CN207704265U - 一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置，包括圆柱形的外壳，所述外壳的一侧设有开口，所述开口处设有可转向伸缩运动的碰撞前壳，所述碰撞前壳上设有传感检测机构；所述外壳的下方设有行走机构和清扫机构。本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，通过在所述碰撞前壳前侧合理布设传感检测机构，实现整个一体化装置自动巡航，无人驾驶，自动对地面进行清洁，节约了人工成本，通过在所述外壳底部设置行走机构和清扫机构，可以在装置行走的过程中同时对地面进行清洁，智能化程度较高，提高了清扫效果和清洁效率。

Description

一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置

技术领域

本实用新型涉及智能清洁技术领域，尤其涉及一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置。

背景技术

目前洗地机主要分为两种，一种是家用智能小型洗地机器人，它的服务领域主要是家庭地板灰尘和小型垃圾，无论国内外都有比较成熟的产品；另外一种是有人驾驶式扫洗机，它的服务领域主要集中在机场，火车站等公共场所，国内的一些扫洗机基本上仿照国外的进行改装而成，技术不够成熟。并且这种有人驾驶式扫洗机，需要人工操作，不仅使用成本较高，并且，对人的依赖性较高，智能化程度较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置，包括圆柱形的外壳，所述外壳的一侧设有开口，所述开口处设有可转向伸缩运动的碰撞前壳，所述碰撞前壳的前侧设有传感检测机构；所述外壳的下方设有行走机构和清扫机构。

所述传感检测机构包括惯性传感器、视觉传感器、深度摄像头、避障传感器和激光雷达；所述惯性传感器设置在所述外壳内，所述视觉传感器、深度摄像头、避障传感器和激光雷达从上至下顺次间隔设置在位于所述外壳内的支架前侧，所述外壳前侧面上与所述视觉传感器、深度摄像头、避障传感器和激光雷达对应位置处分别设有通孔，且所述视觉传感器、深度摄像头、避障传感器和激光雷达的探测前端分别从所述外壳前侧面上对应的通孔穿出，所述视觉传感器、深度摄像头、避障传感器和激光雷达分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，通过在所述碰撞前壳前侧合理布设传感检测机构，实现整个一体化装置自动巡航，无人驾驶，自动对地面进行清洁，节约了人工成本，通过在所述外壳底部设置行走机构和清扫机构，可以在装置行走的过程中同时对地面进行清洁，智能化程度较高，提高了清扫效果和清洁效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：避障传感器包括超声波传感器、红外传感器和辅助传感器，所述超声波传感器、红外传感器和辅助传感器从上至下顺次间隔设置在所述支架的前侧，并位于所述深度摄像头与激光雷达之间，且所述超声波传感器、红外传感器和辅助传感器的探测前端分别从所述外壳前侧面上对应的通孔穿出，所述超声波传感器、红外传感器和辅助传感器分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述超声波传感器、红外传感器和辅助传感器可以实现不同距离不同角度的障碍物全方位避障，同时补偿激光雷达和深度摄像头的盲区，提高整个装置的避障率，实现整个装置物障碍行走，确保无人驾驶的安全性。

进一步：所述传感检测机构还包括碰撞传感器，所述碰撞传感器设置在所述支架上，并通过连接件与所述碰撞前壳内壁连接，且所述碰撞传感器与设置在所述支架上的控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述碰撞传感器可以实时检测所述碰撞前壳是否发生碰撞，并在发生碰撞后通过输出信号作为反馈信号控制整个装置倒退或转向行走，从而避开障碍物，实现事后自动避障，避免碰到障碍物时卡机导致装置损坏，实现在全自动无人驾驶智能避障。

进一步：所述行走机构包括多个万向轮和两个主动驱动机构，所述多个万向轮布设在所述外壳底面的前侧和后侧，所述两个主动驱动机构对称布设在所述外壳底面左右两侧，并位于前后两侧的所述万向轮之间，所述清扫机构设置在所述外壳底面中部，所述清扫机构分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置万向轮可以稳定的支撑整个装置的重量，并且便于整个装置行走转向，减小行走过程中的阻力；通过设置所述主动驱动机构，可以为整个装置的行走提供动力，同时为整个装置提供辅助支撑，使得整个装置行走更加平稳。

进一步：所述主动驱动机构包括轮毂电机和驱动轮，所述驱动轮弹性设置在所述外壳底面左右两侧，并可在外力作用下相对于所述外壳的底部上下弹性升降运动，所述轮毂电机设置在所述驱动轮的中心，所述控制电路与所述轮毂电机电连接，并可通过所述轮毂电机驱动所述驱动轮转动，并带动整个一体化装置行走。

上述进一步方案的有益效果是：一方面，通过将所述轮毂电机设置在所述驱动轮的中心，所述轮毂电机可以驱动所述驱动轮转动，从而带动整个装置在地面行走，另一方面，通过将所述驱动轮弹性设置在所述外壳底面左右两侧，当遇到地面不平整时，通过所述驱动轮的上下弹性升降运动可以实现整个装置平稳行走，同时，当需要对清扫机构进行维护和保养时，通过所述驱动轮的上下弹性升降，可以为所述外壳底部的清扫机构让出足够的空间，便于对清扫机构的维护和保养。

进一步：所述清扫机构包括集尘盒、至少一个滚刷和边刷，所述滚刷设置在所述两个主驱动机构之间，所述集尘盒与所述滚刷相邻设置，并位于所述滚刷的后方，所述边刷设置在所述外壳底部左前侧或右前侧，且所述滚刷和边刷分别与所述控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述滚刷和边刷可以在所述行走机构行走的同时对地面进行清扫，其中，所述边刷主要对墙体边沿处的垃圾灰尘进行清扫，同时，将所述滚刷和边刷清扫的垃圾灰尘转移至所述集尘盒内，便于统一处理，避免灰尘飞散从而影响清洁效果。

进一步：所述弹性悬挂机构采用阻尼减震器。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用阻尼减震器可以大大提高整个装置的抗震效果，以及通过障碍物和坑洼路面时的稳定性。

进一步：所述传感检测机构还包括沿墙传感阵列，所述沿墙传感阵列设置在所述外壳上所述碰撞前壳上，且所述沿墙传感阵列与所述边刷位于所述外壳同一侧。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述沿墙传感阵列与所述边刷设置在上述外壳的同一侧，可以准确的探知墙体边沿位置，并且保持沿墙距离，并配合所述边刷对墙体边沿的垃圾灰尘进行彻底的清扫，避免现有的机器人无法对墙体边角处进行清扫的缺陷，大大提高清洁覆盖面和清洁效果。

进一步：所述清扫机构还包括吸水扒，所述吸水扒设置在所述外壳底部，并位于所述集尘盒的后侧，且所述吸水扒与所述控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述吸水扒可以在所述滚刷和边刷将垃圾灰尘转移至所述集尘盒后，将地面的水渍快速吸干，达到更好的清洁效果。

进一步：所述装置还包括人机交互组件,所述人机交互组件设置在所述外壳的顶部,且所述人机交互组件与所述控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置人机交互组件，可以方便用户及时了解整个装置的工作状态，增强用户体验，提高了交互效果。

附图说明

图1为本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置主视图；

图2为本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置去掉碰撞前壳后的结构示意图；

图3为本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置前视图；

图4为本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置左视图；

图5为本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置仰视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外壳，2、碰撞前壳，3、惯性传感器，4、视觉传感器，5、深度摄像头，6、激光雷达，7、超声波传感器，8、红外传感器，9、辅助传感器， 10、碰撞传感器，11、万向轮，12、轮毂电机，13、驱动轮，14、集尘盒， 15、滚刷，16、边刷，17、沿墙传感阵列，18、吸水扒,19、人机交互组件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置，包括圆柱形的外壳 1，所述外壳1的一侧设有开口，所述开口处设有可转向伸缩运动的碰撞前壳2，所述碰撞前壳2前侧设有传感检测机构；所述外壳1的下方设有行走机构和清扫机构；

所述传感检测机构包括惯性传感器3、视觉传感器4、深度摄像头5、避障传感器和激光雷达6；所述惯性传感器3设置在所述外壳1内，所述视觉传感器4、深度摄像头5、避障传感器和激光雷达6从上至下顺次间隔设置在位于所述外壳1内的支架前侧，所述外壳1前侧面上与所述视觉传感器4、深度摄像头5、避障传感器和激光雷达6对应位置处分别设有通孔，且所述视觉传感器4、深度摄像头5、避障传感器和激光雷达6的探测前端分别从所述外壳1前侧面上对应的通孔穿出，所述视觉传感器4、深度摄像头5、避障传感器和激光雷达6分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

实际中，所述惯性传感器3设置在所述外壳1内，并检测和车辆整个装置行走过程中的加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动，所述视觉传感器4设置在所述外壳顶部，并与获取前方图像并用于清扫路径和导航定位，所述深度摄像头5深度摄像头5安装在激光雷达6的上方并调整到适当位置使得深度摄像头5在一定视场角下盲区减小到最小，用于获取外壳上表面下方的图像，并根据获取的图像来导航和定位，所述激光雷达6 安装在碰撞前壳下部，用于探测前方障碍物信息，并根据探测的信息来辅助定位和导航。所述视觉传感机可以采用RGB摄像头、IP摄像头等。

本实用新型的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，通过在所述碰撞前壳前侧合理布设传感检测机构，实现整个一体化装置自动巡航，无人驾驶，自动对地面进行清洁，节约了人工成本，通过在所述外壳底部设置行走机构和清扫机构，可以在装置行走的过程中同时对地面进行清洁，智能化程度较高，提高了清扫效果和清洁效率。

本实用新型中，在上述实施例中，所述避障传感器包括超声波传感器7、红外传感器8和辅助传感器9，所述超声波传感器7、红外传感器8和辅助传感器9从上至下顺次间隔设置在所述支架的前侧，并位于所述深度摄像头 5与激光雷达6之间，且所述超声波传感器7、红外传感器8和辅助传感器9 的探测前端分别从所述外壳1前侧面上对应的通孔穿出，所述超声波传感器 7、红外传感器8和辅助传感器9分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。通过所述超声波传感器7、红外传感器8和辅助传感器9可以实现不同距离不同角度的障碍物全方位避障，同时补偿激光雷达6和深度摄像头5的盲区，提高整个装置的避障率，实现整个装置物障碍行走，确保无人驾驶的安全性。所述辅助传感器9可以采用超声波传感器或红外传感器等。

实际中，所述超声波传感器7用户发射超声波信号，并根据返回的超声波信息判断前方障碍物情况，如图1和2所示,所述超声波传感器7的数量为多个,所述碰撞前壳2上对应位置处设有通孔,且多个超声波传感器7周向均匀间隔设置在所述支架的前侧，并从对应的所述通孔穿出。所述红外传感器8，用于根据发射的红外信号探测相对较远的前方位置处的障碍物情况，并用来实现避障，所述辅助传感器9用来探测相对较近的前方位置处的障碍物情况，减小盲区，并用来辅助实现避障。超声波传感器7和红外传感器8 的安装要使得传感探测作用覆盖前方180°范围，辅助传感器9介于深度摄像头5和激光雷达6之间，用于补偿激光雷达6和深度摄像头5的盲区。

优选地，在上述实施例中，所述传感检测机构还包括碰撞传感器10，所述碰撞传感器10设置在所述支架上，并通过连接件与所述碰撞前壳2内壁连接，且所述碰撞传感器10与设置在所述支架上的控制电路电连接。通过设置所述碰撞传感器10可以实时检测所述碰撞前壳2是否发生碰撞，并在发生碰撞后通过输出信号作为反馈信号控制整个装置倒退或转向行走，从而避开障碍物，实现事后自动避障，避免碰到障碍物时卡机导致装置损坏，实现在全自动无人驾驶智能避障。

本实用新型的实施例中，所述行走机构包括多个万向轮11和两个主动驱动机构，所述多个万向轮11布设在所述外壳1底面的前侧和后侧，所述两个主动驱动机构对称布设在所述外壳1底面左右两侧，并位于前后两侧的所述万向轮11之间，所述清扫机构设置在所述外壳1底面中部，所述清扫机构分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。通过设置万向轮11可以稳定的支撑整个装置的重量，并且便于整个装置行走转向，减小行走过程中的阻力；通过设置所述主动驱动机构，可以为整个装置的行走提供动力，同时为整个装置提供辅助支撑，使得整个装置行走更加平稳。

本实用新型的实施例中，所述主动驱动机构包括轮毂电机12和驱动轮 13，所述驱动轮13弹性设置在所述外壳1底面左右两侧，并可在外力作用下相对于所述外壳1的底部上下弹性升降运动，所述轮毂电机12设置在所述驱动轮13的中心，所述控制电路与所述轮毂电机12电连接，并可通过所述轮毂电机12驱动所述驱动轮13转动，并带动整个一体化装置行走。一方面，通过将所述轮毂电机12设置在所述驱动轮13的中心，所述轮毂电机12 可以驱动所述驱动轮13转动，从而带动整个装置在地面行走，另一方面，通过将所述驱动轮13弹性设置在所述外壳1底面左右两侧，当遇到地面不平整时，通过所述驱动轮13的上下弹性升降运动可以实现整个装置平稳行走，同时，当需要对清扫机构进行维护和保养时，通过所述驱动轮13的上下弹性升降，可以为所述外壳1底部的清扫机构让出足够的空间，便于对清扫机构的维护和保养。当需要拆卸滚刷15和集尘盒116时，升起主动驱动装置，即可比较方便快速拆装滚刷15和集尘盒16。

这里，所述驱动轮13可用通过弹性连接件弹性设置在所述外壳1底部，比如可以采用阻尼减震器来实现所述驱动轮13的上下弹性升降运动，再比如可以采用在连接件套设弹簧来实现所述驱动轮13的上下弹性升降运动，这里不再一一列举。

本实用新型的实施例中，所述清扫机构包括集尘盒14、至少一个滚刷 15和边刷16，所述滚刷15设置在所述两个主驱动机构之间，所述集尘盒14 与所述滚刷15相邻设置，并位于所述滚刷15的后方，所述边刷16设置在所述外壳1底部左前侧或右前侧，且所述滚刷15和边刷16分别与所述控制电路电连接。通过所述滚刷15和边刷16可以在所述行走机构行走的同时对地面进行清扫，其中，所述边刷16主要对墙体边沿处的垃圾灰尘进行清扫，同时，将所述滚刷15和边刷16清扫的垃圾灰尘转移至所述集尘盒14内，便于统一处理，避免灰尘飞散从而影响清洁效果。

优选地，在上述实施例中，所述弹性悬挂机构采用阻尼减震器。通过采用阻尼减震器可以大大提高整个装置的抗震效果，以及通过障碍物和坑洼路面时的稳定性。

优选地，在上述实施例中，所述传感检测机构还包括沿墙传感阵列17，所述沿墙传感阵列17设置在所述外壳1上所述碰撞前壳2上，且所述沿墙传感阵列17与所述边刷16位于所述外壳1同一侧。通过将所述沿墙传感阵列17与所述边刷16设置在上述外壳1的同一侧，可以准确的探知墙体边沿位置，并且保持沿墙距离，并配合所述边刷16对墙体边沿的垃圾灰尘进行彻底的清扫，避免现有的机器人无法对墙体边角处进行清扫的缺陷，大大提高清洁覆盖面和清洁效果。

实际中，所述沿墙传感阵列17安装在所述外壳的一侧，并且让其在整个装置底盘平面上的投影与旋转中心的连线与两驱动轮之间的中心轴沿X轴正方向有小于90°的夹角，使其与沿墙算法配合，实现装置沿墙行走的效果，其中，中心轴为两驱动轮13的旋转中心连线，X轴方通过两驱动轮13的旋转中心连线中点，指向整个装置前进方向的坐标轴。这里，所述沿墙传感器阵列17包括多个间隔设置的红外传感器或多个间隔设置的超声波传感器，这里不做任何限定。

优选地，在上述实施例中，所述清扫机构还包括吸水扒18，所述吸水扒 18设置在所述外壳1底部，并位于所述集尘盒14的后侧，且所述吸水扒18 与所述控制电路电连接。通过设置所述吸水扒18可以在所述滚刷15和边刷 16将垃圾灰尘转移至所述集尘盒14后，将地面的水渍快速吸干，达到更好的清洁效果。

实际工作时，主动驱动装置驱动整个装置按照一定的路径运动，装置的底盘前方一侧的边刷16可以将墙角的灰尘和垃圾扫入滚刷15的工作范围中，位于两个所述驱动轮13中间工作中的滚刷15卷扬垃圾，清洗路面，同时将垃圾和灰尘送入集尘盒14中去，最后吸水扒18将地面的水渍吸干。

优选地，在上述实施例中，所述清扫一体化装置还包括人机交互组件19, 所述人机交互组件19设置在所述外壳1的顶部,且所述人机交互组件19与所述控制电路电连接。通过设置人机交互组件19，可以方便用户及时了解整个装置的工作状态，增强用户体验，提高了交互效果。实际中，所述人机交互组件19可以为液晶屏、触摸屏、报警灯灯装置，但不限于此。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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 (9)

1.一种无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：包括圆柱形的外壳(1)，所述外壳(1)的一侧设有开口，所述开口处设有可转向伸缩运动的碰撞前壳(2)，所述碰撞前壳(2)前侧设有传感检测机构；所述外壳(1)的下方设有行走机构和清扫机构；

所述传感检测机构包括惯性传感器(3)、视觉传感器(4)、深度摄像头(5)、避障传感器和激光雷达(6)；所述惯性传感器(3)设置在所述外壳(1)内，所述视觉传感器(4)、深度摄像头(5)、避障传感器和激光雷达(6)从上至下顺次间隔设置在位于所述外壳(1)内的支架前侧，所述外壳(1)前侧面上与所述视觉传感器(4)、深度摄像头(5)、避障传感器和激光雷达(6)对应位置处分别设有通孔，且所述视觉传感器(4)、深度摄像头(5)、避障传感器和激光雷达(6)的探测前端分别从所述外壳(1)前侧面上对应的通孔穿出，所述视觉传感器(4)、深度摄像头(5)、避障传感器和激光雷达(6)分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述避障传感器包括超声波传感器(7)、红外传感器(8)和辅助传感器(9)，所述超声波传感器(7)、红外传感器(8)和辅助传感器(9)从上至下顺次间隔设置在所述支架的前侧，并位于所述深度摄像头(5)与激光雷达(6)之间，且所述超声波传感器(7)、红外传感器(8)和辅助传感器(9)的探测前端分别从所述外壳(1)前侧面上对应的通孔穿出，所述超声波传感器(7)、红外传感器(8)和辅助传感器(9)分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述传感检测机构还包括碰撞传感器(10)，所述碰撞传感器(10)设置在所述支架上，并通过连接件与所述碰撞前壳(2)内壁连接，且所述碰撞传感器(10)与设置在所述支架上的控制电路电连接。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述行走机构包括多个万向轮(11)和两个主动驱动机构，所述多个万向轮(11)布设在所述外壳(1)底面的前侧和后侧，所述两个主动驱动机构对称布设在所述外壳(1)底面左右两侧，并位于前后两侧的所述万向轮(11)之间，所述清扫机构设置在所述外壳(1)底面中部，所述清扫机构分别与设置在所述支架上的控制电路电连接。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述主动驱动机构包括轮毂电机(12)和驱动轮(13)，所述驱动轮(13)弹性设置在所述外壳(1)底面左右两侧，并可在外力作用下相对于所述外壳(1)的底部上下弹性升降运动，所述轮毂电机(12)设置在所述驱动轮(13)的中心，所述控制电路与所述轮毂电机(12)电连接，并可通过所述轮毂电机(12)驱动所述驱动轮(13)转动，并带动整个一体化装置行走。

6.根据权利要求4所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述清扫机构包括集尘盒(14)、至少一个滚刷(15)和边刷(16)，所述滚刷(15)设置在所述两个主驱动机构之间，所述集尘盒(14)与所述滚刷(15)相邻设置，并位于所述滚刷(15)的后方，所述边刷(16)设置在所述外壳(1)底部左前侧或右前侧，且所述滚刷(15)和边刷(16)分别与所述控制电路电连接。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述传感检测机构还包括沿墙传感阵列(17)，所述沿墙传感阵列(17)设置在所述外壳(1)上所述碰撞前壳(2)上，且所述沿墙传感阵列(17)与所述边刷(16)位于所述外壳(1)同一侧。

8.根据权利要求6所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：所述清扫机构还包括吸水扒(18)，所述吸水扒(18)设置在所述外壳(1)底部，并位于所述集尘盒(14)的后侧，且所述吸水扒(18)与所述控制电路电连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的无人驾驶式自动扫洗一体化装置，其特征在于：还包括人机交互组件(19),所述人机交互组件(19)设置在所述外壳(1)的顶部,且所述人机交互组件(19)与所述控制电路电连接。