CN113650584A - 一种清洁装置、感知系统及移动工具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及清洁装置包括：底座、角度调节机构、罩体、清洁组件、旋转电机和控制单元；底座具有环形凹槽；罩体位于环形凹槽的内侧，与底座固定；清洁组件包括支架和雨刮器；支架位于环形凹槽的外侧，与底座铰接；雨刮器与支架固定连接，用以对罩体进行清洁；角度调节机构设置在环形凹槽中；旋转电机的输出轴与底座连接；控制单元与旋转电机电连接。本发明提供的清洁装置，可以实现自清洁功能，并且具有该清洁装置的感知系统在自清洁的过程中，正常识别功能不会受到影响。

Description

一种清洁装置、感知系统及移动工具

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种清洁装置、感知系统及移 动工具。

背景技术

在自动驾驶车辆中，激光雷达、摄像头等感知设备主要安装在车辆顶部、 侧边、前部和后部，用于障碍物的识别和检测，是自动驾驶车辆安全运行的 首要保障。因此车辆在行驶中雨水、沙尘等污渍会附着在感知设备表面，影 响感知设备的正常工作。同时，在煤矿、采石场、野外等复杂工况下工作的 特种无人车辆，石块、树枝、杂物等会飞溅、刮蹭到感知设备上，造成感知 设备的损坏。

以激光雷达为例，现有技术一般是在激光雷达底部周边安装喷水头，喷 水头预先对准激光雷达表面的几个位置，当激光雷达表面存有泥泞污渍遮挡 影响激光雷达识别物体时，人工开启喷水头喷射出水柱冲洗其表面，使表面 达到清洁。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种清洁装置、感知 系统及移动工具，该清洁装置可以实现罩体的自清洁，并且使得具有该清洁 装置的感知系统，在清洁的过程中，不会干扰正常的识别，并且还可以保护 感知系统不受意外的损坏，延长了感知系统的使用寿命。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种清洁装置，所述清 洁装置包括：底座、角度调节机构、罩体、清洁组件、旋转电机和控制单元；

所述底座具有环形凹槽；

所述罩体位于所述环形凹槽的内侧，与所述底座固定；

所述清洁组件包括支架和雨刮器；所述支架位于所述环形凹槽的外侧， 与所述底座铰接；所述雨刮器与所述支架固定连接，用以对所述罩体进行清 洁；

所述角度调节机构设置在所述环形凹槽中；

所述旋转电机的输出轴与所述底座连接；

所述控制单元与所述旋转电机电连接；

所述旋转电机在所述控制单元的触发下驱动底座按照第一方向旋转，从 而带动与底座连接的清洁组件按照所述第一方向旋转,进而带动所述支架按 照所述第一方向旋转，随着所述支架的旋转，所述支架与角度调节机构之间 的距离减小；当所述支架与所述角度调节机构接触时,所述角度调节机构对所 述支架产生第一作用力，使得所述支架绕铰接处发生旋转，从而使得所述清 洁组件与所述底座呈第一预设角度，所述雨刮器与所述罩体贴合。

优选的，还包括：喷淋组件；

所述喷淋组件位于所述底座的外侧，与所述控制单元电连接，在控制单 元的触发下向所述罩体喷洒洗液。

进一步优选的，所述喷淋组件包括喷头和水泵；

所述喷头位于所述底座的外侧，且沿所述罩体的周向间隔设置，用以向 所述罩体喷水；

水泵的出水口通过管道分别与所述喷头连接，用以向所述喷头供水。

优选的，所述罩体的材质采用透明防爆玻璃。

优选的，所述角度调节机构的数量为两个。

优选的，所述支架具有导向棒；所述导向棒设置在所述支架的侧面。

进一步优选的，所述角度调节机构包括设置在所述环形凹槽中的导轨；

所述导轨包括第一端和第二端；所述第一端至所述底座的上表面的距离 小于所述导向棒至所述底座的上表面的距离；所述第二端至所述底座的上表 面的距离大于所述导向棒至所述底座的上表面的距离；

当所述支架跟随所述底座按照所述第一方向旋转时，所述导向棒与所述 导轨的第一端接触，所述导轨对所述导向棒产生所述第一作用力，使得所述 支架绕铰接处发生旋转，进而使得所述支架与底座呈所述第一预设角度，所 述雨刮器和罩体贴合。

更进一步优选的，所述旋转电机在所述控制单元的触发下驱动所述底座 按照第二方向旋转，从而带动所述清洁组件按照所述第二方向旋转,进而带动 所述支架按照所述第二方向旋转，所述导向棒与所述导轨的第二端接触，所 述导轨对所述支架产生第二作用力，使得所述支架绕铰接处发生旋转，进而 使得所述支架与所述底座呈第二预设角度，所述雨刮器与所述罩体分离，其 中，所述第二方向与所述第一方向相反。

本发明实施例第二方面提供了一种感知系统，所述感知系统包括激光雷 达、摄像头、毫米波雷达、超声波雷达中的任一种和如上述第一方面所述的 清洁装置。

本发明实施例第三方面提供了一种移动工具，所述移动工具包括如上述 第二方面所述的感知系统。

本发明实施例提供的一种清洁控制方法，通过旋转电机在控制单元的触 发下驱动底座按照第一方向旋转，从而使得清洁组件在跟随底座旋转的过程 中，角度调节机构可以调节清洁组件相对于底座的角度，使得雨刮器与罩体 贴合，雨刮器可以将洗液覆盖到罩体的表面，实现了对罩体全方位的自清洁， 并且，罩体表面不会出现水渍，提高了清洁度，使得罩体内的设备不会因清 洁而影响到正常的识别。

附图说明

图1为本发明实施例提供的清洁装置的结构示意图；

图2A为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之一；

图2B为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之二；

图2C为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之三；

图3A为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之四；

图3B为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之五；

图3C为本发明实施例提供的清洁装置工作过程中支架与导轨的位置关系 示意图之六。

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。

本发明实施例提供的一种清洁装置，可应用在无人出租车、无人矿车、 无人运输车、无人机等无人驾驶设备上，可以对无人驾驶设备上的感知系统 进行保护和清洁。

实施例一

本发明实施例一提供了一种清洁装置，如图1中所示，该清洁装置100 具体包括：控制单元(图中未示出)、旋转电机(图中未示出)、底座1、罩 体2、清洁组件、角度调节机构4和喷淋组件。

控制单元是该清洁装置100的“大脑”，可以接收清洗指令，并且对清 洗指令进行解析，生成相应的控制信号。

旋转电机与控制单元电连接。在控制单元的触发下，通过输出轴输出动 力。

底座1是该清洁装置100中旋转电机的直接作用机构。底座1具有环形 凹槽(图中未示出)。底座1与旋转电机的输出轴连接，比如可以通过平键 连接，将动力传递至底座1，使得底座1可以发生一定方向的旋转。

罩体2位于环形凹槽的内侧，与底座1固定。罩体2为圆筒状结构。罩 体2的材质可以采用透明防爆玻璃。罩体2内可以设置激光雷达、摄像头等 感知设备10。一方面罩体2可以对感知设备10进行保护，比如防止乱石、树 枝等对感知设备10的剐蹭，即罩体2对设置在其内的感知设备10起到保护 作用，使得感知设备10免受石块、树枝、杂物等的飞溅而引起的意外损害。 另一方面，无需对感知设备10进行清洁，只需要对感知设备10外侧的罩体2进行清洁即可，也就是在清洁的过程中，不会干扰感知设备10的正常工作。

清洁组件是该清洁装置100中对罩体2进行清洁的部件。在本例中，清 洁组件的数量具体为两个。清洁组件具体可以包括支架31和雨刮器32。

支架31位于环形凹槽的外侧，与底座1铰接，即与环形凹槽侧壁的上表 面铰接，使得支架31可以绕与底座1的铰接处发生旋转。支架31的侧面设 置有导向棒311，如图2A所示。当底座1旋转时，支架31与底座1一起旋转。 为描述的清楚，环形凹槽侧壁的上表面以下均称为底座1的上表面。

雨刮器32与支架31固定连接，使得雨刮器32与支架31可以同步运动。 雨刮器32可以将罩体2表面的水渍清洁，避免了水渍的残留影响了罩体2的 反射率，进而影响罩体2内的感知设备10的正常识别。

角度调节机构4设置在环形凹槽中。角度调节机构4的数量具体为两个。 在本例中，角度调节机构4具体包括设置在环形凹槽中的导轨，导轨采用软 质的弹簧片制成。本例中，通过导轨对导向棒311的作用实现支架31与底座 1之间角度的调节。导轨包括第一端和第二端。为方便导轨对导向棒311的作 用，第一端至底座1的上表面的距离小于导向棒311与底座1的上表面的距 离。第二端至底座1的上表面的距离大于导向棒311与底座1的上表面的距 离。也就是，导轨相对于环形凹槽的水平面成一定角度设置，即第一端低于 第二端。支架31跟随底座1旋转的过程中，导向棒311会与导轨接触，导轨 对导向棒311产生作用力，使得支架31绕铰接处发生旋转，进而使得支架31 与底座1呈一定的角度，实现了与支架31固定的雨刮器32和罩体2的贴合 或分离。

喷淋组件可以向罩体2喷洒洗液。喷淋组件具体包括喷头51和水泵52。

喷头51位于底座1的外侧，示例而非限定，喷头51的数量具体可以为 为两个或四个，沿罩体2的周向间隔设置。

水泵52的出水口通过管道分别与喷头51连接。水泵52与控制单元电连 接，在控制单元的触发下可以抽取洗液，比如可以从无人驾驶车辆的洗涤管 路中抽取洗液，然后通过喷头51喷洒，无需人工摁压喷头51即可实现对罩 体2的喷淋清洗。

以上介绍了该清洁装置的各个部件及连接关系，下面结合图1～图3C对 该清洁装置的具体工作过程进行说明。图中箭头所示为底座1的旋转方向。 并且，在本例中角度调节机构4以导轨为例进行说明。

步骤1，控制单元接收清洗指令。

具体的，清洗指令可以由无人驾驶车辆的中央处理单元下达，也可以由 控制单元的管理端进行下达，在此不做限定。本实施例是以无人驾驶车辆的 中央处理单元下达清洗指令，并且以感知设备10为激光雷达为例来对本发明 的技术方案做解释说明的。

进一步具体的，当无人驾驶车辆的雨量传感器检测到下雨或者激光雷达 检测到激光雷达有泥泞污渍阻挡时，可以生成相应的电信号，发送给中央处 理单元，中央处理单元对电信号进行解析处理，生成清洗指令发送给控制单 元。

步骤2，控制单元对清洗指令进行解析，生成第一控制信号和/或第二控 制信号。

具体的，控制单元可以理解为控制电路板，它既可以接收清洗指令，也 可以对清洗指令进行解析，从而下发控制指令。控制电路板中具有预设的程 序，使其在接收到清洗指令并解析之后，根据相应预设的程序，生成相应的 控制信号。第一控制信号可以理解为喷淋组件的启动控制信号。第二控制信 号可以理解为旋转电机的启动和旋转电机的输出轴旋转方向控制信号。

步骤3，根据第一控制信号控制喷淋组件向罩体2喷洒洗液，和/或根据 第二控制信号控制旋转电机驱动底座1按照第一方向旋转，从而带动与底座1 连接的清洁组件按照第一方向旋转。

具体的，根据第一控制信号控制水泵52的开启，使得水泵52抽取洗液 通过喷头51向罩体2喷洒。喷洒一定时间之后，根据第二控制信号控制旋转 电机驱动底座1按照第一方向旋转，从而带动与底座1连接的清洁组件按照 第一方向旋转。

在一个具体的例子中，控制单元控制喷淋组件启动持续2秒之后，再控 制旋转电机的启动和输出轴的旋转方向。需要说明的是，控制单元对喷淋组 件的控制和对旋转电机的控制，并无先后顺序，也可以同时进行控制。

步骤4，清洁组件与导轨接触，角度调节机构4即导轨对清洁组件产生第 一作用力，使得清洁组件与底座1呈第一预设角度，清洁组件与罩体2贴合。

具体的，随着清洁组件的旋转，使得清洁组件与导轨之间的距离减小， 如图2A中所示，通过导向棒311与角度调节机构4即导轨的第一端接触，使 得导轨对支架31产生第一作用力，支架31和雨刮器32沿导轨运动；同时， 支架31绕铰接处发生旋转，最终支架31与底座1呈第一预设角度，示例而 非限定，第一预设角度为90度，即雨刮器32升起处于竖直状态，此时导轨 的第二端被导向棒311略微下压如图2B中所示；随着底座1的旋转，导向棒311与导轨分离，导轨恢复原状，雨刮器32与罩体2贴合，开始对罩体2进 行刷洗，图2C中所示即为此种状态。在整个清洗过程中，无需人工参与，该 清洁装置100即可实现自清洁，并且不会影响罩体2内感知设备10的正常工 作。

步骤5，旋转电机在控制单元的触发下，驱动底座1按照第二方向旋转， 从而带动清洁组件按照第二方向旋转。

具体的，为避免罩体2在自清洁过程中，干扰感知设备10的正常识别， 作为优选方案，旋转电机驱动底座1按照第二方向旋转的条件是，当旋转的 转数等于预设转数时，在本例中，预设转数为三转，也就是底座1旋转三圈 即停止清洗。并且，清洁组件要由竖直状态回归清洁前的状态需要通过控制 单元控制旋转电机来实现。其中，第二方向与第一方向的方向相反。例如， 第一方向为顺时针，第二方向即为逆时针。

步骤6，清洁组件与角度调节机构4接触，角度调节机构4对清洁组件产 生第二作用力，使得清洁组件与底座1呈第二预设角度，清洁组件与罩体2 分离。

具体的，支架31与角度调节机构4即导轨的距离缩小，如图3A中所示， 当导向棒311与导轨接触时，导轨的第二端对导向棒311产生第二作用力， 使得支架31绕铰接处发生旋转，从而使得雨刮器32与罩体2分离；由于导 轨的第一端至底座1上表面的距离小于导向棒311至底座1上表面的距离， 使得导轨在此过程中会发生一定程度的弯曲，如图3B中所示；随着底座1的 旋转，导向棒311与导轨分离，导轨恢复原状，支架31与底座1呈第二预设角度，示例而非限定，第二预设角度为0度，即雨刮器32放下处于水平状态， 如图3C中所示，即在清洁完毕之后，雨刮器32调整到清洁前的状态。

本发明实施例一提供的一种清洁装置，通过控制单元接收清洁指令，并 对清洁指令进行解析，进而喷淋组件在控制单元的触发下向罩体喷洒洗液， 省去了人工开启喷淋组件的麻烦。旋转电机在控制单元的触发下驱动底座按 照第一方向旋转，从而使得清洁组件在跟随底座旋转的过程中，角度调节机 构可以调节清洁组件相对于底座的角度，使得雨刮器与罩体贴合，雨刮器可 以将洗液覆盖到罩体的表面，实现了对罩体全方位的自清洁，并且，罩体表 面不会出现水渍，提高了清洁度，使得罩体内的设备不会因清洁而影响到正 常的识别。

实施例二

本发明实施例二提供了一种感知系统，所述感知系统包括激光雷达、摄 像头、毫米波雷达、超声波雷达中的任一种和如上述实施例一所述的清洁装 置。

实施例三

本发明实施例三提供了一种移动工具，所述移动工具包括如上述实施例 二所述的感知系统。其中，移动工具可以是任何可以移动的工具，例如车辆 (例如乘用车、公交车、大巴车、厢式货车、卡车、载重车、挂车、甩挂车、 吊车、挖掘机、铲土机、公路列车、扫地车、洒水车、垃圾车、工程车、救 援车、物流小车、AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)等)、 摩托车、自行车、三轮车、手推车、机器人、扫地机、平衡车等，本申请对 于移动工具的类型不做严格限定，在此不再穷举。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的 各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来 实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能 一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来 执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每 个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为 超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理 器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器 (RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、 寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM动力系统控制方法、或技术领域内所公 知的任意其它形式的存储介质中。

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 (10)

1.一种清洁装置，其特征在于，所述清洁装置包括：底座、角度调节机构、罩体、清洁组件、旋转电机和控制单元；

所述底座具有环形凹槽；

所述罩体位于所述环形凹槽的内侧，与所述底座固定；

所述清洁组件包括支架和雨刮器；所述支架位于所述环形凹槽的外侧，与所述底座铰接；所述雨刮器与所述支架固定连接，用以对所述罩体进行清洁；

所述角度调节机构设置在所述环形凹槽中；

所述旋转电机的输出轴与所述底座连接；

所述控制单元与所述旋转电机电连接；

所述旋转电机在所述控制单元的触发下驱动底座按照第一方向旋转，从而带动与底座连接的清洁组件按照所述第一方向旋转,进而带动所述支架按照所述第一方向旋转，随着所述支架的旋转，所述支架与角度调节机构之间的距离减小；当所述支架与所述角度调节机构接触时,所述角度调节机构对所述支架产生第一作用力，使得所述支架绕铰接处发生旋转，从而使得所述清洁组件与所述底座呈第一预设角度，所述雨刮器与所述罩体贴合。

2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，还包括：喷淋组件；

所述喷淋组件位于所述底座的外侧，与所述控制单元电连接，在控制单元的触发下向所述罩体喷洒洗液。

3.根据权利要求2所述的清洁装置，其特征在于，所述喷淋组件包括喷头和水泵；

所述喷头位于所述底座的外侧，且沿所述罩体的周向间隔设置，用以向所述罩体喷水；

水泵的出水口通过管道分别与所述喷头连接，用以向所述喷头供水。

4.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述罩体的材质采用透明防爆玻璃。

5.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述角度调节机构的数量为两个。

6.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述支架具有导向棒；所述导向棒设置在所述支架的侧面。

7.根据权利要求6所述的清洁装置，其特征在于，所述角度调节机构包括设置在所述环形凹槽中的导轨；

所述导轨包括第一端和第二端；所述第一端至所述底座的上表面的距离小于所述导向棒至所述底座的上表面的距离；所述第二端至所述底座的上表面的距离大于所述导向棒至所述底座的上表面的距离；

当所述支架跟随所述底座按照所述第一方向旋转时，所述导向棒与所述导轨的第一端接触，所述导轨对所述导向棒产生所述第一作用力，使得所述支架绕铰接处发生旋转，进而使得所述支架与底座呈所述第一预设角度，所述雨刮器和罩体贴合。

8.根据权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，所述旋转电机在所述控制单元的触发下驱动所述底座按照第二方向旋转，从而带动所述清洁组件按照所述第二方向旋转,进而带动所述支架按照所述第二方向旋转，所述导向棒与所述导轨的第二端接触，所述导轨对所述支架产生第二作用力，使得所述支架绕铰接处发生旋转，进而使得所述支架与所述底座呈第二预设角度，所述雨刮器与所述罩体分离，其中，所述第二方向与所述第一方向相反。

9.一种感知系统，其特征在于，所述感知系统包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波雷达中的任一种和如权利要求1～8任一项所述的清洁装置。

10.一种移动工具，其特征在于，所述移动工具包括如权利要求9所述的感知系统。

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