CN114481920B - 一种盘刷系统及扫洗车 - Google Patents
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- E01H1/00—Removing undesirable matter from roads or like surfaces, with or without moistening of the surface
- E01H1/02—Brushing apparatus, e.g. with auxiliary instruments for mechanically loosening dirt
- E01H1/05—Brushing apparatus, e.g. with auxiliary instruments for mechanically loosening dirt with driven brushes
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Abstract
本发明提供了一种盘刷系统及扫洗车，在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；其中，所述起始状态可以是在平坦路段下的工作状态，通过所述激光雷达、陀螺仪传感器实时监测路面情况，在碰到上坡路段和下坡路段时对应调借所述清扫装置与地面之间角度以及对应的转速，并通过所述图像采集装置实时获取路面的情况，来判断路面的垃圾分布密度，所述控制器可以根据垃圾分布密度来进一步调节所述清扫装置与地面之间角度，同时，通过所述反馈装置采集所述清扫装置所处的状态，并实时进行闭环控制，解决了现有中扫洗车的清扫装置无法根据路面状况进行自动调节，导致清扫装置刷毛磨损严重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动化领域，特别涉及一种盘刷系统及扫洗车。
背景技术
21世纪以来，经济的快速发展促使科技不断地进步，全世界各国对于城市环境的重视程度已经不可同日而语，环卫机械设备以及逐步替代人工进行环卫作业。不管是环卫机械的种类还是数量都在快速的增加，其中，在城市中进行清扫作业的洗扫车已经成为大众视野中非常常见的环卫机械，它能够快速的对城市路面进行清扫、冲洗，不仅仅大大的降低了人工作业的劳动强度，而且能够在短时间内进行清洁作业。
目前，洗扫车的执行机构中，盘刷作为洗扫车的重要机构之一，它的转速和接地角度是影响清扫效率的关键因素。传统的方法中，转速都是通过认为的经验进行档次的调节，该方法存在较大的误差，常常无法保证清扫效率，此外，如果转速过高，还会导致盘刷刷毛磨损过快；而对于盘刷的接地角度，目前的方法都是在洗扫车作业之前通过人工手动调节螺杆的长度和螺栓的相对位置来对应调整盘刷的前倾角和侧倾角，从而实现盘刷接地角度的调节，这种方法不仅实现的过程非常繁琐，而且对于操作人员的技术要求也很高，容易造成洗扫车在作业过程中效率低下，出现漏扫或者刷毛磨损严重的情况；此外，有采用弹簧的方法进行盘刷侧倾角调节，这种方式虽然可以在一定程度上实现盘刷接地角度的调节，但是只能对倾角进行一个大概的调节，并不能达到理想的结果。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种盘刷系统及扫洗车，旨在解决现有中扫洗车的清扫装置无法根据路面状况进行自动调节，导致清扫装置刷毛磨损严重的问题。
本发明第一实施例提供了一种盘刷系统，包括：配置在扫洗车上的控制器、图像采集装置、激光雷达、陀螺仪传感器、配置在所述扫洗车底部的清扫装置、以及配置在所述清扫装置上的反馈装置；
其中，所述控制器的输入端与所述图像采集装置、所述激光雷达、反馈装置、以及所述陀螺仪传感器电气连接，所述控制器的输出端与所述清扫装置电气连接；
其中，所述控制器被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：
在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；
通过所述激光雷达和所述陀螺仪传感器采集到的路面的坡度信息,其中，所述坡度信息包括：上坡路段、平坦路段、以及下坡路段；
根据所述坡度信息生成第二控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态；
获取通过图像采集装置采集到的路面垃圾分布密度，并根据所述路面垃圾分布密度调整处于所述中间状态下的所述清扫装置与地面的接触角；
获取所述反馈装置采集的反馈信息，并根据所述反馈信息对所述清扫装置进行实时闭环控制。
优选地，所述根据所述坡度信息生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态，具体为：
在根据坡度信息判断到当前路面为平坦路段时，处于所述中间状态下和处于所述起始状态下的清扫装置的转速及与地面的接触角相同。
优选地，所述根据所述坡度信息生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态，具体为：
在根据坡度信息判断到当前路面为上坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述上坡路段通过所述激光雷达进行提前预测；
根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；
判断所述坡度值的是否大于调节阈值；
若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节。
优选地，所述根据所述坡度信息生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态，具体为：
在根据坡度信息判断到当前路面为下坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述下坡路段通过所述陀螺仪传感器机进行识别；
根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；
判断所述坡度值的是否大于调节阈值；
若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节。
优选地，所述根据根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值，具体为：
建立所述激光雷达的点云理论观测模型，以获得激光雷达点云坐标系；
结合所述点云信息与所述点云坐标系，获得坡道上的点云数据坐标；
选取所述发射角度等份线束坐标点，并结合所述点云数据坐标生成多个分段坡度角；
根据多个所述分段坡度角，生成当前坡度的坡度值。
优选地，所述清扫装置包括：支撑架机构、调节装置、驱动装置、工作台、以及清扫盘；
所述支撑架机构的一端与所述清扫车连接，所述支撑架机构的另一端与所述调节装置连接，所述调节装置的输出端与所述工作台连接，所述驱动装置配置在所述工作台上，所述驱动装置的输出轴与所述清扫盘连接；
其中，所述调节装置的控制端与所述控制器的输出端电气连接，所述驱动装置的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
优选地，所述调节装置包括第一电动推杆、第二电动推杆；
其中，所述第一电动推杆的输出轴与所述工作台的第一侧连接，所述第二电动推杆的输出轴与所述工作台的第二侧连接；
所述第一电动推杆以及所述第二电动推杆的的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
优选地，所述反馈装置包括倾角传感器、以及转速传感器；
其中，所述倾角传感器配置在所述工作台上，所述转速传感器配置在所述驱动装置上；
其中，所述倾角传感器、以及所述转速传感器与所述控制器的输入端电气连接。
优选地，所述驱动装置在所述上坡路段的转动方向和在所述下坡路段的转动方向相反。
本发明第二实施例提供了一种扫洗车，其特征在于，包括如上任意一项所述的一种盘刷系统。
基于本发明提供的一种盘刷系统及扫洗车，在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；其中，所述起始状态可以是在平坦路段下的工作状态，通过所述激光雷达、陀螺仪传感器实时监测路面情况，在碰到上坡路段和下坡路段时对应调借所述清扫装置与地面之间角度以及对应的转速，并通过所述图像采集装置实时获取路面的情况，来判断路面的垃圾分布密度，所述控制器可以根据垃圾分布密度来进一步调节所述清扫装置与地面之间角度，同时，通过所述反馈装置采集所述清扫装置所处的状态，并实时进行闭环控制，解决了现有中扫洗车的清扫装置无法根据路面状况进行自动调节，导致清扫装置刷毛磨损严重的问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种盘刷系统的工作流程示意图；
图2和3是本发明提供的清扫装置结构示意图。
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。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种盘刷系统及扫洗车，旨在解决现有中扫洗车的清扫装置无法根据路面状况进行自动调节，导致清扫装置刷毛磨损严重的问题。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种盘刷系统，包括：配置在扫洗车上的控制器、图像采集装置、激光雷达、陀螺仪传感器、配置在所述扫洗车底部的清扫装置、以及配置在所述清扫装置上的反馈装置；
其中，所述控制器的输入端与所述图像采集装置、所述激光雷达、反馈装置、以及所述陀螺仪传感器电气连接，所述控制器的输出端与所述清扫装置电气连接；
其中，所述控制器被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：
S101，在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；
需要说明的是，所述启动信号可以是有驾驶室发出，例如司机可以通过某一个按钮按下来实现，所述控制器生成第一控制信号至所述清扫装置，以驱动所述清扫装置开始工作，应当理解的是，所述起始状态可以是在平路时的工作状态，即所述清扫装置的转速和对地的角度用于清扫平路。
S102，通过所述激光雷达和所述陀螺仪传感器采集到的路面的坡度信息,其中，所述坡度信息包括：上坡路段、平坦路段、以及下坡路段；
需要说明的是，所述激光雷达对于上坡坡度进行提前检测，由此推测上坡坡度工况，实时调节盘刷系统工作参数以及工作状态，下坡坡度由于激光雷达安装以及自身的局限性无法进行提前预测，通过陀螺仪传感器进行检测，进而由控制系统判断盘刷系统是否需要进行工作参数以及工作状态的调节。
S103，根据所述坡度信息生成第二控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态；
具体地，在本实施例中，在根据坡度信息判断到当前路面为平坦路段时，处于所述中间状态下和处于所述起始状态下的清扫装置的转速及与地面的接触角相同。
具体地，在本实施例中，在根据坡度信息判断到当前路面为上坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述上坡路段通过所述激光雷达进行提前预测；
根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；
判断所述坡度值的是否大于调节阈值；
若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节。
需要说明的是，洗扫车前方遇到上坡工况，通过激光雷达检测识别坡度点云信息，通过控制器运算出坡度值后进行判断，若识别坡度值小于设定调节坡度阈值，则盘刷系统继续维持平路工作参数，结束坡度调节；若识别坡度值大于设定调节坡度阈值，此时清扫装置根据规则库对应转速、角度的控制指令，对盘刷的转速以及接地角度进行调节，通过反馈装置进行闭环控制，完成上坡阶清扫装置的工作参数调节。
具体地，在本实施例中，在根据坡度信息判断到当前路面为下坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述下坡路段通过所述陀螺仪传感器机进行识别；
根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；
判断所述坡度值的是否大于调节阈值；
若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节。
需要说明的是，洗扫车前方遇到下坡工况，由于激光雷达安装以及自身发射线束角度缺陷，下坡坡度识别不采用激光雷达进行识别，通过陀螺仪传感器进行下坡坡度识别，若识别坡度值小于设定调节坡度阈值，则清扫装置继续维持平路工作参数，结束坡度调节；若识别坡度值大于设定调节坡度阈值，此时清扫装置根据规则库对应转速、角度的控制指令，对盘刷的转速以及接地角度进行调节，通过反馈装置进行闭环控制，完成上坡阶清扫装置的工作参数调节。对于下坡工况此可以降低盘刷转速以降低系统的能量消耗，同时通过控制电磁换向阀改变盘刷的转向(即所述驱动装置3在所述上坡路段的转动方向和在所述下坡路段的转动方向相反。)，使得路面垃圾朝向洗扫车下坡方向进行抛射。
S104，获取通过图像采集装置采集到的路面垃圾分布密度，并根据所述路面垃圾分布密度调整处于所述中间状态下的所述清扫装置与地面的接触角；
具体地，在本实施例中，建立所述激光雷达的点云理论观测模型，以获得激光雷达点云坐标系；
结合所述点云信息与所述点云坐标系，获得坡道上的点云数据坐标；
选取所述发射角度等份线束坐标点，并结合所述点云数据坐标生成多个分段坡度角；
根据多个所述分段坡度角，生成当前坡度的坡度值。
更具体地，在本实施例中，所述建立激光雷达的点云理论观测模型，获取激光雷达点云坐标系：其中，x轴为垂直于洗扫车前进方向，y轴为洗扫车前进方向，z轴与地面垂直，处理y轴方向上获取的点云信息，可以获取坡道上的点云数据坐标为G(gx,gy,gz)，其中，所取点云坐标x轴方向上的坐标相同，y轴和z轴上反映出坡道的坡度信息；
选取发射角度等份线束坐标点(θ，α，β，γ，δ，ζ)，进行坡道坡度计算与识别；
其中θ，α，β，γ，δ，ζ表示激光雷达线束发射角度，由于一般雷达本身限制，线束发射最大角度不超过30°，故计算等份角度选取不可过大，过大则会影响精度；
根据相邻两束激光坐标计算该段角度为：
根据获取几组分段坡道角度对比，计算出平均坡度即坡度值为：
S105，获取所述反馈装置采集的反馈信息，并根据所述反馈信息对所述清扫装置进行实时闭环控制。
请参阅图2/3，在本发明一个可能的实施例中，所述清扫装置包括：支撑架机构1、调节装置、驱动装置3、工作台6、以及清扫盘7；
所述支撑架机构1的一端与所述清扫车连接，所述支撑架机构1的另一端与所述调节装置连接，所述调节装置的输出端与所述工作台6连接，所述驱动装置3配置在所述工作台6上，所述驱动装置3的输出轴与所述清扫盘7连接；
其中，所述调节装置的控制端与所述控制器的输出端电气连接，所述驱动装置3的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
需要说明的是，所述驱动装置3可以是液压马达(当然，不仅限于此)，其可以随着所述工作台6的运动而运动，所述清扫盘7与所述液压马达的输出轴连接，其可以随着液压马达的转动而转动，具体地，在本实施例中，所述工作台6的倾角由所述调节装置控制。
需要说明的是，在本实施例中，还可以包括液压杆2，其输出端可以与所述支撑架机构1连接，其可以根据所述控制器的指令来带动整个所述清扫装置上下运动。
在本发明一个可能的实施例中，所述调节装置包括第一电动推杆5、第二电动推杆4；
其中，所述第一电动推杆5的输出轴与所述工作台6的第一侧连接，所述第二电动推杆4的输出轴与所述工作台6的第二侧连接；
所述第一电动推杆5以及所述第二电动推杆4的的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
需要说明的是，所述第一电动推杆5和所述第二电动推杆4的输出端分别铰接在所述工作台6的前后侧，其可以根据所述控制器的控制信号进行伸缩，进而调节清扫盘7与地面的接触角，当然，在其他实施例中，还可以根据实际情况对增加或将电动推杆的数量，当然，也可以采用其他的装置进行调节，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
在本发明一个可能的实施例中，所述反馈装置包括倾角传感器8、以及转速传感器；
其中，所述倾角传感器8配置在所述工作台6上，所述转速传感器配置在所述驱动装置3上；
其中，所述倾角传感器8、以及所述转速传感器与所述控制器的输入端电气连接。
需要说明的是，所述倾角传感器8配置在所述工作台6上，用于检测所述清扫盘7的的角度是否倾斜到位，在检测到倾斜不到位时，通过所述控制器重新输出电信号来调节，起到倾斜角度实时调整的作用。
需要说明的是，所述转速传感器可以是配置在所述液压马达进油口的压力计，所述控制器可以根据压力计的读数来判断转速是否对应规则库，若不对应，通过所述控制器重新输出电信号来调节，起到清扫盘7转速实时调整的作用。
本发明第二实施例提供了一种扫洗车，其特征在于，包括如上任意一项所述的一种盘刷系统。
基于本发明提供的一种盘刷系统及扫洗车，在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；其中，所述起始状态可以是在平坦路段下的工作状态，通过所述激光雷达、陀螺仪传感器实时监测路面情况，在碰到上坡路段和下坡路段时对应调借所述清扫装置与地面之间角度以及对应的转速，并通过所述图像采集装置实时获取路面的情况，来判断路面的垃圾分布密度，所述控制器可以根据垃圾分布密度来进一步调节所述清扫装置与地面之间角度，同时，通过所述反馈装置采集所述清扫装置所处的状态，并实时进行闭环控制，解决了现有中扫洗车的清扫装置无法根据路面状况进行自动调节，导致清扫装置刷毛磨损严重的问题。
Claims (6)
1.一种盘刷系统，其特征在于，包括：配置在扫洗车上的控制器、图像采集装置、激光雷达、陀螺仪传感器、配置在所述扫洗车底部的清扫装置、以及配置在所述清扫装置上的反馈装置；
其中，所述控制器的输入端与所述图像采集装置、所述激光雷达、反馈装置、以及所述陀螺仪传感器电气连接，所述控制器的输出端与所述清扫装置电气连接；
其中，所述控制器被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：
在检测到启动信号时，生成第一控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置处于起始状态；
通过所述激光雷达和所述陀螺仪传感器采集到的路面的坡度信息,其中，所述坡度信息包括：上坡路段、平坦路段、以及下坡路段；
根据所述坡度信息生成第二控制信号至所述清扫装置，以使得所述清扫装置从所述起始状态进入中间状态,具体为: 在根据坡度信息判断到当前路面为平坦路段时，处于所述中间状态下和处于所述起始状态下的清扫装置的转速及与地面的接触角相同;
在根据坡度信息判断到当前路面为上坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述上坡路段通过所述激光雷达进行提前预测；根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；判断所述坡度值的是否大于调节阈值；若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节；
在根据坡度信息判断到当前路面为下坡路段时，获取通过所述激光雷达检测识别坡度点云信息，其中，所述下坡路段通过所述陀螺仪传感器机进行识别；根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值；判断所述坡度值的是否大于调节阈值；若是，根据规则库对所述清扫装置的转速和与地面的接触角进行调节;
获取通过图像采集装置采集到的路面垃圾分布密度，并根据所述路面垃圾分布密度调整处于所述中间状态下的所述清扫装置与地面的接触角；
获取所述反馈装置采集的反馈信息，并根据所述反馈信息对所述清扫装置进行实时闭环控制；
其中，根据所述点云信息确定当前坡度的坡度值具体为：建立所述激光雷达的点云理论观测模型，以获得激光雷达点云坐标系；结合所述点云信息与所述点云坐标系，获得坡道上的点云数据坐标；选取发射角度等份线束坐标点，并结合所述点云数据坐标生成多个分段坡度角；根据多个所述分段坡度角，生成当前坡度的坡度值。
2.根据权利要求1所述的一种盘刷系统，其特征在于，所述清扫装置包括：支撑架机构、调节装置、驱动装置、工作台、以及清扫盘；
所述支撑架机构的一端与清扫车连接，所述支撑架机构的另一端与所述调节装置连接，所述调节装置的输出端与所述工作台连接，所述驱动装置配置在所述工作台上，所述驱动装置的输出轴与所述清扫盘连接；
其中，所述调节装置的控制端与所述控制器的输出端电气连接，所述驱动装置的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种盘刷系统，其特征在于，所述调节装置包括第一电动推杆、第二电动推杆；
其中，所述第一电动推杆的输出轴与所述工作台的第一侧连接，所述第二电动推杆的输出轴与所述工作台的第二侧连接；
所述第一电动推杆以及所述第二电动推杆的控制端与所述控制器的输出端电气连接。
4.根据权利要求2所述的一种盘刷系统，其特征在于，所述反馈装置包括倾角传感器、以及转速传感器；
其中，所述倾角传感器配置在所述工作台上，所述转速传感器配置在所述驱动装置上；
其中，所述倾角传感器、以及所述转速传感器与所述控制器的输入端电气连接。
5.根据权利要求2所述的一种盘刷系统，其特征在于，所述驱动装置在所述上坡路段的转动方向和在所述下坡路段的转动方向相反。
6.一种扫洗车，其特征在于，包括如权利要求1至5任意一项所述的一种盘刷系统。
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2022
- 2022-02-28 CN CN202210192425.1A patent/CN114481920B/zh active Active
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