CN210541349U - 垃圾收集智能小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及垃圾收集智能小车，包括移动平台、设置在移动平台上的垃圾箱和控制装置，以及设置在移动平台上并与控制装置连接的360°视觉检测平台、吸盘旋转机械臂、智能绕障平台、自动巡迹平台，移动平台包括车架、车轮、电机，控制装置包括支柱二、控制器，360°视觉检测平台包括支柱一、载板、舵机二、摄像头，吸盘旋转机械臂包括舵机一、吸管、吸取装置、吸盘，智能绕障平台包括测距传感器一和测距传感器二，自动巡迹平台包括寻迹传感器。本实用新型能自动识别垃圾物体的中心，并具有自动巡迹、智能绕障的功能，路线清晰、规范性更强、垃圾收集效率更高、智能化程度更高。

Description

垃圾收集智能小车

技术领域

本专利申请属于清洁机器人技术领域，具体是一种垃圾收集智能小车。

背景技术

为满足人们的生活需求，清洁机器人技术也在不断地发展。生活中常见的清洁机器人有扫地机，但是这扫地机只能清扫一些细小的垃圾，如纸屑、灰尘、头发等。对于清洁一些大件的垃圾品，如饮料瓶、小纸箱，也有相关的研究，但现有的相关技术存在着一些不足，一是，主要利用红外传感器识别垃圾，该技术的可识别范围较小，如此清洁机器人的行走路线就要多，清洁效率就降低了，并且也耗电；二是，大多数清洁机器人的行走路线紊乱，存在着重复清扫的情况，降低了清洁效率。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种垃圾收集智能小车，能够。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种垃圾收集智能小车，包括包括移动平台、设置在移动平台上的垃圾箱和控制装置，以及设置在移动平台上并与控制装置连接的360°视觉检测平台、吸盘旋转机械臂、智能绕障平台、自动巡迹平台；

移动平台为四轮式移动平台，四轮式移动平台包括车架、设置在车架底部的四个车轮、与每个车轮对应驱动连接的电机；

控制装置包括设置在车架后侧上方的支柱二、设置在支柱二上的与电机连接的控制器；

360°视觉检测平台包括设置在车架后侧的支柱一、设置在支柱一上的载板、设置在载板底部并位于控制器上方的舵机二、设置在载板上并与舵机二的转盘转动连接的摄像头，舵机二和摄像头均与控制器连接；

吸盘旋转机械臂包括设置在车架上表面前侧的舵机一、与舵机一的转盘转动连接的吸管、设置在车架上并与吸管连通的吸取装置、设置在吸管吸取端的吸盘，舵机一和吸取装置均与控制器连接；

智能绕障平台包括设置在车架前方的测距传感器一、设置在车架左侧或右侧的测距传感器二，测距传感器一位于舵机一和吸取装置的下方，测距传感器一和测距传感器二均与控制器连接；

自动巡迹平台包括设置在测距传感器一下方的车架上并与控制器连接的寻迹传感器；

垃圾箱设置在车架的中部，垃圾箱上设有用于放置吸管的开口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：支柱一高于支柱二，载板在控制器的正上方，可以获取更好的视野情况。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：控制器为Arduino控制器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：摄像头与水平面倾斜110-135°设置。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：开口为U型，U型开口的拐弯处通过圆弧平滑过渡。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：测距传感器一和测距传感器二均为超声波传感器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：车架为铝材质或不锈钢材质；寻迹传感器为双路寻迹传感器；舵机一、舵机二均为标准型舵机；摄像头为开源型Openmv摄像头；吸取装置为微型电动真空泵。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：

(1)本装置能自动识别垃圾物体的中心，利用摄像头+舵机组合360°检测垃圾的存在，相比现有的利用红外传感器识别垃圾的技术，本专利技术识别效果更好、识别范围更大；

(2)具有自动巡迹的功能，利用自动巡迹技术规范了小车在各个房间的行走路线，路线设置成只需要小车刚好完全进入到房间里即可，避免冗余的路线，每次小车进入房间之后，摄像头就进行360°检测垃圾，若检测到垃圾，小车先自行调整好车头使得小车正对着垃圾，然后小车直行过去夹取垃圾，接着小车直行退回到轨迹上，相比现有的技术的小车的检测路线是紊乱的情况，本专利技术具有高度规范性、收集垃圾的效率更高；

(3)具有智能绕障的功能，当有障碍物突然出现在轨迹上，小车能自动绕开障碍物进而继续自动巡线，相比现有的小车避障技术——小车遇到障碍物就停止报警，本专利技术智能程度更高。

附图说明

图1为本实用新型的立体图一；

图2为本实用新型的右视图；

图3为本实用新型的立体图二；

图4为本实用新型的控制原理图；

图5为本实用新型的智能绕障原理图；

其中，1、车架；2、电机；3、车轮；4、寻迹传感器；5、测距传感器一；6、测距传感器二；7、舵机一；8、吸取装置；9、吸管；10、吸盘；11、垃圾箱；12、支柱一；13、载板； 14、舵机二；15、摄像头；16、支柱二；17、控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

一种垃圾收集智能小车，参见图1-图5，包括移动平台、设置在移动平台上的垃圾箱和控制装置，以及设置在移动平台上并与控制装置连接的360°视觉检测平台、吸盘旋转机械臂、智能绕障平台、自动巡迹平台。

移动平台为四轮式移动平台，四轮式移动平台包括车架1、设置在车架1底部的四个车轮3、与每个车轮3对应驱动连接的电机2；

控制装置包括设置在车架1后侧上方的支柱二16、设置在支柱二16上的与电机2连接的控制器17；

360°视觉检测平台包括设置在车架1后侧的支柱一12、设置在支柱一12上的载板13、设置在载板13底部并位于控制器17上方的舵机二14、设置在载板13上并与舵机二14的转盘转动连接的摄像头15，舵机二14和摄像头15均与控制器17连接；

吸盘旋转机械臂包括设置在车架1上表面前侧的舵机一7、与舵机一7的转盘转动连接的吸管9、设置在车架1上并与吸管9连通的吸取装置8、设置在吸管9吸取端的吸盘10，舵机一7和吸取装置8均与控制器17连接；

智能绕障平台包括设置在车架1前方的测距传感器一5、设置在车架1左侧或右侧的测距传感器二6，测距传感器一5位于舵机一7和吸取装置8的下方，测距传感器一5和测距传感器二6均与控制器17连接；

自动巡迹平台包括设置在测距传感器一5下方的车架1上并与控制器17连接的寻迹传感器4；

垃圾箱11设置在车架1的中部，垃圾箱11上设有用于放置吸管9的开口。

控制器17为Arduino控制器17，支柱一12高于支柱二16，载板13在Arduino控制器17的正上方。

摄像头15与水平面倾斜110-135°设置，如120°。

开口为U型，U型开口的拐弯处通过圆弧平滑过渡。

测距传感器一5和测距传感器二6均为超声波传感器。

车架1为铝材质或不锈钢材质；寻迹传感器4为双路寻迹传感器；舵机一7、舵机二14 均为标准型舵机；摄像头15为开源型Openmv摄像头15；吸取装置8为微型电动真空泵。

工作原理：垃圾收集智能小车的控制原理如图4所示，以控制器17为控制中心，寻迹传感器4探测地面的黑色轨迹、测距传感器一5与测距传感器二6检测障碍物的距离、舵机二 14与摄像头15的组合检测有无垃圾瓶，各自把信息输入到控制器17里，然后控制器17做出逻辑判断并输出指令到电机驱动板U1、舵机一7以及继电器U2，从而控制小车的移动、吸取垃圾的动作。

实施案例：

如图1至图2所示，垃圾收集智能小车，包括铝制车架1以及与之相连接的垃圾箱11、控制器17；铝制车架的两侧下方一共设置了四个电机2与四个车轮3，如此构成四轮式移动小车平台；

为规范小车的行走路线，铝制车架1的前下方设置了寻迹传感器4，使得小车可以沿着黑色轨迹行走；为检测障碍物的距离，铝制车架1的前方设置了测距传感器一5；铝制车架1 的右侧方设置了测距传感器二6；

铝制车架1上表面的前侧设置了舵机一7以及与之连接的吸管9；吸管9的末端设置了吸盘10；铝制车架1上表面的前侧还设置了吸取装置8；吸管9连接着吸盘10与吸取装置8；铝制车架1的上表面还设置了垃圾箱11；如图4所示，吸取装置8的工作状态通过继电器U2驱动，吸取装置8工作时使得吸管9内产生负压，吸盘10就能吸住垃圾瓶；舵机一7能驱动吸管9旋转，把垃圾瓶搬运到垃圾箱上方，如图3所示，通过继电器U2驱动吸取装置8断电，吸附力消失，垃圾就掉进垃圾箱里；

铝制车架1的后侧的上方通过支柱二16设置了Arduino控制器17、通过支柱一12设置了载板13；为获取更好的视野情况，载板13在Arduino控制器17的正上方；载板13的上方设置了摄像头15，并且摄像头15倾斜125°设置，为了摄像头15能360°检测，载板13 的下方设置了舵机二14，舵机二14的转盘与摄像头15连接；

优选地，寻迹传感器为双路寻迹传感器，舵机一、舵机二均为标准型舵机；摄像头为开源型Openmv摄像头；吸取装置8为微型电动真空泵；

小车的控制原理如图4所示，以Arduino控制器17为控制中心，寻迹传感器4探测地面的黑色轨迹、测距传感器一5与测距传感器二6检测障碍物的距离、舵机二14与摄像头15的组合检测有无垃圾瓶，各自把信息输入到Arduino控制器17里，然后Arduino控制器17 做出逻辑判断并输出指令到电机驱动板U1、舵机一7以及继电器U2，从而控制小车的移动、吸取垃圾的动作；

小车检测垃圾的具体方法为：小车沿着轨迹进入到每一个房间(小车自动巡迹时吸取装置8处于转回垃圾箱11上方的位置，摄像头15对着正前方)，当小车检测每个房间里的轨迹的终点时，即寻迹传感器4往前不再检测到轨迹的时候，小车就暂停移动，此时舵机二14带动摄像头15匀速转动检测有无垃圾物体，如果有，小车就根据舵机二14的角度(预先设置舵机顺时针转动为正方向)进而判断垃圾物体的方向，进而通过左转或右转并且利用摄像头 15本身具有的识别物体的中心的功能共同调整车头的方向使得小车正对着垃圾物体的中心，同时吸管9转回小车正前方位置，如图1所示，然后小车通过继电器U2启动吸取装置8的吸气功能，并且小车直行过去吸取垃圾物体，当测距传感器一5检测到垃圾物体的距离小于吸管9长度加20mm的总和，即可认定为已成功吸取垃圾物体，随后小车直行退回直到检测到黑色轨迹，在小车直行退回过程中，舵机一7驱动吸管9处于转回垃圾箱11上方的位置，如图 3所示，通过继电器U2关闭吸取装置8，垃圾物体掉入垃圾箱11里，小车继续沿轨迹去往下个房间；如果小车在某一房间里没有检测到障碍物，小车就直接逆时针掉头到轨迹上继续寻迹去往下一个房间。

小车智能绕障的具体方法如图5所示：小车在自动寻迹过程中测距传感器一5会一直检测前方是否有障碍物，当有障碍物时，小车就马上左转(此时小车开始偏离黑色轨迹)同时测距传感器二6检测右方的障碍物，直到右方障碍物在安全范围之内，然后小车直行，直到右方障碍物在安全范围上限之外，接着小车右转，直到右方障碍物在安全范围下限之外，直行与右转循环执行，如此绕开障碍物，直到重新检测到黑色轨迹，然后小车继续自动寻迹。

Claims (7)

1.一种垃圾收集智能小车，其特征在于：包括移动平台、设置在移动平台上的垃圾箱和控制装置，以及设置在移动平台上并与控制装置连接的360°视觉检测平台、吸盘旋转机械臂、智能绕障平台、自动巡迹平台；

移动平台为四轮式移动平台，四轮式移动平台包括车架(1)、设置在车架(1)底部的四个车轮(3)、与每个车轮(3)对应驱动连接的电机(2)；

控制装置包括设置在车架(1)后侧上方的支柱二(16)、设置在支柱二(16)上的与电机(2)连接的控制器(17)；

360°视觉检测平台包括设置在车架(1)后侧的支柱一(12)、设置在支柱一(12)上的载板(13)、设置在载板(13)底部并位于控制器(17)上方的舵机二(14)、设置在载板(13)上并与舵机二(14)的转盘转动连接的摄像头(15)，舵机二(14)和摄像头(15)均与控制器(17)连接；

吸盘旋转机械臂包括设置在车架(1)上表面前侧的舵机一(7)、与舵机一(7)的转盘转动连接的吸管(9)、设置在车架(1)上并与吸管(9)连通的吸取装置(8)、设置在吸管(9)吸取端的吸盘(10)，舵机一(7)和吸取装置(8)均与控制器(17)连接；

智能绕障平台包括设置在车架(1)前方的测距传感器一(5)、设置在车架(1)左侧或右侧的测距传感器二(6)，测距传感器一(5)位于舵机一(7)和吸取装置(8)的下方，测距传感器一(5)和测距传感器二(6)均与控制器(17)连接；

自动巡迹平台包括设置在测距传感器一(5)下方的车架(1)上并与控制器(17)连接的寻迹传感器(4)；

垃圾箱(11)设置在车架(1)的中部，垃圾箱(11)上设有用于放置吸管(9)的开口。

2.根据权利要求1所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：支柱一(12)高于支柱二(16)，载板(13)在控制器(17)的正上方。

3.根据权利要求1所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：控制器(17)为Arduino控制器(17)。

4.根据权利要求1所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：摄像头(15)与水平面倾斜110-135°设置。

5.根据权利要求1所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：开口为U型，U型开口的拐弯处通过圆弧平滑过渡。

6.根据权利要求1所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：测距传感器一(5)和测距传感器二(6)均为超声波传感器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的垃圾收集智能小车，其特征在于：车架(1)为铝材质或不锈钢材质；寻迹传感器(4)为双路寻迹传感器；舵机一(7)、舵机二(14)均为标准型舵机；摄像头(15)为开源型Openmv摄像头(15)；吸取装置(8)为微型电动真空泵。

Images