CN109024351A - 安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，包括拨锥机构、垂直储存锥机构、存储分离锥安装架机构、底架安装机构、控制箱机构、收放锥前端X轴运动机构、收放锥前端Y轴运动机构、锥升降勾拉机构、视觉监控系统、工控计算机、触屏智能控制终端和电源装置。本发明实现交通锥收发机器人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、小型货车上面。另外，本发明能控制路锥的摆放距离、摆放速度、摆放路线，使得交通锥的摆放位置更加精准。

Description

安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人

技术领域

本发明属于自动化设备的技术领域，具体涉及一种安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人。

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。另外,执法单位在高速公路、国道上处理交通事故时，需要快速到达现场，并且快速处理完交通事故离开现场，保证路况的良好通行。

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,特别对于灵活性、机动性强、装路锥数量少的皮卡型车辆更是凤毛麟角。国内外只有三四个厂家有全自动收放设备,这些厂家设备基本上是以大型货车为主。然而这些设备都是建立在特种车辆的概念上，即这种全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。

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，提供一种安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，在保障施工人员人身安全的同时，能适应各种交通作业的灵活应急收放锥，提高作业机动性，更加全面灵活地实现交通路锥摆放的智能化、自动化。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，包括：拨锥机构、垂直储存锥机构、存储分离锥安装架机构、底架安装机构、控制箱机构、收放锥前端X轴运动机构、收放锥前端Y轴运动机构、锥升降勾拉机构、视觉监控系统、工控计算机、触屏智能控制终端、电源装置；

所述拨锥机构位于机器人的最后方，用于把交通锥拨进去锥升降机构的斜坡铲上；所述锥升降勾拉机构位于垂直储存锥机构的底部，用于通过其上面的斜坡铲把交通锥从存放的位置一个个地垂直放到接近地面上，或者垂直地把交通锥拖上来到存放位置；所述收放锥前端Y轴运动机构位于皮卡车型或小型货车车厢的最底部，用于把车辆上的所有前端工作的各机构纵向送出、送入车厢内；所述收放锥前端X轴运动机构安装于收放锥前端Y轴运动机构的两组滑块上，用于把车辆上的所有前端工作的各机构横向移动，根据视觉监控系统的识别使斜坡铲对准路面上的交通锥；所述触屏智能控制终端安装在皮卡车型或小型货车的副驾驶位上；所述控制箱机构安装于存储分离锥安装架机构的后方；所述视觉监控系统安装于垂直储存锥机构的顶部；所述底架安装机构紧贴车厢底架安装；所述工控计算机和电源装置固定安装于车厢内。

作为优选的技术方案，所述拨锥机构包括第一电机、第一传动链、锥上部转拨件、连接安装件、连接安装臂杆、第一轴承座和锥下部转拨件，所述第一电机设置在连接安装臂杆上，所述锥上部转拨件通过第一轴承座设置在连接安装臂杆的上方，所述锥下部转拨件通过第一轴承座设置在连接安装臂杆的下方，所述第一传动链与第一轴承座的一端连接，所述连接安装件横向设置在连接安装臂杆上；所述第一电机转动时，驱动第一传动链转动，从而带动锥上部转拨件和锥下部转拨件转动。

作为优选的技术方案，所述垂直储存锥机构包括从动链轮、传动链条、锥隔离件、主动链轮、第二轴承座、安装固定板、调节链张紧件、转动轴和第二电机；所述第二轴承座设置在安装固定板的顶端，所述转动轴设置在安装固定板的底端，所述从动链轮与第二轴承座连接，所述主动链轮设置在转动轴上，所述传动链条设置在从动链轮和主动链轮上，所述锥隔离件设置在传动链条上，所述调节链张紧件设置在安装固定板和移动轴上。

作为优选的技术方案，所述垂直储存锥机构为两个，对称设置在拨锥机构上，两个垂直储存锥机构通过同步轴连接。

作为优选的技术方案，所述锥升降勾拉机构包括第三电机、第三传动链、铲状平台固定件、第三轴承座、拉杆安装件、拉杆、位置传感器和铲状平台；所述拉杆的底端固定在铲状平台固定件上，顶端与拉杆安装件连接；所述铲状平台通过第三轴承座与铲状平台连接；所述第三电机设置在拉杆安装件上，所述第三电机通过第三传动链与第三轴承座连接；所述位置传感器设置在铲状平台固定件两端的内侧。

作为优选的技术方案，所述控制箱机构包括控制板和接线端子，所述控制板通过接线端子与工业计算机连接。

作为优选的技术方案，所述视觉监控系统包括数字摄像机、视频交换机和视频显示器，所述数字摄像机采集的图像通过视频交换机转换后在视频显示器上显示。

作为优选的技术方案，所述电源装置为可移动式电源或发电机。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明可以有效解决智能交通行业长期存在的安全问题，很大程度上保证了交通路锥作业人员的人身安全。

2、本发明由于是智能全自动化设备，表现出很强的灵活性、机动性、便捷性，给执法人员、作业人员提高工作效率。

3、本发明降低了产品成本，由于实现设备与车辆的分离，不需要改装成特种车。

4、本发明为全自动型设备，完善了市场上具有单一收集或摆放设备的功能，具有更智能化、易操作性、全面性的特点。

附图说明

图1是本发明全自动交通锥收发机器人的结构方框图；

图2是本发明全自动交通锥收发机器人安装于皮卡车上的侧面示意图；

图3是本发明全自动交通锥收发机器人安装于皮卡车上的立体图；

图4是本发明全自动交通锥收发机器人安装于皮卡车上的后视图；

图5是本发明拨锥机构的结构示意图；

图6是本发明垂直储存锥机构的结构示意图；

图7是本发明锥升降勾拉机构的结构示意图。

附图标号说明：1、拨锥机构；2、垂直储存锥机构；3、存储分离锥安装架机构；4、底架安装机构；5、控制箱机构；6、收放锥前端X轴运动机构；7、收放锥前端Y轴运动机构；8、锥升降勾拉机构；9、视觉监控系统；10、工控计算机；11、触屏智能控制终端；12、电源装置；13、机器人装载装置；1-1、第一电机；1-2、第一传动链；1-3、锥上部转拨件；1-4、连接安装件；1-5、连接安装臂杆；1-6、第一轴承座；1-7、锥下部转拨件；2-1、从动链轮；2-2、传动链条；2-3、锥隔离件；2-4、主动链轮；2-5、第二轴承座；2-6、安装固定板；2-7、调节链张紧件；2-8、转动轴；8-1、第三电机；8-2、第三转动链；8-3、铲状平台固定件；8-4、第三轴承座；8-5、拉杆安装件；8-6、拉杆；8-7、位置传感器；8-8、铲状平台。

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4所示，本发明安装于皮卡车型或者小型货车上的全自动型交通锥收发机器人，主要包括拨锥机构1、垂直储存锥机构2、存储分离锥安装架机构3、底架安装机构4、控制箱机构5、收放锥前端X轴运动机构6、收放锥前端Y轴运动机构7、锥升降勾拉机构8、视觉监控系统9、工控计算机10、触屏智能控制终端11、电源装置12。这些主要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型系统。所述全自动型交通锥收发机器人安装在机器人装载装置13上，所述机器人装载装置13为皮卡车型或者小型货车。

所述拨锥机构1位于机器人的最后方，用于把交通锥拨进去锥升降机构8的斜坡铲上；所述锥升降勾拉机构8位于垂直储存锥机构2的底部，用于通过其上面的斜坡铲把交通锥从存放的位置一个个地垂直放到接近地面上，或者垂直地把交通锥拖上来到存放位置；所述收放锥前端Y轴运动机构7位于皮卡车型或小型货车车厢的最底部，用于把车辆上的所有前端工作的各机构纵向送出、送入车厢内；所述收放锥前端X轴运动机构6安装于收放锥前端Y轴运动机构7的两组滑块上，用于把车辆上的所有前端工作的各机构横向移动，根据视觉监控系统9的识别使斜坡铲对准路面上的交通锥；所述触屏智能控制终端11安装在皮卡车型或小型货车的副驾驶位上；所述控制箱机构5安装于存储分离锥安装架机构3的后方；所述视觉监控系统9安装于垂直储存锥机构2的顶部；所述底架安装机构4紧贴车厢底架安装；所述工控计算机10和电源装置12固定安装于车厢内。

如图5所示，所述拨锥机构主要包括第一电机1-1、第一传动链1-2、锥上部转拨件1-3、连接安装件1-4、连接安装臂杆1-5、第一轴承座1-6、锥下部转拨件1-7等部件；所述第一电机1-1设置在连接安装臂杆1-5上，所述锥上部转拨件1-3通过第一轴承座1-6设置在连接安装臂杆1-5的上方，所述锥下部转拨件1-7通过第一轴承座1-6设置在连接安装臂杆1-5的下方，所述第一传动链1-2与第一轴承座1-6的一端连接，所述连接安装件横向1-4设置在连接安装臂杆1-5上；所述第一电机1-1转动时，驱动第一传动链1-2转动，从而带动锥上部转拨件1-3和锥下部转拨件1-7转动所述拨锥机构的工作过程是：在收集交通锥时，通过第一电机1-1带动第一传动链1-2，把动力传动到上部转拨件、下部转拨件，上部拨锥件和下部拨锥件的横杆把交通锥拨进去锥升降勾拉机构的铲状平台。随后，第一电机1-1反转运动，等待下一个交通锥的到来。

如图6所示，所述垂直储存锥机构主要包括从动链轮2-1、传动链条2-2、锥隔离件2-3、主动链轮2-4、第二轴承座2-5、安装固定板2-6、调节链张紧件2-7、转动轴2-8、第二电机、，所述第二轴承座2-5设置在安装固定板2-6的顶端，所述转动轴-8设置在安装固定板2-6的底端，所述从动链轮2-1与第二轴承座2-5连接，所述主动链轮2-4设置在转动轴2-8上，所述传动链条2-2设置在从动链轮2-1和主动链轮2-4上，所述锥隔离件2-3设置在传动链条2-2上，所述调节链张紧件2-7设置在安装固定板2-6和移动轴2-8上。所述垂直储存锥机构主要实现收集交通锥和摆放交通锥时对交通锥体的分离上升和下降，同时实现定位存储的作用。

本实施中，设置有两组垂直储存锥机构，且对称放置，通过同步轴将两组垂直储存锥机构连接，第二电机带动同步轴正转或反转运动，实现上升和下降的功能。所述锥隔离件兜住交通锥的底部两边，由N个隔离件分别可兜住N个交通锥。收集交通锥时，传动链条带动两侧的隔离件同步上升，把交通锥送到最上面。同理，摆放交通锥时，传动链条反向带动两侧锥隔离件同步下降，把最底部交通锥释放到路面。在垂直储存锥机构底部和顶部分别安装位置传感器，用于识别路锥数量的变化和位置的变化状态，并将状态变化信息反馈给主控制板，主控制板作出相应的处理，驱动第二电机的转动。

如图7所示，所述锥升降勾拉机构主要包括第三电机8-1、第三转动链8-2、铲状平台固定件8-3、第三轴承座8-4、拉杆安装件8-5、拉杆8-6、位置传感器8-7、铲状平台8-8等构成，所述拉杆8-6的底端固定在铲状平台固定件8-3上，顶端与拉杆安装件8-5连接；所述铲状平台8-8通过第三轴承座8-4与铲状平台8-8连接；所述第三电机8-1设置在拉杆安装件8-5上，所述第三电机8-1通过第三传动链8-2与第三轴承座连接；所述位置传感器8-7设置在铲状平台固定件8-3两端的内侧。收集交通锥时，拨锥机构把交通锥拨入铲状平台的斜面上，此斜面的宽度占超过交通锥底面面积的60％。当位置传感器识别到路锥进入了平台斜面后，反馈给主控制板，主控制板驱动第三电机转动带动第三传动链上的链轮，使铲状平台的斜面变成水平面，以保证交通锥处于直立状态。此时，整个机构向上提起至垂直储存机构最底部的锥隔离件，实现收集交通锥。摆放交通锥时，处于隔离件的交通锥掉落至铲状平台上，当位置传感器识别到平台上有交通锥时，反馈到主控板，主控制板驱动第三电机反向转动，使铲状平台变为一倾斜面，交通锥在重力作用下，自由滑到路面上，完成放锥过程。

所述控制箱机构主要包括控制板模块、接线端子等部件。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。

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。主要对设备的外部、内部的工作状态进行监视测量。特别对收集交通锥的精确定位识别、外部车辆、机器故障的识别等进行多方位的可视化，从而提供准确收集锥、控制警示灯、报警器、界面警示、误报等信号，提醒司机行车安全和方向的把控。

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。触屏智能控制终端上设置有启动键、停止键、收放锥模式选择、锥实时数量统计显示、应急键、用电量显示等菜单。通过点击这些菜单可进入相应的通信指令控制。

本实施例中，所述电源装置为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，当然，本实施例也可使用柴油/汽油发电机提供电源。

本发明安装于皮卡车型或者小型货车上的全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，设备具备叠加式存储、车辆后置式摆动摆放和收集路锥，实现倒车方向收集和前进方向摆放的过程。

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，程序控制视觉监控系统进入工作状态，收放锥前端Y轴运动机构自动把整个收缩在车内的收放锥前端推进到车辆尾部的外边，接着锥升降勾拉机构向下部运动，直到走完行程贴近地面为止。此后，可通过触控屏菜单选择摆放距离设置等控制方式，在这个过程中，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。接着点击屏幕按键控制收放锥前端X轴运动机构根据路面的摆放位置作出横向左右的运动，确定完摆放的位置后，垂直储存锥机构的第二电机控制传动链条的运动，使叠加在存储箱内的最底下的交通锥脱离卡扣，自然性跌落至升降勾拉机构的铲状平台上，由于铲状平台有一斜坡，交通锥会在重力作用下，掉下到路面上，这样完成单个摆放锥过程。如此反复过程，可依次从下到上把存储箱里的交通锥摆放完。在摆放过程中，垂直储存锥机构的分离卡扣会保证每一次只放一只路锥，不会出现连锥现象。根据摆放的需要摆放完路锥后，所有机构恢复原状，送入车辆的箱体内。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、存储箱清空等信息。

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，程序控制视觉监控系统进入工作状态，收放锥前端Y轴运动机构自动把整个收缩在车内的收放锥前端推进到车辆尾部的外边，接着锥升降勾拉机构向下部运动，直到走完行程贴近地面为止，接着拨锥机构也会向下运动到行程的底端。在这个过程中，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。接着视觉监控系统通过后端安装的摄像机识别需要收集路锥的目标位置，自动调节收放锥前端X轴运动机构作出横向左右的运动，到达对准的位置后，拨锥机构的拨锥杆把路锥推到倾斜但不倒地的状态，锥升降勾拉机构的铲状平台斜插进交通锥的底部，此时，通过第三电机控制第三传动链运动，把铲状平台较正使交通锥成直立状态。接着锥升降勾拉机构向上部运动，直至把路锥送到垂直储存锥机构的卡扣内。接着垂直储存锥机构的第一传动链带动卡扣上的路锥送到存储箱的最顶部，继续进行逆向反复的存储过程。直至装满整个存储厢。根据收集完需要收集的路锥后，所有机构恢复原状，送入车辆的箱体内。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、存储箱装满等信息。

本实施例安装于皮卡车型或者小型货车上的全自动型交通锥收发机器人主要实现对交通路锥的机动性、快速性、灵活性前进摆放和倒车收集。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、小型货车上面。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。

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 (8)

1.安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，包括：拨锥机构(1)、垂直储存锥机构(2)、存储分离锥安装架机构(3)、底架安装机构(4)、控制箱机构(5)、收放锥前端X轴运动机构(6)、收放锥前端Y轴运动机构(7)、锥升降勾拉机构(8)、视觉监控系统(9)、工控计算机(10)、触屏智能控制终端(11)、电源装置(12)；

所述拨锥机构(1)位于机器人的最后方，用于把交通锥拨进去锥升降机构(8)的斜坡铲上；所述锥升降勾拉机构(8)位于垂直储存锥机构(2)的底部，用于通过其上面的斜坡铲把交通锥从存放的位置一个个地垂直放到接近地面上或者垂直地把交通锥拖上来到存放位置；所述收放锥前端Y轴运动机构(7)位于皮卡车型或小型货车车厢的最底部，用于把车辆上的所有前端工作的各机构纵向送出、送入车厢内；所述收放锥前端X轴运动机构(6)安装于收放锥前端Y轴运动机构(7)的两组滑块上，用于把车辆上的所有前端工作的各机构横向移动，根据视觉监控系统(9)的识别使斜坡铲对准路面上的交通锥；所述触屏智能控制终端(11)安装在皮卡车型或小型货车的副驾驶位上；所述控制箱机构(5)安装于存储分离锥安装架机构(3)的后方；所述视觉监控系统(9)安装于垂直储存锥机构(2)的顶部；所述底架安装机构(4)紧贴车厢底架安装；所述工控计算机(10)和电源装置(12)固定安装于车厢内。

2.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述拨锥机构(1)包括第一电机(1-1)、第一传动链(1-2)、锥上部转拨件(1-3)、连接安装件(1-4)、连接安装臂杆(1-5)、第一轴承座(1-6)和锥下部转拨件(1-7)，所述第一电机(1-1)设置在连接安装臂杆(1-5)上，所述锥上部转拨件(1-3)通过第一轴承座(1-6)设置在连接安装臂杆(1-5)的上方，所述锥下部转拨件(1-7)通过第一轴承座(1-6)设置在连接安装臂杆(1-5)的下方，所述第一传动链(1-2)与第一轴承座(1-6)的一端连接，所述连接安装件横向(1-4)设置在连接安装臂杆(1-5)上；所述第一电机(1-1)转动时，驱动第一传动链(1-2)转动，从而带动锥上部转拨件(1-3)和锥下部转拨件(1-7)转动。

3.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述垂直储存锥机构(2)包括从动链轮(2-1)、传动链条(2-2)、锥隔离件(2-3)、主动链轮(2-4)、第二轴承座(2-5)、安装固定板(2-6)、调节链张紧件(2-7)、转动轴(2-8)和第二电机；所述第二轴承座(2-5)设置在安装固定板(2-6)的顶端，所述转动轴(2-8)设置在安装固定板(2-6)的底端，所述从动链轮(2-1)与第二轴承座(2-5)连接，所述主动链轮(2-4)设置在转动轴(2-8)上，所述传动链条(2-2)设置在从动链轮(2-1)和主动链轮(2-4)上，所述锥隔离件(2-3)设置在传动链条(2-2)上，所述调节链张紧件(2-7)设置在安装固定板(2-6)和移动轴(2-8)上。

4.根据权利要求3所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述垂直储存锥机构(2)为两个，对称设置在拨锥机构(1)上，两个垂直储存锥机构(2)通过同步轴连接。

5.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述锥升降勾拉机构(8)包括第三电机(8-1)、第三传动链(8-2)、铲状平台固定件(8-3)、第三轴承座(8-4)、拉杆安装件(8-5)、拉杆(8-6)、位置传感器(8-7)和铲状平台(8-8)；所述拉杆(8-6)的底端固定在铲状平台固定件(8-3)上，顶端与拉杆安装件(8-5)连接；所述铲状平台(8-8)通过第三轴承座(8-4)与铲状平台(8-8)连接；所述第三电机(8-1)设置在拉杆安装件(8-5)上，所述第三电机(8-1)通过第三传动链(8-2)与第三轴承座连接；所述位置传感器(8-7)设置在铲状平台固定件(8-3)两端的内侧。

6.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述控制箱机构(5)包括控制板和接线端子，所述控制板通过接线端子与工业计算机连接。

7.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述视觉监控系统(8)包括数字摄像机、视频交换机和视频显示器，所述数字摄像机采集的图像通过视频交换机转换后在视频显示器上显示。

8.根据权利要求1所述安装于皮卡车型或小型货车的全自动型交通锥收发机器人，其特征在于，所述电源装置(12)为可移动式电源或发电机。