CN114281082A - 一种无人驾驶环卫车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶环卫车辆，包括车身和设在车身上的清扫统、转向***、水箱以及整车控制器，还包括用于采集前方物体和障碍物信息的双目摄像头、用于判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离的前激光雷达和前超声波、用于判断车辆周围环境情况的侧超声波和设在车辆尾部的固态激光雷达，所述清扫统、转向***、双目摄像头、前激光雷达、前超声波、侧超声波以及固态激光雷达均与整车控制器相连。其可实现整车无人驾驶及自动作业，能显著降低环卫行业的人员和管理成本，并且可以有效的提升清洁车辆的利用率、提升清扫的效率，极大地提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及环卫车技术领域，尤其是涉及一种无人驾驶环卫车辆。
背景技术
目前的环卫车多需要人工驾驶操作，虽然环卫车的某一功能可以实现自动控制作业，但还有许多环卫车功能需要人工操作，不能实现真正的无人驾驶控制操作。
如中国专利CN112112109A公开了一种无人扫地车的垃圾吸扫、滚扫一体的收集装置，其包括滚扫组件、垃圾斗、抽风组件，滚扫组件包括滚扫罩，滚扫罩的滚扫腔室内嵌装滚扫转轴、滚扫刷，滚扫转轴通过滚扫驱动电机进行驱动；垃圾斗内部成型垃圾存放腔室，垃圾斗与滚扫罩之间开设倒V形导风通道，倒V形导风通道的底面包括分别倾斜延伸的前端底面、后端底面；抽风组件包括抽风罩，抽风罩内部成型抽风腔室，抽风罩开设抽风罩进、出风口，垃圾斗上表面开设垃圾斗出风口，抽风罩上表面装设风机；抽风腔室内嵌装倾斜式过滤网，垃圾存放腔室内装设感应浮板，抽风腔室内壁装设距离传感器。其只能实现部分功能无人控制自动工作，还不能实现整车无人驾驶以及整车无人控制作业，无法实现连续长时间工作。
发明内容
针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种无人驾驶环卫车辆，其可实现整车无人驾驶及自动作业。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
该无人驾驶环卫车辆，包括车身和设在车身上的清扫统、转向***、水箱以及整车控制器，还包括用于采集前方物体和障碍物信息的双目摄像头、用于判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离的前激光雷达和前超声波、用于判断车辆周围环境情况的侧超声波和设在车辆尾部的固态激光雷达，所述清扫统、转向***、双目摄像头、前激光雷达、前超声波、侧超声波以及固态激光雷达均与整车控制器相连。
进一步的：
所述环卫车辆为扫地车，所述清扫统包括设在车身上的前扫盘***、后扫盘***、滚扫***以及降尘***。
所述环卫车辆为洗扫车，所述清扫统包括设在车身上的扫盘***、滚扫***、降尘***、刮水***、吸水***以及排水***，所述扫盘***、滚扫***以及刮水***从前至后依次设置。
还包括用于感应外界光线强度的感光控制***，所述感光控制***与整车控制器相连用于控制车辆灯光。
所述水箱中设有低水位水位传感器和高水位水位传感器，所述低水位水位传感器和高水位水位传感器均与整车控制器相连用于控制降尘***工作。
所述水箱的侧面设有加水机构和用于通过视觉识别控制车辆到指定消防栓位置的摄像机组，所述摄像机组与整车控制器相连。
所述车身上设有垃圾桶，垃圾桶上设有满溢传感器，满溢传感器与整车控制器相连。
所述车身上设有污水箱，所述污水箱与排水***相连，污水箱中设有污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器，所述污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器均与整车控制器相连。
所述环卫车辆的车顶后部设有用于喷消毒液的消杀***，消杀***与整车控制器相连。
所述车身上对应排水***的端口处设有红外接收传感器，红外接收传感器与整车控制器相连。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、可实现整车无人驾驶及自动作业，能显著降低环卫行业的人员和管理成本，并且可以有效的提升清洁车辆的利用率、提升清扫的效率，极大地提高安全性，减少环卫安全事故；通过物联网技术可以让多台环卫车协调工作，使其多机作业提高效率；通过车载摄像头，可以实现对环境的远程监控；另外无人驾驶也可夜间作业，提高环卫作业时间；
2、可智能识别前方路面垃圾及障碍物的情况，并与控制器***资料库进行匹配，针对不同情况作出相应的清扫动作，可完成多种环境下的清扫作业；
3、传统手动加水方式，操作步骤多，比较繁琐；没有信息反馈，不能自动停止加水，容易出现水满溢出的现象，造成浪费，且水溢出后会造成路面湿滑；另外需要工作人员在旁进行操作，存在安全隐患；而本发明可实现自动加水的方式，不需要人员操作减少安全隐患；且此方式存在信息反馈，可自动停止加水，不会出现水满溢出造成路面湿滑；
4、可自动检测垃圾桶装载和污水箱载水情况，并在垃圾桶垃圾和污水箱污水满载时，自动到达指定倾倒排放处理；无需工作人员经常查看垃圾桶和污水箱是否满载，简单高效。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明扫地车结构示意图一。
图2为本发明扫地车结构示意图二。
图3为本发明扫地车结构示意图三。
图4为本发明洗扫车结构示意图一。
图5为本发明洗扫车结构示意图二。
图6为本发明洗扫车结构示意图三。
图中：
1工控机、2整车控制器、3前扫盘***、4后扫盘***、5滚扫***、6降尘***、7吸尘***、8驱动控制***、9双目摄像头、10激光雷达、11转向***、12低水位水位传感器、13摄像机组、14加水机构、15满溢传感器、16除尘过滤***、17超声波、18固态激光雷达、19高水位水位传感器、20感光控制***；
21消杀***、22刮水***、23液压***、24吸水***、25污水箱高水位传感器、26污水箱低水位传感器、27排水***。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
该无人驾驶环卫车辆，包括车身、清扫统、转向***、水箱、整车控制器2、用于采集前方物体和障碍物信息的双目摄像头9、用于判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离的前激光雷达10和前超声波17、用于判断车辆周围环境情况的侧超声波和设在车辆尾部的固态激光雷达18。
清扫统、转向***、双目摄像头、前激光雷达、前超声波、侧超声波以及固态激光雷达均与整车控制器2相连；其可实现整车无人驾驶及自动作业，能显著降低环卫行业的人员和管理成本，并且可以有效的提升清洁车辆的利用率、提升清扫的效率，极大地提高安全性。
如图1至图3所示，环卫车辆为扫地车，清扫统包括设在车身上的前扫盘***、后扫盘***、滚扫***以及降尘***。或如图4至图6所示，环卫车辆为洗扫车，所述清扫统包括设在车身上的扫盘***、滚扫***、降尘***、刮水***、吸水***以及排水***，所述扫盘***、滚扫***以及刮水***从前至后依次设置。
车辆的前部设有用于感应外界光线强度的感光控制***20，感光控制***与整车控制器相连用于控制车辆灯光，实现车辆灯光的自动控制。
水箱中设有低水位水位传感器和高水位水位传感器，低水位水位传感器和高水位水位传感器均与整车控制器相连用于控制降尘***工作；进一步的，水箱的侧面设有加水机构和用于通过视觉识别控制车辆到指定消防栓位置的摄像机组，所述摄像机组与整车控制器相连；可根据水箱中水位控制车辆清扫作业，以及自动加水操作。
车身上设有垃圾桶，垃圾桶上设有满溢传感器，满溢传感器与整车控制器相连。车身上设有污水箱，污水箱与排水***相连，污水箱中设有污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器，污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器均与整车控制器相连；在垃圾桶垃圾和污水箱污水满载时，自动到达指定倾倒排放处理；无需工作人员经常查看垃圾桶和污水箱是否满载。
进一步的：车身上对应排水***的端口处设有红外接收传感器，红外接收传感器与整车控制器相连，排水对接自动控制。
环卫车辆的车顶后部设有用于喷消毒液的消杀***，消杀***与整车控制器相连，可根据要求向车辆后方喷射消毒雾液，对空气环境进行消杀。
本发明具有以下优点：
可实现整车无人驾驶及自动作业，能显著降低环卫行业的人员和管理成本，并且可以有效的提升清洁车辆的利用率、提升清扫的效率，极大地提高安全性，减少环卫安全事故；通过物联网技术可以让多台环卫车协调工作，使其多机作业提高效率；通过车载摄像头，可以实现对环境的远程监控；另外无人驾驶也可夜间作业，提高环卫作业时间；
可智能识别前方路面垃圾及障碍物的情况，并与控制器***资料库进行匹配，针对不同情况作出相应的清扫动作，可完成多种环境下的清扫作业；
传统手动加水方式，操作步骤多，比较繁琐；没有信息反馈，不能自动停止加水，容易出现水满溢出的现象，造成浪费，且水溢出后会造成路面湿滑；另外需要工作人员在旁进行操作，存在安全隐患；而本发明可实现自动加水的方式，不需要人员操作减少安全隐患；且此方式存在信息反馈，可自动停止加水，不会出现水满溢出造成路面湿滑；
可自动检测垃圾桶装载和污水箱载水情况，并在垃圾桶垃圾和污水箱污水满载时，自动到达指定倾倒排放处理；无需工作人员经常查看垃圾桶和污水箱是否满载，简单高效。
优选实施例一：
如图1至图3所示的无人驾驶扫地车；
通过在针对指定区域的自动驾驶过程中，构建针对所述区域的栅格地图，获取采集的环境信息，并根据环境信息，生成参考线，根据参考线生成多条候选路径，并根据构建的栅格地图，生产多条路径的评价结果，从多条候选路径中确定目标路径。然后由工控机1向VCU整车控制器2发送清扫作业指令，VCU分别执行前扫盘***3、后扫盘***4、滚扫***5、降尘***6及吸尘***7作业，同时工控机向驱动控制***8发送指定目标路径行驶指令，驱动控制***8执行车辆行驶。
机器每清扫作业30分钟时，工控机向VCU发送吸尘***停止作业指令，VCU执行吸尘***7停止作业。待吸尘***7停止作业1秒后，工控机1向VCU发送除尘过滤***16作业30秒的指令，VCU执行除尘过滤***16作业。待除尘过滤***16作业30秒后，工控机1再次向VCU发送吸尘***7作业指令，继续清扫作业。
车辆作业中，通过双目摄像头9采集前方物体信息，与工控机1所储资料图库进行匹配，若前方为塑料瓶与资料图库匹配一致时，车辆将继续向前进行清扫作业；若前方为减速带与图库匹配一致时，工控机将向VCU发送停止作业指令，VCU将执行关闭前扫盘***3、后扫盘***4、滚扫***5、降尘***6及吸尘***7，再向前通过减速带。待车辆安全通过后，工控机再次向VCU发送清扫作业指令。
车辆作业中，通过双目摄像头9采集前方障碍物信息，结合两侧16线前激光雷达10及前方两个前超声波17来判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离。工控机1根据上述信息，再结合车身两侧超声波17及车辆尾部固态激光雷达18，判断车辆周边环境情况，然后向转向***11发送指定转动角度。转向***11内部转矩传感器会"感觉"到转动方向盘的力矩和拟转动方向，内部电控单元会根据力矩、转动的方向等数据信息，向内部电动机控制器发送动作指令，电动机根据具体需要输出相应大小的转动力矩，来完成指定角度的转向。
车辆作业中，若水箱水位较低时，影响到车辆降尘机构6作业，通过低水位水位传感器12反馈信号给到工控机1，工控机1接收到水位传感器反馈信号后向VCU发送停止作业指令，VCU分别执行关闭前扫盘***3、后扫盘***4、滚扫***5、降尘***6及吸尘***7。同时工控机1向驱动控制***8发送指定位置行驶指令，驱动控制***8执行车辆到指定位置。此时工控机1执行开启加水机构14旁侧的摄影机组13，通过视觉识别技术调整车辆与指定消防栓位置，车辆到达指定位置后，工控机1执行关闭摄像机组13。工控机1通过摄像机组与指定消防栓的距离会计算出加水机构14需要伸出的长度，此时工控机控制电机将加水机构14旋转90度摆出所需要的长度与指定消防栓对接。完成对接后，工控机1控制加水机构进水口下压，开始加水。当高水位水位传感器19检测到水箱内水满时，将信号反馈给工控机，工控机控制加水机构收回，然后车辆继续进行清扫作业。
待垃圾桶满载时，垃圾桶满溢传感器15反馈垃圾桶满载信号给到工控机，此时工控机向VCU发送停止作业指令，VCU将执行关闭前扫盘***、后扫盘***4、滚扫***5、降尘***6及吸尘***7，同时工控机1向驱动控制器***8发送指定位置行驶指令，驱动控制***8执行车辆到指定位置，等待清洁人员倾倒垃圾。
待机器电量低于20％时，工控机向VCU发送停止作业指令，VCU执行关闭前扫盘***、后扫盘***、滚扫***、降尘***及吸尘***，同时工控机向驱动控制***发送指定充电位置行驶指令，驱动控制***执行车辆到指定充电位置。车辆到达指定位置后，工控机1控制充电***缓慢伸出，通过充电***头部摄像头调整充电***伸出位置与充电座的进行对接，完成充电动作。充电完成后，工控机再控制充电***收回。
车辆前部安装有感光控制***20，当感光控制***20感应到外界光线强度大于或小于设置值时，会将该信号反馈给工控机1，工控机接收到信号后会向整车控制器发送开启或关闭灯光指令，整车控制器执行车辆灯光亮起或熄灭。
优选实施例二：
如图4至图6所示的无人驾驶洗扫一体车；
通过在针对指定区域的自动驾驶过程中，构建针对所述区域的栅格地图，获取采集的环境信息，并根据说述环境信息，生成参考线，根据参考线生成多条候选路径，并根据构建的栅格地图，生产多条路径的评价结果，从多条候选路径中确定目标路径。然后由工控机向液压***23发送作业指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***22的下降动作。下降动作完成后0.5秒，工控机向VCU发送洗扫作业指令，VCU执行扫盘***、滚扫***、吸水***24、降尘***及消杀***21进行作业，同时工控机向驱动控制***发送指定目标路径行驶指令，驱动控制***执行车辆行驶。
车辆作业中，通过双目摄像头采集前方物体信息，与工控机所储资料图库进行匹配，若前方为塑料瓶与资料图库匹配一致时，车辆将继续向前进行洗扫作业；若前方为减速带与图库匹配一致时，工控机将向VCU发送停止洗扫作业指令，VCU将执行关闭扫盘***、滚扫***、吸水***24、降尘***及消杀***21，同时工控机向液压***23发送相应指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***22的上升动作。再向前通过减速带。待车辆安全通过后，工控机再次向VCU发送洗扫作业指令，同时向液压***发送滚扫***及刮水***的下降指令。
车辆作业中，当驱动控制***每次执行倒车状态时，工控机会向液压***发送相应指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***的上升动作，当驱动控制***再次执行前进状态时，工控机会向液压***发送相应指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***的下降动作。
车辆作业中，通过双目摄像头采集前方障碍物信息，结合两侧16线激光雷达及前方两个超声波来判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离。工控机根据上述信息，再结合车身两侧超声波及车辆尾部固态激光雷达，判断车辆周边环境情况，然后向转向***发送指定转动角度。转向***内部转矩传感器会"感觉"到转动方向盘的力矩和转动方向，内部电控单元会根据力矩、转动的方向等数据信息，向内部电动机控制器发送动作指令，电动机根据具体需要输出相应大小的转动力矩，来完成指定角度的转向。
车辆作业中，若清水箱水位较低时，影响到车辆降尘***作业，通过清水箱低水位传感器反馈信号给到工控机，工控机接收到清水箱低水位传感器反馈信号后向VCU发送停止洗扫作业指令，VCU分别执行关闭扫盘***、滚扫***、吸水***、降尘***及消杀***，同时工控机向液压***发送相应指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***的上升动作。同时工控机向驱动控制***发送指定加水位置行驶指令，驱动控制***执行车辆到指定加水位置。此时工控机执行开启加水***旁侧的摄影机组，通过视觉识别技术调整车辆与指定消防栓位置，车辆到达指定位置后，工控机执行关闭摄像机组。工控机通过摄像机组与指定消防栓的距离会计算出加水机构需要伸出的长度，此时工控机控制电机将加水机构旋转90度摆出所需要的长度与指定消防栓对接。完成对接后，工控机控制加水机构进水口下压，开始加水。当清水箱高水位传感器检测到水箱内水满时，将信号反馈给工控机，工控机控制加水机构收回，然后车辆继续进行洗扫作业。
车辆作业中，若污水箱水位较高时，通过污水箱高水位传感器25反馈信号给到工控机，工控机接收到污水箱高水位传感器反馈信号后向VCU发送停止洗扫作业指令，VCU分别执行关闭扫盘***、滚扫***、吸水***、降尘***及消杀***，同时工控机向液压***发送相应指令，通过液压***作业完成对滚扫***及刮水***的上升动作。同时工控机向驱动控制***发送指定排水位置行驶指令，驱动控制***执行车辆到指定排水位置。此时排水***端口的红外接收器感应到信号后，将感应信号反馈给工控机，工控机控制排水***27打开阀门进行排水。当污水箱污水排出完毕时，污水箱低水位感应器26反馈信号到工控机，工控机控制排水***关闭阀门，然后继续洗扫作业。
待机器电量低于20％时，工控机向VCU发送停止作业指令，VCU执行关闭扫盘***、滚扫***、吸水***、降尘***及消杀***，同时工控机向液压***发送相应指令，通过液压***作业来完成滚扫***及刮水***的上升动作。同时工控机向驱动控制***发送指定充电位置行驶指令，驱动控制***执行车辆到指定充电位置。车辆到达指定位置后，工控机控制充电***缓慢伸出，通过充电***头部摄像头调整充电***伸出位置与充电座的进行对接，完成充电动作。充电完成后，工控机再控制充电***收回。
车辆前部安装有感光控制***，当感光控制***感应到外界光线强度大于或小于设置值时，会将该信号反馈给工控机，工控机接收到信号后会向VCU发送开启或关闭灯光指令，VCU执行车辆灯光亮起或熄灭。
上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人驾驶环卫车辆，包括车身和设在车身上的清扫统、转向***、水箱以及整车控制器，其特征在于：还包括用于采集前方物体和障碍物信息的双目摄像头、用于判断前方障碍物的大小及障碍物离车辆的距离的前激光雷达和前超声波、用于判断车辆周围环境情况的侧超声波和设在车辆尾部的固态激光雷达，所述清扫统、转向***、双目摄像头、前激光雷达、前超声波、侧超声波以及固态激光雷达均与整车控制器相连。
2.如权利要求1所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述环卫车辆为扫地车，所述清扫统包括设在车身上的前扫盘***、后扫盘***、滚扫***以及降尘***。
3.如权利要求1所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述环卫车辆为洗扫车，所述清扫统包括设在车身上的扫盘***、滚扫***、降尘***、刮水***、吸水***以及排水***，所述扫盘***、滚扫***以及刮水***从前至后依次设置。
4.如权利要求1所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：还包括用于感应外界光线强度的感光控制***，所述感光控制***与整车控制器相连用于控制车辆灯光。
5.如权利要求1所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述水箱中设有低水位水位传感器和高水位水位传感器，所述低水位水位传感器和高水位水位传感器均与整车控制器相连用于控制降尘***工作。
6.如权利要求5所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述水箱的侧面设有加水机构和用于通过视觉识别控制车辆到指定消防栓位置的摄像机组，所述摄像机组与整车控制器相连。
7.如权利要求1所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述车身上设有垃圾桶，垃圾桶上设有满溢传感器，满溢传感器与整车控制器相连。
8.如权利要求3所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述车身上设有污水箱，所述污水箱与排水***相连，污水箱中设有污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器，所述污水箱高水位传感器和污水箱低水位传感器均与整车控制器相连。
9.如权利要求3所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述环卫车辆的车顶后部设有用于喷消毒液的消杀***，消杀***与整车控制器相连。
10.如权利要求8所述无人驾驶环卫车辆，其特征在于：所述车身上对应排水***的端口处设有红外接收传感器，红外接收传感器与整车控制器相连。
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