具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“另一”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

实施例1

现有的薄冰清除车主要存在结构复杂、体积大、对路面损伤大等缺陷，使用有很大的局限性，在桥梁、匝道、长大纵坡、山地区域等特殊路段难以应用，且对交通畅通影响较大，同时，现有的薄冰清除车大多依靠人工进行驾驶、除冰等操作，智能化程度低。

针对上述问题，本实施例设计了一种路面友好型无人电动薄冰清除车。

如图1所示，本实施例的路面友好型无人电动薄冰清除车，在车体上设置有计算机12、感知模块、通信模块、控制模块3、升降模块13、除冰模块14、清扫模块1、驱动模块5及电源模块。

计算机12安装于车体驾驶时内，主要用于分析远程管理部门发来的指令、分析车辆自身周围的实时三维信息和行驶路线、向控制模块3发送信息指令等。

感知模块与计算机12信号连接，目的是获取车辆自身位置及自身周围实时三维信息，构建环境地图，进行道路覆盖冰雪、行人、非机动车及障碍物的识别分类；本实施例的感知模块包括探头7、雷达8和GPS导航器11，其中，探头7有两个，分别安装在车体顶部靠前和后部，雷达8安装在车体顶部中心位置，探头7配合雷达8，用于感知道路环境，并根据感知获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向速度和行驶速度，从而使除冰车能够安全、可靠地在道路上行驶；GPS导航器11安装于车体驾驶室内，主要实现定位及路径规划功能，配合计算机12，结合车内搭载的智能驾驶仪实现无人驾驶。

通信模块与计算机12信号连接，且与外界信号连接，目的是实现车辆与外界的通信；本实施例的通信模块包括报警器9和通信器10，报警器9安装于车体顶部，在车体行驶避障时，向外界发出警报，报警器9为声光报警，在报警时能进行警报闪烁及声音警报；通信器10安装于车体前部，实时掌握除冰状态信息，并将结冰炉况信息以及车辆位置信息传输上报至远程管理部门，供其进行远程调度。

控制模块3为车辆动作运动的控制中心与以及进行感知、定位数据的处理；感知模块、通信模块及控制模块3构成无人驾驶系统，感知模块、通信模块、驱动模块5、电源模块、除冰模块14均与控制模块3相连接，除冰模块14与清扫模块1相连接；在各模块的协调配合下，使得本实施例的路面友好型无人电动薄冰清除车能在无人驾驶的情况下，快速完成对有、无障碍物的道路积雪薄冰的除冰清扫任务。

升降模块13如图2、图5、图6、图7和图8所示，升降模块13安装于车体前端，主要目的是使除冰模块14实现升降动作，本实施例的升降模块13采用垂直升降滑板结构，结构包括有下端固定座37、丝杠38、滑块39、滑轨43、滑板40、上端固定座41、主动带轮45、从动带轮42、丝母47和底座44；其中，

底座44为钢结构焊接成型，通过螺栓结构22固定连接在车体前端底部；丝杠38竖直布置，丝杠38的上端和下端分别通过上端固定座41和下端固定座37固定于底座44前方，上端固定座41和下端固定座37均通过螺栓结构22固定安装在底座44上，丝杠38为滚珠丝杠，可绕其轴线做转动运动；滑轨43有两条，相互平行，以丝杠38轴线为中心线对称安装于底座44前端面上，并通过螺栓结构22与底座44固定连接；滑块39有两个，分别配合滑动嵌套于各滑轨43上；滑板40水平布置，通过螺栓结构22与两个滑块39固定连接；丝母47套接于丝杠38上，丝母47与丝杠38传动连接，丝母47与滑板40固定连接；本实施例的丝杠38由驱动模块5中的步进电机46驱动转动，升降模块13的从动带轮42采用同步带轮，通过平键传动连接于丝杠38的上端部；主动带轮45采用同步带轮，通过平键传动连接于步进电机46的输出轴；主动带轮45与从动带轮42通过同步带实现传动；步进电机46采用1605型电机，通过螺栓结构22固定安装于底座44上，步进电机46驱动主动带轮45转动，从动带轮42同步转动后驱动丝杠38旋转，由于丝杠38通过上端固定座41和下端固定座37固定，带动丝母47垂直上下移动，实现滑板40的垂直升降；除冰模块14传动连接于滑板40上，进而随着滑板40升降而升降。

除冰模块14如图2和图4所示，包括连接板36、调心轴承座29、导向套31、驱动轴26、调节弹簧30和除冰刷头；其中，

连接板36通过螺栓结构22与滑板40固定传动连接，滑板40上可固定有一个或多个连接板36，本实施例以固定两个连接板36为例，即在升降模块13的滑板40上并排设有两组除冰模块14,；在连接板36的前端面上固定连接有调心轴承座29，本实施例有两组调心轴承座29，两组调心轴承座29分别位于滑板40前端的两端处，且各调心轴承座29的轴向均垂直于水平面设置，如图2所示，导向套31数量与调心轴承座29匹配，本实施例中为两个，均配合竖直安装于各调心轴承座29中，导向套31的顶端与驱动模块5传动连接，更具体地说，驱动模块5包括除冰驱动电机33及减速机构32，除冰驱动电机33及减速机构32均通过螺栓结构22固定连接于连接板36上，减速机构32的输出轴与导向套31顶端通过键34连接实现传动；调心轴承座29通过卡簧35定位；本实施例的导向套31为两端开口的中空套体结构，在导向套31内底端处沿轴向对称加工有中空的导向键槽；驱动轴26的一端外侧壁上对称安装有滑销28，滑销28通过沿驱动轴26径向布置的内六角螺栓27与驱动轴26固定连接；滑销28配合安装于导向键槽处，不仅能实现导向套31与驱动轴26传递动力，还可使驱动轴26沿着导向套31轴向上下滑动；调节弹簧30安装在导向套31内，一端与驱动轴26置于导向套31内的端部抵接，另一端与导向套31内顶部抵接，不进行除冰作业时调节弹簧30处于自由状态，进行除冰作业时除冰刷头所可能受除冰阻力局部陡增或者路面不平等因素影响，驱动轴26沿导向套31上下滑动后实现过载保护，避免损伤路面；

本实施例的除冰刷头包括刷盘24和刷头组，刷头组包括固定板18和钢丝绳股16，其中，

刷盘24通过刷头固定座25与驱动轴26底端传动连接，刷头固定座25与刷盘24焊接一体，刷头固定座25套接于驱动轴26底端，且通过键连接实现传动；刷盘24垂直于驱动轴26布置，即刷盘24水平布置；

进一步地，刷头组的固定板18顶部中部与刷盘24底部活动连接，本实施例示出活动连接的一种具体结构：

固定板18顶部中部贯穿布置有旋转销轴19，在刷盘24底部固定连接有销轴轴承座23，旋转销轴19与销轴轴承座23配合连接，使得固定板18能绕旋转销轴19转动；在固定板18顶部两端分别布置预紧螺栓21，预紧螺栓21穿过刷盘24，且预紧螺栓21底部与固定板18顶部固定连接，在预紧螺栓21螺杆上套设压缩弹簧20，压缩弹簧20一端与固定板18顶部抵接，另一端与刷盘24底部抵接；旋转销轴19、销轴轴承座23、预紧螺栓21及压缩弹簧20组成了刷头浮动机构，当作业路面高低不平时，旋转销轴19旋转，并使压缩弹簧20变形，当作业路面平坦时，压缩弹簧20回位后恢复到初始状态，达到路面仿形的效果，能有效提高清除效率并降低清雪除冰过程中因路面不平引起的对路面的机械损伤；

每个刷头组上有若干个钢丝绳股16，本实施例采用直径为15mm的长度相同的钢丝绳股16通过卡具17安装在固定板18两侧；在每个钢丝绳股16底部侧面均套设有防散套15,用于防止除冰时钢丝绳散股；

本实施例在每个刷盘24上设有两组刷头组，在升降模块13的滑板40前端固定有两组除冰模块14，即每个除冰车辆前端有四组刷头组，能够快速有效的清楚道路积雪薄冰，且四组刷头组配合四组刷头浮动机构能在除冰过程中有效全面的进行路面仿形，进一步降低对路面的机械损伤，配合各除冰模块14的调节弹簧30处的结构，对于起伏不平等复杂路况环境仍能有效除冰，且不会对路面及除冰模块14造成损伤。

清扫模块1如图1、图3和图9所示，包括固定于车体后端底部的连接臂，以及滚刷，滚刷水平布置，滚刷轴心与连接臂转动连接，驱动模块5还包括驱动滚刷转动的电机，电机与连接臂固定连接，且电机输出轴与滚刷传动连接，电机启动后即可驱动滚刷转动；本实施例中滚刷的轴线与车体纵向轴线呈75°夹角，如图3所示，此设计能确保滚刷转动时，有效将除冰后的冰雪清扫抛洒至车体旁侧，以我国驾驶习惯和行驶规则为例，图3中的布置方式，在除冰过程中，清扫模块1能有效将残余冰雪抛洒至道路边缘，从而彻底清除道路积雪薄冰。

驱动模块5包括安装在车体后部驱动车体行驶的驱动件，以及前述的驱动升降模块13丝杠38动作的步进电机46、驱动除冰模块14导向套31转动的除冰驱动电机33及减速机构32、驱动清扫模块1滚刷转动的电机。

电源模块包括动力电池2、无线受电模块4、电量管理器6，用于本实施例的薄冰清除车的供电续航，其中动力电池2储存并输出电能；无线受电模块4用于连接路边充电桩，对动力电池2充电；电量管理器6分别与动力电池2及计算机12信号连接，监测动力电池2电量并将电量信息反馈至计算机12；

本实施例中，当电量管理器6监测到动力电池2电量值低于要求值时，计算机12发送命令至控制模块3，控制模块3收到命令后，通过控制车辆运行速度及方向行驶到充电桩附近并反馈信息到计算机12，雷达8识别充电桩周边环境信息，判断周边是否存在临时障碍物阻碍充电，并实时上传信息给到计算机12，GPS导航器11实时校准车辆定位数据和方向数据，计算机12通过对GPS导航器11和雷达8上传的数据进行分析，判断车辆是否达到可以充电的位置和方向，发送命令连接充电桩开启充电模式。

本实施例的路面友好型无人电动薄冰清除车，通过感知模块、通信模块与控制模块3组成了无人驾驶系统，可以在无人力的环境下完成清雪除冰工作；除冰模块14中，刷头组的刷头浮动机构有自适应特点，通过半刚性和柔度性质，可以完成对路面被压实的积雪清扫，并利用自适应除冰刷头“压溃+铣削”的除冰机理完成对路面清雪除冰作业，配合导向套31中的调节弹簧30，能适应各种复杂路况，在不损伤路面情况下进行有效的薄冰积雪清除操作。

实施例2

本实施例的路面友好型无人电动薄冰清除车的使用方法，具体如下：

薄冰清除车启动，感知模块中的雷达8和探头7采集周围环境数据，同时检测周围目标，计算机12建立环境地图，同时将探头7采集的视觉信息和雷达8采集的数据进行融合、分类，确定地图中的道路覆盖冰雪、行人、障碍物及非机动车道等信息；

车辆进行除冰作业时，通过GPS导航器11进行定位并规划除冰路径，通过雷达8和探头7感知道路环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向角度和行驶速度，从而使除冰车能够安全、可靠地在道路上行驶；通信模块随时掌握除冰状态，通过通信器10上报结冰路况信息及车辆相关位置信息，供管理部门远程调度，同时在行驶过程中避让障碍物时，报警器9开启警报闪烁LED灯及警报声音；

当车辆向前行驶时，升降模块13的滑板40下降，带动各除冰模块14的钢丝绳股16接触地面，控制导向套31转动，从而使除冰刷头转动，进行除冰；当除冰时作业路面高低不平时，除冰模块14的旋转销轴19旋转，并使压缩弹簧20变形，当作业路面平坦时，压缩弹簧20回位后恢复到初始状态，达到路面仿形的效果，有效提高清除效率并降低清雪除冰过程中因路面不平引起的对路面的机械损伤；当除冰作业时除冰阻力局部陡增或者路面起伏程度大时，除冰模块14的驱动轴26沿导向套31上下滑动后实现过载保护，避免损伤路面；

当除冰模块14完成路面积雪薄冰的清除作业时，雷达8和探头7检测周围目标，并将环境信息传送至计算机12，由计算机12下达命令清扫模块1开始清扫作业，将清扫后的残余冰雪抛洒至道路边缘，彻底清除道路积雪薄冰；

当电量管理器6监测到动力电池2电量值低于要求值时，计算机12发送命令至控制模块3，控制模块3收到命令后，通过控制除冰机行走速度及方向行驶到路面充电桩附近并反馈信息到计算机12，雷达8识别充电桩周边环境信息，判断周边没有临时障碍物阻碍充电，并实时上传周边信息给到计算机12，GPS导航器11和探头7实时校准除冰机定位数据和车体方向数据，计算机12通过对GPS导航器11和雷达8上传的数据进行分析，判断车体是否达到可以充电的位置和方向，下发命令开通充电模式，车辆无线受电模块4与路面充电桩进行连接配对，实现动力电池2无线充电。

本实施例的路面友好型无人电动薄冰清除车的使用方法，通过无人驾驶技术，实现清雪除冰工作智能化，合理分配人力资源，提高工作效率；除冰过程采用纯电力为动力源，提高了能源利用率，对环境保护起到促进作用，助力“碳达峰”、“碳中和”目标的实现；且出除冰过程中采用“压溃+铣削”的除冰机理，进行路面仿形除冰，并在路面不平等情况时及时避让或进行过载保护，有效减小路面及除冰刷头机械损伤，快速彻底清除路面积雪薄冰。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。