[發(fā)明專利]一種智能多功能室外清掃機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911119032.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN110755002B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楚紅雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科睿信飛智能科技有限公司
• 主分類號(hào): A47L11/24
• 分類號(hào): A47L11/24;A47L11/40
• 代理公司: 西安乾方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61259
• 代理人: 胡思棉

1.一種智能多功能室外清掃機(jī)器人，包括車體和清掃單元；其特征在于還包括設(shè)置在車體上的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、自主導(dǎo)航單元、中央處理單元、地面檢測(cè)單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、智能灑水單元、垃圾自動(dòng)分類單元及智能調(diào)速單元；所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元用于清掃機(jī)器人各部件的驅(qū)動(dòng)及電力供給；所述數(shù)據(jù)傳輸單元用于清掃機(jī)器人與調(diào)度室之間的信息交互；所述自主導(dǎo)航單元用于清掃機(jī)器人的自主導(dǎo)航；所述地面檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)路況，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)環(huán)境獲取環(huán)境信息；所述垃圾分類單元將清掃垃圾進(jìn)行自動(dòng)分類并回收；智能調(diào)速單元用于清掃機(jī)器人在不同環(huán)境清潔程度中的智能調(diào)速；所述中央處理單元為清掃機(jī)器人的控制中心，其與各單元連接，用于信息處理并向各單元發(fā)送指令；垃圾識(shí)別分類，其步驟如下：S1，通過設(shè)置在車體正前方的雙目攝像機(jī)采集環(huán)境圖像； S2，采用yolov3算法對(duì)采集的環(huán)境圖像中的物體進(jìn)行初步分類，依據(jù)初步分類結(jié)果設(shè)定初步判定為可回收垃圾的置信度K；同時(shí)，對(duì)圖像中物體數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算單位面積的物體數(shù)量A；S3，根據(jù)制定的五種模糊規(guī)則，得到相應(yīng)的環(huán)境因子Y；五種模糊規(guī)則:第一種,A＜6時(shí)，Y=1；第二種，6≤A＜12時(shí)，Y=0.9；第三種，12≤A＜20時(shí)，Y=0.85；第四種，20≤A＜30時(shí)，Y=0.8；第五種，A≥30時(shí)，Y=0.75； S4,通過得到的環(huán)境因子Y；S4,計(jì)算K*Y之積P；設(shè)定當(dāng)P＞0.7時(shí)，判定物體為可回收垃圾，將垃圾收集至可回收垃圾箱中；當(dāng)P≤0.7時(shí)，則判定物體為不可回收垃圾，將垃圾收集至不可回收垃圾箱中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多功能室外清掃機(jī)器人，其特征在于所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元包括電源及電源管理模塊；所述電源為主從雙電源結(jié)構(gòu)，主電源為電池組；從電源為太陽能電池。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能多功能室外清掃機(jī)器人，其特征在于所述電源管理模塊采用基于卡爾曼濾波的SOC在線估算方法，對(duì)清掃機(jī)器人所剩電量進(jìn)行估算；根據(jù)前一段時(shí)間所行的平均速度和消耗能量計(jì)算清掃機(jī)器人續(xù)航里程，考慮清掃機(jī)器人在清潔路面過程中可能需要躲避障礙物或行人的情況，保留電量冗余，得到可續(xù)航里程；當(dāng)清掃機(jī)器人可續(xù)航里程不足以回到充電站，自動(dòng)切換到從電源，以保證清掃機(jī)器人的正常工作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多功能室外清掃機(jī)器人，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括GPRS 4G模塊和數(shù)傳模塊兩種通信方式；所述GPRS 4G模塊和數(shù)傳模塊分別與調(diào)度室通信；優(yōu)先選擇采用GPRS 4G模塊與調(diào)度臺(tái)通信；當(dāng)網(wǎng)速V50Kbps時(shí)，且清掃機(jī)器人在距離調(diào)度室20公里以內(nèi)，切換至數(shù)傳模塊與調(diào)度室通信。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多功能室外清掃機(jī)器人，其特征在于所述自主導(dǎo)航單元包括設(shè)置在車體上面的北斗—GPS雙模定位導(dǎo)航系統(tǒng)、設(shè)置在車體的上前方的激光雷達(dá)、設(shè)置在車體正前方的紅外視覺雙目相機(jī)及設(shè)置在車體上的慣性測(cè)量傳感器；所述北斗—GPS雙模定位導(dǎo)航系統(tǒng)用于清掃機(jī)器人全局路線的導(dǎo)航工作，所述激光雷達(dá)、紅外視覺雙目相機(jī)、慣性測(cè)量單元與北斗—GPS雙模定位導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，用于局部精確導(dǎo)航工作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能多功能室外清掃機(jī)器人，其特征在于融合流程如下：

S1：構(gòu)建系統(tǒng)的預(yù)測(cè)狀態(tài)方程：

其中和為系統(tǒng)輸出即目標(biāo)量，的下一時(shí)刻為為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，為控制矩陣，為系統(tǒng)輸入；為測(cè)量噪聲，其滿足，為環(huán)境噪聲，通過實(shí)時(shí)估算得到；

S2：構(gòu)建測(cè)量的狀態(tài)方程：

其中為第個(gè)傳感器的測(cè)量值，為其的傳感器測(cè)量矩陣，為其的測(cè)量噪聲，其滿足；

S3：根據(jù)狀態(tài)方程，在時(shí)刻對(duì)下一時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)：

S4：根據(jù)時(shí)刻的預(yù)測(cè)值和傳感器在時(shí)刻的測(cè)量值矩陣，確定傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)值為：

式中，為時(shí)刻的傳感器融合的最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)值；為卡爾曼增益，為各傳感器在時(shí)刻的由測(cè)量方程得出的測(cè)量值構(gòu)成的測(cè)量值矩陣，為觀測(cè)矩陣。