CN114622505A - 一种清扫车刷毛切换控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清扫车刷毛切换装置及其自动切换的控制方法，可自动识别路面情况进行不同刷体的自动切换。通过轮胎上安装的传感器进行路面激励信息的收集、分析，实时判断出当前路面情况。并自动控制切换装置选取对应的刷毛对路面进行清扫，提高清扫效率、降低刷毛的过度损耗。

Description

一种清扫车刷毛切换控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种根据路况自动切换清扫车刷毛的切换装置及其控制方法。

背景技术

目前，现有技术中为了适应不同清扫路面的清扫要求，清扫车辆会配置软硬两种刷毛，针对不同路况进行切换。目前切换的方式常见的有以下两种：

一种是通过两个机械臂分别配置有软、硬毛刷的刷盘，通过机械手臂来进行刷毛的切换及改变刷毛的清扫面积，其缺点是结构不紧凑，占用空间大；增加清扫车重量，不利于轻量化的设计，布置难度大。

另一种是在一个刷盘上安装有软、硬两种刷毛，两种刷毛的长度不同，通过对刷盘的升降来进行刷毛之间的切换，但是容易造成刷毛的过度损耗。

并且，上述切换都是通过人工控制实现的，其切换判断及切换时机都要依赖人为判断，无法实现自主切换软、硬毛刷的使用状态。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种可实现刷毛张开角度的变化，实现清扫面积的变化，也可实现软、硬毛刷工作的切换，实现不同路面工况的刷毛工作状态的切换。其具体技术方案如下所述。

作为第一方面，本发明提供了一种清扫车刷毛切换装置，包括固定在清扫车车身上的车身连杆，车身连杆外端的顶部安装边刷电机，边刷电机的输出轴贯穿车身连杆且边刷电机的输出轴与刷盘固定罩的顶部连接。所述刷盘固定罩底部外周与刷毛固定盘外周固定连接，刷盘固定罩的中心位置固定有电动伸缩装置，电动伸缩装置的伸缩轴与一推拉轴固定连接，推拉轴中部周向设有若干径向延伸的拉杆；

所述刷毛固定盘的外圈处周向设置若干个刷毛固定孔，刷毛固定孔内铰接有转头，所述转头为“Y”型，其中一端凸出于刷毛固定盘的上层，另外两端凸出于刷毛固定盘的下层，且下层的两端中一端b安装毛刷一，另一端c安装毛刷二，凸出于刷毛固定盘上层的一端a设有拉孔，所述拉孔内穿置有与刷毛固定盘同心的钢丝圈，钢丝圈与若干连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与拉杆的端部活动连接。

作为优选，所述刷毛固定孔内设有销轴，销轴上铰接有转头。

作为优选，所述推拉轴底端套设在推拉轴滑套内。

作为第二方面，本发明公开了一种清扫车刷毛切换装置控制方法，所述方法的步骤如下：

步骤1，实时收集路面激励信息；

步骤2，结合路谱数据库进行路况匹配；

步骤3，根据匹配结果调取对应的控制指令；

步骤4，第一方面所述的清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行。

结合第二方面，在其可能发生的任意一种情况下的第一种情况为：

S1，通过安装在轮胎内部的传感器实时收集路面激励信息，以t秒为一个周期进行记录，记为f ₁，f ₁，f ₁，···，f _n；

S2，将记录的n个t秒内的路面激励信息分别结合路谱数据库进行路况匹配，分别获取若干个路况匹配结果，并对各个匹配结果进行不同类别的路况标注；

S3，判断是否有连续m个相同的路况标注，如有，则将该路况标注作为最终路况匹配结果，如无，则继续进行判断，直至出现连续m个相同的路况标注；

S4，根据最终匹配结果调取对应的控制指令；

S5，第一方面所述的清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行。

S6，执行T秒后再次启动S3，判断是否有连续m个相同的路况标注。

结合第二方面或上述第一种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第二种情况为，所述清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行的方法为：

电动伸缩装置启动，推拉轴随伸缩轴伸缩，并通过拉杆带动连杆向边刷电机的输出轴端靠近或远离，钢丝圈随着连杆向边刷电机的输出轴端靠近或远离的过程中被带动收缩或张开，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一或毛刷二进行抬起或放下，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止。

结合第上述第一、二种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第三种情况为，路况标注的类别为路况A及路况B两种，所述清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行的方法为：

根据最终匹配结果调取对应的控制指令，若最终匹配结果为路况A，则调用控制指令a；若最终匹配结果为路况B，则调用控制指令b；

控制指令a，推拉轴恢复至初始位置后，电动伸缩装置启动，钢丝圈随着连杆向边刷电机的输出轴端靠近的过程中被带动收缩，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一抬起、毛刷二放下，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止；

控制指令b，推拉轴恢复至初始位置后，电动伸缩装置启动，通过拉杆带动连杆向边刷电机的输出轴端远离，钢丝圈随着连杆向推拉轴远离的过程中被带动扩张，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一放下、毛刷二抬起，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止。

作为第三方面，本发明提供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。

作为第四方面，本发明提供了一种清扫车辆，所述车辆安装有至少一个第一方面所述的一种清扫车刷毛切换装置。

本发明的有益效果是：

1、本发明可实现软、硬毛刷工作的切换，实现不同路面工况的刷毛工作状态的切换。实现清扫效率提升，提高刷毛寿命，实现轻量化设计。

2、自动识别路况，根据路况的不同控制切换装置自动切换软、硬毛刷，进一步提升清扫效率。

3、也可实现自动控制刷毛张开角度的变化，实现清扫面积的变化。

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他的附图。

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明的装置结构***示意图；

图3为本发明的刷毛固定盘结构示意图；

图4为本发明的刷毛固定盘的A-A剖切示意图；

图5为本图4的A-A剖切面的结构示意图；

图6为本发明的方法流程示意图。

附图标记：1-边刷电机、2-车身连杆、3-刷盘固定罩、4-电动伸缩装置、5-推拉轴滑套、6推拉轴、61-拉杆、7-连杆、8-刷毛固定盘、81-刷毛固定孔、9-毛刷二、10-销轴、11-转头、12-钢丝圈、13-毛刷一。

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做进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

本发明切换装置的装配图如图1所示，可以在清扫车辆的垃圾收集口的两侧分别安装该切换装置，其占用空间小，转换过程中所需的空间也较小，完全可以满足现有清扫车辆的底盘空间。

如图2所示实施例，该实施例提供了一种清扫车刷毛切换装置，包括固定在清扫车车身上的车身连杆2，车身连杆2外端的顶部安装边刷电机1，边刷电机1的输出轴贯穿车身连杆2且边刷电机1的输出轴与刷盘固定罩3连接。所述刷盘固定罩3底部外周与刷毛固定盘8外周固定连接，刷盘固定罩3的中心位置固定有电动伸缩装置，电动伸缩装置4的伸缩轴与一推拉轴6固定连接，推拉轴6中部周向设有4个径向延伸的拉杆61。

电动伸缩装置4可以采用电动推杆和电磁推拉杆，电动推杆可以通过断电来锁止伸缩杆位置，电磁推拉杆可以通过电流大小来锁止伸缩杆位置，由于电动伸缩装置4固定在刷盘固定罩3底部的中心，刷盘固定罩3是转动的，因此可以通过在刷盘固定罩3顶部设置电滑环、电刷部件来解决电动伸缩装置4供电问题。

所述刷毛固定盘8的外圈处周向设置若干个刷毛固定孔81，刷毛固定孔81内铰接有转头11，所述转头11为“Y”型，其中一端凸出于刷毛固定盘的上层，另外两端凸出于刷毛固定盘的下层，且下层的两端中一端b安装毛刷一13，另一端c安装毛刷二9，凸出于刷毛固定盘上层的一端a设有拉孔，所述拉孔内穿置有与刷毛固定盘8同心的钢丝圈12，钢丝圈12与4个连杆7的一端铰接，所述连杆7的另一端与拉杆61的端部活动连接。

所述刷毛固定孔内设有销轴10，销轴10上铰接有转头11。所述推拉轴6底端套设在推拉轴滑套5内。

工作原理：清扫时边刷电机1常转工作，刷盘固定罩3与刷毛固定盘8固定连接，边刷电机1带动刷盘固定罩3转动工作，电机1可通过控制信号实现正转和反转两种工作状态。正常清扫时边刷电机1正转，需要调整软、硬毛刷以及刷毛张开角度时边刷电机1可以通过正、反转与电动伸缩装置4共同实现。当需要调整刷毛张开角度变大时边刷电机1正转，电动伸缩装置4的伸缩轴带动推拉轴6向边刷电机1的输出轴端靠近，并通过拉杆61、连杆7及钢丝圈12的收紧作用，使刷毛固定盘8中刷毛张开角度变大。当角度达到一定数值时，可进行刷毛的切换。当需要调整刷毛张开角度变小时边刷电机1反转，电动伸缩装置4的伸缩轴带动推拉轴6向边刷电机1的输出轴端远离，并通过拉杆61、连杆7及钢丝圈12的扩张作用，刷毛固定盘8中刷毛张开角度变小。

当刷毛张开角度固定时电动伸缩装置4可以采用电动推杆和电磁推拉杆，电动推杆可以通过断电来锁止伸缩杆位置，电磁推拉杆可以通过电流大小来锁止伸缩杆位置，避免推拉轴6恢复至初始位置，从而实现刷毛以固定张开角度工作。上述过程中，当张开角度达到一定范围时，可实现软、硬毛刷的切换，其具体切换方式在下方会进行描述。

如图3所示，刷盘固定罩3的中心位置固定有电动伸缩装置4，电动伸缩装置4的伸缩轴与一推拉轴6固定连接，推拉轴6中部周向设有4个径向延伸的拉杆61。4个连杆7的一端分别按90°的间隔等距离的通过4个拉杆61连接于推拉轴6中部周向，4个连杆7的另一端分别连接于钢丝圈12。

刷毛固定盘8的外圈处周向等距设置有若干个刷毛固定孔81，刷毛固定孔81内设有销轴10，销轴10上铰接有“Y”转头11，“Y”型转头11可转动式套接于销轴10上，刷盘固定罩3底部外周与刷毛固定盘8外周固定连接。

如图4和图5所示，所述“Y”型转头11其中一端凸出于刷毛固定盘8的上层，另外两端凸出于刷毛固定盘8的下层，且下层的两端中一端b安装毛刷一13，另一端c安装毛刷二9，凸出于刷毛固定盘8上层的一端a设有拉孔，所述拉孔内穿置有与刷毛固定盘8同心的钢丝圈，钢丝圈与4个连杆7的一端铰接，所述连杆7的另一端与拉杆61的端部活动连接。

“Y”型转头11的数量根据刷毛密度要求不同，钢丝圈12通过拉孔串联所有“Y”型转头11，4个连杆7分别等距连接钢丝圈12，保证钢丝圈12受力均匀。

推拉轴6在电动伸缩装置4伸缩轴的带动下发生上、下移动，向边刷电机1的输出轴端靠近或远离，进而通过4个拉杆61带动4个连杆7向边刷电机1的输出轴端靠近或远离。钢丝圈12也随着连杆7向边刷电机的输出轴端靠近或远离的过程中被带动收缩或张开。

当钢丝圈12张开的过程中，钢丝圈12使串联的“Y”型转头11绕销轴10向下转动，将毛刷二9（软毛刷）降下，同时将毛刷一13（硬毛刷）提起。

同理，当钢丝圈12收缩的过程中，钢丝圈12使串联的“Y”型转头11绕销轴10向上转动，将毛刷二9提起，同时将毛刷一13降下。

根据推拉轴6的纵向移动距离的控制，带动转头11绕销轴10 在29°至74°的角度范围内转动实现软、硬毛刷之间的刷体的切换。在51.5°时为软、硬毛刷切换的临街角度，即在29°至51.5°的角度范围内为硬毛刷状态、在51.5°至74°的角度范围内为软毛刷状态。另外，本发明还可根据需要设定不同的角度范围实现软、硬毛刷的切换，其具体的转动角度根据钢丝圈12的弹性进行换算或多次测试即可获得，本领域技术人员根据本发明公开的技术方案可以获得相关的角度参数实现上述切换功能。

实际应用中，除了对软、硬毛刷需要进行自动控制外，有时候也需要对刷毛的清扫面积进行切换，从而实现不同的清扫效率需求。本发明还能控制转头11绕销轴10转动的角度，实现刷毛保持在同一状态的情况下控制当前刷毛的张开面积。当转头11绕销轴10转动的角度在大于等于29°且小于51.5°的角度范围内，保证在硬毛刷状态下，毛刷一13随着角度的增大其张开面积缩小；当转头11绕销轴10转动的角度在大于51.5°且小于等于74°的角度范围内，保证在软毛刷状态下，毛刷二9随着角度的增大其张开面积缩小。

因此，本发明仅需控制推拉轴6的纵向移动距离，通过本发明的机械传动结构带动转头11绕销轴10转动进行角度变化，从而控制软、硬毛刷的位置，不仅能实现软、硬毛刷之间的刷体的切换，还能进一步在控制软毛刷状态或硬毛刷状态下刷毛的张开面积，进行刷体清扫面积的切换控制。一种结构即可解决两个技术问题，实现两种有益的技术效果。

本发明结合上述切换装置还提供了一种清扫车刷毛切换装置控制方法。如图6所示的自主切换软、硬毛刷使用的原理图。其控制思路为：建立清扫车不同路面的路普数据库，清扫车轮胎上布置了传感器，可搜集不同路面的激励情况，中央ECU根据轮胎的激励情况与路普数据库匹对，定义路面类型，ECU发出指令控制电动伸缩装置工作以达到不同路面采用不同刷毛和不同刷毛角度的效果。其具体方法如下：

通过安装在轮胎内部的传感器实时收集路面激励信息，以t秒为一个周期进行记录，记为f ₁，f ₁，f ₁，···，f _n。

将记录的n个t秒内的路面激励信息分别结合路谱数据库进行路况匹配，分别获取若干个路况匹配结果，并根据其匹配结果的不同进行不同类别的路况标注。如匹配结果为粗糙路面，则将其标注为粗糙；如匹配结果为平整路面，则将其标注为平整。

判断是否有连续5个（至少3个）相同的路况标注，如有，则将该路况标注作为最终路况匹配结果，如无，则继续进行判断，直至出现连续5个相同的路况标注。如连续5个t时间段的匹配结果均为粗糙或平整，则认为该路段为粗糙路面或平整路面，将其作为T时间段内的最终匹配结果去调取相应的控制指令，一旦运行时间满足T后即重新进行判断。

例如，以5秒为一个周期进行记录，共记录12个，分别记为f ₁，f ₁，f ₁，···，f ₁₂。然后将12个记录与路谱数据库进行比对，按照比对结果为粗糙或平整对上述12个记录进行标注，在这12个记录中如果发现5个连续标注的结果一致（如均为粗糙或平整），则将T时间内的路段均默认为粗糙或平整，从而调取相应的控制指令进行切换装置的自动控制。

根据最终匹配结果调取对应的控制指令。

所述的清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行。

平整路面执行的控制指令：推拉轴6恢复至初始位置后，电动伸缩装置4启动，电动伸缩装置4的伸缩轴带动推拉轴6的向边刷电机1的输出轴端远离，从而通过下压连杆7带动钢丝圈12张开，且带动转头11转动预设角度，将毛刷二9放下、毛刷一13抬起后，电动伸缩装置4对推拉轴6进行锁止。毛刷二9保持该状态进行转动，对平整路面进行清扫。粗糙路面执行的控制指令：推拉轴6恢复至初始位置后，电动伸缩装置4启动，电动伸缩装置4的伸缩轴带动推拉轴6的向边刷电机1的输出轴端靠近，从而通过上拉连杆7带动钢丝圈12收缩，且带动转头11转动预设角度，将毛刷二9抬起、毛刷一13放下后，电动伸缩装置4对推拉轴6进行锁止。毛刷一13保持该状态进行转动，对粗糙路面进行清扫。

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做各种改动和修改，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 (9)

1.一种清扫车刷毛切换装置，包括固定在清扫车车身上的车身连杆，车身连杆外端的顶部安装边刷电机，边刷电机的输出轴贯穿车身连杆且边刷电机的输出轴与刷盘固定罩连接，其特征在于：所述刷盘固定罩底部外周与刷毛固定盘外周固定连接，刷盘固定罩的中心位置固定有电动伸缩装置，电动伸缩装置的伸缩轴与一推拉轴固定连接，推拉轴中部周向设有若干径向延伸的拉杆；

所述刷毛固定盘的外圈处周向设置若干个刷毛固定孔，刷毛固定孔内铰接有转头，所述转头为“Y”型，其中一端凸出于刷毛固定盘的上层，另外两端凸出于刷毛固定盘的下层，且下层的两端中一端b安装毛刷一，另一端c安装毛刷二，凸出于刷毛固定盘上层的一端a设有拉孔，所述拉孔内穿置有与刷毛固定盘同心的钢丝圈，钢丝圈与若干连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与拉杆的端部活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种清扫车刷毛切换装置，其特征在于：所述刷毛固定孔内设有销轴，销轴上铰接有转头。

3.根据权利要求2所述的一种清扫车刷毛切换装置，其特征在于，所述推拉轴底端套设在推拉轴滑套内。

4.一种清扫车刷毛切换装置控制方法，其特征在于：所述方法的步骤如下：

步骤1，实时收集路面激励信息；

步骤2，结合路谱数据库进行路况匹配；

步骤3，根据匹配结果调取对应的控制指令；

步骤4，权利要求1至3其中任意一项所述的清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行。

5.根据权利要求4所述的一种清扫车刷毛切换装置控制方法，其特征在于：

S1，通过安装在轮胎内部的传感器实时收集路面激励信息，以t秒为一个周期进行记录，记为f ₁，f ₁，f ₁，···，f _n；

S2，将记录的n个t秒内的路面激励信息分别结合路谱数据库进行路况匹配，分别获取若干个路况匹配结果，并对各个匹配结果进行不同类别的路况标注；

S3，判断是否有连续m个相同的路况标注，如有，则将该路况标注作为最终路况匹配结果，如无，则继续进行判断，直至出现连续m个相同的路况标注；

S4，根据最终匹配结果调取对应的控制指令；

S5，权利要求1至3其中任意一项所述的清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行；

S6，执行T秒后再次启动S3，判断是否有连续m个相同的路况标注。

6.根据权利要求4或5所述的一种清扫车刷毛切换装置控制方法，其特征在于，所述清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行的方法为：

电动伸缩装置启动，推拉轴随伸缩轴伸缩，并通过拉杆带动连杆向边刷电机的输出轴端靠近或远离，钢丝圈随着连杆向边刷电机的输出轴端靠近或远离的过程中被带动收缩或张开，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一或毛刷二进行抬起或放下，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止。

7.根据权利要求6所述的一种清扫车刷毛切换装置控制方法，其特征在于，路况标注的类别为路况A及路况B两种，所述清扫车刷毛切换装置根据所述控制指令执行的方法为：

根据最终匹配结果调取对应的控制指令，若最终匹配结果为路况A，则调用控制指令a；若最终匹配结果为路况B，则调用控制指令b；

控制指令a，推拉轴恢复至初始位置后，电动伸缩装置启动，钢丝圈随着连杆向边刷电机的输出轴端靠近的过程中被带动收缩，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一抬起、毛刷二放下，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止；

控制指令b，推拉轴恢复至初始位置后，电动伸缩装置启动，通过拉杆带动连杆向边刷电机的输出轴端远离，钢丝圈随着连杆向推拉轴远离的过程中被带动扩张，钢丝圈带动转头绕销轴转动预设角度，将毛刷一放下、毛刷二抬起，当达到预设角度后，电动伸缩装置对推拉轴进行锁止。

8.一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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，完成权利要求4至7其中任意一项所述的一种方法。

9.一种清扫车辆，其特征在于，所述车辆安装有至少一个权利要求1至3其中任意一项所述的一种清扫车刷毛切换装置。

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