具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机

（19）中华人民共和国国家知识产权局（12）发明专利申请（10）申请公开号（43）申请公开日期（21）申请号201910147765.0（22）申请日期2019.02.27（71） ）申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号（72）发明人熊璐傅志强卓桂荣赵俊秋张少明（74）专利代理处上海科盛知识产权代理31225代理叶敏华（ 51）国际化学G05D 1/02（2006.01）E01H 1/00（2006.01）（54）发明内容一种具有自动驱动系统的多模式智能电动扫地机（57）摘要本发明涉及一种具有自动驱动的多模式智能扫地机系统智能电动清洁车包括: 车身；设置在车身底部的车轮；设置在车身上的传感装置；以及设置在车身前侧下方位置的前端清洁装置. 前端清洁装置包括: 在车身前部的下侧的防撞支架，在防撞支架的底部设有滚刷，在车身上设有感测装置，并且传感设备包括激光雷达，单眼相机，GPS天线和超声波雷达. 车身配备有自动驾驶系统. 自动驾驶系统包括智能驾驶大脑系统，底层电控底盘系统，电控扫地系统和系统，分别连接至智能驾驶脑系统. 与现有技术相比，本发明可以同时保证清扫车的自动驾驶功能和无人清洗功能，安全可靠，可以大大减轻环卫工人的劳动强度.

要求2页说明5页图纸1页CN 109828581 A2019.05.31CN 109828581 A1. 具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车，其特征在于，包括: 车身；前端清洁装置: 设置在车身前端的底部，用于通过车身的运动来清洁路边垃圾​​；感知系统: 用于实时监测车体周围环境中的交通参与者信息，车道线信息和路边信息. 感知系统包括激光雷达，单眼相机，GPS天线和超声波雷达. 激光雷达位于车身前方的两侧. 单眼相机位于车身前方. 超声波雷达位于车身周围，GPS天线位于车身顶部. 车载控制器: 用于通过感知系统获得的信息来识别车身周围的障碍物，并控制自动驾驶系统执行自动驾驶操作和自动清洁操作；自动驾驶系统: 智能驾驶大脑系统，用于根据感知系统获得的信息处理和发送线控制指令；线控底盘系统，用于接收智能电动清扫车线的智能驾驶大脑系统清洁说明转向控制，线驱动驾驶和车身制动；线控清洁系统，用于接收智能驾驶大脑系统的清洁指令，进行线控清洁，线控洒水和线控垃圾倾倒；系统，用于实时监控并记录清洗车的状态信息，包括工作速度，巡航范围，车辆位置，故障信息，清洗操作完成率等信息.

2. 2.根据权利要求1所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机，其特征在于，所述智能驾驶大脑系统包括: 高精度定位导航子系统: 用于通过GPS，惯性导航，差动基站和轮速的集成清扫车的信息，以提供清扫车的实时运动和姿态；扫地图子系统: 用于获取感知系统获得的交通参与者信息，车道线信息和交通信息. 路边信息建立了可扫区域的局部地图，形成了智能电动扫地机的可扫区域;智能感知与控制子系统: 用于基于感知系统获得的交通参与者，车道线和路边道路信息生成可扫面积，并进行实时清洁轨迹规划，控制线控底盘系统和线控清洗系统，实现自动清洗；多级防碰撞控制子系统: 用于确定可清洁区域是否安全，如果是危险区域，则执行紧急停止预防碰撞操作. 3.根据权利要求1所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车，其特征在于，所述系统包括计算机，4G模块和固态存储器，所述前端清洁装置包括: 在车身前侧下方竖立有防撞支架，在该防撞支架的底部设有滚刷. 4.根据权利要求1所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机，其特征在于，所述线控底盘系统包括线控转向子系统和适用于智能电扫地机控制的驱动和制动子系统的线. 上述的线控清洗系统包括线控清扫执行子系统，线控洒水执行子系统和线控排污子系统.

5. 3.根据权利要求2所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机，其特征在于，所述扫地面积测绘子系统包括激光雷达和激光雷达采集系统信息，用于计算机的内部测绘和定位. 6.根据权利要求2所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动清扫车，其特征在于，所述多级防撞控制子系统包括: 权利要求1/2中的2CN 109828581A2. 单目照相机和超声波雷达是分别连接到板载控制器. 7.根据权利要求2所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机，其中，所述高精度定位导航子系统包括惯性测量单元，差分信号以及所述GPS天线，惯性测量单元和差分信号. 安装在车身内部，并分别连接到GPS天线. 8.根据权利要求4所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动扫地机，其中，所述线控转向子系统包括转向马达和用于控制所述转向马达的转向马达控制器，以及所述车身转向机构，电动机连接到车身转向机构，线控驱动和制动子系统包括驱动电动机，传动机构和制动液压机构. 9.根据权利要求4所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车，其中，所述线控清洁执行子系统包括设置在所述车身底部的主刷，侧刷和底刷. 清洗马达，管路控制的洒水执行子系统包括设置在车身中的水箱和连接至水箱的水泵，管路控制的倾倒垃圾子系统包括设置在车身后方的垃圾箱，清洗马达和水泵分别与车辆控制器连接.

10. 10.根据权利要求1-9中任一项所述的具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车，其特征在于，所述清洁车包括四种清洁操作模式，包括: （1）模式一，自动跟踪清洁模式: 用于固定清洁场景，根据用户需求和设置的参考清洁路径，智能电动清洁车沿参考路径进行清洁操作，同时实时感知环境中其他交通参与者的位置. 实时规划扫掠轨迹，防止碰撞，实现自动跟踪扫掠作业. （2）模式2: 路旁清扫模式: 对于路边垃圾较多的场景，可根据用户需要进行设置，智能电扫地机根据智能感知控制子系统获取路边的方位角和距离，车载控制器根据方位角和距离实时校正清洁轨迹，可以准确地沿路边扫垃圾，实现路边清洁作业. （3）模式三，正方形清洁模式: 对于大面积的正方形场景，根据用户需要设置，清洁区域映射子系统通过激光雷达获得正方形内的可清洁区域，建立正方形区域的局部图，车载控制器获取局部地图后，进行清洁路径规划，以实现对广场整个区域的清洁操作. （4）模式四: 车道清洁模式: 针对车道场景，根据用户需要设置，多级防撞控制子系统获取车道线信息，并同时检测车道中的障碍物. 车载控制器实时计划清洁轨迹. 在车道上进行清洁操作而不会发生碰撞.

权利要求2/2第3CN页109828581 A3具有自动驱动系统的多模式智能电动扫地机技术领域[0001]本发明涉及自动清洁设备的技术领域，尤其涉及一种具有自动驱动的类型. 系统的多模式智能电动扫地机. 背景技术[0002]随着中国经济的飞速发展，体力劳动的成本逐年增加，继续使用大量的人力资源进行环卫清洁工作是不现实的，也不符合社会的要求. 城市化进程和可持续发展战略的总体方针，因此环卫清洁工作的发展趋势是用智能清洁设备代替人工清洁. 现有的自动清洗车可以实现自动清洗功能，但是仍然需要人工操作和驾驶，并且还需要一定的环卫工人的劳动强度，无法满足各种清洗场景和清洗效率的需求. 不高. 发明内容[0003]本发明的目的是提供一种具有自动驱动系统的多模式智能电动扫地机，以克服现有技术中的上述缺陷. [0004]本发明的目的可以通过以下技术方案实现: [0005]一种具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车，包括: [0006]车身； [0007]前端清洁装置: 设置在车身前部的底部，用于通过车身的运动来清洁路边垃圾​​； [0008]感知系统: 用于实时监测车身周围环境中的交通参与者信息，车道线信息和路边信息. 传感系统包括激光雷达，单眼相机，GPS天线和超声波雷达. 激光雷达位于车身前方的两侧，单目位于车身前方，超声波雷达位于车身周围，GPS天线位于车身顶部; [0009]车载控制器: 用于通过感知系统获得的信息来识别车身周围的障碍物，并通过识别结果和自动清洁操作来控制自动驾驶系统执行自动驾驶操作； [0010]自动化驾驶系统: [0011]智能驾驶脑系统，用于根据感知系统获得的信息处理并发送线路控制指令； [0012]用于接收智能驾驶大脑的线控底盘系统该系统的清洁指令执行智能电动清洁车的线控转向，线控驱动和车身制动； [0013]线控清洗系统，用于接收智能驾驶脑系统的线控清洗，线控浇水和水基清洗指令，通过线控进行垃圾倾倒； [0014]系统用于实时监控并记录扫地机的车辆状态信息，包括工作速度，巡航范围，车辆位置，故障信息以及清洁操作完成的百分比.

[0015]中描述的智能驾驶大脑系统包括: [0016]高精度定位和导航子系统: 用于通过融合GPS，惯性导航，差分基站和清洗的轮速信息来提供实时清洗车辆车辆[0017]扫地图制图子系统的运动姿态: 用于根据交通参与者信息，车道线信息和感知系统获得的手册1/5第4CN 109828581 A4条建立可扫地的局部地图，形成智能电动扫地机的可扫区域; [0018]智能感知和控制子系统: 用于基于感知系统获得的交通参与者，车道线和路边信息生成可扫区域，并进行实时清洁轨迹规划，控制线控底盘系统和线控制清洗系统，实现自动清洗； [0019]多级防撞控制子系统: 用于确定可清洁区域是否安全，如果是危险区域，则执行紧急停止防撞操作. [0020]优选地，所述远程监视系统包括远程监视计算机，4G模块和固态存储器，所述前端清洁装置包括竖立在所述车身的前侧下方的防撞支架. 防撞支架带滚刷. [0021]优选地，线控底盘系统包括适用于智能电动清洁车的线控转向子系统，线控驱动器和制动子系统，并且线控清洁系统包括线控清洁执行子系统1.遥控洒水执行子系统和遥控倾卸子系统. [0022]优选地，扫掠区域测绘子系统包括激光雷达和用于对由激光雷达获取的信息进行内部测绘定位的计算机.

[0023]优选地，多层防撞控制子系统包括单眼照相机和超声波雷达，并且单眼照相机，超声波雷达和车载控制器分别连接. [0024]优选地，高精度定位导航子系统包括惯性测量单元，差分信号和GPS天线，惯性测量单元和差分信号设置在车身内部，并分别与车身连接. GPS天线连接. [0025]优选地，线控转向子系统包括转向马达，用于控制转向马达的转向马达控制器和车身转向机构，转向马达连接至车身转向机构，并且线控转向系统制动子系统包括驱动马达，传动机构和制动液压机构. [0026]优选地，线控清洁执行子系统包括主刷，侧刷和设置在车身底部的清洁马达，并且线控洒水执行子系统包括设置的水箱和水箱在车身中对于连接的水泵，线控制的垃圾分类子系统包括一个设置在车身后部的垃圾桶，清洁马达和水泵分别连接到车载控制器. [0027]本发明的具有自动驾驶系统的多模式智能电动清洁车包括四种清洁操作工作模式，分别为: [0028]（1）模式一，自动跟踪清洁模式: [0029]用于固定清洁路线在现场，智能电动清洁车会根据用户的需求和设置的参考清洁路径，沿参考路径进行清洁操作，同时实时感知环境中其他交通参与者的姿势，建立一个可清洁区域，并实时计划清洁轨迹，以防止Collision实现自动跟踪清洁操作； [0030]（2）模式2: 路边清洁模式: [0031]对于路边垃圾较多的场景，根据用户需要进行设置，智能电动扫地机是基于智能感知和控制的. 子系统获取方位角并路边距离，车载控制器根据方位角和距离实时校正清洁轨迹，可以准确地沿路边扫垃圾，实现路边清洁操作.

[0032]（3）模式三. 正方形清洁模式: [0033]对于大型正方形区域场景，根据用户需要设置，清洁区域构建子系统通过激光雷达获取正方形内的可清洁区域，并建立该正方形区域的局部图. 车载控制器获取局部地图并计划清洁路径，以实现广场整个区域的清洁操作. [0034]（4）模式4.车道清洁模式: [0035]对于车道场景，根据用户需要设置，多级防撞控制子系统获取车道线信息，与手册中的2/5相同第5CN 109828581 A5检测对于车道中的障碍物，车载控制器实时规划清洁轨迹，并在车道中执行清洁操作而不会发生碰撞. [0036]与现有技术相比，本发明具有以下优点: [0037]（1）本发明的系统将与自动驾驶相关的技术与清扫车相结合，以提供具有自动驱动系统清洁车可以同时确保清洁车的自动驾驶功能和无人清洁功能，安全可靠，可以大大减轻环卫工人的劳动强度； [0038]（2）本发明的系统被设计用于清洁场景和用户需求. 多模式智能电动扫地机，扫地工作方式分为自动跟踪扫地方式，路边扫地方式，方扫地方式和车道扫地方式，基本上可以覆盖所有扫地场景，有效地提高了扫地效率. [0039]（3）在本发明的车身的正前方设置有单目照相机电动扫地车结构及原理，在车身的防撞支架的两端设有激光雷达，在车身的防撞支架的周围设有超声波雷达. 车身. 该信息数据可以实时检测周围环境中的其他交通参与者，车道线和路边以及其他关键道路信息，生成可扫区域并进行实时清洁轨迹规划，控制线控底盘系统和线控控制的清洁系统以实现自动清洁.

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