CN106297339A - 一种用于指示车辆行驶的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机电一体化应用装置领域，具体涉及一种用于指示车辆行驶的机器人，包括头部、左、右手臂和身体,身体中安装有第一电机、第三电机和第六电机，第一电机的第一输出轴竖直向上，头部安装于第一输出轴上；第三电机的第三输出轴竖直向上，且固定有第二电机；第二电机的第二输出轴垂直于第三输出轴；左手臂的上端固定于第二输出轴上；第六电机的第六输出轴竖直向上，且固定有第七电机；第七电机的第七输出轴垂直于第六输出轴；右手臂的上端固定于第七输出轴上。本发明的有益效果是：机器人指挥替代了传统的交警，指挥手势清晰标准，警示效果好；减轻了交警工作量，避免交警长期处于室外和呼吸充满尾气、尘埃的空气，利于身心健康。

Description

一种用于指示车辆行驶的机器人

技术领域

本发明属于机电一体化应用装置领域，具体涉及一种用于指示车辆行驶的机器人。

背景技术

进入21世纪，机器代替人完成劳动成为发展的必然趋势。特别是劳动强度大，劳动时间长，劳动条件恶劣，甚至是有毒有害环境下劳动，都需要用机器来代替人完成劳动任务，因此大规模机器人制造时代即将来临。目前，在城市里，主要是依靠红绿灯进行交通指挥。对于繁忙路口，有交通警察进行指挥。作为露天工作的交通指挥员，其劳动是非常辛苦的，不仅需要较长时间地保持一种姿势，而且在十字路口每时每刻在呼吸充满尘埃、充满尾气的空气，对于身心健康十分不利。此外交警指挥时间过长后，手臂劳累，手势容易不标准，引起司机延迟判断或误解。因此制造交通指挥机器人迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种使用机器人指挥替代了传统的交警，指挥手势清晰标准，警示效果好；减轻了交警工作量，避免交警长期处于室外和呼吸充满尾气、尘埃的空气，利于交警身心健康的用于指示车辆行驶的机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于指示车辆行驶的机器人，其包括头部、左手臂、右手臂和身体,身体中安装有第一电机，第一电机的第一输出轴竖直向上，头部安装于第一输出轴上；

身体中还安装有第三电机，第三电机的第三输出轴竖直向上，且第三电机的第三输出轴上固定有第二电机；第二电机的第二输出轴垂直于第三输出轴；左手臂的上端固定于第二输出轴上；

身体中还安装有第六电机，第六电机的第六输出轴竖直向上，且第六电机的第六输出轴上固定有第七电机固定有第七电机；第七电机的第七输出轴垂直于第六输出轴；右手臂的上端固定于第七输出轴上。

双臂下垂，头部正视即为面向的车辆通过状态。本发明完成的指示车辆靠边停车的一整套完成动作：

S1,左手臂第一个动作：左手臂呈伸直状态，第二电机通过第二输出轴驱动左手臂绕肩关节水平轴向前旋转135°；

S2,右手臂第一个动作：右手臂呈伸直状态，第七电机通过第七输出轴驱动右手臂肩关节水平轴向前旋转45°；

S3,靠边停车手势初始状态：同时保持S1和S2的动作(注：S1和S2的动作可同步完成)；

S4,靠边停车手势一：第六电机通过第六输出轴驱动右手臂(包括第七电机)沿竖直方向向身后旋转45°；

S5，靠边停车手势二：第六电机通过第六输出轴驱动右手臂(包括第七电机)沿竖直方向向前旋转80°-90°，接着重复至S4，如此循环重复S5和S4，直至指挥车辆靠右停车。

此外，可用S3代替S4，即省略S4，重复S5和S3的手势动作，动作幅度较小，右手臂不会碰到另一车道的车辆，适用于较拥挤较堵的路面。

本发明对于需要靠右停车的地方，如疏导车辆、为紧急车辆或特殊车辆通过腾空车道等，可实现机器人指挥车辆靠右停车，替代了传统的交警，指挥手势清晰标准，警示司机效果好；减轻了交警的工作量，避免长期处于室外，从而避免呼吸充满尾气和尘埃的空气，利于身心健康。因此，交警可以腾出时间监控道路上的车辆。设计的机器人装置能替代人工进行交通指挥，操作简单，制作成本较低，经济价值可观。

具体地，左手臂包括左臂膀和左前臂，左臂膀的上端固定于第二输出轴上，左臂膀的下端安装有第四电机，第四电机的第四输出轴与第二输出轴、第三输出轴均垂直，左前臂的上端固定于第四输出轴上；

右手臂包括右臂膀和右前臂，右臂膀的上端固定于第七输出轴上，右臂膀的下端安装有第五电机，第五电机的第五输出轴与第六输出轴、第七输出轴均垂直，右前臂的上端固定于第五输出轴上。

本发明的第一输出轴使头部左右摆动；第三输出轴可使左手臂前后摆动，第二输出轴可使左手臂上下摆动，即左手臂类似肩关节动作；第四输出轴可使左前臂类似肘关节动作；第六输出轴可使右手臂前后摆动，第七输出轴可使右手臂上下摆动，即右手臂类似肩关节动作；第五输出轴可使右前臂类似肘关节动作。本发明的技术构思：(a)设计肘关节，使得小手臂能相对于臂膀旋转角度范围为0～90°；(b)设计肩关节，包括绕竖直轴旋转0～180°和绕水平轴旋转0～135°；(c)设计头部绕竖直轴旋转-45°～45°。

本发明完成的指示右方车辆直行的通过相应电机驱动的一整套完成动作：

一、本发明的右臂膀带动右前臂绕肩关节水平轴向前旋转45°；

二、右前臂再绕肘关节向左旋转90°；

三、左手臂呈伸直状态且绕肩关节水平轴向前旋转90°；

四、左手臂绕竖直方向向身体外侧旋转90°，并与身体平齐，且头部向左旋转45°；

五、头部向右旋转90°，伸展右手臂，使右手臂与左手臂平齐；

六、头部向左旋转90°，右手臂转动后伸直向前，重复一次步骤一和二；

七、重复步骤四、五和六。

同理，本发明也可完成指示左方车辆直行的一整套完成动作。

同理，根据交警指挥手势，本发明可做包括左右摆动、前平举、肩平举、上举、手臂弯曲等交通指挥动作，组合后即可指示车辆左转弯信号、右转弯信号、停止信号、转弯待转信号、变道信号、减速慢行信号等，适用范围更广，可极大的解放交警的现场工作，避免长期处于室外，从而避免呼吸充满尾气和尘埃的空气，利于身心健康；节省了人力成本，各种手势指挥标准，警示司机效果好。

进一步地，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机和第七电机均为步进电机，身体中还安装有电源、驱动器和控制器，驱动器分别电连接电源和控制器，驱动器用于驱动第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机和第七电机。

一种交通指挥手势变换到另一种交通指挥手势；先变换到双手下垂头部正视的初始状态，然后变到另一种交通指挥手势状态均可在1秒钟内完成。该发明即为七自由度交通指挥机器人，结构简单，动作变换迅速，重复性好且手势标准，指挥效果好。

更进一步地，电源为交流电经整流后的直流电源，适用于线路下的长期工作。

此外，可选择地备选方案为：电源为蓄电池、锂电池或太阳能电池，适用于持久的现场工作，十分方便。

优选地，机器人高3米，各部分可按人体比例分配，身体穿白色衣裤黄色背心，头部戴白色交通指挥帽，高大且逼真，同时配合指挥手势，警示效果极好，对存有违章侥幸心理的司机具有极大的威慑力，利于管理交通，可推广使用。

本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的有益效果是：本发明对于需要靠右停车的地方，如疏导车辆、为紧急车辆或特殊车辆通过腾空车道等，可实现机器人指挥车辆靠右停车，替代了传统的交警，指挥手势清晰标准，警示司机效果好；减轻了交警的工作量，避免长期处于室外，从而避免呼吸充满尾气和尘埃的空气，利于身心健康。因此，交警可以腾出时间监控道路上的车辆。设计的机器人装置能替代人工进行交通指挥，操作简单，制作成本较低，经济价值可观。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的主视图；

图2是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆右方车辆直行时做右手臂初始状态的左视图；

图3是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆右方车辆直行时做右手臂第一个动作的左视图；

图4是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆右方车辆直行时做右手臂第二个动作的左视图；

图5是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆右方车辆直行时做左手臂初始状态的右视图；

图6是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆右方车辆直行时做左手臂第一个动作的右视图；

图7是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的右方车辆直行手势的主视图；

图8是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆左方车辆直行时做左手臂初始状态的右视图；

图9是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆左方车辆直行时做左手臂第一个动作的右视图；

图10是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆左方车辆直行时做左手臂第二个动作的右视图；

图11是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆左方车辆直行时做右手臂初始状态的左视图；

图12是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆左方车辆直行时做右手臂第一个动作的左视图；

图13是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的左方车辆直行手势的主视图；

图14是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆靠边停车时做左手臂初始状态的右视图；

图15是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆靠边停车时做左手臂第一个动作的右视图；

图16是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆靠边停车时做右手臂初始状态的左视图；

图17是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的用于指示车辆靠边停车时做右手臂第一个动作的左视图；

图18是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的靠边停车手势初始状态的主视图；

图19是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的靠边停车手势一的主视图；

图20是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的靠边停车手势初始状态的俯视图；

图21是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的靠边停车手势一的俯视图；

图22是本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的靠边停车手势二的俯视图。

其中:1.头部；2.第一输出轴；3.第一电机；4.第二电机；5.第二输出轴；6.第三输出轴；7.第三电机；8.左臂膀；9.第四输出轴；10.第四电机；11.左前臂；12.电源；13.驱动器；14.左腿；15.右腿；16.控制器；17.右前臂；18.第五电机；19.第五输出轴；20.右臂膀；21.第六电机；22.第六输出轴；23.第七输出轴；24.第七电机。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图21所示的本发明的一种用于指示车辆行驶的机器人的具体实施例，其包括头部1、左手臂、右手臂和身体,身体中安装有第一电机3，第一电机3的第一输出轴2竖直向上，头部1安装于第一输出轴2上；

身体中还安装有第三电机7，第三电机7的第三输出轴6竖直向上，且第三电机7的第三输出轴6上固定有第二电机4；第二电机4的第二输出轴5垂直于第三输出轴6；左手臂的上端固定于第二输出轴5上；

身体中还安装有第六电机21，第六电机21的第六输出轴22竖直向上，且第六电机21的第六输出轴22上固定有第七电机24固定有第七电机24；第七电机24的第七输出轴23垂直于第六输出轴22；右手臂的上端固定于第七输出轴23上。

如图1所示，双臂下垂，头部1正视即为面向的车辆通过状态。如图14-图21所示的本实施例完成的指示车辆靠边停车的一整套完成动作：

S1,左手臂第一个动作：左手臂呈伸直状态，第二电机4通过第二输出轴5驱动左手臂绕肩关节水平轴向前旋转135°；

S2,右手臂第一个动作：右手臂呈伸直状态，第七电机24通过第七输出轴23驱动右手臂肩关节水平轴向前旋转45°；

S3,靠边停车手势初始状态：同时保持S1和S2的动作(注：S1和S2的动作可同步完成)；

S4,靠边停车手势一：第六电机21通过第六输出轴22驱动右手臂(包括第七电机24)沿竖直方向向身后旋转45°；

S5，靠边停车手势二：第六电机21通过第六输出轴22驱动右手臂(包括第七电机24)沿竖直方向向前旋转80°-90°，接着重复至S4，如此循环重复S5和S4，直至指挥车辆靠右停车。

此外，可用S3代替S4，即省略S4，重复S5和S3的手势动作，动作幅度较小，右手臂不会碰到另一车道的车辆，适用于较拥挤较堵的路面。

本实施例对于需要靠右停车的地方，如疏导车辆、为紧急车辆或特殊车辆通过腾空车道等，可实现机器人指挥车辆靠右停车，替代了传统的交警，指挥手势清晰标准，警示司机效果好；减轻了交警的工作量，避免长期处于室外，从而避免呼吸充满尾气和尘埃的空气，利于身心健康。因此，交警可以腾出时间监控道路上的车辆。设计的机器人装置能替代人工进行交通指挥，操作简单，制作成本较低，经济价值可观。

具体地，左手臂包括左臂膀8和左前臂11，左臂膀8的上端固定于第二输出轴5上，左臂膀8的下端安装有第四电机10，第四电机10的第四输出轴9与第二输出轴5、第三输出轴6均垂直，左前臂11的上端固定于第四输出轴9上；

右手臂包括右臂膀20和右前臂17，右臂膀20的上端固定于第七输出轴23上，右臂膀20的下端安装有第五电机18，第五电机18的第五输出轴19与第六输出轴22、第七输出轴23均垂直，右前臂17的上端固定于第五输出轴19上。

本实施例的第一输出轴2使头部1左右摆动；第三输出轴6可使左手臂前后摆动，第二输出轴5可使左手臂上下摆动，即左手臂类似肩关节动作；第四输出轴9可使左前臂11类似肘关节动作；第六输出轴22可使右手臂前后摆动，第七输出轴23可使右手臂上下摆动，即右手臂类似肩关节动作；第五输出轴19可使右前臂17类似肘关节动作。本实施例的技术构思：(a)设计肘关节，使得小手臂能相对于臂膀旋转角度范围为0～90°；(b)设计肩关节，包括绕竖直轴旋转0～180°和绕水平轴旋转0～135°；(c)设计头部绕竖直轴旋转-45°～45°。

如图2-图7所示的本实施例完成的指示右方车辆直行的通过相应电机驱动的一整套完成动作：

一、本实施例的右臂膀20带动右前臂17绕肩关节水平轴向前旋转45°；

二、右前臂17再绕肘关节向左旋转90°；

三、左手臂呈伸直状态且绕肩关节水平轴向前旋转90°；

四、左手臂绕竖直方向向身体外侧旋转90°，并与身体平齐，且头部1向左旋转45°；

五、头部1向右旋转90°，伸展右手臂，使右手臂与左手臂平齐；

六、头部1向左旋转90°，右手臂转动后伸直向前，重复一次步骤一和二；

七、重复步骤四、五和六。

同理，如图8-图13所示的本实施例完成的指示左方车辆直行的一整套完成动作。

同理，根据交警指挥手势，本实施例可做包括左右摆动、前平举、肩平举、上举、手臂弯曲等交通指挥动作，组合后即还可指示车辆左转弯信号、右转弯信号、停止信号、转弯待转信号、变道信号、减速慢行信号等，适用范围更广，可极大的解放交警的现场工作，避免长期处于室外，从而避免呼吸充满尾气和尘埃的空气，利于身心健康；节省了人力成本，各种手势指挥标准，警示司机效果好。

进一步地，第一电机3、第二电机4、第三电机7、第四电机10、第五电机18、第六电机21和第七电机24均为步进电机，身体中还安装有电源12、驱动器13和控制器16，驱动器13分别电连接电源12和控制器16，驱动器13用于驱动第一电机3、第二电机4、第三电机7、第四电机10、第五电机18、第六电机21和第七电机24。

列举一个成功的实例，第一电机3、第四电机10、第五电机18选用100WΦ8步进电机；第二电机4、第三电机7、第六电机21、第七电机24选用200WΦ14步进电机。电源12供电，控制器16发出脉冲指令，使驱动器13通过导线驱动步进电机转轴转动，1个脉冲使得步进电机转轴转动7.5度，6个脉冲使得步进电机转轴转动45度，12个脉冲使得步进电机转轴转动90度，18个脉冲使得步进电机转轴转动135度。一种交通指挥手势变换到另一种交通指挥手势；先变换到双手下垂头部正视的初始状态，然后变到另一种交通指挥手势状态均可在1秒钟内完成。该实施例即为七自由度交通指挥机器人，结构简单，动作变换迅速，重复性好且手势标准，指挥效果好。

更进一步地，电源12为交流电经整流后的直流电源，适用于线路下的长期工作。

此外，可选择地备选方案为：电源12为蓄电池、锂电池或太阳能电池，适用于持久的现场工作，十分方便。

优选地，机器人高3米，各部分可按人体比例分配，身体穿白色衣裤黄色背心，头部1戴白色交通指挥帽，高大且逼真，同时配合指挥手势，警示效果极好，对存有违章侥幸心理的司机具有极大的威慑力，利于管理交通，可推广使用。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种用于指示车辆行驶的机器人，包括头部(1)、左手臂、右手臂和身体,其特征在于：所述身体中安装有第一电机(3)，所述第一电机(3)的第一输出轴(2)竖直向上，所述头部(1)安装于所述第一输出轴(2)上；

所述身体中还安装有第三电机(7)，所述第三电机(7)的第三输出轴(6)竖直向上，且第三电机(7)的第三输出轴(6)上固定有第二电机(4)；所述第二电机(4)的第二输出轴(5)垂直于所述第三输出轴(6)；所述左手臂的上端固定于所述第二输出轴(5)上；

所述身体中还安装有第六电机(21)，所述第六电机(21)的第六输出轴(22)竖直向上，且第六电机(21)的第六输出轴(22)上固定有第七电机(24)；所述第七电机(24)的第七输出轴(23)垂直于所述第六输出轴(22)；所述右手臂的上端固定于所述第七输出轴(23)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于指示车辆行驶的机器人，其特征在于：所述左手臂包括左臂膀(8)和左前臂(11)，所述左臂膀(8)的上端固定于所述第二输出轴(5)上，所述左臂膀(8)的下端安装有第四电机(10)，所述第四电机(10)的第四输出轴(9)与所述第二输出轴(5)、第三输出轴(6)均垂直，所述左前臂(11)的上端固定于所述第四输出轴(9)上；

所述右手臂包括右臂膀(20)和右前臂(17)，所述右臂膀(20)的上端固定于所述第七输出轴(23)上，所述右臂膀(20)的下端安装有第五电机(18)，所述第五电机(18)的第五输出轴(19)与所述第六输出轴(22)、第七输出轴(23)均垂直，所述右前臂(17)的上端固定于所述第五输出轴(19)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于指示车辆行驶的机器人，其特征在于：所述第一电机(3)、第二电机(4)、第三电机(7)、第四电机(10)、第五电机(18)、第六电机(21)和第七电机(24)均为步进电机，所述身体中还安装有电源(12)、驱动器(13)和控制器(16)，所述驱动器(13)分别电连接电源(12)和控制器(16)，所述驱动器(13)用于驱动第一电机(3)、第二电机(4)、第三电机(7)、第四电机(10)、第五电机(18)、第六电机(21)和第七电机(24)。

4.根据权利要求3所述的一种用于指示车辆行驶的机器人，其特征在于：所述电源(12)为交流电经整流后的直流电源。

5.根据权利要求3所述的一种用于指示车辆行驶的机器人，其特征在于：所述电源(12)为蓄电池、锂电池或太阳能电池。

6.根据权利要求1-5项中任一项所述的一种用于指示车辆行驶的机器人，其特征在于：所述机器人高3米，所述身体穿白色衣裤黄色背心，所述头部(1)戴白色交通指挥帽。