毛较第二子刷头44的刷毛更短且硬度更大，在第一子刷头43和第二子刷头44共同工作时，清扫力度和强度更大，可将较难清理的沙尘等垃圾清扫干净。

请参阅图5，本发明实施例提供一种用于上述无人清扫车的刷头控制方法，所述方法可由无人清扫车执行，包括如下步骤：

S110、按照预设清扫路线行驶，并使所述刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫。

具体的，预设清扫路线是清扫车根据待清扫区域的形状和大小以及清扫车的单次清扫宽度，以待清扫区域某一边为起始清扫侧，形成梳状路径。清扫车将沿该梳状路径进行折返式运动，以尽可能地完成对待清扫区域的全面清扫。

S120、获取前方预设区域的点云图像。

具体的，在清扫车沿预设行驶路线进行清扫过程中，难免会碰到各种各样的障碍物，如：行人、自行车或者汽车等；为避免碰到上述障碍物，需要临时改变行驶路线，导致未能清扫上述障碍物所在的区域。为了使得清扫车能够在待障碍物离开该区域后，完成对该区域的补充清扫，需将障碍物的位置作为该区域的位置，并进行记录。

S130、根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整。

具体的，如图6所示，其示出了S130的一子流程，该步骤进一步包括：

S131：计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值。

点云图像中包括若干点云，将点云的位置信息包括高度信息。将所有点云的高度的平均值作为地面所在水平面高度。

S132：计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值。

计算每个点云的高度和所述水平面高度的差值。

S133：统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量。

第一预设阈值为工作人员根据无人清扫车工作场景以及激光雷达的检测精度进行设定的高度阈值。统计大于第一预设阈值的点云数量。

S134：判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

第二预设阈值为工作人员根据在工作场景中结合经验和多次实验设定的数量阈值。若点云数量大于第二预设阈值，则可认为所述前方预设区域的地面为不平整地面。若点云数量小于第二预设阈值，则认为由于检测误差导致个别点云的位置信息有误，出现少量点云的高度大于上述差值。

S140、若否，则判断所述前方预设区域内是否存在减速带。

当判定所述前方预设区域的地面不平整后，需确定该前方预设区域内是否存在减速带。由于减速带的高度较高，且硬度大，当刷头组件处于第一形态通过减速带时，所述第一子刷头收缩在第二子刷头上方，由于第二子刷头的刷毛较长，且硬度低，比较柔软，可在无人清扫车通过减速带时，由第二子刷头的刷毛产生变形，减少通过阻力，不至于使得刷头组件因受阻力较大而损坏。当刷头组件处于第二形态通过减速带时，所述第一子刷头的刷毛和所述第二子刷头的刷毛平齐，由于第一子刷头的刷毛较短，且硬度较大，无人清扫车通过该减速带时，容易与减速带产生碰撞，损坏刷头组件。

如图7所示，判断所述前方预设区域内是否存在减速带的方法具体为：

S141、获取所述前方预设区域的图片。

调用无人清扫车的摄像头，通过该摄像头获取前方预设区域的图片。

S142、根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

构建包括多个级联卷积层和至少2个全连接层的初始卷积神经网络；利用训练图像对初始卷积神经网络进行训练，获取目标卷积神经网络；根据目标卷积神经网络识别图像中是否存在减速带，并获得所述减速带在所述图像中的位置信息。

S150、若不存在，则将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态。

通过所述第一驱动装置使得所述第一子刷头伸出至第一子刷头和第二子刷头的刷毛平齐，与所述第二子刷头共同工作。

S160、若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态。

进一步的上述刷头控制方法还包括：

S170、若是，则确定所述刷头组件处于第一形态。

当检测到地面平整时，说明前方预设区域没有减速带且比较平整，比较容易清扫，可单独使用第二子刷头进行清扫，因此维持所述刷头组件处于第一形态。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的刷头控制方法方法，在按照预设清扫路线对待清扫区域进行清扫时，可以检测前方区域的地形情况，根据上述前方区域的地形情况，控制和调整所述刷头组件的形状，若前方区域不平整且无减速带，则使得刷头组件使用第二形态进行清扫，从而提升无人清扫车的清扫效率和清扫效果；若前方区域平整或者有减速带，则使得刷头组件使用第一形态进行清扫，保证无人清扫车的刷头组件的使用寿命更长或者能够顺利通过减速带。

要说明的是，在上述方法实施例中，上述各步骤之间并不必然存在一定的先后顺序，本领域普通技术人员，根据本申请实施例的描述可以理解，不同实施例中，上述各步骤可以有不同的执行顺序，亦即，可以并行执行，亦可以交换执行等等。

请参阅图8，本申请实施例提供一种无人清扫车的刷头控制装置200，包括：

清扫模块210，用于按照预设清扫路线行驶，并使所述刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫。

获取模块220，用于获取前方预设区域的点云图像。

第一判断模块230，用于根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整。

可选的，第一判断模块230具体包括第一计算单元、第二计算单元、统计单元和第一判断单元，第一计算单元用于计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值。第二计算单元用于计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值。统计单元，用于统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量。第一判断单元，用于判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

第二判断模块240，用于判断所述前方预设区域内是否存在减速带。

可选的，第二判断模块240具体包括获取单元和第二判断单元，获取单元用于获取所述前方预设区域的图片；第二判断单元用于根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

切换模块250，用于将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态。

维持模块260，用于维持所述刷头组件处于第一形态。

进一步的上述刷头控制装置200还包括确定模块，用于所述刷头组件处于第一形态。

请参阅图9，本发明实施例提供了一种无人清扫车300，包括：至少一个处理器310，与所述至少一个处理器310通信连接的存储器320，用于建立通信连接的通信模块330，以及上述刷头组件100。

其中，所述存储器320存储有可被所述至少一个处理器310执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器310执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述方法实施例中任一项所述的方法，例如，执行以上描述的方法步骤S110、S120、S130、S140等等，实现图6中的模块210、220、230、240的功能。

所述处理器310、存储器320以及通信模块330之间通过总线的方式，建立任意两者之间的通信连接。

处理器310可以为任何类型，具备一个或者多个处理核心的控制芯片。其可以执行单线程或者多线程的操作，用于解析指令以执行获取数据、执行逻辑运算功能以及下发运算处理结果等操作。

存储器320作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的路径规划方法对应的程序指令/模块。处理器310通过运行存储在存储器320中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而刷头控制装置200的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任一方法实施例中刷头控制方法。

存储器320可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据清扫车的刷头控制装置200的使用所创建的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器320可选包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至无人清扫车300。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种无人清扫车的刷头控制方法，其特征在于，包括：

按照预设清扫路线行驶，并使刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫，其中，所述刷头组件为可变形刷头，具第一形态和第二形态两种形态，所述刷头组件包括第一子 刷头和第二子刷头，当所述刷头组件处于第一形态时，所述第一子刷头收缩至所述第二子刷头上方，所述第二子刷头单独与地面接触，独自完成清扫工作；当所述刷头组件处于第二形态时，所述第一子刷头伸出，使得所述第一子刷头的刷毛和所述第二子刷头的刷毛平齐；

获取前方预设区域的点云图像；

根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整；

若否，则判断所述前方预设区域内是否存在减速带；

若不存在，则将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态；

若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态。

2.根据权利要求1所述的刷头控制方法，其特征在于，在所述若存在，则维持所述刷头组件处于第一形态的步骤之后所述方法还包括：

若是，则确定所述刷头组件处于第一形态。

3.根据权利要求1所述的刷头控制方法，其特征在于，所述根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整的步骤具体包括：

计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值；

计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值；

统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量；

判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

4.根据权利要求3所述的刷头控制方法，其特征在于，所述判断所述前方预设区域内是否存在减速带的步骤具体包括：

获取所述前方预设区域的图片；

根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

5.一种无人清扫车的刷头控制装置，其特征在于，包括：

清扫模块，用于按照预设清扫路线行驶，并使刷头组件处于第一形态对待清扫区域进行清扫，其中，所述刷头组件为可变形刷头，具第一形态和第二形态两种形态，所述刷头组件包括第一子 刷头和第二子刷头，当所述刷头组件处于第一形态时，所述第一子刷头收缩至所述第二子刷头上方，所述第二子刷头单独与地面接触，独自完成清扫工作；当所述刷头组件处于第二形态时，所述第一子刷头伸出，使得所述第一子刷头的刷毛和所述第二子刷头的刷毛平齐；

获取模块，用于获取前方预设区域的点云图像；

第一判断模块，用于根据所述点云图像，判断所述前方预设区域的地面是否平整；

第二判断模块，用于判断所述前方预设区域内是否存在减速带；

切换模块，用于将所述刷头组件由第一形态切换至第二形态；

维持模块，用于维持所述刷头组件处于第一形态。

6.根据权利要求5所述的刷头控制装置，其特征在于，所述刷头控制装置还包括确定模块，用于确定所述刷头组件处于第一形态。

7.根据权利要求5所述的刷头控制装置，其特征在于，所述第一判断模块具体包括：

第一计算单元，用于计算所述点云图像中所有点云的高度的平均值；

第二计算单元，用于计算每个所述点云的高度与所述平均值的差值；

统计单元，用于统计所述差值大于第一预设阈值的所述点云数量；

第一判断单元，用于判断所述点云数量是否大于第二预设阈值。

8.根据权利要求7所述的刷头控制装置，其特征在于，所述第二判断模块具体包括：

获取单元，用于获取所述前方预设区域的图片；

第二判断单元，用于根据目标卷积神经网络判断所述图片中是否存在所述减速带。

9.一种无人清扫车，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

刷头组件，所述刷头组件具有第一形态和第二形态；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4中任一项所述的方法。

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