阅读说明：本技术 一种基于机器视觉的无人驾驶智能扫路车 (Unmanned intelligent sweeping machine based on machine vision ) 是由 周汉杰 朱金栋 沈永峰 其他发明人请求不公开姓名 于 2019-12-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及环卫车领域的一种基于机器视觉的无人驾驶智能扫路车。为了解决现在扫路车效率不高,自动化程度低的问题,这辆扫路车通过机器视觉和人工神经网络具有自主导航,自主驾驶,自主作业的功能。本发明需要先将车辆前进路线上贴好车道线,位于车辆前方的摄像头将拍到的车道线图像传输到我们的开发板中,然后开发板对图像进行处理提取图像中的路径导航信息,从而通过改变电机转速实现车辆的自主驾驶功能。除此之外,本发明加装了红外传感器与光电编码器对扫路车实行双闭环控制,保证了扫路车安全自主驾驶。(The invention relates to an unmanned intelligent road sweeper based on machine vision, belonging to the field of sanitation vehicles. In order to solve the problems of low efficiency and low automation degree of the existing sweeping machine, the sweeping machine has the functions of autonomous navigation, autonomous driving and autonomous operation through machine vision and an artificial neural network. According to the invention, the lane lines are pasted on the advancing route of the vehicle, the camera positioned in front of the vehicle transmits the captured lane line images to the development board, and then the development board processes the images to extract the path navigation information in the images, so that the autonomous driving function of the vehicle is realized by changing the rotating speed of the motor. In addition, the invention is additionally provided with an infrared sensor and a photoelectric encoder to carry out double closed-loop control on the sweeping machine, thereby ensuring the safe and autonomous driving of the sweeping machine.)

一种基于机器视觉的无人驾驶智能扫路车

技术领域

本发明属于环卫车领域，特别涉及一种无人驾驶的新型环卫车。

背景技术

扫路车是针对路面垃圾清扫的专用车辆。扫路车作为环卫设备之一，具备省时省力之功能。是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。可广泛适用于城市街道，市政广场以及机场道路面、城市住宅区、公园等道路清扫作业。扫路车不但可以清扫垃圾，而且还可以对道路上的空气进行除尘净化，保证了道路的干净整齐，防止尘土飞扬，延长路面使用寿命以及有减少和预防发生交通事故的优点。

一方面，现有的扫路车对于驾驶人员的驾驶技术与操作技术有一定的要求，如果操作不当，容易引发意外事故。最关键的是，现有的扫路车大部分都需要环卫工作者去驾驶或者控制，无法实现自动化智能化作业，不利于提高工作效率，造成了人力和财力的浪费。

发明内容

针对上述的现状，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作便捷、安全可靠、高度自动化、智能化的扫路车，这辆扫路车通过机器视觉和人工神经网络实现自主导航，自主驾驶，自主作业的功能。本项发明主要是针对公园、高档小区、物流园区、工业园区等车况简单，但清扫任务繁重的环境。本项发明的主要工作是以三到五公里每小时的速度自主地围绕工作地点清扫一圈或多圈。只需要少量的看守维护人员，极大的减少了人工的成本，着重体现了节能、环保、智能的核心价值观。

本项发明的功能是这样实现的：

首先从扫路车的自主作业功能出发，它的主驱动轮是两个后轮，由两台驱动电机分别驱动。从动轮是位于前方的万向轮，起到辅助转向的作用。车辆前方的两个盘刷分别由两个盘刷电机驱动，滚刷则由滚刷电机驱动。盘刷与滚刷起到的是清洁作业的作用，左边的盘刷电机顺时针旋转，右边的盘刷电机逆时针旋转，将车辆两边的垃圾扫到车辆的正前方，再由滚刷将垃圾扫进扫路车的垃圾箱，从而实现了扫路车的自主作业功能。

然后从扫路车的自主驾驶功能出发，首先我们将车辆前进路线上贴好车道线，位于车辆前方的摄像头将拍到的车道线图像传输到我们的树莓派开发板中，通过我们的开发板对图像进行灰度化处理，滤波降噪，图像分割，膨胀与腐蚀，阴影去除等一系列处理，提取图像中的路径导航信息，从而改变电机转速实现车辆的自主驾驶功能。具体操作如下：

当车道线为直线时，表示前方直行，控制双驱动电机同转速前进。

当车道线为右转弯曲线时，表示前方右转弯，保持左驱动电机转速不变，降低右驱动电机转速。

当车道线为左转弯曲线时，表示前方左转弯，保持右驱动电机转速不变，降低左驱动电机转速。

当开发板的红外传感器显示前方有障碍物时，表示需要刹车，控制双驱动电机停转。

除此以外，为了确保车辆的低速安全行驶，本发明在驱动电机上各安装一个光电编码器，光电编码器用作测量电机的转速并反馈给开发板，将实际的转速与开发板给定的转速作比较，当误差较大时立即控制驱动电机停转，有效的避免事故的发生。

本发明的有益效果在于：初步解决了扫路无人驾驶的问题，实现了环保工作的智能化，节省了时间成本与人工成本，大大减轻了环卫工人的工作负担。

附图说明

图1是正面扫路车结构示意图。

图2是侧面扫路车结构示意图。

图3是加装外壳的整车图。

图4是万向轮的结构图。

图5是单片机的引脚图。

图6是红外传感器的电路图。

图中，1盘刷，2万向轮，3盘刷电机，4摄像头，5开发板，6电源，7滚刷电机，8滚刷，9垃圾桶，10左驱动电机，11左驱动轮，12控制电路主体，13结构主体，14右驱动电机，15右驱动轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

结合图1到4，一种基于机器视觉的无人驾驶智能扫路车，分为清扫部件和驱动部件，清扫部件分为滚刷8、盘刷1和垃圾桶9。盘刷将两侧垃圾聚集到滚刷前，再由滚刷扫进垃圾桶，实现清扫功能。

上述的驱动部件由万向轮2、摄像头4、开发板5、双驱动电机10和14、双驱动轮11和15组成。首先我们将车辆前进路线上贴好车道线，位于车辆前方的摄像头4将拍到的车道线图像传输到我们的开发板5中，然后我们的开发板5对图像进行灰度化处理，滤波降噪，图像分割，膨胀与腐蚀，阴影去除等一系列处理，提取图像中的路径导航信息，从而通过改变双驱动电机转速实现车辆的自主驾驶功能。

具体操作如下：

当开发板5处理后车道线显示为直线时，表示前方直行，控制双驱动电机10和14同转速前进。

当开发板5处理后车道线显示为右转弯曲线时，表示前方右转弯，保持左驱动电机10转速不变，降低右驱动电机14转速。

当开发板5处理后车道线显示为左转弯曲线时，表示前方左转弯，保持右驱动电机14转速不变，降低左驱动电机10转速。

上述开发板5中包含了红外传感器模块，当车辆前方出现障碍物时，开发板可以及时控制双电机停转，保证安全驾驶。

除此以外，为了确保车辆的低速安全行驶，本发明在驱动电机上各安装光电编码器一个，光电编码器用作测量电机的转速并反馈给开发板5，将实际的转速与开发板给定的转速作比较，当误差较大时立即控制驱动电机停转，有效的避免事故的发生。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。