CN107268481A - 半自动型交通锥收发机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动型交通锥收发机器人及控制方法，机械人可拆卸的安装在车辆上，包括拾放锥前端机构、传送带机构、总控制箱机构、吊装前端机构、锥推倒机构、外厢控制机构、视觉监控系统、工控计算机、触屏智能控制终端、可移动式电源或发电机、以及空气压缩机/液压泵，本发明半自动型交通锥收发机器人主要实现对交通路锥的双向收放、前进和倒车收放，不需要操作人员接触路面操作，提高人身安全性。

Description

半自动型交通锥收发机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及交通锥设备的领域，尤其是涉及一种半自动型交通锥收发机器人及控制方法。

背景技术

多年来，高速公路道路施工过程中，如何摆放交通路锥，提高收集和摆放的效率？如何保障施工人员的人身安全？一直困扰着施工单位，传统的做法都是人工操作，在摆放和收集过程中，特别在首端和末端极易造成人员的伤亡。

在当今机器制造时代，各种各样的机器臂、智能机器人层出不穷，主要目的是取代人工操作带来的种种弊端。据调查，国内外，处理交通路锥的机器设备也是有很多，这些设备的功能大部份集中在功能单一的路锥自动摆放，而具备自动拾取功能的设备是少之又少。国内外也只有三四个厂家有半自动收放设备。然而这些设备都是建立在特种车辆的概念上，即这种半自动收放设备的安装作业必需建立在改装车辆的基础上，设备和车辆不能自由分离。因此造价非常昂贵，在市场应用上难以推广，同时，由于存放交通路锥的方法不是采用叠加式的，存放路锥的数量也不多，若增加数量就必需使用大型货车作为载体。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种半自动型交通锥收发机器人及控制方法，在保障施工人员人身安全的同时，进一步提高交通锥存储效率、存储空间使用率，更加全面灵活地实现交通路锥摆放的智能化，自动化。

为了到达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种半自动型交通锥收发机器人，可拆卸的安装在车辆上，包括拾放锥前端机构、传送带机构、总控制箱机构、吊装前端机构、锥推倒机构、外厢控制机构、视觉监控系统、工控计算机、触屏智能控制终端、可移动式电源或发电机、以及空气压缩机/液压泵，所述半自动型交通锥收发机器人内部设置双通道摆放装置和收集装置，可在车辆的左边或右边选择性进行交通锥的收发操作；所述拾放锥前端机构设置总控制箱体的底部，用于拾取和摆放交通锥；所述传送带机构设置在外厢控制机构上，包括水平传送机构和倾斜传送机构；所述吊装前端机构设置在外厢控制机构尾部，用于实现对前端拾放锥机构和传送带机构的水平传送机构进行展开和收缩控制；所述工控计算机与总控制箱机构连接，视觉监控系统与工控计算机连接，所述智能触摸终端设置在车辆头部并与工控计算机无线连接；所述锥体推到机构设置在外厢控制机构底部的前端，用于推到待拾取的交通锥；所述可移动式电源或发电机，用于给整个交通锥收发机器人的工作提供电源；所述空气压缩机/液压泵用于给气动/液动执行元件提供气态或液态的动力源。

作为优选的技术方案，所述拾放锥前端机构包括底座和箱体，所述底座的两端分别设有一对卡位杆，所述卡位杆包括阔口卡位杆和窄口卡位杆，所述箱体上朝向窄口卡位杆的一侧设有限位滑下斜坡，所述箱体上朝向阔口卡位杆的一侧设有自由滑下斜坡，所述箱体设置在底座上方，箱体一侧朝向阔口卡位杆的一侧设有转动臂杆，转动臂杆的末端设有用于识别进入阔口卡位杆区域交通锥的漫反射式光电传感器，在转动臂杆的末端还设有用于抓取交通锥的夹紧手指部件；所述转动臂杆通过传动齿轮结构设置在箱体一侧，所述传动齿轮结构通过设置在箱体内的伺服电机驱动；所述箱体一侧设有转动辅助架，转动辅助架上设有辅助架转动轴和转动齿轮结构，所述转动齿轮结构的转动通过气缸/液压缸去执行，气缸/液压缸的行程杆对安装在行程杆的齿条进行推拉，齿条带动配对的齿轮进行180度旋转，从而实现转动合页的旋转，固定在转动合页上的部件随着转动合页一起转动；在摆放交通锥时，交通锥经限位下滑斜坡下滑到路面上，在车辆移动的同时，窄口卡位杆会对下滑到路面的交通锥进行直线式摆正；在拾取交通锥时，交通锥进入阔口卡位杆区域内，通过夹紧手指部件夹取交通锥，当转动臂杆旋转到竖直位置时松开紧手指部件，交通锥沿自由滑下斜坡进入存存放交通锥的装置内。

作为优选的技术方案，所述水平传送机构包括第一减速电机/伺服电机、第一纤维带体、第一位置传感器、第一固定支架、第一限宽挡板、链轮、链条、转动滚筒、第一转动轴承、以及第一控制主板模块，所述第一转动滚动设置在第一固定支架上，第一纤维带体铺设在转动滚筒上，所述第一限宽挡板设置在第一固定支架的两侧，第一位置传感器设置在第一限宽挡板上，工作时，第一控制主模块控制第一减速电机/伺服电机工作，链条带动链轮转动，在转动轴承的作用下，转动滚筒随之一起运动。

作为优选的技术方案，所述斜体传送机构包括第二减速电机/伺服电机、第二纤维带体、第二位置传感器、第二支架，重直伞齿轮组、第二限宽挡板、转动支撑座、第二转动轴承以及第二控制主板模块，所述第二限宽挡板设置在第二支架的两侧，第二纤维带铺设在第二支架上，第二支架一端的下方设置转动支撑座，所述转动支撑座上设置第二位置传感器，第二减速电机/伺服电机设置在支架的一侧，重直伞齿轮组设置在第二减速电机/伺服电机上，工作时，第二控制主板模块控制第二减速电机/伺服电机工作，驱动重直伞齿轮组转动，从而带动第二转动轴承转动，实现斜体传送带机构的传输功能。

作为优选的技术方案，所述卡座结构和转卡座机构配合工作，装配成改变交通锥方向的装置；该改变交通锥方向的装置包括：定位底板，所述定位底板上设有第一驱动装置、齿条以及带基座的轴承，所述第一驱动装置的推杆与齿条连接，所述带基座的轴承上设有齿轮，所述齿条与齿轮相配合；所述齿轮上设有夹持转动机构，所述夹持转动机构包括底座和转动轴，所述底座和转动轴之间通过连接杆连接，所述底座、转动轴以及连接杆上均设有限锥座；

所述连接杆上设有第二驱动装置，所述第二驱动装置的推杆与转动轴连接，所述转动轴上设有转动夹；所述第一驱动装置用于驱动齿条的运动，所述齿条设置在带基座的轴承下方，所述齿条上设有齿纹，所述齿纹与齿轮相啮合；

所述齿条下方的定位底本上设有导轨，所述齿条设置在导轨上，并在第一驱动装置的带动下可沿导轨方向来回运动。

作为优选的技术方案，所述吊装前端机构包括带刹车减速电机、不锈钢钢丝、带座轴承、联轴器、转动轴、以及限位开关，所述带刹车减速电机驱动设置在带座轴承上的转动轴转动，在联轴器的作用下驱动不锈钢钢丝运动；该吊装前端机构用于实现对前端拾放锥机构和倾斜传送带机构进行展开和收缩控制；工作时，吊装前端机构释放不锈钢钢丝，使前端拾放锥机构和倾斜传送带部分展开，设备停止工作并且收缩前端拾放锥机构和倾斜传送带部分时，吊装前端机构收紧不锈钢钢丝，直至这两个机构收缩到原位置，在展开和收缩的过程中，通过安装在上面的位置传感器识别展开和收缩的准确性。

作为优选的技术方案，所述锥体推到机构包括固定底座以及设置在固定底座上的限位机构，所述限位机构的顶端设有带座轴承，带座轴承上设有与之配合的转动轴，所述转动轴上设有两个用于推到交通锥的左、右卡叉，所述左、右卡叉和固定底座之间均设有驱动装置，所述驱动装置一端设置在固定底座上，另一端通过推杆固定连接在左/右卡叉上，所述驱动装置由电磁阀驱动；工作时电磁阀控制驱动装置的推杆伸缩运动，从而带动左/右卡叉沿转动轴转动；

作为优选的技术方案，所述外厢控制机构包括外厢底座、前后面板、顶盖、左右侧卷动门、卷动门导向槽、管状电机、限位开关、后板左右导向指示灯、检测窗口、防水挡板、以及厢体警示反光带，所述前后面板、顶盖、左右侧卷动门均设置在外厢底座上，共同构成该半自动交通锥收发机器人的外箱体部分，所述左右侧卷动门在管状电机的作用下可沿卷动门导向槽运动，所述防水挡板设置在外箱体顶部的两侧，所述检测窗口和左右导向指示灯设置在后面板上。

作为优选的技术方案，所述触屏智能控制终端，用于展示机器人的各工作状态信息，并且可触摸控制各种机构的运行，该触屏智能终端上设有启动键、停止键、收放锥模式选择、锥实时数量统计显示、应急键、用电量、通道选择、和门控选择菜单；

所述视觉监控系统包括数字摄像机、视频交换机、以及视频显示器；所述数字摄像机、视频交换机、视频显示器依次连接。

本发明还公开了一种半自动型交通锥收发机器人的控制方法，包括交通锥的收集步骤和交通锥的摆放步骤；

所述交通锥的收集步骤如下：

S11、通过设置在车辆驾驶室中触屏智能控制终端上的菜单进入收集模式流程，控制打开总控制箱机构的后厢卷门到达限定位置；

S12、视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送机构和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开；

S13、传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里等待交通锥上来到水平传送带上，拾放锥前端机构的转动臂杆进入等待状态；

S13、锥推倒机构的卡叉展开至水平状态，遇到垂直在路面上的交通锥时，卡叉将其打倒在地，拾放锥前端机构臂杆前端的指夹能识别交通锥，并将交通锥夹紧，臂杆转动一定角度，使交通锥滑落至传送带上；

S14、通过人手一个个地把交通锥从传送带上取出，垂直叠放在车辆平板空间上，如此反复过程，直至把路面上的交通锥收集叠放完成；

S15、从地面上到来水平传送机构的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给工控计算机处理，视觉监控系统机会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报；

所述交通锥的摆放步骤如下：

S21、通过设置在车辆驾驶室中触屏智能控制终端上的菜单进入摆放模式流程，程序控制打开后厢卷门到达限定位置；

S22、视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送机构和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开；

S23、水平传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里，通过人手一个个地把交通锥垂直放在传送带上，由于摩擦力的作用，交通锥由水平传送带机构、倾斜传送带机构带出，并自然跌落到路面，通过卡位杆把交通锥平整地排列在路面设定的路径上，完成单个摆放锥过程，如此反复过程，依次把存储的交通锥摆放；

S24、从放入传送带到落到地面的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给工控计算机处理，视觉监控系统会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报，整个过程的状态变化，通过前端的触控屏界面实时可见。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明半自动型交通锥收发机器人主要实现对交通路锥的双向收放、前进和倒车收放，不需要操作人员接触路面操作，提高人身安全性。

2、本发明通过适当的调整能操作市场上常用规格尺寸的交通锥。

3、本发明实现设备与车辆可分离式安装，不需要改装车辆，通过更改相应部件尺寸能安装在皮卡车、微型卡车、轻卡车、拖挂车上面。通过更改存储箱的尺寸和控制结构，可预装不同数量的交通路锥，大大满足用户对路锥的装载量。

4、本发明能控制路锥的摆放距离、摆放速度、摆放路线。同时配备交通警示信号灯、箭头指示灯，适应夜间操作。

附图说明

图1是本发明半自动型交通锥收发机器人的结构方框图；

图2是本发明半自动型交通锥收发机器人的主视图；

图3是本发明半自动型交通锥收发机器人的后视图；

图4是本发明外厢控制机构与拾放锥前端机构的连接示意图；

图5是本发明拾放锥前端机构阔口卡位杆视角的结构示意图；

图6是本发明拾放锥前端机构窄口卡位杆视角的结构示意图；

图7是本发明拾放锥前端机构的俯视图；

图8是本发明水平传送带机构的结构示意图；

图9是本发明斜体传送带机构的结构示意图；

图10是本发明锥推倒机构的结构示意图；

图11是本发明锥推到机构的局部放大图；

图12是本发明外厢控制机构的示意图；

图13是本发明外厢控制机构卷门拉起时的结构示意图。

附图标号说明：1、拾放锥前端机构；2、传送带机构；3、总控制箱机构；4、吊装前端机构；5、空气压缩机/液压泵；6、视觉监控系统；7、外厢控制机构；8、可移动式电源或发电机；9、锥推倒机构；10、触屏智能控制终端；11、工控计算机；12、操作人员。

拾放锥前端机构中：1-1、卡位杆；1-2、检测锥传感器；1-3、驱动气缸；1-4、转动臂杆；1-5、车轮；1-6、转动合页；1-7、传动齿轮结构；1-8、限位滑下斜坡；1-9、警示灯带；1-10、自由滑下斜坡；1-11、夹紧手指部件；1-12、伺服电机；1-13、转动齿轮结构；1-14、转动辅助架；1-15、分叉气缸；1-16、辅助架转动轴；

水平传送带机构：2-1-1、链轮；2-1-2、第一左限宽挡板；2-1-3、第一纤维带体；2-1-4、第一右限宽挡板；2-1-5、第一位置传感器；2-1-6、链条；2-1-7、第一减速电机/伺服电机；2-1-8、第一固定支架；2-1-9、转动滚筒；

倾斜传送带机构：2-2-1、第二限宽挡板；2-2-2、第二纤维带体；2-2-3、第二位置传感器；2-2-4、转动支撑座；2-2-5、第二减速电机/伺服电机；

锥推倒机构：11-1、限位侧板；11-2、驱动装置；11-3、卡叉；11-4、固定底座；11-5、带座轴承；11-6、硬限位块；11-7、转动轴；

外厢控制机构：12-1、卷动门导向槽；12-2、左右侧卷动门；12-3、顶盖；12-4、后板左右导向指示灯；12-5前后面板；12-6、检测窗口；12-7外厢底座；12-8、挡板；12-9、管状电机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1-图3所示，本实施例半自动型交通锥收发机器人包括拾放锥前端机构1、传送带机构2、吊装前端机构4、总控制箱机构3、锥推倒机构9、外厢控制机构7、视觉监控系统6、工控计算机11、触屏智能控制终端10、可移动式电源或发电机8、空气压缩机/液压泵5。这些主要机械控制部分形成统一的集智能软件、电子电控、机械控制于一体的综合形大系统。结合操作人员12在传送带上拾取交通锥叠放和放置交通锥，从而成为人身安全性有保障的半自动型设备。

半自动型交通锥收发机器人工作原理流程主要包括交通锥摆放过程和收集过程，可以在车辆的左边或右边选择性进行。摆放交通锥过程：操作人员通过操作驾驶室的触控屏上的菜单进入摆放模式流程，程序控制打开后厢卷门到达限定位置。此时视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送带部分和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开。接着，传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里，通过人手一个个地把交通锥垂直放在传送带上，由于摩擦力的作用，交通锥由水平传送带、倾斜传送带带出。并自然跌落到路面，通过卡位杆把交通锥平整地排列在路面设定的路径上，完成单个摆放锥过程。如此反复过程，可依次把存储的交通锥摆放。从放入传送带到落到地面的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给计算机处理，监控摄像机会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报。整个过程的状态变化，通过前端的触控屏界面实时可见，如交通锥数量的变化、存储厢清空等信息。

收集交通锥过程：操作人员通过操作驾驶室的触控屏上的菜单进入收集模式流程，程序控制打开后厢卷门到达限定位置。此时视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送带部分和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开。接着，传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里等待交通锥上来到水平传送带上，拾放锥前端机构的转动臂杆进入等待状态，与此同时，锥推倒机构的卡叉展开至水平状态，遇到垂直在路面上的交通锥时，卡叉将其打倒在地，拾放锥前端机构臂杆前端的指夹能识别交通锥，并将交通锥夹紧，臂杆转动一定角度，使交通锥滑落至传送带上。通过人手一个个地把交通锥从传送带上取出，垂直叠放在车辆平板空间上。如此反复过程，直至把路面上的交通锥收集叠放完成。从地面上到来水平传送带的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给计算机处理，监控摄像机会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报。整个过程的状态变化，通过前端的触控屏界面实时可见，如交通锥数量的变化、存储总数量等信息。

该半自动型交通锥收发机器人主要实现对交通路锥的双向收放、前进和倒车收放，不需要操作人员接触路面操作，提高人身安全性。通过适当的调整能操作市场上常用规格尺寸的交通锥。本发明实现设备与车辆可分离式安装，不需要改装车辆，通过更改相应部件尺寸能安装在皮卡车、微型卡车、轻卡车、拖挂车上面。通过更改存储箱的尺寸和控制结构，可预装不同数量的交通路锥，大大满足用户对路锥的装载量。本发明能控制路锥的摆放距离、摆放速度、摆放路线。同时配备交通警示信号灯、箭头指示灯，适应夜间操作。

如图4-图7所示，所述拾放锥前端机构包括底座和箱体，所述底座的两端分别设有一对卡位杆1-1，所述卡位杆包括阔口卡位杆和窄口卡位杆，所述箱体上朝向窄口卡位杆的一侧设有限位滑下斜坡1-8，所述箱体上朝向阔口卡位杆的一侧设有自由滑下斜坡1-10，所述箱体设置在底座上方，底座上方设有一箱体，箱体一侧朝向阔口卡位杆的一侧设有转动臂杆1-4，转动臂杆1-4的末端设有用于识别进入阔口卡位杆区域交通锥的漫反射式光电传感器，在转动臂杆的末端还设有用于抓取交通锥的夹紧手指部件1-11；所述转动臂杆通过传动齿轮结构1-7设置在箱体一侧，所述传动齿轮结构1-7通过设置在箱体内的伺服电机1-12驱动；所述箱体一侧设有转动辅助架1-14，转动辅助架1-14上设有辅助架转动轴1-16和转动齿轮结构1-13，所述转动齿轮结构1-13的转动通过气缸/液压缸去执行，气缸/液压缸的行程杆对安装在行程杆的齿条进行推拉，齿条带动配对的齿轮进行180度旋转，从而实现转动合页1-14的旋转，固定在转动合页1-14上的部件随着转动合页一起转动；在摆放交通锥时，交通锥经限位下滑斜坡1-8下滑到路面上，在车辆移动的同时，窄口卡位杆会对下滑到路面的交通锥进行直线式摆正；在拾取交通锥时，交通锥进入阔口卡位杆区域内，通过夹紧手指部件1-11夹取交通锥，当转动臂杆旋转到竖直位置时松开紧手指部件，交通锥沿自由滑下斜坡1-10进入存存放交通锥的装置内。

所述阔口卡位杆和窄口卡位杆分别设有推动阔口卡位杆和窄口卡位杆卡位杆的驱动气缸1-3，通过各自对应气功的推动收缩作用，可以实现卡位杆的展开功能。

为了保障在交通锥拾放过程中的操作安全，所述箱体上设有竖直设置的警示灯带，警示灯带点亮主要用于夜间行车作业时，警示其它人或车辆勿近或躲闪。

为了方便装置的传输，所述底座的底部设有多个车轮1-5，本实施例中，车轮为单排车轮，前后排列设置；所述车轮采用气轮或具有减震效果的硬轮安装。

本实施例中，所述箱体上设有检测锥传感器1-2，用于检测该区域是否有交通锥存在。

本实施例中还设置有用于配合传送带作用的分叉气缸1-15，分叉气缸的推杆与传送带连接，当分叉气缸推进时，将传送带从箱体底部推出，当分叉气缸收缩时，将传送带收纳入箱体中。

在本实施例中，拾放交通锥装置主要技术实现如下：在收集交通锥时，电控模块驱动气缸/液压缸推动展开阔口卡位杆，接着转动臂杆转动到达阔口卡位杆上方等待交通锥的进入，转动臂杆的旋转主要通过可调速减速电机/伺服电机带动一对传动齿轮实现，也可用皮带或链轮传动实现。装置随着车辆向前移动，检测道路上处于倒下状态的交通路锥，通过转动臂杆末端的漫反射式光电传感器识别进入阔口卡位杆组成的所限区域的交通锥。识别信号反馈给电控模块，电控模块驱动电机夹紧交通锥的边沿，并且转动臂杆到达与路面垂直的位置，通过安装在此处的位置传感器识别当前状态，当电控模块收到状态信号后，释放转动臂杆末端的夹紧手指。由于受重力作用，交通锥沿着自由滑下斜坡滑下，进入其它收放交通锥设备的传送带或者托盘。

在摆放交通锥时，传送带或者托盘掉下的交通锥通过限位下滑斜坡下滑到路面上，在车辆移动的同时，窄口卡位杆会对路面的交通锥进行直线式摆正，使交通锥整齐摆放在路面上。当交通锥收放设备需要实现收缩或展开拾放锥前端机构功能时，处于转动辅助架上的转动齿轮结构起主要作用，转动齿轮的转动通过气缸/液压缸去执行，缸体行程杆对安装在行程杆的齿条进行推拉，齿条带动配对的齿轮进行180度旋转，即转动合页旋转，而固定在合页上的各部件随着合页的转动一起转动，从而实现一些展开和收缩功能。所述传动齿轮结构，可通过调节齿轮的大小实现不一样的传动比，起到增速、减速、省力、费力的作用。如图7所示，警示灯带点亮主要用于夜间行车作业时，警示其它人或车辆勿近或躲闪。电控模块负责各机构状态信号的收集与控制，同时实现与其它系统的信息通信。底部轮子采用气轮或具有减震效果的硬轮安装，主要承重整个装置同时让装置在路上跑动，底部轮子安装有速度检测传感器，可以计算车辆行驶的速度，从而配合其它机构系统的工作，比如可以为交通锥收发设备提供交通锥摆放距离所需的参数。

如图8、图9所以，所述传送带机构主要分为水平传送带(图8)和斜体传送带(图9)两种，其中水平传送带(图8)主要包括第一减速电机/伺服电机2-1-7、第一纤维带体2-1-3、第一位置传感器2-1-5、第一固定支架2-1-8、限宽挡板(第一左限宽挡板2-1-2和第一右限宽挡板2-1-4)、链轮2-1-1、链条2-1-6、转动滚筒2-1-9、转动轴承、控制主板模块等构成。其中斜体传送带(图9)主要包括第二减速电机/伺服电机2-2-5、第二纤维带体2-2-2、第二位置传感器2-2-3、重直伞齿轮组2-2-6、第二限宽挡板2-2-1、转动支撑座2-2-4、转动轴承、控制主板模块等构成。以上所述两种机构主要实现收集交通锥和摆放交通锥时对交通锥体的正向或反向传输、从高处往低处和从低处往高处传输。收集交通锥时，从拾放锥前端机构自由下滑坡下来的交通锥落入斜体传感器上面，由此向上传输到水平传送带的卡座位置；摆放交通锥时，由于摩擦力的作用，从卡座上松开的交通锥，依次通过水平传送带、斜体传感带，把交通锥带到拾放锥前端机构的限位下滑坡处。装在传送带侧挡板上的位置传感器能识别交通锥处于纤维带体中的位置，从而通过主控制板执行上一步或下一步处理交通锥的动作。倾斜传送带可根据车辆的高度、宽度进行倾斜角的灵活性调节，在整机作业或不作业时，倾斜传送带部分能自由展开和收缩。

所述吊装前端机构。主要包括带刹车减速电机、不锈钢钢丝、带座轴承、联轴器、转动轴、限位开关等部件。主要实现对前端拾放锥机构和倾斜传送带部分进行展开和收缩控制。设备进入工作状态时，吊装前端机构释放钢丝，使前端拾放锥机构和倾斜传送带部分展开。设备停止工作并且收缩前端拾放锥机构和倾斜传送带部分时，吊装前端机构收紧钢丝，直至这两个机构收缩到原位置，在展开和收缩的过程中，通过安装在上面的位置传感器识别展开和收缩的准确性。

所述总控制箱机构。主要包括充电接口、总控制板模块、多路交换机、总电气开关、开关电源等部件。主要实现所有子系统的前端动作指挥控制、集号采集、与终端计算机通信等。

如图10、图11所示，所述锥推倒机构主要包括固定底座11-4以及设置在固定底座11-4上的限位机构，所述限位机构的顶端设有带座轴承11-5，带座轴承上设有与之配合的锥推到机构转动轴11-7，所述锥推到机构转动轴11-7上设有两个用于推到交通锥的卡叉11-3，所述卡叉为两个，分别为左、右卡叉，所述左、右卡叉和固定底座之间均设有驱动装置11-2，所述驱动装置11-2一端设置在固定底座11-4上，另一端通过推杆固定连接在左/右卡叉上，所述驱动装置11-2由电磁阀驱动；工作时电磁阀控制驱动装置的推杆伸缩运动，从而带动左/右卡叉沿锥推到机构转动轴11-7转动，该带座轴承为左/右卡叉的一个支点，可以很好地实现转动的灵活性，减少摩擦，实现省力。

所述限位机构包括三块垂直设置在固定底座上的限位侧板11-1，在相邻两限位侧板的顶端设有对左/右卡叉限位用的硬限位块11-6，所述三块限位侧板与两个硬限位块错位连接，通过该限位块，可以实现左、右两个卡叉的安装控制，可以协助交通锥收发设备的左右两边进行收集交通锥。

在收集交通锥过程，执行气缸收缩，使F形卡叉执行水平放下动作，主要通过F形卡叉把垂直放置的路锥推倒在地，以方便前端拾放锥机构进行拾取。收集完交通锥后，执行气缸推出，F形卡叉收回呈垂直状态。在摆放交通锥过程，F形卡叉处于垂直向上状态。

如图12、图13所示，所述外厢控制机构主要包括外厢底座12-7、前后面板12-5、顶盖12-3、左右侧卷动门12-2、卷动门导向槽12-1、管状电机12-9、限位开关、后板左右导向指示灯12-4、检测窗口12-6、防水挡板12-8、厢体警示反光带等部件。左右导向灯的控制主要方便夜间作业时起警示作用。在不作业时，左右侧卷动门处于关闭状态；作业时，左右侧卷动门随着作业向的改变而作相应的开启。方便里面机构的展开与收缩。整个外厢机构起到防尘防水的作用。能保护里面各功能件、电控模块等。

所述视觉监控系统，主要包括数字摄像机、视频交换机、视频显示器、工业计算机等组成。主要对整个机器人的外部、内部的工作状态进行监视。特别对前端卡位的准确性、外部车辆、机器故障的识别等进行多方位的可视化，从而控制警示灯、报警器、界面警示、误报等信号，提醒司机行驶方向、下车维护。

所述触屏智能控制终端，主要用于展示机器人的各工作状态信息，并且可触摸控制各种机构的运行。主要包括启动键、停止键、收放锥模式选择、锥实时数量统计显示、应急键、用电量、通道选择、门控选择等菜单。通过点击这些菜单可进入相应的通信指令控制。

所述可移动式电源或发电机主要包括逆变控制器、可充电铅酸畜电池或锂电池、电池存放箱等。主要给整个交通锥收发机器人的工作提供电源。也可使用柴油/汽油发电机提供电源。

所述空气压缩机/液压泵主要给气动/液动执行元件提供气态或液态的动力源。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半自动型交通锥收发机器人，可拆卸的安装在车辆上，其特征在于，包括拾放锥前端机构、传送带机构、总控制箱机构、吊装前端机构、锥推倒机构、外厢控制机构、视觉监控系统、工控计算机、触屏智能控制终端、可移动式电源或发电机、以及空气压缩机/液压泵，所述半自动型交通锥收发机器人内部设置双通道摆放装置和收集装置，可在车辆的左边或右边选择性进行交通锥的收发操作；所述拾放锥前端机构设置总控制箱体的底部，用于拾取和摆放交通锥；所述传送带机构设置在外厢控制机构上，包括水平传送机构和倾斜传送机构；所述吊装前端机构设置在外厢控制机构尾部，用于实现对前端拾放锥机构和传送带机构的水平传送机构进行展开和收缩控制；所述工控计算机与总控制箱机构连接，视觉监控系统与工控计算机连接，所述智能触摸终端设置在车辆头部并与工控计算机无线连接；所述锥体推到机构设置在外厢控制机构底部的前端，用于推到待拾取的交通锥；所述可移动式电源或发电机，用于给整个交通锥收发机器人的工作提供电源；所述空气压缩机/液压泵用于给气动/液动执行元件提供气态或液态的动力源。

2.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述拾放锥前端机构包括底座和箱体，所述底座的两端分别设有一对卡位杆，所述卡位杆包括阔口卡位杆和窄口卡位杆，所述箱体上朝向窄口卡位杆的一侧设有限位滑下斜坡，所述箱体上朝向阔口卡位杆的一侧设有自由滑下斜坡，所述箱体设置在底座上方，箱体一侧朝向阔口卡位杆的一侧设有转动臂杆，转动臂杆的末端设有用于识别进入阔口卡位杆区域交通锥的漫反射式光电传感器，在转动臂杆的末端还设有用于抓取交通锥的夹紧手指部件；所述转动臂杆通过传动齿轮结构设置在箱体一侧，所述传动齿轮结构通过设置在箱体内的伺服电机驱动；所述箱体一侧设有转动辅助架，转动辅助架上设有辅助架转动轴和转动齿轮结构，所述转动齿轮结构的转动通过气缸/液压缸去执行，气缸/液压缸的行程杆对安装在行程杆的齿条进行推拉，齿条带动配对的齿轮进行180度旋转，从而实现转动合页的旋转，固定在转动合页上的部件随着转动合页一起转动；在摆放交通锥时，交通锥经限位下滑斜坡下滑到路面上，在车辆移动的同时，窄口卡位杆会对下滑到路面的交通锥进行直线式摆正；在拾取交通锥时，交通锥进入阔口卡位杆区域内，通过夹紧手指部件夹取交通锥，当转动臂杆旋转到竖直位置时松开紧手指部件，交通锥沿自由滑下斜坡进入存存放交通锥的装置内。

3.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述水平传送机构包括第一减速电机/伺服电机、第一纤维带体、第一位置传感器、第一固定支架、第一限宽挡板、链轮、链条、转动滚筒、第一转动轴承、以及第一控制主板模块，所述第一转动滚动设置在第一固定支架上，第一纤维带体铺设在转动滚筒上，所述第一限宽挡板设置在第一固定支架的两侧，第一位置传感器设置在第一限宽挡板上，工作时，第一控制主模块控制第一减速电机/伺服电机工作，链条带动链轮转动，在转动轴承的作用下，转动滚筒随之一起运动。

4.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述斜体传送机构包括第二减速电机/伺服电机、第二纤维带体、第二位置传感器、第二支架，重直伞齿轮组、第二限宽挡板、转动支撑座、第二转动轴承以及第二控制主板模块，所述第二限宽挡板设置在第二支架的两侧，第二纤维带铺设在第二支架上，第二支架一端的下方设置转动支撑座，所述转动支撑座上设置第二位置传感器，第二减速电机/伺服电机设置在支架的一侧，重直伞齿轮组设置在第二减速电机/伺服电机上，工作时，第二控制主板模块控制第二减速电机/伺服电机工作，驱动重直伞齿轮组转动，从而带动第二转动轴承转动，实现斜体传送带机构的传输功能。

5.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述卡座结构和转卡座机构配合工作，装配成改变交通锥方向的装置；该改变交通锥方向的装置包括：定位底板，所述定位底板上设有第一驱动装置、齿条以及带基座的轴承，所述第一驱动装置的推杆与齿条连接，所述带基座的轴承上设有齿轮，所述齿条与齿轮相配合；所述齿轮上设有夹持转动机构，所述夹持转动机构包括底座和转动轴，所述底座和转动轴之间通过连接杆连接，所述底座、转动轴以及连接杆上均设有限锥座；

所述连接杆上设有第二驱动装置，所述第二驱动装置的推杆与转动轴连接，所述转动轴上设有转动夹；所述第一驱动装置用于驱动齿条的运动，所述齿条设置在带基座的轴承下方，所述齿条上设有齿纹，所述齿纹与齿轮相啮合；

所述齿条下方的定位底本上设有导轨，所述齿条设置在导轨上，并在第一驱动装置的带动下可沿导轨方向来回运动。

6.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述吊装前端机构包括带刹车减速电机、不锈钢钢丝、带座轴承、联轴器、转动轴、以及限位开关，所述带刹车减速电机驱动设置在带座轴承上的转动轴转动，在联轴器的作用下驱动不锈钢钢丝运动；该吊装前端机构用于实现对前端拾放锥机构和倾斜传送带机构进行展开和收缩控制；工作时，吊装前端机构释放不锈钢钢丝，使前端拾放锥机构和倾斜传送带部分展开，设备停止工作并且收缩前端拾放锥机构和倾斜传送带部分时，吊装前端机构收紧不锈钢钢丝，直至这两个机构收缩到原位置，在展开和收缩的过程中，通过安装在上面的位置传感器识别展开和收缩的准确性。

7.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述锥体推到机构包括固定底座以及设置在固定底座上的限位机构，所述限位机构的顶端设有带座轴承，带座轴承上设有与之配合的转动轴，所述转动轴上设有两个用于推到交通锥的左、右卡叉，所述左、右卡叉和固定底座之间均设有驱动装置，所述驱动装置一端设置在固定底座上，另一端通过推杆固定连接在左/右卡叉上，所述驱动装置由电磁阀驱动；工作时电磁阀控制驱动装置的推杆伸缩运动，从而带动左/右卡叉沿转动轴转动。

8.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述外厢控制机构包括外厢底座、前后面板、顶盖、左右侧卷动门、卷动门导向槽、管状电机、限位开关、后板左右导向指示灯、检测窗口、防水挡板、以及厢体警示反光带，所述前后面板、顶盖、左右侧卷动门均设置在外厢底座上，共同构成该半自动交通锥收发机器人的外箱体部分，所述左右侧卷动门在管状电机的作用下可沿卷动门导向槽运动，所述防水挡板设置在外箱体顶部的两侧，所述检测窗口和左右导向指示灯设置在后面板上。

9.根据权利要求1所述半自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述触屏智能控制终端，用于展示机器人的各工作状态信息，并且可触摸控制各种机构的运行，该触屏智能终端上设有启动键、停止键、收放锥模式选择、锥实时数量统计显示、应急键、用电量、通道选择、和门控选择菜单；

所述视觉监控系统包括数字摄像机、视频交换机、以及视频显示器；所述数字摄像机、视频交换机、视频显示器依次连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述半自动型交通锥收发机器人的控制方法，其特征在于，包括交通锥的收集步骤和交通锥的摆放步骤；

所述交通锥的收集步骤如下：

S11、通过设置在车辆驾驶室中触屏智能控制终端上的菜单进入收集模式流程，控制打开总控制箱机构的后厢卷门到达限定位置；

S12、视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送机构和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开；

S13、传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里等待交通锥上来到水平传送带上，拾放锥前端机构的转动臂杆进入等待状态；

S13、锥推倒机构的卡叉展开至水平状态，遇到垂直在路面上的交通锥时，卡叉将其打倒在地，拾放锥前端机构臂杆前端的指夹能识别交通锥，并将交通锥夹紧，臂杆转动一定角度，使交通锥滑落至传送带上；

S14、通过人手一个个地把交通锥从传送带上取出，垂直叠放在车辆平板空间上，如此反复过程，直至把路面上的交通锥收集叠放完成；

S15、从地面上到来水平传送机构的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给工控计算机处理，视觉监控系统机会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报；

所述交通锥的摆放步骤如下：

S21、通过设置在车辆驾驶室中触屏智能控制终端上的菜单进入摆放模式流程，程序控制打开后厢卷门到达限定位置；

S22、视觉监控系统进入工作状态，吊装前端机构开启控制倾斜传送机构和拾放锥前端机构展开，直至拾放锥前端机构着地接触路面，同时卡位杆展开；

S23、水平传送带机构转动工作，操作人员可进入存放交通锥的空间里，通过人手一个个地把交通锥垂直放在传送带上，由于摩擦力的作用，交通锥由水平传送带机构、倾斜传送带机构带出，并自然跌落到路面，通过卡位杆把交通锥平整地排列在路面设定的路径上，完成单个摆放锥过程，如此反复过程，依次把存储的交通锥摆放；

S24、从放入传送带到落到地面的过程中，各个位置的传感器会把信号反馈给工控计算机处理，视觉监控系统会记录整个过程，一旦出现故障会及时响应警报，整个过程的状态变化，通过前端的触控屏界面实时可见。