CN205989678U - 一种无人驾驶的清扫车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人驾驶的清扫车，包括车身、扫地装置、吸尘装置、和无线充电装置，车身上还装有远程控制系统、避障传感器、三维图像识别装置，所述远程控制系统包括摄像头、信号收发装置以及显示器，车身外部周围安装有避障传感器，所述三维图像识别装置包括摄像头、三维图像采集模块和图像处理模块，本实用新型可以实现扫地车无人控制，也可以远程遥控，使用方便，并且同时具备吸尘功能。

Description

一种无人驾驶的清扫车

技术领域

本发明涉环卫设备领域，具体是一种吸扫结合的无人驾驶扫地车。

背景技术

随着我国人口老龄化的加剧、用工荒的出现及用工成本的不断提高，直接导致了用户招工难、人员管理难、成本不断攀高等问题。人工清扫被机械自动化清扫所代替势不可挡。但是现有的扫地车需要人工驾驶，功能单一，不够方便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种无人驾驶控制的智能扫地车，能够解决了无人驾驶安全性、功能单一等问题，有效防碰撞，极大的提高清扫效率，降低劳动成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种自动扫地车，包括车身、清扫系统、信号采集和处理系统、远程控制系统和动力系统，所述清扫系统包括清扫装置、吸尘装置、垃圾储存箱，所述信号采集和处理系统包括避障传感器、三维图像采集装置、图像识别处理模块，所述动力系统包括充电装置、电池、车轮驱动装置和车轮，两个车轮置于车身底部的后部两侧，作为驱动车轮，车身前端中部设有导向车轮，两个清扫装置置于车身底部的前部两侧，车轮驱动装置与车轮连接，车身前端设有信号采集和处理系统，避障传感器和三维图像采集装置采集路面信息，图像识别处理模块对采集的信息进行识别与处理分析，所述远程控制系统位于车身内部，控制系统接收图像识别处理模块的信息，并将信息结果反馈至 车轮驱动装置、吸尘装置和清扫装置，吸尘装置置于车身后部，且位于车轮轴线的后端，垃圾储存箱挂置在车身尾端，用于储存吸尘装置吸入的垃圾，车身尾部设有充电装置，电池位于车身内部，电池为驱动装置、清扫装置、吸尘装置、避障传感器、三维图像采集装置、图像识别处理模块和控制系统提供电源动力；

车轮驱动装置、吸尘装置和清扫装置接受图像识别处理模块的信息结果的指令；所述吸尘装置置于车身上，且位于清扫装置后端，垃圾储存箱挂置在车身上储存吸尘装置吸入的垃圾，车身上设有充电装置；所述电池位于车身内部，电池分别为车轮驱动装置、清扫装置、吸尘装置、避障传感器、三维图像采集装置、图像识别处理模块和远程控制系统供电；

进一步的，扫地路径能够通过三种方式实现：第一种是扫地车上的控制系统还包括导航控制模块，导航控制模块、三维图像采集装置和避障传感器通过网络与服务器连接，操作人员可远程控制扫地车的工作；第二种是操作人员通过手机、平板等移动终端设备通过红外或蓝牙或局域网络近距离控制扫地车的工作，规划扫地机的清扫区域及路线，并对设备状态进行实时监控；第三种是无人操作，即扫地车上的避障传感器和三维图像采集装置采集实时路况信息后经图像识别处理模块中预定的命令，自动控制扫地车的工作状态。

进一步的，为达到防碰撞目的，使用距离传感器、红外光电传感器和接触开关来构建扫地车的避障传感器系统，将这些传感器合理布置在扫地车车身前后左右位置上，精准做出各个方向的避障决策，实现自主避障；所述避障传感器包括距离传感器、红外光电传感器，所述距离传感器与红外光电传感器布置在车身外侧，车身外侧还设有接触开关，距离传感器、红外光传感器和接触开关均与车轮驱动装置相连，且由电池供电工作；

进一步的，为了实现最优清扫效果，优化PID控制算法控制盘刷电机运 转，在不同路况下，车速不一样，控制系统自动调整清扫装置上的边刷电机到最佳运转速度。

进一步的，所述电池电量即将用尽时，扫地车会通过充电装置发出位置信号，或操作员近距离操作完成充电车的充电工作，或自动停止工作，利用余电自动控制驱动装置寻找就近充电设施，完成自动充电，自动充电方式可采用接口对接式或无线充电式的方式进行充电，充电完成后可继续开始作业。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种无人驾驶控制的智能扫地车，能够解决了无人驾驶安全性、功能单一的问题，有效防碰撞，极大的提高清扫效率，降低劳动成本。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例所述的扫地机整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的盘刷行进速度与地面接触情况示意图。

附图标记说明：

1-车身；2-清扫装置；3-吸尘装置；4-充电装置；5-控制电路箱；6-车轮；7-车轮驱动装置；8-远程控制系统；9-避障传感器；10-三维图像采集装置；11-图像识别处理模块；12-垃圾储存箱；13-电池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种自动扫地车，包括车身1、清扫系统、信号采集和处理系统、控制系统和动力系统，所述清扫系统包括清扫装置2、吸尘装置3、垃圾储存箱12，所述信号采集和处理系统包括避障传感器9、三维图像采集装置10、图像识别处理模块11，所述动力系统包括充电装置4、电池13、车轮驱动装置7和车轮6，两个车轮6置于车身1底部的后部两侧，作为驱动用，车身1前端中部设有一个车轮6作导向用，两个清扫装置2置于车身1底部的前部两侧，车轮驱动装置7与驱动用的车轮6连接，车身1前端设有信号采集和处理系统，避障传感器9和三维图像采集装置10采集路面信息，图像识别 处理模块11对采集的信息进行识别与处理分析，所述远程控制系统8位于车身1内部，远程控制系统8接收图像识别处理模块11的信息，并将信息结果反馈至车轮驱动装置7、吸尘装置3和清扫装置2，吸尘装置3置于车身1后部，且位于驱动用的车轮6轴线的后端，垃圾储存箱12挂置在车身1尾端，用于储存吸尘装置吸入的垃圾，车身1尾部设有充电装置4，电池13位于车身1内部，电池13为车轮驱动装置7、清扫装置2、吸尘装置3、避障传感器9、三维图像采集装置10、图像识别处理模块11和远程控制系统8提供电源动力。

进一步的，扫地路径能够通过三种方式实现：第一种是扫地车上的远程控制系统8还包括导航控制模块，导航控制模块、三维图像采集装置10和避障传感器7通过网络与服务器连接，操作人员可远程控制扫地车的工作；第二种是操作人员通过手机、平板等移动终端设备近距离控制扫地车的工作，规划扫地机的清扫区域及路线，并对设备状态进行实时监控；第三种是无人操作，即扫地车上的避障传感器9和三维图像采集装置10采集实时路况信息后经图像识别处理模块中预定的命令，自动控制扫地车的工作状态。

进一步的，为达到防碰撞目的，使用距离传感器、红外光电传感器和接触开关来构建扫地车的避障传感器9系统，将这些传感器合理布置在扫地车车身前后左右位置上，精准做出各个方向的避障决策，实现自主避障。

进一步的，为了实现最优清扫效果，优化PID(比例-积分-微分控制器,英文简称PID，是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成)，它就是一个算法，具体实现的公式可以很多种，在不同编程环境下也是不一样的，本实用新型的控制算法控制盘刷电机运转，在不同路况下，车速不一样，控制系统自动调整清扫装置上的边刷电机到最佳运转速度，如图2所示，对盘刷行进速度与地面接触的情况分析，边刷远端点位A、近端点B的参数：远端点A某一时刻的位移：点A某一时刻的速度：近端点B某一时刻的位移： 点B某一时刻的速度：根据以上分析，可以得到边刷速度合成轨迹，由此可以对边刷电机针对不同车速进行控制优化。

进一步的，所述电池13电量即将用尽时，扫地车会通过充电装置4发出位置信号，或操作员近距离操作完成充电车的充电工作，或自动停止工作，利用余电自动控制车轮驱动装置7寻找就近充电设施，完成自动充电，自动充电方式可采用接口对接式或无线充电式的方式进行充电，充电完成后可继续开始作业。

如图1所示，前进方式采用后轮驱动及后桥差速机构，在行走过程中，通过互感器、霍尔元件和电子线路，将测量到的电机转速和车速等信息反馈到核心的远程控制系统，为路径规划、避障以及清扫效率优化提供可实现基础。

进一步的，所述导航控制模块设置在控制电路箱5内，通过网络与服务器连接，接收三维图像采集装置10和避障传感器9传过来的信号，进行定位和路径规划。

具体的，三维图像识别装置10对路况的三维信息进行识别，路况的三维信息能够更精确地描述路面特征，遇到障碍物后，利用装配三维图像识别装置10的摄像机拍摄周围环境的局部图像，然后通过图像处理技术，如特征识别、距离估计等，进行无人扫地车定位及规划下一步的动作，在遇到障碍物的情况下，利用三维图像识别装置10和避障传感器9避障组合导航，这样可以扬长避短，避开单个领域的瓶颈问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动扫地机，其特征在于：包括车身(1)、清扫系统、信号采集和处理系统、远程控制系统(8)和动力系统，所述清扫系统包括清扫装置(2)、吸尘装置(3)、垃圾储存箱(12)，所述信号采集和处理系统包括避障传感器(9)、三维图像采集装置(10)、图像识别处理模块(11)，所述动力系统包括充电装置(4)、电池(13)、车轮驱动装置(7)和车轮(6)；

所述车轮(6)包括两个驱动轮和一个导向轮，两个驱动轮置于车身(1)底部的后部两侧，一个导向轮设置在车身(1)前端中部，两个清扫装置(2)置于车身(1)底部的前部两侧，车轮驱动装置(7)与驱动用的车轮(6)连接，车身(1)前端设有信号采集和处理系统，避障传感器(9)和三维图像采集装置(10)采集路面信息，图像识别处理模块(11)对采集的信息进行识别与处理分析，所述远程控制系统(8)位于车身(1)内部，远程控制系统(8)接收图像识别处理模块(11)的信息，车轮驱动装置(7)、吸尘装置(3)和清扫装置(2)接受图像识别处理模块(11)的信息结果的指令；

所述吸尘装置(3)置于车身(1)上，且位于清扫装置(2)后端，垃圾储存箱(12)挂置在车身(1)上储存吸尘装置(3)吸入的垃圾，车身(1)上设有充电装置(4)；

所述电池(13)位于车身(1)内部，电池(13)分别为车轮驱动装置(7)、清扫装置(2)、吸尘装置(3)、避障传感器(9)、三维图像采集装置(10)、图像识别处理模块(11)和远程控制系统(8)供电。

2.根据权利要求1所述的一种自动扫地机，其特征在于：所述远程控制系统(8)还包括导航控制模块，所述导航控制模块、三维图像采集装置(10)和避障传感器(9)通过网络与服务器连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动扫地机，其特征在于：还包括移动 终端设备，所述移动终端设备与远程控制系统(8)通过红外或蓝牙方式近距离无线连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动扫地机，其特征在于：所述避障传感器(9)包括距离传感器、红外光电传感器，所述距离传感器与红外光电传感器布置在车身(1)外侧，车身(1)外侧还设有接触开关，距离传感器、红外光传感器和接触开关均与车轮驱动装置(7)相连，且由电池(13)供电工作。

5.根据权利要求1所述的一种自动扫地机，其特征在于：所述驱动用的车轮(6)设有后桥差速机构，通过车轮驱动装置上的互感器、霍尔元件和电子线路，将测量到的电机转速和车速等信息反馈到远程控制系统(8)。

6.根据权利要求2所述的一种自动扫地机，其特征在于：所述导航控制模块设置在控制电路箱(5)内，通过网络与服务器连接，接收三维图像采集装置(10)和避障传感器(9)传过来的信号。