CN110485345A - 一种垃圾清理车及垃圾清理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清理机械技术领域，公开了一种垃圾清理车及垃圾清理方法，垃圾清理车包括移动底座以及设置于移动底座上的工控机、激光雷达、识别装置和抓取机构，激光雷达、识别装置及抓取机构均与工控机电连接，抓取机构设置于移动底座的前侧，激光雷达被配置为进行路径规划并导航，识别装置被配置为识别移动底座行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机，工控机被配置为驱动移动底座移动及驱动抓取机构抓取垃圾。该垃圾清理车能够对有效地对工作区域进行全面地巡逻，自动化地捡拾工作区域内的垃圾，避免人力消耗。
Description
技术领域
本发明涉及清洁机械技术领域，尤其涉及一种基于移动机器人的垃圾清理车及垃圾清理方法。
背景技术
随着社会经济的发展，科技的进步，人工智能化越来越普及，目前小型清洁机器人通常只能清理灰尘等，对于较大的垃圾需要人工进行清理，尤其是清理较大区域范围内的垃圾，例如广场垃圾的清理仍未能很好解决。
目前，回收广场较大垃圾的方法主要有以下几种：
1、人工回收。即仅使用手，伸手弯腰去拾取废瓶，这是目前使用最多的土方法。该方法无需购置设备，成本低，然而其缺点也显而易见：其拾取效率低，每次拾取都需要弯腰拾取，对于人的工作量大，效率低。
2、借助拾取钳。该拾取方法不需弯腰，但对于一个大广场，人工行走的方式来清理完整个广场，也是较消耗人力，效率不高。
3、使用工业手推式吸尘器。该方法是通过人力推动大型的吸尘器清理整个广场，不过目前市场上所见到的工业手推式吸尘器体积较大，吸力也不足以吸取瓶罐等较大垃圾，而且消耗人力去推动，对于清理一个大广场来说效率低。
4、使用家用小型清理机器人。此方法不需要消耗人力，不过如今在技术上仍然不完善，只能清理小型垃圾如纸屑等，对于瓶罐类较大的垃圾却无法清理。
5、小型垃圾清扫车。改方法是通过人力驾驶垃圾清扫车，清扫整个广场。垃圾清扫车是通过车头的圆形扫盘旋转与吸尘泵将垃圾吸扫入垃圾车中。该类型产品因其成本较高及初始设计时的市场定位等原因，其主要还是用于道路垃圾的清理。另外，因为其耗油高、噪声大等缺点，使得其不适合广场的清理。
为此，亟需设计一种能够自动拾取垃圾的垃圾清理车。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种垃圾清理车，能够自动化拾取垃圾。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种垃圾清理车，包括移动底座以及设置于所述移动底座上的工控机、激光雷达、识别装置和抓取机构，所述激光雷达、所述识别装置及所述抓取机构均与所述工控机电连接，所述抓取机构设置于所述移动底座的前侧，所述激光雷达被配置为进行路径规划并导航，所述识别装置被配置为识别所述移动底座行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机，所述工控机被配置为驱动所述移动底座移动及驱动所述抓取机构抓取垃圾。
作为优选，所述识别装置为Kinect深度摄像头。
作为优选，所述抓取机构为机械臂。
作为优选，所述垃圾清理车还包括设置于所述移动底座上的支架，所述激光雷达和所述识别装置均设置于所述支架上，所述识别装置位于所述支架的顶部前侧。
作为优选，所述移动底座包括主体、转动连接于所述主体底部的若干车轮以及设置于所述主体底部的驱动器，所述驱动器与所述车轮连接以驱动所述车轮行进或转向，所述驱动器与所述工控机电连接。
作为优选，所述垃圾清理车还包括急停开关，所述急停开关设置于所述主体上，所述急停开关与所述驱动器电连接。
本发明的另一目的在于提供一种垃圾清理方法，能够自动化清理垃圾。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种垃圾清理方法，所述垃圾清理方法采用如上所述的垃圾清理车，所述垃圾清理方法包括如下步骤：
步骤1：激光雷达对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机，工控机根据工作区域的地图控制垃圾清理车巡逻；
步骤2：识别装置实时搜索工作区域内的垃圾；
步骤3：工控机控制抓取机构抓取垃圾；
步骤4：工控机控制垃圾清理车巡逻，直至识别装置搜索到垃圾箱并将信息传递至工控机；
步骤5：工控机控制抓取机构将抓取的垃圾放入垃圾箱；
循环步骤2-步骤5，直至清理工作完成。
作为优选，所述步骤1中的激光雷达对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机包括：
步骤11：对所需清理的工作区域进行建图，生成全局地图；
步骤12：激光雷达采集实时数据生成局部地图，将局部地图与全局地图进行匹配，获取所述垃圾清理车的当前位置信息；
步骤13：通过激光雷达进行路径规划并导航。
作为优选，所述步骤2和步骤3之间还包括：识别装置计算与搜索到的垃圾的距离并反馈至工控机。
本发明的有益效果：本发明提供了一种垃圾清理车及垃圾清理方法，垃圾清理车通过激光雷达来进行路径规划并导航，通过识别装置识别移动底座行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机，工控机驱动移动底座移动及驱动抓取机构抓取垃圾。该垃圾清理车能够对有效地对工作区域进行全面地巡逻，自动化地捡拾工作区域内的垃圾，避免人力消耗。
附图说明
图1是本发明提供的垃圾清理车的结构示意图。
图中：1-移动底座；11-主体；12-车轮；13-驱动器；2-工控机；3-激光雷达；4-识别装置；5-抓取机构；6-支架；7-急停开关；8-蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种垃圾清理车，如图1所示，该垃圾清理车包括移动底座1以及设置于移动底座1上的工控机2、激光雷达3、识别装置4和抓取机构5，激光雷达3、识别装置4及抓取机构5均与工控机2电连接，抓取机构5设置于移动底座1的前侧，激光雷达3被配置为进行路径规划并导航，识别装置4被配置为识别移动底座1行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机2，工控机2被配置为驱动移动底座1移动及驱动抓取机构5抓取垃圾。
垃圾清理车通过激光雷达3来进行路径规划并导航，通过识别装置4识别移动底座1行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机2，工控机2驱动移动底座1移动及驱动抓取机构5抓取垃圾。该垃圾清理车能够对有效地对工作区域进行全面地巡逻，自动化地捡拾工作区域内的垃圾，避免人力消耗。
识别装置4为Kinect深度摄像头。Kinect深度摄像头能够有效地识别一定范围内的垃圾，同时识别距离垃圾的距离。由于识别装置4与工控机2电连接，Kinect深度摄像头能够将识别到垃圾的信息传递至工控机2，随后工控机2控制抓取机构5抓取定点垃圾。
抓取机构5为机械臂。机械臂具有较大的活动范围，较好的灵活度，能够在工控机2的控制下实现定点抓取垃圾。此外，抓取机构5也可以为气缸夹爪结构。
垃圾清理车还包括设置于移动底座1上的支架6，激光雷达3和识别装置4均设置于支架6上，识别装置4位于支架6的顶部前侧。支架6用于支撑激光雷达3和识别装置4，将激光雷达3和识别装置4架设在一定高度上，便于激光雷达3对工作区域的路径规划并导航，便于识别装置4对前方区域的搜索。
移动底座1包括主体11、转动连接于主体11底部的若干车轮12以及设置于主体11底部的驱动器13，驱动器13与车轮12连接以驱动车轮12行进或转向，驱动器13与工控机2电连接。工控机2能够控制驱动器13动作，从而驱动车轮12行进、转向或停止，进而实现对移动底座1的运动路线的控制。
垃圾清理车还包括急停开关7，急停开关7设置于主体11上，急停开关7与驱动器13电连接。急停开关7可以安装在主体11的右侧边缘上，用于紧急情况下制动，提高安全性。
垃圾清理车还包括蓄电池8，工控机2、激光雷达3、识别装置4、抓取机构5和驱动器13均电连接于蓄电池8，蓄电池8用于对工控机2、激光雷达3、识别装置4、抓取机构5和驱动器13提供电力，从而满足垃圾清理车的工作条件。
本实施例还提供了一种垃圾清理方法，垃圾清理方法采用如上的垃圾清理车。垃圾清理方法包括如下步骤：
步骤1：激光雷达3对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机2，工控机2根据工作区域的地图控制垃圾清理车巡逻；
步骤2：识别装置4实时搜索工作区域内的垃圾；
步骤3：工控机2控制抓取机构5抓取垃圾；
步骤4：工控机2控制垃圾清理车巡逻，直至识别装置4搜索到垃圾箱并将信息传递至工控机2；
步骤5：工控机2控制抓取机构5将抓取的垃圾放入垃圾箱；
循环步骤2-步骤5，直至清理工作完成。
步骤1中的激光雷达3对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机2包括：
步骤11：对所需清理的工作区域进行建图，生成全局地图；
步骤12：激光雷达3采集实时数据生成局部地图，将局部地图与全局地图进行匹配，获取垃圾清理车的当前位置信息；
步骤13：通过激光雷达3进行路径规划并导航。
步骤2和步骤3之间还包括：识别装置4计算与搜索到的垃圾的距离并反馈至工控机2。
该垃圾清理方法能够对有效地对工作区域进行全面地巡逻，自动化地捡拾工作区域内的垃圾，避免人力消耗。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种垃圾清理车，其特征在于，包括移动底座（1）以及设置于所述移动底座（1）上的工控机（2）、激光雷达（3）、识别装置（4）和抓取机构（5），所述激光雷达（3）、所述识别装置（4）及所述抓取机构（5）均与所述工控机（2）电连接，所述抓取机构（5）设置于所述移动底座（1）的前侧，所述激光雷达（3）被配置为进行路径规划并导航，所述识别装置（4）被配置为识别所述移动底座（1）行进方向前侧的垃圾并传递信号至工控机（2），所述工控机（2）被配置为驱动所述移动底座（1）移动及驱动所述抓取机构（5）抓取垃圾。
2.根据权利要求1所述的垃圾清理车，其特征在于，所述识别装置（4）为Kinect深度摄像头。
3.根据权利要求1所述的垃圾清理车，其特征在于，所述抓取机构（5）为机械臂。
4.根据权利要求1所述的垃圾清理车，其特征在于，所述垃圾清理车还包括设置于所述移动底座（1）上的支架（6），所述激光雷达（3）和所述识别装置（4）均设置于所述支架（6）上，所述识别装置（4）位于所述支架（6）的顶部前侧。
5.根据权利要求1所述的垃圾清理车，其特征在于，所述移动底座（1）包括主体（11）、转动连接于所述主体（11）底部的若干车轮（12）以及设置于所述主体（11）底部的驱动器（13），所述驱动器（13）与所述车轮（12）连接以驱动所述车轮（12）行进或转向，所述驱动器（13）与所述工控机（2）电连接。
6.根据权利要求5所述的垃圾清理车，其特征在于，所述垃圾清理车还包括急停开关（7），所述急停开关（7）设置于所述主体（11）上，所述急停开关（7）与所述驱动器（13）电连接。
7.一种垃圾清理方法，其特征在于，所述垃圾清理方法采用如权利要求1-6中任一项所述的垃圾清理车，所述垃圾清理方法包括如下步骤：
步骤1：激光雷达（3）对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机（2），工控机（2）根据工作区域的地图控制垃圾清理车巡逻；
步骤2：识别装置（4）实时搜索工作区域内的垃圾；
步骤3：工控机（2）控制抓取机构（5）抓取垃圾；
步骤4：工控机（2）控制垃圾清理车巡逻，直至识别装置（4）搜索到垃圾箱并将信息传递至工控机（2）；
步骤5：工控机（2）控制抓取机构（5）将抓取的垃圾放入垃圾箱；
循环步骤2-步骤5，直至清理工作完成。
8.根据权利要求7所述的垃圾清理方法，其特征在于，所述步骤1中的激光雷达（3）对所需清理的工作区域进行建图并传递至工控机（2）包括：
步骤11：对所需清理的工作区域进行建图，生成全局地图；
步骤12：激光雷达（3）采集实时数据生成局部地图，将局部地图与全局地图进行匹配，获取所述垃圾清理车的当前位置信息；
步骤13：通过激光雷达（3）进行路径规划并导航。
9.根据权利要求8所述的垃圾清理方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3之间还包括：识别装置（4）计算与搜索到的垃圾的距离并反馈至工控机（2）。
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