CN114481919A - 一种无人清扫车刷头的切换方法、***及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人清扫车刷头的切换操作方法。本发明主要目的在于通过利用光反射原理对地面进行识别来替代点云图像识别形式，避免因天气、光线因素造成对路面平整度的误判。同时提供一种智能切换清扫车刷头的方法，通过切换刷头使清扫更高效干净，且延长刷体的使用寿命。

Description

一种无人清扫车刷头的切换方法、***及车辆

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种无人清扫车的刷头控制方法、装置及无人清扫车。

背景技术

一般的无人清扫车由于刷头结构比较简单，仅能对较为平整的表面进行清扫，无法清扫地形较为复杂或者不平整的地面。现有CN113250121A技术为根据点云图像判断所述前方预设区域的地面平整度来控制刷头变形，以提升清扫效果。

其技术缺点如下：

点云图像受天气、光线等因素影响，容易造成对路面平整度的误判；

对于各种平整度不同的路面，清扫车只能使用单一刷头，清洁不彻底，且刷头容易损坏。

发明内容

本发明主要目的在于通过利用光反射原理对地面进行识别来替代点云图像识别形式，避免因天气、光线因素造成对路面平整度的误判；同时提供一种智能切换清扫车刷头的方法，通过切换刷头使清扫更高效干净，且延长毛刷的使用寿命。其具体技术方案如下所述。

作为第一方面，本发明提供了一种无人清扫车刷头的切换方法，所述方法包括：

S1，光传感器实时接收目标物反射的光线，将光线反射强度转化为对应的实时电流强度值k；

S2，当实时电流强度值k达到启动无人清扫车刷头启动电流强度值k₀，则通过实时电流强度值k判断目标物平整状态，根据判断结果决策执行步骤S3或S4；

S3，若控制器对比实时电流强度值k小于预设电流强度值k₁，则判断目标物状态为非平整，则控制器发送指令，选取预设的刷体一；

S4，若实时电流强度值k大于预设电流强度值k₁，控制器则判断目标物状态为平整，选取预设的刷体二。

作为优选，在执行步骤S2前执行下述步骤：

光传感器判断所获取的实时电流强度值k是否达到启动电流强度值k₀，若达到，则执行步骤S2；若未达到，则控制器发送指令，开启备用光源进行光线补偿，直至实时电流强度值k达到启动电流强度值k₀，再执行步骤S2。

作为优选，所述启动电流强度值k₀设置方法为：反复识别预选粗糙物体表面反射的最小光线强度，测试出光传感器可识别目标物的实时电流强度值临界值，分别记为k_a，k_b，k_c，···，k_n，其中n≥5，k₀取其中最大值：k₀=max（k_a，k_b，k_c，···，k_n），以便控制器能准确启动启动无人清扫车刷头。

预设电流强度值k₁设置方法为：根据n组不同类型目标物表面反射的光线强度对应的电流强度值，分别记为k_Ⅰ，k_Ⅱ，k_Ⅲ，···，k_n，其中n≥5，k₁取其平均值：k₁=（k_Ⅰ+k_Ⅱ+k_Ⅲ+…+k_n）/n。

作为第二方面，本发明公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序指令，所述程序指令被处理器执行时，完成上述的任意一种方法。所述存储器可单独配置一个处理器或同车辆的处理器进行配套使用。

作为第三方面，本发明提供了一种无人清扫车刷头的切换***，所述***包括刷体切换装置、光学组件、光传感器，其中：

刷体切换装置，用于根据光传感器发出的控制指令进行刷体的切换；

光传感器，用于接收地面反射的光线反射强度，并依据预设的转换策略向刷体切换装置发送切换指令。

所述光学组件由位于无人清扫车顶部光线入口、无人清扫车底部的光线出口、至少一个凸透镜及位于无人清扫车内部光通道组成，其中凸透镜位于光线入口处，凸透镜下方设有反射镜，反射镜将自然光通过光通道反射至路面，在无人清扫车底部另一侧设有反射光入口，反射光入口安装有光传感器，在凸透镜下方周围设有射向凸透镜焦点方向的LED备用光源。

作为优选，所述刷体切换装置包括控制器、减速电机、毛刷电机、刷体一和刷体二，其中：

所述光传感器与控制器之间进行电连接，控制器分别与LED备用光源和减速电机之间进行电连接，刷体一与刷体二安装于毛刷电机的输出轴的两端，毛刷电机的中心处安装于减速电机转轴的外端。

作为第四方面，本发明提供了一种无人清扫车辆，所述车辆安装有上述任意一种无人清扫车刷头的切换***。

本发明的有益效果是：

1. 使用光反射原理判断地面平整度，性能稳定易于推广；

2. 使用不同硬度的毛刷清扫不同平整度的地面，提升清扫效率；

3. 智能切换不同毛刷，可以延长毛刷的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的控制流程图；

图2为平整地面的光线反射效果示意图；

图3为坑洼地面的光线反射效果示意图；

图4为本发明的车辆结构示意图；

图5为本发明的***结构图；

图6为本发明的刷头结构示意图。

附图标识：1-光传感器、2-控制器、3-减速电机、4-毛刷电机、5-刷体一、6-刷体二、7-光学组件、8-LED备用光源、9-光线入口、10-光线出口、11-凸透镜、12-反射镜、13-反射光入口。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种无人清扫车刷头的切换方法，所述方法包括：

S1，光传感器1实时接收由凸透镜和反射镜组成的光学组件7将自然光引导至地面后反射的光线，将光线反射强度转化为对应的实时电流强度值k。当光传感器1判断所获取的实时电流强度值k未达到启动电流强度值k₀，则光传感器1通过控制器2向LED备用光源8发送指令，开启LED备用光源8进行光线补偿，直至实时电流强度值k达到启动电流强度值k₀。当天气晴朗。太阳光强度足够时，自然光通过光学组件7反射至光传感器1的实时电流强度值k是可以轻易启动电流强度值k₀，从而启动该控制程序。但是，当天气阴雨太阳光强度不足时，则需要额外进行光线强度的补偿，从而保证达到启动条件。

本发明中达到一定光照强度才能启动控制程序，并非只是简单的启动。因为，需要足够的光线强度才能更加精确地判断地面的平整度，进而保证了其控制的可靠性。

S2，当实时电流强度值k达到启动电流强度值k₀，则通过实时电流强度值k判断目标物平整状态，根据判断结果决策执行步骤S3或S4。

所述启动电流强度值k₀设置方法为：反复识别预选粗糙物体表面反射的最小光线强度，测试出光传感器可识别目标物的实时电流强度值临界值，分别记为k_a，k_b，k_c，···，k_n，其中n≥5，k₀取其中最大值：k₀=max（k_a，k_b，k_c，···，k_n），以便控制器能准确启动启动无人清扫车刷头。

S3，若实时电流强度值k小于预设电流强度值k₁，则判断地面为非平整，则光传感器1通过控制器2向减速电机3发送指令，减速电机3进行旋转后选取预设的刷体一5。

预设电流强度值k₁设置方法为：根据n组不同类型目标物表面反射的光线强度对应的电流强度值，分别记为k_Ⅰ，k_Ⅱ，k_Ⅲ，···，k_n，其中n≥5，k₁取其平均值：k₁=（k_Ⅰ+k_Ⅱ+k_Ⅲ+…+k_n）/n。

S4，若实时电流强度值k大于预设电流强度值k₁，则控制器2判断地面为平整，则光传感器1通过控制器2向减速电机3发送指令，减速电机3进行旋转后选取预设的刷体二6。

本发明的利用的是地面平整度与光线反射的关系。如图2所示，当地面十分平整时，则自然光或补偿光通过地面反射后能使光传感器1接收到更多的光线。如图3所示，当地面不够平整、甚至坑坑洼洼时，则自然光或补偿光通过地面反射后会有部分光线因为反射角度形成不同角度的反射，从而使光传感器1接收到的光线减少。因此，可以根据光传感器1接收到的实时电流强度值k来判断地面的平整度。并且，S1中描述的光线补偿也是为了避免因为自然光线的不足而使光传感器1误判为地面不平整，而切换至错误的刷体进行清扫。

实施例2

如图4所示，本发明提供了一种无人清扫车刷头的切换***，所述装置包括光传感器1、控制器2、减速电机3，毛刷电机4、刷体一5、刷体二6、光学组件7、LED备用光源8。其中：

如图5所示，光传感器1与控制器2之间进行电连接，控制器2分别与LED备用光源8和减速电机3之间进行电连接。从而实现通过光线反射强度的采集来对减速电机3的运行进行操控。光传感器1优选安装于车辆底部位置，其光学组件7或LED备用光源8的安装位置均应满足其发射的光线通过路面反射后能被光传感器1的感应区域接收到。

如图6所示，刷体一5与刷体二6分别安装于毛刷电机4的轴向的两端，毛刷电机4的中心处安装于减速电机3转轴的外端，控制器2与毛刷电机4之间进行电控连接。通过减速电机3转轴的旋转带动毛刷电机4以及毛刷电机4两端的刷体垂直于地面进行旋转，完成刷体间的切换。刷体一5为软毛刷，适用于平整路面；刷体二6为硬毛刷，适用于粗糙路面。同理，刷体也可以根据不同的需求替换为吸尘器、刮板等清洁工具。

所述光学组件7由位于无人清扫车顶部光线入口9、无人清扫车底部的光线出口10、至少一个凸透镜11及位于无人清扫车内部光通道组成，其中凸透镜位于光线入口处，凸透镜下方设有反射镜12，反射镜将自然光通过光通道反射至路面，在无人清扫车底部另一侧设有反射光入口13，反射光入口13安装有光传感器1，在凸透镜下方周围设有射向凸透镜焦点方向的LED备用光源8。如图5所示，自然光照射到凸透镜后折射至反射镜，然后通过反射镜反射至地面，光线通过地面反射至光传感器1的感应区域。

同理，其光学组件7的组合模式可以多种多样，主要是结合车体结构进行旋转。比如可以安装在车体内或缝隙处，将车顶的自然光线引至车底。也可以安装于车辆的外侧。只要达到能将自然光线引导至地面反射后能被光传感器1的感应区域接收到即可。

LED备用光源8可以与控制器2直接进行电连接，从而实现对LED备用光源8的控制。

如图5所示，在初始状态时，减速电机3的两pin均接地，减速电机3不通电不工作；当控制器2接收传感器反射光线强度较强的信息，判断路面较平整，需使用软毛刷头，给出指令使继电器持续通电，则减速电机3pin由接地变为接正极，驱动减速电机3通电正转，使用刷体一5。

当控制器2判断路面较粗糙，需使用硬毛刷头，给出指令使继电器持续通电，则减速电机3pin由接地变为12v，即正极。驱动减速电机3通电反转180度，使用刷体二6。

本实施例选取的减速电机3可以实现正反转，也可控制电机单向旋转，通过转动180°来实现刷体的切换。其中，所述控制器1为32位MCU。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种无人清扫车刷头的切换方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，光传感器实时接收目标物反射的光线，将光线反射强度转化为对应的实时电流强度值k；

S2，当实时电流强度值k达到启动无人清扫车刷头启动电流强度值k₀，则通过实时电流强度值k判断目标物平整状态，根据判断结果决策执行步骤S3或S4；

S3，若控制器对比实时电流强度值k小于预设电流强度值k₁，则判断目标物状态为非平整，则控制器发送指令，选取预设的刷体一；

S4，若实时电流强度值k大于预设电流强度值k₁，控制器则判断目标物状态为平整，选取预设的刷体二。

2.根据权利要求1所述的一种无人清扫车刷头的切换方法，其特征在于，在执行步骤S2前执行下述步骤：

光传感器判断所获取的实时电流强度值k是否达到启动电流强度值k₀，若达到，则执行步骤S2；若未达到，则控制器发送指令，开启备用光源进行光线补偿，直至实时电流强度值k达到启动电流强度值k₀，再执行步骤S2。

3.根据权利要求1或2所述的一种无人清扫车刷头的切换方法，其特征在于，

所述启动电流强度值k₀设置方法为：反复识别预选粗糙物体表面反射的最小光线强度，测试出光传感器可识别目标物的实时电流强度值临界值，分别记为k_a，k_b，k_c，···，k_n，其中n≥5，k₀取其中最大值：k₀=max（k_a，k_b，k_c，···，k_n）；

预设电流强度值k₁设置方法为：根据n组不同类型目标物表面反射的光线强度对应的电流强度值，分别记为k_Ⅰ，k_Ⅱ，k_Ⅲ，···，k_n，其中n≥5，k₁取其平均值：k₁=（k_Ⅰ+k_Ⅱ+k_Ⅲ+…+k_n）/n。

4.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序指令，所述程序指令被处理器执行时，完成权利要求1至3其中任意一项所述的方法。

5.一种无人清扫车刷头的切换***，其特征在于，所述***包括刷体切换装置、光学组件、光传感器，其中：

刷体切换装置，用于根据光传感器发出的控制指令进行刷体的切换；

光传感器，用于接收地面反射的光线反射强度，并依据预设的转换策略向刷体切换装置发送切换指令；

所述光学组件由位于无人清扫车顶部光线入口、无人清扫车底部的光线出口、至少一个凸透镜及位于无人清扫车内部光通道组成，其中凸透镜位于光线入口处，凸透镜下方设有反射镜，反射镜将自然光通过光通道反射至路面，在无人清扫车底部另一侧设有反射光入口，反射光入口安装有光传感器，在凸透镜下方周围设有射向凸透镜焦点方向的LED备用光源。

6.根据权利要求5所述的一种无人清扫车刷头的切换***，其特征在于，所述刷体切换装置包括控制器、减速电机、毛刷电机、刷体一和刷体二，其中：

所述光传感器与控制器之间进行电连接，控制器分别与LED备用光源和减速电机之间进行电连接，刷体一与刷体二安装于毛刷电机的输出轴的两端，毛刷电机的中心处安装于减速电机转轴的外端。

7.一种无人清扫车辆，其特征在于，所述车辆安装有权利要求5或6所述的无人清扫车刷头的切换***。

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