智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人

第一章概述智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人是為更高效智能化完成垃圾清掃以及降低人力成本損耗而研制開發(fā)的新型機(jī)器人，整個作業(yè)過程中低噪音、無污染、零排放，全程實地監(jiān)控。智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用電控底盤平臺、智能控制模組、自動駕駛技術(shù)平臺（含環(huán)境感知系統(tǒng)、智能感知決策系統(tǒng)、高精度地圖及導(dǎo)航定位系統(tǒng)）、5G車聯(lián)網(wǎng)平臺（可連接4G）等，能夠自動識別障礙物、自動避障、自主完成清掃任務(wù)，智能一鍵召回，使用高精度地圖融合定位。環(huán)衛(wèi)作業(yè)具有工作強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、缺乏年輕作業(yè)者的問題，用人需求迅速飆升、人力成本居高不下，讓長期以來本就屬于勞動密集型領(lǐng)域的清潔行業(yè)壓力驟升。事實上，智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人正是解決這些問題的最佳選擇。智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人可定時根據(jù)任務(wù)代替人工完成清掃作業(yè)，有效規(guī)避園區(qū)人流擁擠時段，管理人員通過遠(yuǎn)程監(jiān)控實時查看機(jī)器人狀態(tài)，明顯降低管理成本，優(yōu)化城市管理模式，推動城市管理智能化升級。應(yīng)用智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人彌補(bǔ)了用人困難，同時加快智能化落地應(yīng)用，

第二章技術(shù)基礎(chǔ)2.1核心技術(shù)積累創(chuàng)始人陳文強(qiáng)獲國務(wù)院頒發(fā)的國家技術(shù)發(fā)明二等獎（汽車電子嵌入式平臺技術(shù)及應(yīng)用），共同完成項目成員：浙江大學(xué)校長吳朝暉（中國科學(xué)院院士），原中國第一汽車集團(tuán)副總工程師、技術(shù)中心主任、現(xiàn)清華大學(xué)教授李?。ㄖ袊こ淘涸菏浚┑?，該項目在汽車電子開發(fā)方法與環(huán)境、嵌入式實時操作系統(tǒng)平臺、汽車電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域發(fā)明了一系列關(guān)鍵方法和技術(shù)，再此基礎(chǔ)上研制成功了汽車電子嵌入式平臺并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，該成果填補(bǔ)了國內(nèi)空白，打破了國外壟斷，成果廣泛應(yīng)用于吉利汽車、中國第一汽車、奇瑞汽車等企業(yè)。我司與天津智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合成立智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)聯(lián)合實驗室。天津智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)研究院是一家集“產(chǎn)業(yè)平臺+投資基金+科技企業(yè)”三位于一體的智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新平臺。為了進(jìn)一步促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，雙方共同投入技術(shù)研發(fā)力量，將智能網(wǎng)聯(lián)&自動駕駛技術(shù)應(yīng)用于物業(yè)管理及服務(wù)領(lǐng)域，重點在技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研發(fā)、項目孵化、人才培養(yǎng)等四個方面進(jìn)行合作，天津智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)研究院將為我司提供全面的技術(shù)指導(dǎo)、咨詢等服務(wù)及提供高級技術(shù)人才培訓(xùn)。同時我司與浙江大學(xué)常州工業(yè)技術(shù)研究院簽訂智能駕駛技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用合作協(xié)議，協(xié)助我司建立智能交通技術(shù)公共實驗室。浙江大學(xué)常州工業(yè)技術(shù)研究院智能電子信息研究中心，主要研究領(lǐng)域包括智能車輛自動駕駛系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的汽車電子軟件開發(fā)平臺、汽車電子仿真測試平臺、面向人車環(huán)境一體的汽車智能環(huán)境。圖1技術(shù)核心資源目前與電信、聯(lián)通等運(yùn)營商簽訂5G車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)合作協(xié)議、與北京智行者（一家專注于自動駕駛技術(shù)的公司）開展技術(shù)合作洽談。同時公司核心技術(shù)團(tuán)隊大部分來自吉利、東南、名品電子、福富軟件、清華、浙大等整車研發(fā)、控制器研發(fā)制造、互聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用開發(fā)的行業(yè)技術(shù)精英。圖25G技術(shù)核心資源2.2自主研發(fā)核心技術(shù)我司目前已具備一體化線控電動底盤平臺、智能控制模組、自動駕駛技術(shù)平臺（含環(huán)境感知系統(tǒng)、智能感知決策系統(tǒng)、高精度地圖及導(dǎo)航定位系統(tǒng)）、5G車聯(lián)網(wǎng)云平臺等技術(shù)研發(fā)能力。圖3產(chǎn)品與技術(shù)平臺2.2.1一體化線控電動底盤平臺一體化的線控電動底盤平臺，以硬件結(jié)構(gòu)共用性及可擴(kuò)展性為核心競爭力，可有效節(jié)省智慧環(huán)衛(wèi)機(jī)器人的開發(fā)周期及費(fèi)用；基于先進(jìn)的傳感器、控制器、執(zhí)行器、信息終端等技術(shù)集成，可使機(jī)器人具備智能的環(huán)境認(rèn)知能力，實時地、主動地、大量的信息交換，自動分析機(jī)器人行駛的安全及危險狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)措施。智能機(jī)器人技術(shù)研究重點是如何將各類創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行集成開發(fā)，形成核心技術(shù)體系，對構(gòu)建一個嶄新產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系具有極其重要實用價值。2.2.2智能控制模組智能控制模組，以控制協(xié)同為核心，軟硬件分離，產(chǎn)品可不斷迭代OTA升級，公司自行設(shè)計開發(fā)的整車控制器包括微控制單元、模擬量輸入輸出單元、繼電驅(qū)動單元、CAN總線接口、電源等各類模塊。實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)優(yōu)化管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控，以提高產(chǎn)品效率，確保安全性和可靠性。圖4機(jī)器人控制模組框圖2.2.3自動駕駛技術(shù)平臺自動駕駛技術(shù)是基于先進(jìn)的傳感器、控制器、執(zhí)行器、信息終端等多源信息技術(shù)的融合，可使智能機(jī)器人具備智能的環(huán)境認(rèn)知能力，綜合處理多樣化數(shù)據(jù)和因素，實時地、主動地、大量的信息交換，自動分析行駛的安全及危險狀態(tài)，并執(zhí)行智能感知決策指令。智能感知決策系統(tǒng)對行車進(jìn)行引導(dǎo)，避免障礙物和錯誤的行車指令。高精度導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供精準(zhǔn)定位和方向指引，確保駕駛速度的穩(wěn)定性和方向的正確性。圖5自動駕駛技術(shù)架構(gòu)2.2.45G車聯(lián)網(wǎng)云平臺我司將以5G+邊緣計算技術(shù)為核心搭建自動駕駛云平臺。選用超可靠低時延的5G通訊技術(shù)。通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署小規(guī)?；蛘弑銛y式數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行終端請求的本地化處理，以滿足超低延時需求。掌握邊緣計算和5G核心技術(shù)。圖6云平臺規(guī)劃圖云平臺采用分布式架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)高可擴(kuò)展性、高可靠性，滿足未來環(huán)衛(wèi)、保衛(wèi)、物流與接駁等不同應(yīng)用場景的自動駕駛智能機(jī)器人的接入和應(yīng)用需求。同時針對5G和邊緣計算技術(shù)做技術(shù)探索，通過云平臺、智能終端應(yīng)用實現(xiàn)智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程接管等超低延時、高帶寬傳輸?shù)募夹g(shù)應(yīng)用落地。在應(yīng)用上構(gòu)建車端應(yīng)用、手機(jī)端應(yīng)用以及小程序等不同層級的應(yīng)用，并開放平臺可與美團(tuán)、菜鳥、京東、物業(yè)公司等App接入，構(gòu)建基于自動駕駛智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用生態(tài)。第三章功能參數(shù)3.1第一代產(chǎn)品蝸小白自動駕駛清掃機(jī)器人蝸小白集激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波雷達(dá)等傳感器于一體，實現(xiàn)自主作業(yè)。清掃機(jī)器人脫離人工操作，自主在路面上完成清掃、灑水、垃圾收集等工作。蝸小白的出現(xiàn)極大地提高了清潔效率、降低了人工成本，同時讓清潔更智能。圖7蝸小白

1）整車尺寸參數(shù)蝸小白整車參數(shù)尺寸1450*916*1196（mm）清掃寬度100cm工作效率3000㎡/h爬坡能力15°最大行駛速度5km/h電池種類三元鋰電池充電時長4-5h續(xù)航里程30-40公里（綜合工況）續(xù)航時間6-8h（綜合工況）2）產(chǎn)品特色功能1、機(jī)器人全自動無人駕駛，高效完成清掃任務(wù)；2、多傳感器協(xié)同云端管理系統(tǒng)，激光雷達(dá)支持遠(yuǎn)距離探測、超聲波雷達(dá)支持近距離探測、攝像頭支持障礙物識別及環(huán)境建模等；3、車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)冗余安全設(shè)計，保障出行安全；4、全方位視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程接管操作；5、產(chǎn)品生命周期管控，OTA遠(yuǎn)程升級；6、100cm清潔寬度，雙邊強(qiáng)效地刷；7、強(qiáng)力清掃噴淋抑塵，多場地適用；8、80L大容量塵箱，可拆卸傾倒；9、機(jī)器人采用智能終端管理，操作簡單，管理便捷；10、綜合工況下，充電4-5小時，工作6-8小時，機(jī)器人可定時工作，自動完成日夜自動清掃任務(wù)；11、支持自動識別障礙物以及自動避障；12、機(jī)器人具備應(yīng)急急停與遠(yuǎn)程控制功能；13、多層級故障識別與應(yīng)對；14、鬧鐘式任務(wù)設(shè)計；15、自主泊車入位；16、智能一鍵召回；17、機(jī)器人使用高精度地圖，定位精準(zhǔn)；18、OTA升級；19、大數(shù)據(jù)分析。3）產(chǎn)品優(yōu)勢1、尺寸:小型車輛，（L×W×H）不超過1950mm；2、整車重量:不超過500kg；3、最大行駛速度:不超過7km/h；4、爬坡能力（角度）:不低于8度；5、試用環(huán)境溫度（室外）:-10℃~40℃；6、防護(hù)等級:IPX4；7、垃圾箱容量:不低于50L；8、故障響應(yīng)時間：不超過7小時；9、清掃寬度:不低于80cm；10、工作效率:不低于3000m/h；11、電池材料:三元鋰電池；12、☆電池衰減率:充放電1500次，電池容量不低于出廠容量的70%；13、續(xù)航時間:不小于4小時；14、續(xù)航里程:不少于20Km（綜合工況）；15、☆激光雷達(dá)有效范圍:不小于20m；16、超聲波雷達(dá):不少于10個；17、網(wǎng)絡(luò)支持:4G；18、☆系統(tǒng)軟件升級:支持在線升級；19、☆自動停車感知距離:不超過2m；20、☆傳感器感知范圍:不小于240°；21、★感知能力:支持人、自行車、汽車等不同類別的感知能力；22、☆感知精度:誤差≤0.5m；23、定位精度:小于10cm；24、★循跡功能:支持循跡功能，按照設(shè)定路線實現(xiàn)自動駕駛；25、★避障功能:支持障礙物識別與避障功能；26、☆一鍵召回:支持一鍵召回功能；27、☆發(fā)布任務(wù):支持手機(jī)端發(fā)布任務(wù)；28、清掃范圍:支持室內(nèi)、室外清掃；29、軟件運(yùn)行安全防護(hù):設(shè)計了監(jiān)控線程安全的監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制；30、支持多定位方式:支持相對定位和絕對定位兩種定位方式；31、☆倒車避障:支持倒車避障功能。3.2第二代產(chǎn)品笨小衛(wèi)、衛(wèi)機(jī)分在第一代自動駕駛清掃機(jī)器人基礎(chǔ)上產(chǎn)品升級配置，升級一體化底盤平臺，增加自動充電、人機(jī)語音交互、垃圾余量檢測及自動清理等功能。開發(fā)垃圾分類機(jī)器人，使環(huán)衛(wèi)機(jī)器人體系更智能。3.2.1笨小衛(wèi)圖8笨小衛(wèi)

1）整車尺寸參數(shù)笨小衛(wèi)整車參數(shù)尺寸1650*1030*912（mm）清掃寬度140cm工作效率3000㎡/h爬坡能力15°最大行駛速度5km/h電池種類鋰電池充電時長4-5h續(xù)航里程30-40公里（綜合工況）續(xù)航時間6-8h（綜合工況）2）產(chǎn)品特色功能1、機(jī)器人全自動無人駕駛，高效完成清掃任務(wù)；2、多傳感器協(xié)同云端管理系統(tǒng)，激光雷達(dá)支持遠(yuǎn)距離探測、超聲波雷達(dá)支持近距離探測、攝像頭支持障礙物識別及環(huán)境建模等；3、車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)冗余安全設(shè)計，保障出行安全；4、全方位視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程接管操作5、產(chǎn)品生命周期管控，OTA遠(yuǎn)程升級；6、140cm清潔寬度，雙邊強(qiáng)效地刷；7、強(qiáng)力清掃噴淋抑塵，多場地適用；8、80L大容量塵箱，可拆卸傾倒；9、機(jī)器人采用智能終端管理，操作簡單，管理便捷；10、綜合工況下，充電4-5小時，工作6-8小時，機(jī)器人可定時工作，自動完成日夜自動清掃任務(wù)；11、支持自動識別障礙物以及自動避障；12、機(jī)器人具備應(yīng)急急停與遠(yuǎn)程控制功能；13、多層級故障識別與應(yīng)對；14、鬧鐘式任務(wù)設(shè)計；15、自主泊車入位；16、智能一鍵召回；17、機(jī)器人使用高精度地圖，定位精準(zhǔn)；18、OTA升級；19、大數(shù)據(jù)分析。3）新增功能1、清掃機(jī)器人自動充電；2、人機(jī)語音交互；3、垃圾余量檢測及自動清理；4、APP遠(yuǎn)程控制；5、車身輕量化；6、TTS播報；7、升級清掃寬度。

3.2.2衛(wèi)機(jī)分圖9衛(wèi)機(jī)分1）整車尺寸參數(shù)衛(wèi)機(jī)分整車參數(shù)尺寸1113*536*935（mm）垃圾桶容量80L工作效率3000㎡/h爬坡能力15°最大行駛速度5km/h電池種類鋰電池充電時長4-5h續(xù)航里程30-40公里（綜合工況）續(xù)航時間6-8h（綜合工況）2）產(chǎn)品特色功能1、機(jī)器人全自動無人駕駛，高效完成指定任務(wù)；2、多傳感器協(xié)同云端管理系統(tǒng)，激光雷達(dá)支持遠(yuǎn)距離探測、超聲波雷達(dá)支持近距離探測、攝像頭支持障礙物識別及環(huán)境建模等；3、車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)冗余安全設(shè)計，保障出行安全；4、全方位視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程接管操作5、產(chǎn)品生命周期管控，OTA遠(yuǎn)程升級；6、80L大容量塵箱，實時完成垃圾清理；7、機(jī)器人使用高精度地圖，定位精準(zhǔn)；8、智能一鍵召回；9、機(jī)器人采用智能終端管理，操作簡單，管理便捷；10、綜合工況下，充電4-5小時，工作6-8小時，機(jī)器人可定時工作，自動完成日夜自動清掃任務(wù)；11、支持自動識別障礙物以及自動避障；12、機(jī)器人具備應(yīng)急急停與遠(yuǎn)程控制功能；13、多層級故障識別與應(yīng)對；14、鬧鐘式任務(wù)設(shè)計；15、自主泊車入位。

第四章智慧城市環(huán)衛(wèi)規(guī)劃4.1智慧環(huán)衛(wèi)機(jī)器人的優(yōu)勢4.1.1城市目前存在的清掃痛點1）清掃范圍較大、清掃時間長、路程較遠(yuǎn)、清掃次數(shù)較多；2）清掃人員不足；3）清掃工作強(qiáng)度大。隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，環(huán)境改善要求以及改善面積也會隨著增大，導(dǎo)致勞動力需求變大。然而社會人口逐漸步入老齡化，未來體力勞動者缺口會越來越大。未來保潔、快遞物流等體力型行業(yè)的人員必然出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。4.1.2智慧環(huán)衛(wèi)環(huán)衛(wèi)機(jī)器人優(yōu)勢1）自動化作業(yè)，可根據(jù)需求定制工作時間、次數(shù)；2）一臺機(jī)器人可代替四個清掃人員，有效節(jié)省保潔成本；3）環(huán)衛(wèi)機(jī)器人清掃效率可達(dá)3000㎡/h；4）智能機(jī)器人配備監(jiān)控功能，支持遠(yuǎn)程查看監(jiān)控；5）充電一次只需5度電，可以連續(xù)使用6-8小時，每一小時0.83度，使用成本極低。智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人具有節(jié)能環(huán)保的特點，能獨(dú)立完成垃圾清掃工作，實現(xiàn)替代勞動力的作用。4.2清掃區(qū)域規(guī)劃（范例：淮安半島）淮安半島需清掃路面為水泥路，路寬約6-7米。主要清掃垃圾為樹葉與塵土，道路人流密度小。針對淮安半島清掃區(qū)域特點，我司制定高精度地圖，將淮安半島分為中央大道3小段、北區(qū)4小段、南區(qū)5小段，總共分為12小段清掃區(qū)域。智慧環(huán)衛(wèi)作業(yè)機(jī)器人通過預(yù)定的設(shè)置分段自動清掃目標(biāo)區(qū)域，并且智慧環(huán)衛(wèi)機(jī)器人具備雷達(dá)、攝像頭等多種傳感器，能夠自動識別行人、車輛，精準(zhǔn)規(guī)避障礙物。同時，我司在淮安半島內(nèi)設(shè)定停車點、起始點、倒垃圾點等，智慧環(huán)衛(wèi)機(jī)器人完成垃圾清掃工作后自動回到安放地點。智慧