[發(fā)明專利]一種非機(jī)動(dòng)車道無人駕駛自動(dòng)規(guī)劃環(huán)保清掃車及清掃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010869948.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN111962436B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳堅(jiān);劉歡;張棟;宋世平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E01H1/00
• 分類號(hào): E01H1/00;E01H1/05;G08B7/06;G06F16/29
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種非機(jī)動(dòng)車道無人駕駛自動(dòng)規(guī)劃環(huán)保清掃車，其特征在于，包括感知模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、動(dòng)力模塊、清掃模塊、收集模塊、警報(bào)模塊及控制模塊；所述感知模塊，用于構(gòu)建環(huán)境地圖，進(jìn)行垃圾、行人、非機(jī)動(dòng)車及障礙物的識(shí)別分類；所述驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)無人清掃車的行駛及清掃模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述動(dòng)力模塊，用于為清掃車的供電續(xù)航；所述清掃模塊，用于垃圾的清掃；所述收集模塊，用于存放路面清掃垃圾；所述警報(bào)模塊，用于清掃車行駛避障時(shí)，向外界發(fā)出警報(bào)；所述控制模塊，用于車輛運(yùn)動(dòng)的控制中心與感知、定位數(shù)據(jù)的處理；所述感知模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、動(dòng)力模塊、清掃模塊、警報(bào)模塊均與控制模塊；所述收集模塊與清掃模塊連接；

所述感知模塊包括攝像頭和多線激光雷達(dá)；所述攝像頭有四個(gè)，分別安裝在清掃車前、后及左、右兩側(cè)；所述多線激光雷達(dá)安裝在清掃車頂?shù)闹行奶帲?/p>

所述驅(qū)動(dòng)模塊安裝在清掃車前輪驅(qū)動(dòng)橋；

所述動(dòng)力模塊為太陽能電池板，安裝在清掃車的頂部；

所述清掃模塊包括液壓缸(1)、第一清掃毛刷(2)、第二清掃毛刷(3)、第一支撐組件(4)、第二支撐組件(5)、第三支撐組件(6)、固定軸承(7)和灑水裝置(8)；所述第二支撐組件(5)的一端通過固定軸承(7)與一個(gè)液壓缸(1)的一端連接，另一端通過固定軸承(7)與另一個(gè)液壓缸(1)的一端連接；兩個(gè)所述液壓缸(1)的另一端分別通過固定軸承(7)與第一支撐組件(4)連接；兩個(gè)所述第一支撐組件(4)的一端分別通過固定軸承(7)與第三支撐組件(6)的兩端連接；所述灑水裝置(8)設(shè)置在第三支撐組件(6)的中間位置；所述第一清掃毛刷(2)通過固定軸承(7)對(duì)稱設(shè)置在灑水裝置(8)的兩側(cè)；所述第一清掃毛刷(2)和第二清掃毛刷(3)對(duì)稱設(shè)置在第一支撐組件(4)的固定軸承(7)的兩側(cè)；所述第二支撐組件(5)上設(shè)置有與清掃車底盤固定鏈接的螺紋孔(9)；

所述第三支撐組件(6)的兩端呈弧形，側(cè)面開有第一凹槽(6-1)，并且開有第一通孔(6-2)；所述第三支撐組件(6)的中間設(shè)置有連接灑水裝置(8)的第二通孔(6-3)；所述第二通孔(6-3)的兩端設(shè)置有連接第一清掃毛刷(2)的第三通孔(6-4)；所述第三支撐組件(6)的長(zhǎng)度為p；

所述第一支撐組件(4)的兩端呈弧形，高度與第一凹槽(6-1)的高度相同；所述第一支撐組件(4)的一端設(shè)置有與第一通孔(6-2)大小相同的第四通孔(4-1)，另一端設(shè)置有與第一清掃毛刷(2)連接的第五通孔(4-2)；所述第一支撐組件(4)上還設(shè)置有連接第二清掃毛刷(3)的第六通孔(4-3)和連接液壓缸(1)的第七通孔(4-4)；所述第一支撐組件(4)的長(zhǎng)度為q；清掃車的清掃范圍為[p，p+2q]；所述第一支撐組件(4)和第三支撐組件(6)的夾角為α，α的范圍[π/2，π]；所述液壓缸(1)與控制模塊連接；所述第二支撐組件(5)的兩端呈弧形，側(cè)面開有第二凹槽(5-1)，并且開有第八通孔(5-2)；所述第二凹槽(5-1)的高度與液壓缸(1)的一端高度相同；

所述灑水裝置(8)下端的扇形噴嘴與電動(dòng)水閥連接后，再與水箱通過橡膠水管進(jìn)行連接；所述電動(dòng)水閥與控制模塊相連；所述扇形噴嘴的弧形區(qū)域前側(cè)設(shè)置有小徑開孔；所述灑水裝置(8)的灑水范圍以灑水裝置為中心，以p/2+q為半徑、圓心角為2π/3的扇形區(qū)域；所述收集模塊為垃圾收納箱，為抽屜式，設(shè)置在車尾下側(cè)，與第一清掃毛刷(2)和第二清掃毛刷(3)通過橡膠管連接；

所述警報(bào)模塊設(shè)置在清掃車前側(cè)的中心位置，其報(bào)警方式包含警報(bào)閃爍LED燈及警報(bào)聲音兩種方式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非機(jī)動(dòng)車道無人駕駛自動(dòng)規(guī)劃環(huán)保清掃車的清掃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、清掃車啟動(dòng)，感知模塊中的多線激光雷達(dá)和攝像頭采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)檢測(cè)周圍目標(biāo)；控制模塊利用SOLM方案建立環(huán)境地圖，同時(shí)將攝像頭采集的視覺信息和多線激光雷達(dá)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、分類，確定地圖中的障礙物、行人及非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道的邊界線；

步驟二、根據(jù)確定的非機(jī)動(dòng)車道的邊界寬度m，規(guī)劃清掃任務(wù)；即使得：k＝int(m/p+2qcos(π-α))式中，k為完成整個(gè)非機(jī)動(dòng)車道清掃任務(wù)往返的清掃次數(shù)，p為第三支撐組件(6)的長(zhǎng)度；q為第一支撐組件(4)的長(zhǎng)度；此時(shí)的α為控制模塊向可變清掃范圍的清掃毛刷系統(tǒng)輸出的指令；當(dāng)完成某一清掃寬度范圍內(nèi)的清掃任務(wù)后，調(diào)頭沿下一清掃寬度逆向運(yùn)行；

步驟三、當(dāng)清掃車正前方p/2+q范圍內(nèi)出現(xiàn)行人及非機(jī)動(dòng)車時(shí)，灑水裝置(8)停止工作，電動(dòng)水閥關(guān)閉斷水；發(fā)出警報(bào)提示行人及非機(jī)動(dòng)車，并暫停向前行駛；當(dāng)清掃車正前方p/2+q范圍內(nèi)出現(xiàn)障礙物時(shí)，清掃車?yán)@過障礙物，再回歸至原清掃路線繼續(xù)完成清掃任務(wù)；當(dāng)距清掃車前方p/2+q，在清掃車左或右側(cè)且距左或右側(cè)寬度為qcos(π-α)的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)行人或障礙物時(shí)，行人或障礙物側(cè)的清掃毛刷系統(tǒng)收回至最小位置，待超越行人或障礙物后回歸至初始規(guī)劃位置。