CN209460642U - 一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统 - Google Patents
一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，包括防撞梁、单目相机、激光雷达、超声波雷达、碰撞传感器等一系列防碰撞装置，并结合内部的防碰撞算法，共同构成了防碰撞系统。其中，防撞梁置于车身前端，两个激光雷达置于车身前端两角处，单个单目相机置于车身正前端，超声波雷达均匀布置于车身上环绕一周，碰撞传感器位于车身靠底盘周围一圈。多层级防碰撞系统包括以下部分：通过多种传感器感知到的环境和车辆信息，分别对中远距离的障碍物和近距离的障碍物及行人进行防撞处理，以及遇到突发情况下的碰撞时，清扫车关闭高压电并急停，达到防碰撞的目的，确保了自动驾驶清扫车作业时的安全性与可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及清扫车自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统。
背景技术
随着自动驾驶技术的发展，自动驾驶为在特殊场景中的应用提供解决方案。自动驾驶电动清扫车就是应用案例之一，能够很大程度的解放环卫工人的双手，实现无人清扫，提高清扫作业效率。
考虑到自动驾驶清扫车在工作过程中没有驾驶员对车辆进行控制与调整，可能存在一些安全问题，其中最为突出的是车辆与障碍物和行人等碰撞的问题。因此，希望有一种适合清扫车的多层级防撞系统来克服或至少减轻这种问题，提高自动驾驶清扫车的安全性及可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，以保证自动驾驶清扫车工作过程中的安全。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，包括清扫车车体、防撞梁、激光雷达、单目相机、多个超声波雷达和多个碰撞传感器，所述防撞梁设置于所述清扫车车体的一端，所述清扫车车体上与所述防撞梁处于同一端的顶角位置处还彼此对称设有所述激光雷达，所述单目相机内置于所述清扫车车体内中线位置处，所述清扫车车体内侧壁上沿圆周方向设有多个所述超声波雷达和多个所述碰撞传感器，所述清扫车车体由线控底盘、车体、扫刷、带风机、垃圾箱和水箱组成，所述防撞梁和每个所述碰撞传感器均与所述清扫车车体连接。
进一步地，所述超声波雷达的个数至少为12个。
进一步地，所述碰撞传感器的个数至少为24个，每个所述碰撞传感器均被橡胶圈包裹。
进一步地，所述激光雷达的测量范围为0.02m～100m，其垂直视角为±15°，垂直视角分辨率为2°，水平视角为360°，水平角分辨率为0.4°。
进一步地，所述超声波雷达的探测范围为0.3m～1.5m。
进一步地，所述碰撞传感器为静电容型碰撞传感器。
本实用新型所搭配的内部防碰撞算法，包括障碍物检测算法，该算法能够准确识别清扫车周围环境中的交通参与者，其中激光雷达能够检测中远距离的障碍物，单目相机能够检测前方的行人及车辆，超声波雷达能够检测近距离的障碍物，避免漏检和误检。
所述的多层级防碰撞系统通过所述单目相机、所述激光雷达和所述超声波雷达分别对中远距离的障碍物、近距离的障碍物、行人以及发生突发情况进行处理，主要包含四个层面：
(1)对占用在清扫路径远处的障碍物进行清扫路径重规划，绕开远处的障碍物：根据激光雷达检测中远距离的障碍物，当障碍物占据了清扫车的清扫路径时，能够进行实时规划，绕开前方障碍物，避免与中远距离的障碍物产生碰撞。
(2)对前方一定区域内的行人进行检测并鸣笛停车：根据单目相机检测清扫车前方的行人，实时检测清扫车和前方行人的距离，当小于一定安全距离时，进行紧急停车并鸣笛，避免清扫车对前方行人的碰撞。
(3)对清扫车近距离范围内的障碍物进行检测，在安全区域内则进行紧急停车：根据激光雷达和超声波雷达检测近距离的障碍物，并将二者检测到的结果进行融合，当障碍物占据了清扫车近距离安全区域内时，则进行紧急停车。
(4)为了防止出现紧急状态，前防撞梁及碰撞传感器，能够使车辆在发生碰撞时紧急断电停车：当发生突发情况，障碍物触发到清扫车周围的碰撞传感器或清扫车前方的防撞梁时，自动驾驶系统会进行急停，同时关闭高压电，保证安全。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型所使用的传感器种类丰富，包括单目相机、激光雷达以及超声波雷达，结合了各种传感器的优点，相比于其他无人驾驶感知系统，感知效果更好，得到的障碍物以及行人检测结果更为可靠；
(2)本实用新型为多层级的防碰撞系统，当前一层级的防碰撞系统失效后，后层级的防碰撞系统仍可以保证其功能，确保了自动驾驶清扫车作业时的安全性与可靠性。
(3)本实用新型配备了应对突发情况下产生碰撞的防护装置，即前防撞梁及碰撞传感器，能够使车辆在发生碰撞时紧急断电停车。
附图说明
为了进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。并且，附图中示出的各个部分的相对位置和大小是示例性的，而不应当被理解成各个部分之间唯一确定的位置或尺寸关系。
图1为本实用新型实施例一的多层级防碰撞系统中传感器和其它防碰撞装置的布置示意图；
图2为本实用新型多层级防碰撞系统的工作流程层级示意图；
图中，1为防撞梁；2为单目相机；3为激光雷达；4为超声波雷达；5为碰撞传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
实施例
本实用新型实例提供的多层级防碰撞系统应用于低速自动驾驶清扫车，通过单目相机、激光雷达、超声波雷达、碰撞传感器等一系列感知装置，实现对清扫车作业时周围环境及自身信息，尤其是对障碍物以及行人的感知与监测。并配合自动驾驶软件系统的防碰撞算法，来达到防碰撞的目的。
防撞梁1置于车身前端，碰撞传感器5在车身靠底盘周围一周布置24个，外部用橡胶圈围住，这两种装置最主要的作用是应对突发状况下产生的碰撞，当该防撞梁检测到碰撞发生时，自动驾驶清扫车辆的高压电系统会紧急断电，使车辆急停以防止更大的碰撞伤害的发生。考虑到自动驾驶清扫车的工作条件，全程都不应该有碰撞产生，所以要求该防撞梁检测到较轻微的碰撞时也要触发断电急停功能，提升其安全性能。
激光雷达2数量为两个，安装位置在清扫车前端，左右各一个，两个激光雷达高度相同，在本实用新型所述的多层级防碰撞系统中，激光雷达最主要的作用是对用于中远距离障碍物的检测，检测结果用于避障功能。
单目相机3的安装位置位于车身正前端靠上位置，在本实用新型所述的多层级防碰撞系统中，单目相机最主要的作用是对车辆前方的行人进行检测。
超声波雷达4均匀布置于车身上环绕一周，共12个。在本实用新型所述的多层级防碰撞系统中，超声波雷达最主要的作用是对车辆周围近距离处的障碍物进行检测，并将其检测结果与激光雷达检测结果融合。
附图2中示意的防碰撞系统共有四个层级，各层级的具体功能如下：
第一层：根据激光雷达检测中远距离的障碍物，当障碍物占据了清扫车的清扫路径时，能够进行实时的避障路径规划，绕开前方障碍物，避免与中远距离的障碍物产生碰撞。该层级的防碰撞系统利用了激光雷达检测距离远的优点，可以及时检测到车辆前方行驶道路状况，有足够的时间可以规划避障路径。
第二层：根据单目相机检测清扫车前方的行人，实时检测清扫车和前方行人的距离，当小于一定安全距离时，进行紧急停车并鸣笛，避免清扫车对前方行人的碰撞。该层级的防撞系统主要针对行人，利用了单目相机可以准确识别行人及行人与车辆间距离的特点，实现该层级的防碰撞功能。
第三层：根据激光雷达和超声波雷达检测近距离的障碍物，并将二者检测到的结果进行融合，当障碍物占据了清扫车近距离安全区域内时，则进行紧急停车。该层级的防撞系统充分利用了超声波雷达精度高的优点，使得车辆对近距离安全距离内可能产生碰撞的障碍物进行精确检测，并用两种传感器检测结果融合的方法，使检测结果更为完整可靠。
第四层：当发生突发情况，障碍物触发到清扫车周围的碰撞传感器或清扫车前方的防撞梁时，自动驾驶系统会进行急停，同时关闭高压电，保证安全。该层级的防碰撞系统反应灵敏，即使前三层的系统失效，该层级也可以保证与障碍物发生轻微碰撞时就及时停车，确保了清扫车工作的安全性。
清扫车工作时，各层级的防碰撞系统都应正常无故障地执行其功能，前两层级的防碰撞系统使清扫车在常规的工作过程中在避开障碍物以及防止与行人发生碰撞。第三层级的系统会补充前两层级可能漏检的近距离障碍物的信息，并在清扫车可能与近距离障碍物产生碰撞时，触发紧急停车。第四层级的系统主要用于应对突发状况，能对已产生的碰撞迅速做出反应，关闭车辆高压电，使车辆急停，避免产生进一步的碰撞。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，包括清扫车车体、防撞梁(1)、激光雷达(3)、单目相机(2)、多个超声波雷达(4)和多个碰撞传感器(5)，所述防撞梁(1)设置于所述清扫车车体的一端，所述清扫车车体上与所述防撞梁(1)处于同一端的顶角位置处还彼此对称设有所述激光雷达(3)，所述单目相机(2)内置于所述清扫车车体内中线位置处，所述清扫车车体内侧壁上沿圆周方向设有多个所述超声波雷达(4)和多个所述碰撞传感器(5)，所述清扫车车体由线控底盘、车体、扫刷、带风机、垃圾箱和水箱组成，所述防撞梁(1)和每个所述碰撞传感器(5)均与所述清扫车车体连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，所述超声波雷达(4)的个数至少为12个。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，所述碰撞传感器(5)的个数至少为24个，每个所述碰撞传感器均被橡胶圈包裹。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，所述激光雷达(3)的测量范围为0.02m～100m，其垂直视角为±15°，垂直视角分辨率为2°，水平视角为360°，水平角分辨率为0.4°。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，所述超声波雷达(4)的探测范围为0.3m～1.5m。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统，其特征在于，所述碰撞传感器(5)为静电容型碰撞传感器。
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| CN201920191585.8U Active CN209460642U (zh) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | 一种用于自动驾驶清扫车的多层级防碰撞系统 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110879596A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-13 | 中国北方车辆研究所 | 低成本自动割草机自主作业系统及其自主作业方法 |
| CN111024060A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-17 | 西北工业大学 | 基于光学和声学系统的载运工具导航系统、方法、设备及可读存储介质 |
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