CN106368140A - 路锥自动回收装置及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路锥自动回收装置，包括车载平台、车厢侧栏板、起升机构和转臂机构，还包括激光雷达辅助定位装置以及回收控制装置，其中，激光雷达辅助定位装置包括安装于车厢侧栏板上的激光雷达传感器，激光雷达传感器与回收控制装置电性连接；回收控制装置与起升机构的起升电机和转臂机构的转臂电机电性连接。本发明提出的路锥自动回收装置，一方面避免了需要增加路锥推倒方面的机械结构，简化了回收装置的结构，另一方面通过激光雷达传感器对路锥定位，简化了人工操作，缩短了回收时间，提高了回收效率。

Description

路锥自动回收装置及其回收方法

技术领域

本发明涉及路锥回收技术领域，尤其涉及一种路锥自动回收装置及其回收方法。

背景技术

随着车辆的日益增多，由于驾车者对道路事故处置经验不足、事故检测设施缺乏、救援不及时等原因，“二次事故”时有发生，发生地多为高速公路和市内快速道路。由于高速公路是高指标线形的全封闭道路，驾驶员对侧向障碍及前方的突发障碍通常预计不足。当前方有事故而自身车速又偏高时，往往会刹车不及，造成二次事故。因此，在发生重大交通事件后，需要将事件现场进行必要的隔离，一方面可以防止二次事故的发生，降低损失防止事态恶化，保护现场，另一方面可保障正常车辆安全通过事件路段，避免交通堵塞。

目前我国国内高速公路大多已进入维修保养期，在高速公路上维修保养作业时，需要对部分路段进行封闭，在维修养护作业时，必须保证作业区行车的安全，因此需要在作业区外摆放交通路锥以引导车辆行驶。交通路锥的放置和回收主要都是由2至3名施工人员站在道路施工车尾部沿着高速公路特定路线进行放置和回收，这种作业方式速度慢、安全系数低、交通路锥码放间隔不统一，而且施工人员直接暴露在高速公路上，十分危险。

目前，国内外已研发出若干路锥自动收放或半自动收放装置，并有部分产品投入市场应用。相对于路锥的自动布设，路锥的自动回收在技术上更加复杂，且可靠性要求更高。现有相关产品在对路锥的自动回收过程中，大多采用先打倒路锥，再对路锥进行机械式夹取，从而完成路锥回收流程。一方面，机械夹取路锥的方式加大了路锥回收装置的结构复杂性，一定程度上降低了结构可靠性；另一方面，由于路锥散落在马路上，定位困难，对驾驶员车技要求高，需将车开到某一特定位置才能进行路锥的回收，回收效率低下。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种路锥自动回收装置及其回收方法，旨在简化机械结构，同时提高回收效率。

为实现上述目的，本发明提供一种路锥自动回收装置，包括车载平台、车厢侧栏板、起升机构和转臂机构，其特征在于，还包括激光雷达辅助定位装置以及回收控制装置，其中，

所述激光雷达辅助定位装置包括安装于所述车厢侧栏板上的激光雷达传感器，所述激光雷达传感器与所述回收控制装置电性连接；

所述回收控制装置与所述起升机构的起升电机和转臂机构的转臂电机电性连接。

优选地，当待拾取路锥的高度为H，所述激光雷达传感器距离车载平台底端的距离为L，则H和L满足0≦L-H≦10cm。

优选地，所述回收控制装置采用基于单片机的嵌入式系统。

本发明进一步提出一种基于上述路锥自动回收装置的回收方法，包括以下步骤：

当接收到用户发出的回收路锥指令后，回收控制装置控制起升机构和转臂机构运动至初始位置并控制激光雷达传感器扫描当前区域内路锥目标；

激光雷达传感器在水平方向上进行扫描，探测一定区域内的路锥目标；

激光雷达传感器将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，通过返回的激光束识别圆形路锥区域，以获得路锥目标的相对位置信息；

回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥。

优选地，所述回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥的步骤具体包括：

回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，利用位置解算算法解析得到路锥相对于车厢侧向栏板的横向距离信息和纵向距离信息；

回收控制装置根据所述横向距离信息和纵向距离信息控制起升机构的起升电机与转臂电机的转臂运动，使转臂机构的机械臂位于路锥的正上方；

回收控制装置控制转臂机构的电磁铁通电，机械臂拾取路锥。

本发明提出的路锥自动回收装置，通过激光雷达传感器扫描路锥的位置，再利用回收控制装置控制起升机构和转臂机构运动以吸取路锥，一方面避免了需要增加路锥推倒方面的机械结构，简化了回收装置的结构，另一方面通过激光雷达传感器对路锥定位，简化了人工操作，缩短了回收时间，提高了回收效率，同时保证了路锥自动回收装置的工作可靠性。另外，本路锥自动回收装置避免了路锥推倒装置推倒路锥，避免在推倒路锥的过程中对其的损失，减少了路锥磨损。

附图说明

图1为本发明路锥自动回收装置优选实施例的主视结构示意图；

图2为本发明路锥自动回收装置优选实施例的侧视结构示意图；

图3为本发明路锥自动回收装置优选实施例的俯视结构示意图；

图4为本发明路锥自动回收装置的回收方法的流程示意图；

图5为图4中步骤S40的细化流程示意图。

图中，1-车载平台；2-齿条滑轨；3-起升机构；4-起升电机；5-转臂机构；6-转臂电机；7-机械臂；8-横杆；9-电磁铁；10-皮带；11-激光雷达传感器；12-路锥；13-回收控制系统；14-电气控制柜。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种路锥自动回收装置。

参照图1至图3，本优选实施例中，一种路锥自动回收装置，包括车载平台1、车厢侧栏板、起升机构3和转臂机构5，还包括激光雷达辅助定位装置以及回收控制装置13，其中，

激光雷达辅助定位装置包括安装于车厢侧栏板上的激光雷达传感器11，激光雷达传感器11与回收控制装置13电性连接；

回收控制装置13与起升机构3的起升电机4和转臂机构5的转臂电机6电性连接。

本实施例中，回收控制装置13采用基于单片机的嵌入式系统，具有结构简单、体积小，具有实用性、可操作性强的优点。回收控制装置13可安装于车载平台1的电气控制柜14上。

具体地，车载平台1为一轻型施工车辆，车厢侧栏板固定安装在施工车辆的侧方。起升机构3包括齿条滑轨2、与齿条滑轨2的齿条相啮合的齿轮以及驱动齿轮在齿条滑轨2上滚动的起升电机4，齿条滑轨2竖直安装在车厢侧栏板上。齿条滑轨2起到支撑齿轮及其它附属部件的作用。起升电机4的安装是通过一个滑块外嵌在齿条滑轨2外侧，滑块只能在滑轨上进行上下滑动。起升电机4控制滑块在齿条滑轨2上滑动。转臂机构5包括转臂电机6、机械臂7、横杆8、电磁铁9和皮带10等，机械臂7的一端通过直线轴承固定安装在转臂电机6的输出轴上，机械臂7的另一端与横杆8连接，电磁铁9安装在横杆8上，转臂两端分别有一带轮，且两带轮之间安装有皮带10。在电磁铁9正上方安装有一按钮传压力感器，有压力时可以产生反馈信号，电磁铁9触碰路锥12顶端时，可检测路锥12是否被完全吸合。机械臂7两端分别安装有一带轮，且带轮之间安装有皮带10，在机械臂7高速旋转运送路锥12过程中，可通过皮带10与带轮之间的摩擦力抵消路锥12摆动惯性作用，防止路锥12脱落现象。

本实施例中，当待拾取路锥12的高度为H，激光雷达传感器11距离车载平台1底端的距离为L，则H和L满足0≦L-H≦10cm。将激光雷达传感器11控制这种安装高度，可保证路锥12被扫描，以提高回收效率。

本路锥自动回收装置的工作原理如下：开始回收路锥12时，施工车辆后退行驶，回收控制装置13协调控制起升机构3和转臂机构5运动至一初始位置，保持电磁铁9的高度比路锥12顶部高5cm，此时路锥12在纵向位置尚未达到拾取点。安装在车辆车厢侧栏板尾部的激光雷达传感器11，通过发射激光束可在一定水平角度范围内扫描目标，由于其离地高度低于路锥12顶部10cm，确保激光束可以扫描到路锥12目标。激光雷达传感器11在水平方向上进行扫描，只探测一定区域内的路锥12目标，将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，通过返回的激光束识别圆形路锥12区域，就可获得路锥12目标的相对位置信息。回收控制装置13可通过硬件接口接收激光雷达传感器11采集、反馈的路锥目标的相对位置原始信息，并利用位置解算算法解析得到路锥12相对于施工车辆侧向栏板的横向距离和纵向距离信息。回收控制装置13通过激光雷达辅助定位系统反馈的路锥12横向位置信息对起升电机4与转臂电机6进行协调控制，通过闭环控制，电磁铁9在横向位置上的运动，实现电磁铁9和路锥12顶端横向位置上的对准。

随后，施工车辆继续后退行驶，当路锥12在纵向位置上进入到拾取点时范围时，不再对电磁铁9做横向方向上的位置控制，回收控制装置13通过辅助定位系统反馈的路锥12即时纵向位置信息对起升电机4进行控制，即控制电磁铁9上下运动，并使得电磁铁9刚好触碰位于正下方的路锥12，实现对路锥12的拾取。

本实施例提出的路锥自动回收装置，通过激光雷达传感器11扫描路锥12的位置，再利用回收控制装置13控制起升机构3和转臂机构5运动以吸取路锥12，一方面避免了需要增加路锥推倒方面的机械结构，简化了回收装置的结构，另一方面通过激光雷达传感器11对路锥12定位，简化了人工操作，缩短了回收时间，提高了回收效率，同时保证了路锥自动回收装置的工作可靠性。另外，本路锥自动回收装置避免了路锥推倒装置推倒路锥，避免在推倒路锥的过程中对其的损失，减少了路锥磨损。

本发明进一步提出一种路锥自动回收装置的回收方法。

参照图4，图4为本发明路锥自动回收装置的回收方法的流程示意图。

本优选实施例中，一种基于上述的路锥自动回收装置的回收方法，包括以下步骤：

步骤S10，当接收到用户发出的回收路锥指令后，回收控制装置控制起升机构和转臂机构运动至初始位置并控制激光雷达传感器扫描当前区域内路锥目标；

回收控制装置控制起升机构和转臂机构运动至初始位置时，需控制电磁铁的高度比路锥顶部高5cm。

步骤S20，激光雷达传感器在水平方向上进行扫描，探测一定区域内的路锥目标；

步骤S30，激光雷达传感器将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，通过返回的激光束识别圆形路锥区域，以获得路锥目标的相对位置信息；

步骤S40，回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥。

参照图5，步骤S40具体包括：

步骤S401，回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，利用位置解算算法解析得到路锥相对于车厢侧向栏板的横向距离信息和纵向距离信息；

步骤S402，回收控制装置根据所述横向距离信息和纵向距离信息控制起升机构的起升电机与转臂电机的转臂运动，使转臂机构的机械臂位于路锥的正上方；

步骤S403，回收控制装置控制转臂机构的电磁铁通电，机械臂拾取路锥。

本实施例提出的回收方法，通过激光雷达传感器在水平方向上进行扫描，探测一定区域内的路锥目标，回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥，其回收路锥的过程简单、可靠。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种路锥自动回收装置，包括车载平台、车厢侧栏板、起升机构和转臂机构，其特征在于，还包括激光雷达辅助定位装置以及回收控制装置，其中，

所述激光雷达辅助定位装置包括安装于所述车厢侧栏板上的激光雷达传感器，所述激光雷达传感器与所述回收控制装置电性连接；

所述回收控制装置与所述起升机构的起升电机和转臂机构的转臂电机电性连接。

2.如权利要求1所述的路锥自动回收装置，其特征在于，当待拾取路锥的高度为H，所述激光雷达传感器距离车载平台底端的距离为L，则H和L满足0≦L-H≦10cm。

3.如权利要求1所述的路锥自动回收装置，其特征在于，所述回收控制装置采用基于单片机的嵌入式系统。

4.一种基于权利要求1至3中任意一项所述的路锥自动回收装置的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

当接收到用户发出的回收路锥指令后，回收控制装置控制起升机构和转臂机构运动至初始位置并控制激光雷达传感器扫描当前区域内路锥目标；

激光雷达传感器在水平方向上进行扫描，探测一定区域内的路锥目标；

激光雷达传感器将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，通过返回的激光束识别圆形路锥区域，以获得路锥目标的相对位置信息；

回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥。

5.如权利要求4所述的路锥自动回收装置的回收方法，其特征在于，所述回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，控制起升机构与转臂机构进行协调控制，以实现电磁铁拾取路锥的步骤具体包括：

回收控制装置根据激光雷达传感器采集和反馈的路锥相对位置信息，利用位置解算算法解析得到路锥相对于车厢侧向栏板的横向距离信息和纵向距离信息；

回收控制装置根据所述横向距离信息和纵向距离信息控制起升机构的起升电机与转臂电机的转臂运动，使转臂机构的机械臂位于路锥的正上方；

回收控制装置控制转臂机构的电磁铁通电，机械臂拾取路锥。