一种智能道路清扫机器人及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种智能道路清扫机器人及使用方法，其技术方案是：包括机器主体，机器主体包括机械驱动层、数据采集层、功能层，所述的机械驱动层的底部设有驱动单元，机械驱动层上部为功能层，功能层包括电机、丝杆和机械臂，功能层的两侧安设有机械臂，内部设有电机和丝杆，电机带动丝杆旋转，所述丝杆连接推板，推板带动滑板前后运动，滑板完全露出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂末端与挡板相连，可带动挡板进行伸屈运动，从而将目标物体收至功能层内部；有益效果是：采用了灵活性机动性更高的物理原件和结构设计，保证了在条件苛刻的道路环境下的顺利运行；搭载了立体视觉系统，做到了无人干扰下的智能化环境分析和常规清扫作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种清扫机器人，特别涉及一种智能道路清扫机器人及使用方法。
技术介绍
    针对现今应用的清扫机器人进行分析，得知，目前市售的清扫机器人以家庭机器人为主，采用红外或超声传测距装置、减震器、机动模块、电源模块和集尘器架构。测距装置用来探测室内结构，其内置算法可以预规划路线；当机器人行驶到楼梯等边缘处时传感器会传来警报信号以避免掉落，当撞到障碍物时减震器会减轻撞击力度。但是，针对家庭环境设计的此类机器人，无法胜任道路清理工作：智能化不高，无法主动避障，基于测距装置的避障方法对于马路这种情况复杂、意外情况频发、供清理时间短的环境无从应对；清扫对象有限，仅能清扫高度低于机器主体底盘高度的微小物体，如纸屑、灰尘等；与使用者交流困难，无法很好的根据使用者的意图改变行动方针。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够胜任室外道路街道清扫工作的智能道路清扫机器人及使用方法，采用了灵活性机动性更高的物理原件和结构设计，保证了在条件苛刻的道路环境下的顺利运行；搭载了立体视觉系统，做到了无人干扰下的智能化环境分析和常规清扫作业。本专利技术提到的一种智能道路清扫机器人，包括机器主体，机器主体包括机械驱动层、数据采集层、功能层、Arduino Pro Mini控制板，机械驱动层、数据采集层和功能层分别通过Arduino Pro Mini控制板连接控制，所述的机械驱动层的底部设有驱动单元，机械驱动层上部为功能层，功能层包括电机、丝杆和机械臂，功能层的两侧安设有机械臂，功能层的内部设有电机和丝杆，电机带动丝杆旋转，所述丝杆连接推板，推板带动滑板前后运动，滑板伸出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂末端与前仓门相连，可带动前仓门进行伸屈运动，将目标物体收至功能层内部，所述的前仓门的底部设有毛刷；所述的数据采集层包括两个电机驱动板、舵机、摄像头支架和前摄像头，前摄像头固定于摄像头支架上，舵机安装在摄像头支架的一侧，并通过电机驱动板驱动，舵机的输出轴穿过机械臂上的通孔与功能层外壁固定。上述的驱动单元包括动力电机、固定器、全向轮，四个动力电机分别通过固定器与机械驱动层的底座相连，全向轮插接于动力电机上，全向轮随动力电机的输出轴旋转，所述的四个动力电机之间互成90°夹角，四个动力电机分别与机械驱动层底盘的一侧平行。上述的丝杆上开有凹槽，电机的输出轴连接丝杆的凹槽，电机带动丝杆转动，丝杆转动带动推板前后运动。上述的前摄像头的两侧分别设有备用的左侧超声测距模块和右侧超声测距模块，前摄像头的下方设有前超声测距模块。上述的前摄像头为双目摄像头。本专利技术提到的一种智能道路清扫机器人的使用方法，包括以下几个步骤：A）智能道路清扫机器人的运行；整个能动系统以Arduino Pro Mini控制板为控制枢纽，通过Arduino Pro Mini控制板内部控制算法可实现整个机器的高机动性行进，通过对机器主体各部分的精准控制，实现流畅开门，出仓，收仓，关门的一系列动作，通过全向轮连接四个互成90°夹角的动力电机，实现整个机器主体极高的机动性，可以在不调转车头的情况下完成8个方向的高速行进，当动力电机只有斜对的两个启动时，即可完成前、后、左、右4个方向的等速行驶；当4个动力电机同时开启即可完成左前、右前、左后、右后及自旋行驶；B）垃圾探测与障碍检测；数据采集层工作，通过采用左侧超声测距模块、右侧超声测距模块和前超声测距模块的感知系统共同作用，用来避开车辆及行人，Arduino Pro Mini控制板在对双目摄像头获得的图形进行校准后，依靠双目匹配得到的含有深度信息的图像，结合实景图，判断出一个机器主体最佳行驶方向；C）方向定位与自动微调；当待测物体进入到规定范围后，由驱动单元控制动力电机1.1接近待清理物体；在接近的过程中，机器主体不断调整自身位置，可以正对待清理物体，提高清理的成功率，直至待清理物体进入距机器主体12cm范围内，机器主体停止，微调机器主体位置；D）垃圾的清扫；垃圾的清扫分为垃圾扫入仓体和垃圾出仓倾倒两部分，电机带动丝杆旋转，所述丝杆连接推板，推板带动滑板前后运动，滑板露出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂末端与前仓门相连，可带动前仓门进行伸屈运动，从而将目标物体收至功能层内部；两条机械臂和与之相连的前仓门便使机器完成扫入动作；两条机械臂时刻平行，协同工作，前伸时使前仓门打开，先向下摆动后回缩便可通过前仓门底部的毛刷将垃圾扫入仓体；当前仓门打开后，丝杆将推板推出，连带将滑板推出，滑板推到前仓门位置停止，即可将垃圾推出，同时滑板自然伸出形成斜坡，既可方便垃圾滚出，又可方便垃圾收集。本专利技术的有益效果是：1）采用了灵活性机动性更高的物理原件和结构设计，保证了在条件苛刻的道路环境下的顺利运行；搭载了立体视觉系统，做到了无人干扰下的智能化环境分析和常规清扫作业；2）两条机械臂和与之相连的前仓门便使机器完成扫入动作；两条机械臂协同工作，前伸时使前仓门打开，先向下摆动后回缩便可通过前仓门底部的毛刷将垃圾扫入仓体；当前仓门打开后，丝杆将推板推出，连带将滑板推出，滑板推到前仓门位置停止，即可将垃圾推出，同时滑板自然伸出形成斜坡，既可方便垃圾滚出，又可方便垃圾收集；3）驱动单元使用了可全方向行进的全向轮，并采用了四个动力电机之间互成90°夹角形成风车形车轮布局，充分发挥了动力电机和全向轮的性能，使机器人做到了8个方向无差别行进；4）前摄像头采用左侧超声测距模块、右侧超声测距模块和前超声测距模块，实现了立体交互探测，提高了探测结果的准确性和探测的全面性。附图说明附图1是本专利技术的结构示意图；附图2是本专利技术的功能层的结构图；附图3是本专利技术的数据采集层的结构图；附图4是驱动单元的结构图；上图中：驱动单元1、左侧摄像头2、前摄像头3、机械臂4、机械驱动层5、数据采集层6、功能层7、右侧摄像头8、电机9、丝杆10、推板11、滑板12、挡板13、前超声测距模块14；动力电机1.1、固定器1.2、全向轮1.3；电机驱动板6.1、舵机6.2、摄像头支架6.3。具体实施方式     结合附图1-4，对本专利技术作进一步的描述：本专利技术提到的一种智能道路清扫机器人，包括机器主体，机器主体包括机械驱动层5、数据采集层6、功能层7、Arduino Pro Mini控制板，机械驱动层5、数据采集层6和功能层7分别通过Arduino Pro Mini控制板连接控制，所述的机械驱动层5的底部设有驱动单元1，机械驱动层5上部为功能层7，功能层7包括电机9、丝杆10和机械臂4，功能层7的两侧安设有机械臂4，功能层7的内部设有电机9和丝杆10，电机9带动丝杆10旋转，所述丝杆10连接推板11，推板11带动滑板12前后运动，滑板12伸出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂4末端与前仓门13相连，可带动前仓门13进行伸屈运动，将目标物体收至功能层7内部，所述的前仓门13的底部设有毛刷；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能道路清扫机器人，包括机器主体，其特征是：机器主体包括机械驱动层（5）、数据采集层（6）、功能层（7）、Arduino Pro Mini控制板，机械驱动层（5）、数据采集层（6）和功能层（7）分别通过Arduino Pro Mini控制板连接控制，所述的机械驱动层（5）的底部设有驱动单元（1），机械驱动层（5）上部为功能层（7），功能层（7）包括电机（9）、丝杆（10）和机械臂（4），功能层（7）的两侧安设有机械臂（4），功能层（7）的内部设有电机（9）和丝杆（10），电机（9）带动丝杆（10）旋转，所述丝杆（10）连接推板（11），推板（11）带动滑板（12）前后运动，滑板（12）伸出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂（4）末端与前仓门（13）相连，可带动前仓门（13）进行伸屈运动，将目标物体收至功能层（7）内部，所述的前仓门（13）的底部设有毛刷；所述的数据采集层（6）包括两个电机驱动板（6.1）、舵机（6.2）、摄像头支架（6.3）和前摄像头（3），前摄像头（3）固定于摄像头支架（6.3）上，舵机（6.2）安装在摄像头支架（6.3）的一侧，并通过电机驱动板（6.1）驱动，舵机（6.2）的输出轴穿过机械臂（4）上的通孔与功能层（7）外壁固定。...

【技术特征摘要】
1.一种智能道路清扫机器人，包括机器主体，其特征是：机器主体包括机械驱动层（5）、数据采集层（6）、功能层（7）、Arduino Pro Mini控制板，机械驱动层（5）、数据采集层（6）和功能层（7）分别通过Arduino Pro Mini控制板连接控制，所述的机械驱动层（5）的底部设有驱动单元（1），机械驱动层（5）上部为功能层（7），功能层（7）包括电机（9）、丝杆（10）和机械臂（4），功能层（7）的两侧安设有机械臂（4），功能层（7）的内部设有电机（9）和丝杆（10），电机（9）带动丝杆（10）旋转，所述丝杆（10）连接推板（11），推板（11）带动滑板（12）前后运动，滑板（12）伸出功能层后，可自由垂下，与地面形成坡道；两侧的机械臂（4）末端与前仓门（13）相连，可带动前仓门（13）进行伸屈运动，将目标物体收至功能层（7）内部，所述的前仓门（13）的底部设有毛刷；
所述的数据采集层（6）包括两个电机驱动板（6.1）、舵机（6.2）、摄像头支架（6.3）和前摄像头（3），前摄像头（3）固定于摄像头支架（6.3）上，舵机（6.2）安装在摄像头支架（6.3）的一侧，并通过电机驱动板（6.1）驱动，舵机（6.2）的输出轴穿过机械臂（4）上的通孔与功能层（7）外壁固定。
2.根据权利要求1所述的智能道路清扫机器人，其特征是：所述的驱动单元（1）包括动力电机（1.1）、固定器（1.2）、全向轮（1.3），四个动力电机（1.1）分别通过固定器（1.2）与机械驱动层（5）的底座相连，全向轮（1.3）插接于动力电机（1.1）上，全向轮（1.3）随动力电机（1.1）的输出轴旋转，所述的四个动力电机（1.1）之间互成90°夹角，四个动力电机（1.1）分别与机械驱动层（5）底盘的一侧平行。
3.根据权利要求1所述的智能道路清扫机器人，其特征是：所述的丝杆（10）上开有凹槽，电机（9）的输出轴连接丝杆（10）的凹槽，电机（9）带动丝杆（10）转动，丝杆（10）转动带动推板（11）前后运动。
4.根据权利要求1所述的智能道路清扫机器人，其特征是：所述的前摄像头（3）的两侧分别设有备用的左侧超声测距模块（2）和右侧超声测距模块（8），前摄像头（3）的下方设有前超声测距模块（14）。
5.根据权利要求4所述的智能道路清扫机器人，其特征是：所述的前摄像头（3）为双目摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭淑华，
申请(专利权)人：郭淑华，
类型：发明
国别省市：山东;37