一种运动场智能清扫机器人

文档序号:26091522发布日期:2021-07-30 18:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述清扫机器人包括:带有4个行走轮的车架、用于进行第一次清扫以清除碎屑与尘土的一次清扫器、用于抽吸碎屑与尘土的抽风吸尘器、用于喷射水雾以抑制尘土的喷水器、用于对目标垃圾进行第二次清扫的二次清扫器、控制器、垃圾箱、水箱、收纳箱,以及用于为一次清扫器、抽风吸尘器、喷水器、二次清扫器、控制器提供电能的电源;其中,按照从前往后的顺序,一次清扫器装设于车架底部前端侧,抽风吸尘器、喷水器依次装设有车架底部中间位置,二次清扫器装设于车架底部后端;垃圾箱装设于车架上中间靠前的位置,水箱装设于车架上且位于后部,收纳箱装设于车架后端外侧;控制器装设于所述运动场智能清扫机器人前端中间位置;

控制器,用于预先存储各类垃圾特征信息、设施特征信息,存储运动场地图、巡航路线、规划路线、目标垃圾设定体积、设定距离、设定半径;设定并存储起始工作点;根据激光雷达采集的信息构建运动场地图,根据运动场地图与陀螺仪检测信息确定所述运动场智能清扫机器人的位姿,根据对运动场中分类规划生成巡航路线,根据摄像头采集的障碍物信息、垃圾特征信息、设施特征信息确定目标垃圾信息、运动设施信息;确定目标垃圾清扫路径、绕行路径,并实时调整所述运动场智能清扫机器人的位姿;根据来自电源的电信号,向一次清扫器发送第一次清扫驱动信号、向抽风吸尘器发送抽吸驱动信号、向喷水器发送喷射驱动信号;根据所述运动场智能清扫机器人与目标垃圾之间的距离、目标垃圾信息向二次清扫器发送第二次清扫驱动信号。

2.根据权利要求1所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述一次清扫器包括:2个第一链条依附件、2个联轴器、2个第二链条依附件、2个齿轮轴、2个第一轴承、2个紧固件、2个第一主动齿轮、2个第一从动齿轮、2个第二主动齿轮、2个第二从动齿轮、2个第一环形限位槽、2个第二环形限位槽、2段弧形齿条、2个摆动固定件、2个摆动连接件、2个底板隔离件、电机稳固件、第一电机、联轴器、上位卡槽、电机隔离件、电机稳固件、第二电机、法兰、第二轴承、2条带第一长条毛刷的链条;其中,第一链条依附件、第二链条依附件均总体为长条形、两端头为弧形的环状结构;

一个第一链条依附件、一个第二链条依附件、一个联轴器、一个齿轮轴、一个第一轴承、一个紧固件、一个第一主动齿轮、一个第一从动齿轮、一个第二主动齿轮、一个第二从动齿轮、一个第一环形限位槽、一个第二环形限位槽、一段弧形齿条、一个摆动固定件、一个摆动连接件、一个底板隔离件构成第一清扫单元,另一个第一链条依附件、另一个第二链条依附件、另一个联轴器、另一个齿轮轴、另一个第一轴承、另一个紧固件、另一个第一主动齿轮、另一个第一从动齿轮、另一个第二主动齿轮、另一个第二从动齿轮、另一个第一环形限位槽、另一个第二环形限位槽、另一段弧形齿条、另一个摆动固定件、另一个摆动连接件、另一个底板隔离件构成第二清扫单元;第一清扫单元、第二清扫单元对称分布于车架纵向轴两侧,且处于车架前端侧;第一链条依附件、第二链条依附件、联轴器、齿轮轴、第一轴承、紧固件、第一主动齿轮、第一从动齿轮、摆动固定件、摆动连接件、底板隔离件均位于车架底部,第二主动齿轮第二从动齿轮、弧形齿条均位于车架上面,第一环形限位槽、第二环形限位槽均嵌装于车架本体上;

在第一清扫单元与第二清扫单元内,第一链条依附件一端与对应的第二链条依附件一端以交叉套接方式通过对应的联轴器连接,并由对应的紧固件将联轴器固定于车架底部;对应的第一主动齿轮可转动地固定于车架底部且靠近所述抽风吸尘器,第一链条依附件另一端套接于第一主动齿轮外侧,且第一链条依附件另一端通过对应的底板隔离件固定于车架底部;对应的第一轴承装设于车架底部最前端,对应的齿轮轴安装于第一轴承上,齿轮轴上安装有对应的第一从动齿轮,第二链条依附件另一端套接于第一从动齿轮外侧;对应的第一链条依附件与第二链条依附件上安装有1条带毛刷的链条;在第一清扫单元与第二清扫单元内,按照由前往后的顺序,车架上面依次安装有对应的弧形齿条、第二环形限位槽、第一环形限位槽,对应的第二主动齿轮、第二从动齿轮分别被限位于对应的第一环形限位槽内、第二环形限位槽内,对应的第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合,同时,对应的第二从动齿轮与弧形齿条也啮合;第二链条依附件另一端还依次通过对应的摆动连接件、摆动固定件连接对应的第二从动齿轮;

电机稳固件、第一电机、联轴器位于车架上部前端侧;第一电机通过电机稳固件固定于车架上面,第一电机输出轴与联轴器输入端固定连接,联轴器的2个输出端分别连接1个第二主动齿轮;

电机稳固件、第二电机、上位卡槽、电机隔离件、法兰、第二轴承均位于车架上面,第二电机上方通过电机稳固件固定于所述垃圾箱底部,第二电机输出轴通过电机隔离件连接法兰一端,法兰装设于上位卡槽内,上位卡槽固定于车架上面,法兰另一端穿过上位卡槽连接第二轴承一端,第二轴承另一端穿过车架连接到底板隔离件上。

3.根据权利要求2所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述2个对称装设的第一链条依附件之间的夹角为20°~30°,所述2个对称装设的第二链条依附件之间的夹角为115°~130°。

4.根据权利要求2所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,在所述第一清扫单元与所述第二清扫单元内,所述对应的弧形齿条、第二环形限位槽、第一环形限位槽具有相同的圆心,且圆心位于对应的联轴器的轴心上。

5.根据权利要求1所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述抽风吸尘器包括:第三电机、吸尘风机、滤尘杯、管道接口、吸尘管、第二长条毛刷、2个吸嘴紧固件、吸嘴、吸嘴软管、软管连接件、吸嘴连接环、2个固定杆;其中,吸尘风机下部开设于排气口;第三电机、吸尘风机、滤尘杯安装于车架上面的所述垃圾箱中,第二长条毛刷、2个吸嘴紧固件、吸嘴、软管连接件、吸嘴连接环、2个固定杆均位于车架底部;

第三电机输出轴连接吸尘风机的转轴,吸尘风机装设于滤尘杯顶端,滤尘杯底端固定于所述垃圾箱底部中间位置;

吸嘴两端分别固定有1个固定杆,2个吸嘴紧固件分别将2个固定杆固定于车架底部,吸嘴前侧的位置处还安装有第二长条毛刷,且吸嘴、第二长条毛刷位于车架底部中间位置;

按照从下往上的顺序,吸嘴依次通过吸嘴连接环、软管连接件、吸嘴软管、吸尘管、管道接口连通所述垃圾箱;吸尘管还通过所述垃圾箱内的管路连通滤尘杯。

6.根据权利要求5所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述吸嘴为宽扁平开口状。

7.根据权利要求5所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述抽风吸尘器还包括:2个用于为所述运动场智能清扫机器人提供支撑与运动助力的辅助车轮;2个辅助车轮分别安装于所述吸嘴两侧。

8.根据权利要求1所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述喷水器包括:水泵、第四电机、8个可转动的喷头、水泵开关、第一管道连接件、第二管道连接件;其中,

第四电机通过其输出轴连接水泵;水泵的进水口通过进水管道连通所述水箱,水泵的排水口通过排水管道连通8个喷头;靠近水泵的进水管道上还设置有第一管道连接件、水泵开关;水泵的排水口与排水管道之间通过第二管道连接件连接;

水泵、第四电机、水泵开关、第一管道连接件、第二管道连接件均位于车架上面,且水泵安装于所述水箱下方;8个喷头被平均分为2个喷头组,两个喷头组分别对称装设于车架底部轴线两侧,且两个喷头组均位于车架底部后端侧。

9.根据权利要求1所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述二次清扫器包括:第五电机、电机固定件、传动部件、万向节、第一连接叉、第二连接叉、传动连接件、差速器第一螺旋毛刷、第二螺旋毛刷、毛刷连接件、2个毛刷固定件、胶条、辅助滚轮;其中,

第五电机被电机固定件固定于车架底部后端侧;传动部件固定于车架底部后端侧中心位置处;2个毛刷固定件的一端对称地固定于车架后端两侧,2个毛刷固定件的另一端均与螺旋毛刷支件固定;第一螺旋毛刷、第二螺旋毛刷前左右对称地连接于螺旋毛刷支件上;胶条固定于螺旋毛刷支件前侧;辅助滚轮固定于所述收纳箱底端;

第五电机输出轴连接传动部件输入端,传动部件输出端通过第二连接叉连接万向节一端,万向节另一端依次通过第一连接叉、传动连接件、差速器连接第一螺旋毛刷、第二螺旋毛刷,螺旋毛刷支件的中心位置处连接所述收纳箱,且所述收纳箱位于螺旋毛刷支件后侧;

所述万向节一端、所述万向节另一端为对称的两端。

10.根据权利要求9所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述传动部件包括:蜗杆、第三从动齿轮;其中,蜗杆一端作为所述传动部件输入端,第三从动齿轮输出轴作为所述传动部件输出端;蜗杆与第三从动齿轮啮合;

所述第五电机输出轴连接蜗杆一端,第三从动齿轮输出轴连接所述第二连接叉一端。

11.根据权利要求1所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述控制器包括:存储单元、图像采集单元、场景采集单元、信息处理单元、巡航规划单元、路径规划单元、驱动单元;其中,

存储单元,用于预先存储各类垃圾特征信息、设施特征信息、目标垃圾设定体积、设定距离、设定半径,存储运动场地图、巡航路线、规划路线、起始工作点;

图像采集单元,用于将采集得到的红外图像、双目矫正图像、深度图像发送至信息处理单元;

场景采集单元,用于将激光雷达采集得到的方向信息、距离信息发送至信息处理单元;将陀螺仪检测得到的所述运动场智能清扫机器人的姿态信息发送至信息处理单元;

信息处理单元,用于将根据场景采集单元发送的方向信息、距离信息构建的运动场地图发送至巡航规划单元,按照来自巡航规划单元的巡航路线向驱动单元发送行走驱动信号;将图像采集单元发送的红外图像、双目矫正图像、深度图像确定的障碍物信息与各类垃圾特征信息、设施特征信息进行比对,以确定目标垃圾与运动设施,将目标垃圾信息与运动设施信息发送至路径规划单元;根据运动设施信息,判断运动设施是否处于巡航路线上:如果是,则向路径规划单元发送绕行指令;根据运动场地图与场景采集单元发送的所述运动场智能清扫机器人的姿态,确定所述运动场智能清扫机器人的位姿,并根据来自路径规划单元的目标垃圾清扫路径或绕行路径实时调整所述运动场智能清扫机器人的位姿;将运动场地图发送至存储单元;根据来自电源的电信号,向驱动单元发送一次控制信号、抽吸控制信号、喷射控制信号;根据所述运动场智能清扫机器与目标垃圾之间的距离、目标垃圾信息向驱动单元发送二次控制信号;

巡航规划单元,用于根据来自信息处理单元的运动场地图,将草坪区每端的跑道区半圆部分与运动区均作为一个整体半圆,在每个整体半圆内部由4条与该整体半圆圆心相同的同心半圆线按相同径向间隔进行分割;在每个整体半圆内,按照由外向内的顺序,将4条同心半圆线分别作为第一半圆规划线、第二半圆规划线、第三半圆规划线、第四半圆规划线;而且,对于2个整体半圆而言,2个第一半圆规划线相对应,2个第二半圆规划线相对应,2个第三半圆规划线相对应,2个第四半圆规划线相对应;2个第一半圆规划线分别与各自对应的整体半圆直径延长线相交于4个第一交点,该4个第一交点之间生成与草坪区长边平行的2条第一平行规划线;2个第二半圆规划线分别与各自对应的整体半圆直径相交于4个第二交点,该4个第二交点之间生成与草坪区长边平行的2条第二平行规划线;2个第三半圆规划线分别与各自对应的整体半圆直径相交于4个第三交点,该4个第三交点之间生成与草坪区长边平行的2条第三平行规划线;2个第四半圆规划线分别与各自对应的整体半圆直径相交于4个第四交点,该4个第四交点之间生成与草坪区长边平行的2条第四平行规划线;2个整体半圆的圆心之间生成第五平行规划线;4个第一交点之间还生成与草坪区宽边或宽边延长线重合的2条垂直规划线;以相同的圆心角作为角度间隔,将第一半圆规划线、第二半圆规划线、第三半圆规划线、第四半圆规划线均平均分割为10等份;除端点外,每条第一半圆规划线、每条第二半圆规划线、每条第三半圆规划线、每条第四半圆规划线上均生成9个分割点;将2条第一平行规划线、2条第二平行规划线、2条第三平行规划线、2条第四平行规划线、第五平行规划线均m等份;除端点外,每条第一平行规划线、每条第二平行规划线、每条第三平行规划线、每条第四平行规划线、第五平行规划线上均生成(m-1)个分割点;每条第一半圆规划线、每条第二半圆规划线、每条第三半圆规划线、每条第四半圆规划线上的分割点,每条第一平行规划线、每条第二平行规划线、每条第三平行规划线、每条第四平行规划线、第五平行规划线上的分割点,以及4个第一交点、4个第二交点、4个第三交点、4个第四交点、2个整体半圆的圆心点,均作为规划点;2条第一半圆规划线、2条第一平行规划线组成第一封闭线路,2条第二半圆规划线、2条第二平行规划线组成第二封闭线路,2条第三半圆规划线、2条第三平行规划线组成第三封闭线路,2条第四半圆规划线、2条第四平行规划线组成第四封闭线路,第一封闭线路、第二封闭线路、第三封闭线路、第四封闭线路、第五平行规划线之间通过2条垂直规划线连通;第一封闭线路、第二封闭线路、第三封闭线路、第四封闭线路、第五平行规划线、2条垂直规划线以及上述所有规划点共同组成了巡航路线,将巡航路线发送至信息处理单元、存储单元;将4个第一交点中的任一第一交点作为起始工作点,并将该起始工作点发送至存储单元;其中,m为自然数;

路径规划单元,用于根据信息处理单元发送的目标垃圾信息,确定距离目标垃圾最近的规划点作为路径起始点,将沿着巡航方向上距离目标垃圾最近的规划点的下一个规划点作为路径恢复点,将路径起始点、目标垃圾位置点、路径恢复点作为目标垃圾清扫路径,并将目标垃圾清扫路径发送至信息处理单元;根据信息处理单元发送的运动设施信息、绕行指令、设定半径,确定绕行半圆线,按照巡航方向将绕行半圆线与循环路线的两个交点依次作为绕行起始点、绕行恢复点,将绕行起始点、绕行半圆线、绕行恢复点作为绕行路径,并将绕行路径发送至信息处理单元;

驱动单元,用于根据信息处理单元发送的行走驱动信号,通过行走电机带动所述运动场智能清扫机器人进行巡航;根据信息处理单元发送的一次控制信号驱动所述一次清扫器进行第一次清扫,根据信息处理单元发送的抽吸控制信号驱动抽风吸尘器进行吸尘,根据信息处理单元发送的喷射控制信号驱动喷水器进行喷水抑尘;根据信息处理单元发送的二次控制信号驱动二次清扫器进行第二次清扫。

12.根据权利要求11所述的一种运动场智能清扫机器人,其特征在于,所述垃圾信息包括:垃圾位置、垃圾特征点;所述设施特征信息包括:运动设施位置、运动设施特征点;所述目标垃圾信息包括:目标垃圾位置、目标垃圾实时体积;

所述将图像采集单元发送的红外图像、双目矫正图像、深度图像确定的障碍物信息与各类垃圾特征信息、设施特征信息进行比对,以确定目标垃圾与运动设施,具体为:当障碍物信息中包含的障碍物特征点与一种垃圾特征点一致时,则所述障碍物为目标垃圾;当障碍物信息中包含的障碍物特征点与一种运动设施特征点一致时,则所述障碍物为运动设施;

所述根据信息处理单元发送的目标垃圾信息,确定距离目标垃圾最近的规划点作为路径起始点,具体为:所述根据信息处理单元发送的目标垃圾位置,确定距离目标垃圾最近的规划点作为路径起始点;

所述根据运动设施信息,判断运动设施是否处于巡航路线上,具体为:根据运动设施位置,判断运动设施是否处于巡航路线上;

所述根据所述运动场智能清扫机器与目标垃圾之间的距离、目标垃圾信息向驱动单元发送二次控制信号,具体为:当根据所述运动场智能清扫机器与目标垃圾之间的距离等于设定距离、且目标垃圾实时体积不小于目标垃圾设定体积时,所述信息处理单元向所述驱动单元发送二次控制信号。


技术总结
本发明提供一种运动场智能清扫机器人,包括:带有行走轮的车架、一次清扫器、抽风吸尘器、喷水器、二次清扫器、控制器、垃圾箱、水箱、收纳箱、电源;其中,一次清扫器装设于车架底部前端侧,抽风吸尘器、喷水器依次装设有车架底部中间位置,二次清扫器装设于车架底部后端;垃圾箱装设于车架上中间靠前的位置,水箱装设于车架上且位于后部,收纳箱装设于车架后端外侧;控制器装设于所述运动场智能清扫机器人前端中间位置。本发明所述运动场智能清扫机器人具有劳动强度小、效率高、成本低等特点,可广泛应用于垃圾清扫领域。

技术研发人员:陈小砖;张新民;王勇祺;刘天恩;张鑫龙;易仁超;李帅;于梦霖;黄婕;董宇;田熙颖;刘龙飞;原萌
受保护的技术使用者:河南理工大学
技术研发日:2020.08.28
技术公布日:2021.07.30
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1