自动化码头自动导航清扫车、清扫方法及系统与流程

本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种自动化码头自动导航清扫车、清扫方法及系统。

背景技术：

集装箱码头水平运输区域是指堆场前边线至码头前沿线之间的区域，其功能是服务于码头岸桥装卸船作业以及集装箱进出堆场作业，在集装箱码头设计中码头前方作业带的布置极为关键，决定着码头的营运效率。在全自动化集装箱码头的堆场海侧，一般通过agv（automatedguidedvehicle，自动引导车）实现码头与堆场间的自动化作业交接。

全自动化集装箱码头，通常agv运行区为自动运行区域，agv长时间的自动运行，造成轮胎粉末、地面水泥粉末及从集装箱上掉下的杂物等长时间的积聚，一般需要利用船舶作业间隙对agv运行区进行定期的清扫，甚至船舶密集时，需要占用一定的作业时间进行清扫，给码头生产及设备的安全运行均带来一定的影响。

现有的清扫车为人工驾驶，通常是在生产作业间隙时，锁闭全部或部分agv运行区域进行清扫，费时费力，遇生产作业繁忙时，agv运行场地通常得不到及时的清理。

技术实现要素：

本申请提供了一种自动化码头自动导航清扫车、清扫方法及系统，解决现有自动化码头自动运行区场地清扫与agv运输作业之间存在作业矛盾的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种自动化码头自动导航清扫车，包括清扫车主体，还包括通信模块、导航模块、控制模块和清扫模块；所述通信模块，用于接收码头设备管理系统发送的清扫作业指令；所述导航模块包括定位天线和定位单元；所述定位天线，用于基于所述清扫作业指令读取设定路线上铺设的标签；所述定位单元，用于基于所述标签所包含的位置信息对所述清扫车主体进行定位；所述控制模块，用于基于定位信息控制所述清扫模块在所述设定路线上执行清扫作业。

进一步的，所述导航模块还包括陀螺仪和编码器；所述陀螺仪和编码器，用于在所述定位天线没有读取到标签时进行相对位置推算。

进一步的，所述自动化码头自动导航清扫车还包括避障模块；所述避障模块，用于探测障碍物信息，以使得所述控制模块基于所述障碍物信息控制所述清扫车主体发出报警、减速或制动。

进一步的，所述通信模块包括若干车载天线和天线切换单元；所述若干车载天线分别安装于所述清扫车主体的若干位置上；所述天线切换单元，用于在任一车载天线与通讯基站链路中断时切换其他车载天线使用。

进一步的，所述清扫模块包括安装于所述清扫车主体底部的扫刷和垃圾存储器；所述垃圾存储器安装有满载检测传感器，用于检测所述垃圾存储器是否满载，并在满载时向所述控制模块发出满载信号。

提出一种自动化码头自动导航清扫方法，应用于上述的自动化码头自动导航清扫车中，所述方法包括：接收码头设备管理系统发送的清扫作业指令；基于所述清扫作业指令读取设定路线上铺设的标签，并基于所述标签所包含的位置信息对所述清扫车主体实施定位；基于定位信息控制清扫车主体在所述设定路线上执行清扫作业。

进一步的，在基于定位信息控制清扫车主体在所述设定路线上执行清扫作业时，所述方法还包括：接收并基于避障模块探测的障碍物信息判断所述清扫车主体是否遇到障碍，若是，控制所述清扫车主体发出报警、减速或制动。

进一步的，在基于定位信息控制清扫车主体在所述设定路线上执行清扫作业时，所述方法还包括：控制所述清扫车主体禁止进入所述自动化码头的禁行锁闭区域；以及，判断所述清扫车主体是否进入所述禁行锁闭区域，若是，控制停止执行清扫作业。

进一步的，在接收码头设备管理系统发送的清扫作业指令之前，所述方法还包括：所述码头设备管理系统判断所需清扫区域是否属于agv作业密集区域；若是，降低所述清扫作业的优先级别，在所述清扫区域的agv作业密集度小于设定值时发出所述清扫作业指令。

提出一种自动化码头自动导航清扫系统，包括码头设备管理系统和上的自动化码头自动导航清扫车。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的自动化码头自动导航清扫车、清扫方法及系统中，基于自动化码头agv自动运行区内的地面铺设了大量的诸如磁钉等类型的标签，每个标签内存储了其所处的绝对位置信息的事实，本申请提出的自动化导航清扫车设置导航模块读取标签信息，根据标签包含的位置信息对清扫车主体进行定位，从而可以实现自动导航清扫车在码头的agv自动运行区内执行清扫作业，这种清扫作业可以在生产作业的同时进行，无需人工接入，码头设备管理系统可以根据场地的作业状态和繁忙度派发清扫作业指令，不干扰正常的生产作业，既保证了agv自动运行区场地的清扫，又避免了清扫作业对生产的干扰，对提高agv的安全运行及自动化码头的装卸生产效率提供了保证，解决了现有自动化码头自动运行区场地清扫与agv运输作业之间存在作业矛盾的技术问题。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本申请提出的自动化码头自动导航清扫系统的系统架构图；

图2为本申请提出的自动化码头自动导航清扫方法的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的自动化码头自动导航清扫车，码头操作系统在发出清扫指令之后，码头设备管理系统可以根据agv运行区域内清洁情况以及agv作业情况发下清扫作业指令，由自动导航清扫车自动完成清扫任务，保证agv运行场地的清洁以及agv的安全运行。具体的，如图1所示，本申请提出的自动化码头自动导航清扫车包括清扫车主体1，清扫车主体1上配置有通信模块2、导航模块3、控制模块4和清扫模块5；通信模块2用于接收码头设备管理系统10发送的清扫作业指令；导航模块3包括定位天线31和定位单元32；定位天线31用于基于清扫作业指令读取设定路线上铺设的标签；定位单元32用于基于标签所包含的位置信息对清扫车主体进行定位；控制模块4用于基于定位信息控制清扫模块5在设定路线上执行清扫作业。

具体的，通信模块2包括若干车载天线21和天线切换单元22；若干车载天线21分别安装于清扫车主体的若干位置上，例如对称安装在清扫车主体的四角，可以同时接入无线通讯基站，接收码头设备管理系统的信号；天线切换单元22用于在任一车载天线21与通讯基站链路中断时切换其他车载天线使用，不会影响清扫车与码头设备管理系统的网络通信。

本申请实施例中，定位天线31为rfid天线，在清扫车主体1的前后各安装一个，通过rfid天线读取按照设定路线、设定规律埋设在agv运行区域地面上的标签，每一次前后rfid天线同时读取到标签后，定位单元32对清扫车主体的位置进行一次绝对位置矫正；导航模块3还包括陀螺仪33和编码器34；陀螺仪333和编码器34用于在定位天线31没有读取到标签时进行相对位置推算，直到下一次前后rfid天线同时读取到标签后，定位单元32又一次的进行绝对位置的矫正，可保证导航定位偏差控制在可接受范围内；这里相对位置推算的方法采用现有任一种采用陀螺仪和编码器实现其安装主体的相对位置推算的方法，本申请不做具体限定。

本申请实施例中，自动化码头自动导航清扫车还包括避障模块6；避障模块由激光传感器来实现，清扫车主体的车头和车位各安装一个，用于探测障碍物信息，例如障碍物的体积大小、距离、方向等信息，并传给控制模块4以使得控制模块4基于障碍物信息控制清扫车主体1发出报警、实施减速或制动等。

清扫模块5包括安装于清扫车主体1底部的扫刷51和垃圾存储器52；垃圾存储器52安装有满载检测传感器，用于检测垃圾存储器是否满载，并在满载时向控制模块发出满载信号；实际应用中，控制模块4通过一驱动模块7驱动清扫模块5执行清扫作业，驱动模块7由驱动器及液压控制组成，驱动清扫车主体的行走及制动。

基于上述提出的自动化码头自动导航清扫车，本申请提出一种自动化码头自动导航清扫方法，应用于上述提出的自动化码头自动导航清扫车中，如图2所示，包括如下步骤：

步骤s21：接收码头设备管理系统发送的清扫作业指令。

码头设备管理系统接收码头操作系统的清扫指令后，根据agv运行场地内的清洁情况以及agv作业情况（密集度、繁忙度等）下发清扫作业指令，该清扫作业指令中包含有自动导航清扫车执行清扫作业的设定路线等信息。

步骤s22：基于清扫作业指令读取设定路线上铺设的标签，并基于标签所包含的位置信息对清扫车主体实施定位。

自动导航清扫车通过车载天线在接收到码头设备管理系统下发的清扫作业指令后，首先验证清扫作业指令的有效性，在判断清扫作业指令有效后，通过状态自检确认自身是否具备清扫作业的条件，这里的状态自检包括清扫车燃料或电池电量、垃圾存储器状态等等，在具备清扫作业条件时，可选择执行或者不执行，若执行，则定位天线读取设定路线上铺设的标签，定位单元则基于标签所包含的位置信息对清扫车主体实施定位。

步骤s23：基于定位信息控制清扫车主体在设定路线上执行清扫作业。

控制模块基于定位信息控制清扫车主体在设定路线上执行清扫作业。

步骤s24：接收并基于避障模块探测的障碍物信息判断清扫车主体是否遇到障碍，若是，步骤s25：控制清扫车主体发出报警、减速或制动。

在控制模块基于定位信息控制清扫车主体在设定路线上执行清扫作业期间，避障模块探测障碍物信息，控制模块则基于障碍物信息判断清扫车主体是否遇到障碍物，在遇到障碍物时，控制清扫车主体发出报警，并实施减速或者制动，以避免与障碍物发生碰撞。

本申请实施例中，自动导航清扫车等同于作业agv同样接收码头设备管理系统的控制和调度，也遵循码头设备管理系统的禁行锁闭区策略，也即，在基于定位信息控制清扫车主体在设定路线上执行清扫作业期间，步骤s26：控制清扫车主体禁止进入自动化码头的禁行锁闭区域；以及，步骤s27：判断清扫车主体是否进入禁行锁闭区域，在清扫车主体已经进入禁行锁闭区域时，步骤s28：控制停止执行清扫作业。

如前所述，自动导航清扫车在接收码头设备管理系统发送的清扫作业指令之前，码头设备管理系统应遵循尽量减少自动导航清扫车对agv生产作业的干扰原则，首先判断所需清扫区域是否属于agv作业密集区域；若是，则降低清扫作业的优先级别，在清扫区域的agv作业密集度小于设定值时发出清扫作业指令。

上述可见，本申请提出的自动化码头自动导航清扫车和清扫方法及中，基于自动化码头agv自动运行区内的地面铺设了大量的诸如磁钉等类型的标签，每个标签内存储了其所处的绝对位置信息的事实，本申请提出的自动化导航清扫车设置导航模块读取标签信息，根据标签包含的位置信息对清扫车主体进行定位，从而可以实现自动导航清扫车在码头的agv自动运行区内执行清扫作业，这种清扫作业可以在生产作业的同时进行，无需人工接入，码头设备管理系统可以根据场地的作业状态和繁忙度派发清扫作业指令，不干扰正常的生产作业，既保证了agv自动运行区场地的清扫，又避免了清扫作业对生产的干扰，对提高agv的安全运行及自动化码头的装卸生产效率提供了保证，解决了现有自动化码头自动运行区场地清扫与agv运输作业之间存在作业矛盾的技术问题。

本申请提出自动化码头自动导航清扫车和清扫方面，是基于自动化码头自动导航清扫系统实现的，如图1所示，该系统包括码头操作系统20、码头设备管理系统10和自动化码头自动导航清扫车。码头操作系统20下发清扫作业指令给码头设备管理系统10，码头设备管理系统10则经过对agv运行场地的作业状态下发清扫作业指令，自动导航清扫车则基于清扫作业指令基于自动导航实现自动清扫作业，有效缓解了自动化码头agv运行场地内清扫与agv作业之间的矛盾，实现了agv运行场地清扫的自动化和智能化。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。