CN107288020A - 一种基于无人机协作的智能沥青修补系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，包括无人机、连接装置以及修补机构，修补机构包括处理器、驱动装置、第一导航装置、储料室、热喷枪、喷涂装置、碾压装置，第一导航装置用于设置修补机构的行走路线，储料室包括加热装置以及搅拌装置，加热装置用于加热输料室内的沥青材料，搅拌装置用于搅拌储料室内的沥青材料，热喷枪用于融化破损的沥青路面，喷涂装置包括下料管，下料管与储料室连通，碾压装置用于压实修补后的路面。无人机包括第一摄像头、第二摄像头以及第二导航装置，第一摄像头用于拍摄修补机构前进方向的画面，第二摄像头用于拍摄无人机上方的画面，第二导航装置用于设置无人机的飞行路线。

Description

一种基于无人机协作的智能沥青修补系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及公路施工设备领域，特别涉及一种基于无人机协作的智能沥青修补系统及其工作方法。

背景技术

随着我国社会经济的高速发展，对公路交通的综合服务质量要求也越来越高，在修补公路危害时，需通过工具将病害部分挖除，然后使用新填充料进行填充并压实。公路养护工作需要在固定场地进行陪聊，其配料一般是凭经验估计石料及沥青等用量，当道路出现坑槽需要修补采取的方式是，需设专用场地，利用铁板作为炒盘加热沥青混合料，由于是人工搅拌，劳动强度大，而且随着修补路段距离的延伸，需要不断地移动铁板位置，或是用手拉车将炒热拌合的沥青混合料运至修补路段，费时费力，还有一种方式是通过大型设备沥青拌合机进行加热拌料，将拌合的混合料用专用机车运至修补路段，不仅工作效率低，而且耗电量大，尤其是冬天，加热后的沥青容易凝固，严重影响了路面的修补质量。

发明内容

发明目的： 为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于无人机协作的智能沥青修补系统及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，包括无人机、连接装置以及修补机构，所述无人机与所述连接装置通过铁链连接，所述修补机构包括处理器、驱动装置、第一导航装置、储料室、清扫装置、热喷枪、喷涂装置、碾压装置以及车轮，所述驱动装置与所述处理器连接，所述第一导航装置与所述驱动装置连接，用于设置所述修补机构的行走路线，所述储料室包括加热装置以及搅拌装置，所述加热装置与所述驱动装置连接，用于加热所述输料室内的沥青材料，所述搅拌装置与所述驱动装置连接，用于搅拌所述储料室内的沥青材料，所述清扫装置与所述驱动装置连接，用于清扫路面上的灰尘，所述热喷枪与所述驱动装置连接，用于融化破损的沥青路面，所述喷涂装置包括下料管，所述喷涂装置与所述驱动装置连接，所述下料管与所述储料室连通，所述碾压装置与所述驱动装置连接，用于压实修补后的路面，所述车轮与所述驱动装置连接，用于驱动所述修补机构行走。所述无人机包括第一摄像头、第二摄像头以及第二导航装置，所述第一摄像头与所述处理器连接，用于拍摄所述修补机构前进方向的画面并将其发送给所述处理器，所述第二摄像头与所述处理器连接，用于拍摄所述无人机上方的画面并将其发送给所述处理器，所述第二导航装置与所述处理器连接，用于设置所述无人机的飞行路线。

作为本发明的一种优选方式，所述修补机构还包括涂料装置以及涂料箱，所述涂料装置与所述驱动装置连接，用于修补标线，所述涂料箱包括若干涂料室，所述涂料室用于存放不同颜色的涂料。

作为本发明的一种优选方式，所述无人机还包括湿度传感器，所述湿度传感器与所述处理器连接，用于检测空气湿度值并将其发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述修补机构还包括保护装置，所述保护装置与所述驱动装置连接，用于释放挡板保护未修补完毕的路面。

作为本发明的一种优选方式，所述修补机构还包括警示装置，所述警示装置与所述驱动装置连接，用于警示周边车辆与行人。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)在所述第二导航装置中预设所述无人机的飞行路线，所述无人机依照所述飞行路线将所述修补机构带至指定地点；

b)在所述第一导航装置中预设所述修补机构的行走路线，所述无人机到达指定地点后，所述修补机构依照所述行走路线进行巡逻；

c)所述第一摄像头与所述第二摄像头将拍摄画面传送给所述处理器，所述处理器判断路面是否有凹坑；

d)若有，则向所述驱动装置输出清扫信号，所述驱动装置驱动所述清扫装置启动；

e)所述处理器向所述驱动装置输出融化信号，所述驱动装置驱动所述热喷枪开启；

f)所述热喷枪开启预设时间后，所述处理器向所述驱动装置输出修补信号，所述驱动装置驱动所述喷涂装置开启；

g)所述处理器向所述驱动装置输出压实信号，所述驱动装置驱动所述碾压装置启动。

作为本发明的一种优选方式，步骤d还包括：

所述处理器进一步判断所述凹坑是否为裂缝；

若是，则省略步骤e；

若否，则执行步骤e。

作为本发明的一种优选方式，步骤e还包括：

所述处理器从所述画面中提取损坏路面的图像，取所述图像的最大外接圆的圆心与直径，以所述圆心为圆心，直径扩大0.5倍做圆形区域作为融化区域。

作为本发明的一种优选方式，步骤f还包括：

所述湿度传感器检测空气的湿度值并将其发送给所述处理器；

所述处理器判断所述湿度值是否大于预设湿度值；

若是，则向所述保护装置输出保护信号，所述驱动装置驱动所述保护装置释放挡板。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器根据所述第一摄像头与所述第二摄像头拍摄的画面判断所述破损路面原先是否有标线；

若有，则在步骤g之后执行以下工作步骤：

所述处理器进一步判断该标线为何种颜色、形状；

所述处理器向所述驱动装置输出补线信号，所述驱动装置驱动所述涂料装置按对应形状喷涂对应颜色的涂料。

本发明实现以下有益效果：本发明利用无人机协作的方法进行智能沥青修补，通过第一导航装置以及第二导航装置自动寻找需要修补的路段；在处理器采取合适的修补方式后进行自动化修补，修补过程中能够自动躲避障碍物以及避让行人以及车辆，不影响交通秩序；本发明采用的修补方法为直接在破损区域进行加热，直至所述破损区域的沥青融化，比起将旧沥青材料回收重置的方法，能够极大程度地提高工作效率，节省了回收的时间并且提高了材料的使用率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统结构示意图；

图2为本发明提供的涂料箱结构示意图；

图3为本发明提供的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法流程图；

图4为本发明提供的修补路面裂缝的工作方法流程图；

图5为本发明提供的热喷枪与碾压装置工作方法流程图；

图6为本发明提供的修补标线方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，包括无人机1、连接装置2以及修补机构3，所述无人机1与所述连接装置2通过铁链4连接，所述修补机构3包括处理器5、驱动装置6、第一导航装置7、储料室8、清扫装置9、热喷枪10、喷涂装置11、碾压装置12以及车轮13，所述驱动装置6与所述处理器5连接，所述第一导航装置7与所述驱动装置6连接，用于设置所述修补机构3的行走路线，所述储料室8包括加热装置14以及搅拌装置15，所述加热装置14与所述驱动装置6连接，用于加热所述输料室内的沥青材料，所述搅拌装置15与所述驱动装置6连接，用于搅拌所述储料室8内的沥青材料，所述清扫装置9与所述驱动装置6连接，用于清扫路面上的灰尘，所述热喷枪10与所述驱动装置6连接，用于融化破损的沥青路面，所述喷涂装置11包括下料管16，所述喷涂装置11与所述驱动装置6连接，所述下料管16与所述储料室8连通，所述碾压装置12与所述驱动装置6连接，用于压实修补后的路面，所述车轮13与所述驱动装置6连接，用于驱动所述修补机构3行走。所述无人机1包括第一摄像头17、第二摄像头18以及第二导航装置19，所述第一摄像头17与所述处理器5连接，用于拍摄所述修补机构3前进方向的画面并将其发送给所述处理器5，所述第二摄像头18与所述处理器5连接，用于拍摄所述无人机1上方的画面并将其发送给所述处理器5，所述第二导航装置19与所述处理器5连接，用于设置所述无人机1的飞行路线。

所述修补机构3还包括涂料装置20以及涂料箱21，所述涂料装置20与所述驱动装置6连接，用于修补标线，所述涂料箱21包括若干涂料室22，所述涂料室22用于存放不同颜色的涂料。

所述无人机1还包括湿度传感器23，所述湿度传感器23与所述处理器5连接，用于检测空气湿度值并将其发送给所述处理器5。

所述修补机构3还包括保护装置24，所述保护装置24与所述驱动装置6连接，用于释放挡板25保护未修补完毕的路面。

所述修补机构3还包括警示装置26，所述警示装置26与所述驱动装置6连接，用于警示周边车辆与行人。

具体地，所述连接装置2上方设置有停机板，所述修补修补机构3正常工作时，所述无人机1进入休眠模式并停放在所述停机板上。本发明提供两个存储装置，储料室8与涂料箱21，所述储料室8内存放用于修补路面的沥青材料，所述储料室8底部设置有加热装置14，当所述无人机1开始携带所述修补机构3飞至指定地址时，所述处理器5向所述驱动装置6输出加热信号，所述驱动装置6驱动所述加热装置14启动，所述加热装置14将所述储料室8内的沥青材料加热融化，在所述加热装置14加热预设时间后，所述处理器5向所述驱动装置6输出搅拌信号，所述驱动装置6驱动所述搅拌装置15启动，将加热状态下的沥青材料搅拌均匀。

如图2所示，所述涂料箱21包括若干涂料室22，所述涂料室22内放置黄、白色的涂料，所述涂料为交通标线使用的涂料，在破损路面修复后对其上的标线进行修补，所述涂料室22具有对应的涂料导管。所述清扫装置9位于所述清扫机构前部，当所述处理器5确定路面破损区域后，所述清扫装置9将所述破损区域上方的垃圾扫向两侧，再进行后续步骤。所述热喷枪10位于所述清扫装置9后方，在所述清扫装置9清扫完毕后，所述热喷枪10对所述破损区域进行加热，直至所述破损区域的沥青融化，比起将旧沥青材料回收重置的方法，本发明提供的方法能够极大程度地提高工作效率，节省了回收的时间并且提高了材料的使用率，所述热喷枪10将所述破损区域的沥青彻底融化后，再进行后续步骤。所述喷涂装置11位于所述热喷枪10后方，在所述热喷枪10加热完毕后，所述喷涂装置11进行喷涂新的沥青材料；所述碾压装置12位于所述喷涂装置11后方，在所述喷涂装置11喷涂完毕后，所述碾压装置12将路面碾压平实。

所述第一摄像头17位于所述无人机1的前部，在所述修补机构3行走或喷涂的过程中，向所述处理器5提供所述修补机构3前方的画面，所述处理器5根据所述画面判断前方是否有障碍物或移动物体，所述处理器5中设有第一预设距离以及第二预设距离，所述第一预设距离大于所述第二预设距离，若所述第一预设距离内出现障碍物，所述处理器5向所述驱动装置6输出避让信号，所述驱动装置6驱动车轮13向旁边移动，若所述第一预设距离内有移动物体驶来，所述处理器5先向所述驱动装置6输出警示信号，所述驱动装置6驱动所述警示装置26发出警示音，若所述第二预设距离内有移动物体驶来，所述处理器5向所述无人机1输出飞行信号，所述无人机1将所述修补机构3带离地面至预设高度。所述第二摄像头18位于所述无人机1顶部，在所述无人机1上升的过程中，为了避免撞击到树木或高层建筑，若所述无人机1上方出现障碍物，所述处理器5向所述无人机1输出躲避信号，所述无人机1向旁边飞行。

实施例二

如图3所示，一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，包括以下工作步骤：a)在所述第二导航装置19中预设所述无人机1的飞行路线，所述无人机1依照所述飞行路线将所述修补机构3带至指定地点；

b)在所述第一导航装置7中预设所述修补机构3的行走路线，所述无人机1到达指定地点后，所述修补机构3依照所述行走路线进行巡逻；

c)所述第一摄像头17与所述第二摄像头18将拍摄画面传送给所述处理器5，所述处理器5判断路面是否有凹坑；

d)若有，则向所述驱动装置6输出清扫信号，所述驱动装置6驱动所述清扫装置9启动；e)所述处理器5向所述驱动装置6输出融化信号，所述驱动装置6驱动所述热喷枪10开启；

f)所述热喷枪10开启预设时间后，所述处理器5向所述驱动装置6输出修补信号，所述驱动装置6驱动所述喷涂装置11开启；

g)所述处理器5向所述驱动装置6输出压实信号，所述驱动装置6驱动所述碾压装置12启动。

步骤d还包括：

所述处理器5进一步判断所述凹坑是否为裂缝；

若是，则省略步骤e；

若否，则执行步骤e。

步骤e还包括：

所述处理器5从所述画面中提取损坏路面的图像，取所述图像的最大外接圆的圆心与直径，以所述圆心为圆心，直径扩大0.5倍做圆形区域作为融化区域。

步骤f还包括：

所述湿度传感器23检测空气的湿度值并将其发送给所述处理器5；

所述处理器5判断所述湿度值是否大于预设湿度值；

若是，则向所述保护装置24输出保护信号，所述驱动装置6驱动所述保护装置24释放挡板25。

具体地，路面损坏的情况除了路面凹坑外还有裂缝，若是裂缝，则可优化修补方法，使其更快捷、节能，优化方法如图4所示。所述第一导航装置7中预设该地区各交通路段的地理位置，所述修补机构3在所述交通路段巡逻，所述第一摄像头17与所述第二摄像头18将拍摄画面传送给所述处理器5，所述处理器5判断路面是否有凹坑，若有，则向所述驱动装置6输出清扫信号，所述驱动装置6驱动所述清扫装置9启动，所述处理器5进一步判断所述凹坑是否为裂缝，若是，则向所述驱动装置6输出修补信号，所述驱动装置6驱动所述喷涂装置11沿所述裂缝方向喷涂；所述处理器5能够根据路面破损区域的面积智能调节所述热喷枪10与所述碾压装置12的工作情况，使其更符合实际施工条件，如图5所示，所述处理器5从所述画面中提取损坏路面的图像，取所述图像的最大外接圆的圆心与直径，以所述圆心为圆心，直径扩大0.5倍做圆形区域作为融化区域，所述处理器5向所述驱动装置6输出融化信号，所述驱动装置6驱动所述热喷枪10加热所述融化区域至沥青融化，所述处理器5中设有融化面积与所述热喷枪10工作时间的关系表，所述热喷枪10工作对应的时间后，所述处理器5向所述驱动装置6输出修补信号，所述驱动装置6驱动所述喷涂装置11在所述融化区域喷涂新的沥青材料，喷涂完毕后，所述处理器5向所述驱动装置6输出压实信号，所述驱动装置6驱动所述碾压装置12启动，所述处理器5中设有融化面积与碾压次数的关系表。

沥青施工标准对路面基层表面具有较高要求，要求干燥、清洁、送伞石料，要雨天或地表潮湿的情况下应停止施工。本发明增设了湿度传感器23，用于检测施工路段的空气湿度值，所述湿度值大于预设湿度值，则所述处理器5向所述保护装置24输出保护信号，所述驱动装置6驱动所述保护装置24释放挡板25，所述挡板25为可折叠金属板，将正在施工的区域覆盖起来，当所述湿度值小于等于预设湿度值时，所述处理器5向所述驱动装置6输出收回信号，所述驱动装置6驱动所述保护装置24收回所述挡板25。实施例三

如图6所示，所述处理器5根据所述第一摄像头17与所述第二摄像头18拍摄的画面判断所述破损路面原先是否有标线；

若有，则在步骤g之后执行以下工作步骤：

所述处理器5进一步判断该标线为何种颜色、形状；

所述处理器5向所述驱动装置6输出补线信号，所述驱动装置6驱动所述涂料装置20按对应形状喷涂对应颜色的涂料。

具体地，路面上附有交通标线，若是下层的沥青损坏，则标线也必然损坏，存在一定安全隐患，因此在修补沥青之后还需对标线进行修补，所述第一摄像头17与所述第二摄像头18将拍摄画面传送给所述处理器5，所述处理器5判断破损路面是否有标线，若有，所述处理器5提取所述标线的颜色以及形状，所述颜色包括黄色和白色，所述形状包括实线、虚线、箭头、文字等，所述处理器5向所述驱动装置6输出补线信号，所述驱动装置6驱动所述涂料装置20喷涂对应颜色的涂料，所述驱动装置6驱动所述车轮13按对应的路线行走，所述路线对应所述形状。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，包括无人机（1）、连接装置（2）以及修补机构（3），其特征在于，所述无人机（1）与所述连接装置（2）通过铁链（4）连接，所述修补机构（3）包括处理器（5）、驱动装置（6）、第一导航装置（7）、储料室（8）、清扫装置（9）、热喷枪（10）、喷涂装置（11）、碾压装置（12）以及车轮（13），所述驱动装置（6）与所述处理器（5）连接，所述第一导航装置（7）与所述驱动装置（6）连接，用于设置所述修补机构（3）的行走路线，所述储料室（8）包括加热装置（14）以及搅拌装置（15），所述加热装置（14）与所述驱动装置（6）连接，用于加热所述输料室内的沥青材料，所述搅拌装置（15）与所述驱动装置（6）连接，用于搅拌所述储料室（8）内的沥青材料，所述清扫装置（9）与所述驱动装置（6）连接，用于清扫路面上的灰尘，所述热喷枪（10）与所述驱动装置（6）连接，用于融化破损的沥青路面，所述喷涂装置（11）包括下料管（16），所述喷涂装置（11）与所述驱动装置（6）连接，所述下料管（16）与所述储料室（8）连通，所述碾压装置（12）与所述驱动装置（6）连接，用于压实修补后的路面，所述车轮（13）与所述驱动装置（6）连接，用于驱动所述修补机构（3）行走;所述无人机（1）包括第一摄像头（17）、第二摄像头（18）以及第二导航装置（19），所述第一摄像头（17）与所述处理器（5）连接，用于拍摄所述修补机构（3）前进方向的画面并将其发送给所述处理器（5），所述第二摄像头（18）与所述处理器（5）连接，用于拍摄所述无人机（1）上方的画面并将其发送给所述处理器（5），所述第二导航装置（19）与所述处理器（5）连接，用于设置所述无人机（1）的飞行路线。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，其特征在于：所述修补机构（3）还包括涂料装置（20）以及涂料箱（21），所述涂料装置（20）与所述驱动装置（6）连接，用于修补标线，所述涂料箱（21）包括若干涂料室（22），所述涂料室（22）用于存放不同颜色的涂料。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，其特征在于：所述无人机（1）还包括湿度传感器（23），所述湿度传感器（23）与所述处理器（5）连接，用于检测空气湿度值并将其发送给所述处理器（5）。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，其特征在于：所述修补机构（3）还包括保护装置（24），所述保护装置（24）与所述驱动装置（6）连接，用于释放挡板（25）保护未修补完毕的路面。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统，其特征在于：所述修补机构（3）还包括警示装置（26），所述警示装置（26）与所述驱动装置（6）连接，用于警示周边车辆与行人。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，其特征在于：包括以下工作步骤：

a)在所述第二导航装置（19）中预设所述无人机（1）的飞行路线，所述无人机（1）依照所述飞行路线将所述修补机构（3）带至指定地点；

b)在所述第一导航装置（7）中预设所述修补机构（3）的行走路线，所述无人机（1）到达指定地点后，所述修补机构（3）依照所述行走路线进行巡逻；

c)所述第一摄像头（17）与所述第二摄像头（18）将拍摄画面传送给所述处理器（5），所述处理器（5）判断路面是否有凹坑；

d)若有，则向所述驱动装置（6）输出清扫信号，所述驱动装置（6）驱动所述清扫装置（9）启动；

e)所述处理器（5）向所述驱动装置（6）输出融化信号，所述驱动装置（6）驱动所述热喷枪（10）开启；

f)所述热喷枪（10）开启预设时间后，所述处理器（5）向所述驱动装置（6）输出修补信号，所述驱动装置（6）驱动所述喷涂装置（11）开启；

g)所述处理器（5）向所述驱动装置（6）输出压实信号，所述驱动装置（6）驱动所述碾压装置（12）启动。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，其特征在于：步骤d还包括：

所述处理器（5）进一步判断所述凹坑是否为裂缝；

若是，则省略步骤e；

若否，则执行步骤e。

8.根据权利要求6所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，其特征在于：步骤e还包括：

所述处理器（5）从所述画面中提取损坏路面的图像，取所述图像的最大外接圆的圆心与直径，以所述圆心为圆心，直径扩大0.5倍做圆形区域作为融化区域。

9.根据权利要求6所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，其特征在于：步骤f还包括：

所述湿度传感器（23）检测空气的湿度值并将其发送给所述处理器（5）；

所述处理器（5）判断所述湿度值是否大于预设湿度值；

若是，则向所述保护装置（24）输出保护信号，所述驱动装置（6）驱动所述保护装置（24）释放挡板（25）。

10.根据权利要求8所述的一种基于无人机协作的智能沥青修补系统的工作方法，其特征在于：所述处理器（5）根据所述第一摄像头（17）与所述第二摄像头（18）拍摄的画面判断所述破损路面原先是否有标线；

若有，则在步骤g之后执行以下工作步骤：

所述处理器（5）进一步判断该标线为何种颜色、形状；

所述处理器（5）向所述驱动装置（6）输出补线信号，所述驱动装置（6）驱动所述涂料装置（20）按对应形状喷涂对应颜色的涂料。