CN108374366A - 高速公路巡逻机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路巡逻机器人，包括一小车和导向装置，所述导向装置安装在小车上并与小车共运动，所述导向装置紧贴高速公路的护栏，所述导向装置沿护栏行驶并判断护栏变形程度。与现有技术相比，本发明提供的高速公路巡逻机器人通过预先设定的程序进行驱动前进，当行驶至高速公路护栏破损处时，通过路径判断报警机构识别护栏破损后停止前进，将护栏破损情况上传至人机交互终端后可继续前进，交警部门可通过定位导航模块传来的定位信息了解护栏破损处的位置信息，从而及时对高数公路上的护栏进行维护。

Description

高速公路巡逻机器人
技术领域
本发明属于公路护栏检测技术领域，具体涉及一种高速公路巡逻机器人。
背景技术
在高速公路上时常会发生一些交通事故，而高速公路上的护栏可以有助于对碰撞的车辆起到缓冲的作用，但是由于护栏常年暴露在室外容易有锈蚀和破损的情况，现阶段对护栏进行维护的方法主要还是交警部门派遣人员通过视觉观察来判断是否需要维护，人眼观察常常会有一些漏检和检验不到位的情况，为了实现全自动化的检测方式，于是由此为前提来设计了一款可以全自动高速公路护栏巡逻机器人。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种高速公路巡逻机器人，该机器人可自动巡视并检验高速公路护栏破损情况。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
高速公路巡逻机器人，包括一小车和导向装置，所述导向装置安装在小车上并与小车共运动，所述导向装置紧贴高速公路的护栏，所述导向装置沿护栏行驶并判断护栏变形程度。
所述导向装置包括一“匸”型架体，所述“匸”型架体从其顶面向其底面延伸出至少一上导向组件，所述“匸”型架体从其底面向其顶面延伸出至少一下导向组件，所述“匸”型架体从其侧面向上导向组件和下导向组件所在平面延伸出至少一导向辊组件，高速公路护栏位于导向辊组件与上导向组件和下导向组件之间，所述导向辊组件向上导向组件和下导向组件所在平面施加一推力以夹紧高速公路护栏。
所述上导向组件包括顺次连接的导向杆、联轴器和上滑轮，所述上滑轮沿高速公路护栏的上边缘滚动，所述导向杆顶端还连接有直线轴承a。
所述下导向组件包括依次连接的导向轴和下滑轮，所述下滑轮扣住高速公路护栏的下边缘，所述导向轴安装在“匸”型架体上。
所述导向辊组件包括依次连接的导杆和导向辊，所述导向辊沿高速公路护栏中部的导轨滚动，所述导杆安装在“匸”型架体上。
所述高速公路巡逻机器人还设有控制系统，所述控制系统包括检测传感组件、第一控制主板、信号处理模块、控制处理器和人机交互终端，所述检测传感组件发送的检测信号经信号处理模块转换成无线信号再经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端，人机交互终端输入“停止”或“行进”指令至控制处理器得处理信号，所述处理信号通过信号处理模块处理发至第一控制主板以控制小车停止或行进。
所述高速公路巡逻机器人上还装有定位导航模块，所述定位导航模块包括GPS/GIS定位器和无线数据收发组件，所述GPS/GIS定位器将高速公路巡逻机器人行驶轨迹的信号通过无线数据收发组件发送至信号处理模块，所述信号处理模块将转换为无线信号的GPS/GIS数据经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端。
所述小车包括车本体和安装在车本体上的行走机构，所述车本体通过行走机构沿高速公路护栏行驶。
所述高速公路巡逻机器人还包括安装在小车的储能供能装置，所述储能供能装置包括第二控制主板和电瓶，所述控制处理器与第一控制主板电连接，所述第二控制主板对电瓶电量进行实时监控，并控制电瓶的通电和断电。
所述小车还包括控制驱动模块、直流电机、链轮和紧急制动装置，所述控制驱动模块分别与电瓶和紧急制动装置连接，所述控制驱动模块控制电瓶对直流电机的供电，所述直流电机通过链轮传动带动行走机构的驱动轮启动，所述控制驱动模块控制紧急制动装置对驱动轮抱死以进行紧急刹车。
所述导向装置上还设有蜂鸣器和警示灯，提示过往车辆保持警惕。
与现有技术相比，本发明提供的高速公路巡逻机器人通过预先设定的程序进行驱动前进，当行驶至高速公路护栏破损处时，通过路径判断报警机构识别护栏破损后停止前进，将护栏破损情况上传至人机交互终端后可继续前进，交警部门可通过定位导航模块传来的定位信息了解护栏破损处的位置信息，从而及时对高数公路上的护栏进行维护。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的使用状态参考图；
图2是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人立体图；
图3是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人侧视图；
图4是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人主视图；
图5是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人上导向组件的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人下导向组件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的导向辊组件的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的导向辊组件的立体示意图；
图9为本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的固定架的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的小车示意图；
图11是本发明实施例提供的高速公路巡逻机器人的控制系统示意图。
其中，1、小车；11、车本体；111、罩壳；112、底板；113、储能供能装置；114、直流电机；115、链轮；116、控制驱动模块；12、行走机构；131、激光式光电传感器；2、导向装置；21、“匸”型架体；211、铝制梁；212、连接角件；22、上导向组件；22l、导向杆；222、联轴器；223、上滑轮；224、直线轴承a；225、加强板；226、固定螺栓；227、弹性挡圈；23、下导向组件；231、导向轴；232、下滑轮；233、调节螺母；234、加强板；235、深沟球轴承；236、挡圈；237、弹簧垫圈；238、螺母；24、导向辊组件；241、导杆；242、导向辊；243、支撑板；244、直线轴承b；245、限位螺栓；246、垫圈；247、压板；248、青铜套筒；249、支撑弹簧；250、短调节螺钉；251、长调节螺钉；3、固定架；31、底座导向轴；32、导向轴支座；33、连接板；34、限位大螺母；35、固定轴；36、直线轴承c。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明，实施例中出现的仪器和原材料均为市售，在此不作赘述。
如图1～图9所示，本实施例中，高速公路巡逻机器人包括一小车1和导向装置2，导向装置2安装在小车1上并与小车1共运动，导向装置2紧贴高速公路的护栏，导向装置2沿护栏行驶并判断护栏变形程度。
本实施例中，导向装置2包括一铝制“匸”型架体21，“匸”型架体21各铝制梁211之间通过连接角件212加固，“匸”型架体21从其顶面向其底面延伸出至少一上导向组件22，“匸”型架体21从其底面向其顶面延伸出至少一下导向组件23，“匸”型架体21从其侧面向上导向组件22和下导向组件23所在平面延伸出至少一导向辊组件24，高速公路护栏位于导向辊组件24与上导向组件22和下导向组件23之间，导向辊组件24向上导向组件22和下导向组件23所在平面施加一推力以夹紧高速公路护栏。
本实施例中，导向装置2是通过设计的“匸”型架体21的顶面和底面的两个上导向组件22、两个下导向组件23和“匸”型架体21侧面中间的两个导向辊组件24进行限位导向的，即上导向组件22和下导向组件23抠住护栏的上下两个边缘，两个导向辊组件24固定在护栏的中间导轨上，上导向组件22、下导向组件23端部的滚轮给护栏一定的力，上导向组件22、下导向组件23端部的滚轮给给护栏的力与导向辊组件24端部的辊子给护栏的中间导轨的力相反，从而使得机器人能沿着护栏移动。
本实施例中，上导向组件22包括顺次连接的导向杆221、联轴器222和上滑轮223，上滑轮223沿高速公路护栏的上边缘滚动，上导向组件22的导向杆221顶端连接有直线轴承a224，上导向组件22通过一加强板225和固定螺栓226安装在“匸”型架体21上，导向杆221与“匸”型架体21之间垫有弹性挡圈227。
如图5所示，上导向组件22的上滑轮223会扣住护栏的上边缘，在通过护栏的过渡区域时上滑轮223的宽度和角度会改变，所以在图2中的直线轴承a224，可以保证上导向组件22上下移动，同时导向杆221和上滑轮223的连接用到了万象联轴器222，在上滑轮223在通过护栏过渡区域时可以调节角度，避免上导向组件22在护栏过渡区域产生卡死的情况。
本实施例中，下导向组件23包括依次连接的导向轴231和下滑轮232，下滑轮232扣住高速公路护栏的下边缘，导向轴231安装在“匸”型架体21上。
如图6所示，下导向组件23包括相连的导向轴231和下滑轮232，下滑轮232会扣住护栏的下边缘，由于下导轨的轨迹是不会改变的，所以在装配时只要通过添加一调节螺母233以改变下滑轮232的高度使下滑轮232扣在护栏的下边缘上，并且考虑到铝型材材料比较柔软，在调节螺母233下垫了一块加强板234，当小车在碰到复杂路面时减少震动对铝制“匸”型架体21的疲劳破坏；此外，为实现下滑轮232自身调节与护栏的接触角度，下滑轮232上还依次连接有深沟球轴承235、挡圈236、弹簧垫圈237和螺母238，或其他现有技术调节滑轮角度的结构，在此不做赘述。
本实施例中，导向辊组件24包括依次连接的导杆241和导向辊242，导向辊242沿高速公路护栏中部的导轨滚动，导杆241安装在“匸”型架体21上。
以高速公路护栏中部导轨可滚动两组导向辊组件24为例，其上下导向辊242固定在护栏中部的导轨上，同时上下导向辊242施加的力与上滑轮223和下滑轮232的力相反，使得导向装置2扣在护栏上，其中，每个导向辊组件24通过一支撑板243固定在“匸”型架体21上，导杆241贯穿该支撑板243，并在该支撑板243外侧一端套设有一直线轴承b244，导杆241在其端部通过一限位螺栓245和垫圈246限位，而支撑板243内侧与一压板247夹住“匸”型架体21以将导向辊组件24固定在“匸”型架体21上，同时为了使得压板247能在导杆241上来回流畅接触，压板247与导向辊242之间依次连接有青铜套筒248和套设在青铜套筒248外的支撑弹簧249，其中的支撑弹簧249起到将导向辊242与护栏的中间凸起部分贴合同时在路段中遇到护栏中间部分的起伏轨道也可以起到减震的作用。此外，在支撑板243和导向辊242之间的长调节螺钉250和短调节螺钉251可以调节支撑弹簧249的松紧。
如图9所示，固定架3是连接小车1和导向装置2的连接件，固定架3的底座导向轴31和导向轴支座32分别与小车1和导向装置2连接，且底座导向轴31由内向外顺次套接一直线轴承c36和一连接板33，底座导向轴31在直线轴承c36中来回滑动并通过一限位大螺母34限制其最大滑动距离，连接板33上垂直固定有一固定轴35，该固定轴35与导向轴支座32相接，即底座导向轴31和固定轴35垂直连接，当小车1遇到复杂路面出现颠簸时底座导向轴31只会在直线轴承c36中来回滑动，不会对导向装置2产生震动，而导向装置2只会沿着公路护栏的路径导向小车1。
本实施例中，所述高速公路巡逻机器人还设有控制系统，所述控制系统包括检测传感组件、第一控制主板、信号处理模块、控制处理器和人机交互终端，所述检测传感组件发送的检测信号经信号处理模块转换成无线信号再经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端，优选地，本实施例中，检测传感组件可包括一激光式光电传感器131和一摄像器，激光式光电传感器131识别护栏的缺损状况，当发现破损的护栏路段，机器人上的摄像器将拍摄照片并把照片通过发射的无线信号传输到人机交互终端。人机交互终端输入“停止”或“行进”指令至控制处理器得处理信号，所述处理信号通过信号处理模块处理发至第一控制主板以控制小车1停止或行进。
本实施例中，所述高速公路巡逻机器人上还装有定位导航模块，所述定位导航模块包括GPS/GIS定位器和无线电收发装置，所述GPS/GIS定位器将高速公路巡逻机器人行驶轨迹的信号通过无线电收发装置发送至信号处理模块，所述信号处理模块将转换为无线信号的GPS/GIS数据经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端。
本实施例中，小车1通过罩壳111和底板112围设为其车本体11，车本体11通过底部安装行走机构12实现小车1的行驶。
本实施例中，高速公路巡逻机器人还包括设于小车1内的储能供能装置113，储能供能装置113包括第二控制主板和电瓶，控制处理器与第一控制主板电连接，第二控制主板对电瓶电量进行实时监控，并控制电瓶的通电和断电。
本实施例中，小车1还包括控制驱动模块116、直流电机114、链轮115和紧急制动装置，驱动控制模块116分别与电瓶和紧急制动装置连接，驱动控制模块116控制电瓶对直流电机114的供电，直流电机114通过链轮115传动带动行走机构12的驱动轮启动，驱动控制模块116控制紧急制动装置对驱动轮抱死以进行紧急刹车。电瓶传输电能给直流电机114，直流电机114通过链轮115把动能传送给驱动轮，同时激光式光电传感器131会把路径信号和电瓶的电量信号传输给控制系统，控制系统来控制小车的前进、急停还是回电桩充电。
本实施例中，导向装置上还设有蜂鸣器和警示灯，提示过往车辆保持警惕。
本实施例中，高速公路巡逻机器人还设有外置的后台控制中心和充电桩设备。
最后有必要在此说明的是：上面结合实施例对本发明实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.高速公路巡逻机器人，其特征在于：包括一小车(1)和导向装置(2)，所述导向装置(2)安装在小车(1)上并与小车(1)共运动，所述导向装置(2)紧贴高速公路的护栏，所述导向装置(2)沿护栏行驶并判断护栏变形程度。
2.如权利要求1所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述导向装置(2)包括一型架体(21)，所述型架体(21)从其顶面向其底面延伸出至少一上导向组件(22)，所述型架体(21)从其底面向其顶面延伸出至少一下导向组件(23)，所述型架体(21)从其侧面向上导向组件(22)和下导向组件(23)所在平面延伸出至少一导向辊组件(24)，高速公路护栏位于导向辊组件(24)与上导向组件(22)和下导向组件(23)之间，所述导向辊组件(24)向上导向组件(22)和下导向组件(23)所在平面施加一推力以夹紧高速公路护栏。
3.如权利要求2所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述上导向组件(22)包括顺次连接的导向杆(221)、联轴器(222)和上滑轮(223)，所述上滑轮(223)沿高速公路护栏的上边缘滚动，所述导向杆(221)顶端还连接有直线轴承a(224)。
4.如权利要求2所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述下导向组件(23)包括依次连接的导向轴(231)和下滑轮(232)，所述下滑轮(232)扣住高速公路护栏的下边缘，所述导向轴(231)安装在型架体(21)上。
5.如权利要求2所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述导向辊组件(24)包括依次连接的导杆(241)和导向辊(242)，所述导向辊(242)沿高速公路护栏中部的导轨滚动，所述导杆(241)安装在型架体(21)上。
6.如权利要求1所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述高速公路巡逻机器人还设有控制系统，所述控制系统包括检测传感组件、第一控制主板、信号处理模块、控制处理器和人机交互终端，所述检测传感组件发送的检测信号经信号处理模块转换成无线信号再经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端，人机交互终端输入“停止”或“行进”指令至控制处理器得处理信号，所述处理信号通过信号处理模块处理发至第一控制主板以控制小车(1)停止或行进。
7.如权利要求6所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述高速公路巡逻机器人上还装有定位导航模块，所述定位导航模块包括GPS/GIS定位器和无线数据收发组件，所述GPS/GIS定位器将高速公路巡逻机器人行驶轨迹的信号通过无线数据收发组件发送至信号处理模块，所述信号处理模块将转换为无线信号的GPS/GIS数据经控制处理器分析处理后发送到人机交互终端。
8.如权利要求1所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述小车(1)包括车本体(11)和安装在车本体(11)上的行走机构(12)，所述车本体(11)通过行走机构(12)沿高速公路护栏行驶。
9.如权利要求8所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述高速公路巡逻机器人还包括安装在小车(1)的储能供能装置(113)，所述储能供能装置(113)包括第二控制主板和电瓶，所述信号处理模块与第二控制主板电连接，所述第二控制主板对电瓶电量进行实时监控，并控制电瓶的通电和断电。
10.如权利要求9所述的高速公路巡逻机器人，其特征在于：所述小车(1)还包括控制驱动模块(116)、直流电机(114)、链轮(115)和紧急制动装置，所述控制驱动模块(116)分别与电瓶和紧急制动装置连接，所述控制驱动模块(116)控制电瓶对直流电机(114)的供电，所述直流电机(114)通过链轮(115)传动带动行走机构(12)的驱动轮启动，所述控制驱动模块(116)控制紧急制动装置对驱动轮抱死以进行紧急刹车。
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