CN109202856B - 一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，属于机器人领域。该装置包括磁力轨道；滑轨，其设置在波形护栏的一侧；机器人，其包括本体、驱动电磁铁和可滑动地设置在滑轨内的滑块，本体上开设有用于收纳波形护栏和轨道的收纳部；磁力轨道设置在波形护栏上，用于驱动驱动电磁铁移动；控制模块，设置在本体内，用于控制驱动电磁铁的极性和磁力大小；电源模块，设置在本体内，用于为控制模块和驱动电磁铁供电，本发明利用磁力轨道推动驱动电磁铁进而带动侦查机器人移动，避免了传统驱动方式结构复杂、容易损坏的问题，同时借助滑块在滑轨内移动，可以实现稳定地在波形护栏上高速移动，只需在现有波形护栏上加以改造，无需重新设计轨道。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人。
背景技术
一般的高速护栏上没有安装机器人来执行对车辆行驶过程的监控，这给高速公路的安全运行带来隐患。现有技术中出现一些用于在高速公路上移动的机器人，但是其往往都是在路面上行驶，安全性不高，当发生车祸时也难以迅速移动至事发地点。另外，现有技术中的机器人多采用机械驱动的方式，这给其运行速度设置了一定的障碍。高速公路上的护栏一般为波形护栏，合理利用波形护栏来实现机器人的高速移动，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，可以解决背景技术中所指出的问题。
一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，包括磁力轨道，
滑轨，其设置在波形护栏的一侧；
机器人，其包括本体、驱动电磁铁和可滑动地设置在所述滑轨内的滑块，所述本体上开设有用于收纳波形护栏和所述轨道的收纳部；
所述磁力轨道设置在波形护栏上，用于驱动所述驱动电磁铁移动；
控制模块，设置在所述本体内，用于控制所述驱动电磁铁的极性和磁力大小；
电源模块，设置在所述本体内，用于为所述控制模块和所述驱动电磁铁供电。
更优地，所述滑轨的横截面为C型结构。
更优地，所述滑块的两侧对称地设置有第一离心磁力块，所述滑轨上位于所述滑块的两侧对应所述第一离心磁力块的位置设置有第二离心磁力块，用于向第一离心磁力块提供排斥力。
更优地，所述滑轨设置在所述机器人重心的下方，所述滑块靠近所述滑轨开口方向的端面上对称地设置有两块第一平衡磁铁，所述滑轨上对应所述第一平衡磁铁的位置设置有第二平衡磁铁，用于向第一平衡磁铁提供排斥力。
更优地，所述滑轨为两个，分别设置在所述波形护栏的上下两侧，两个所述滑轨的开口均竖直向下。
更优地，所述控制模块还包括设置在所述机器人重心位置的陀螺仪，所述陀螺仪信号连接至所述处理器，所述第一平衡磁铁为电磁铁，所述处理器控制连接至所述第一平衡磁铁。
更优地，还包括防护罩，所述本体上开设有用于容纳摄像头的监控室，所述防护罩用于封挡所述监控室，所述防护罩包括防护部和设置在所述防护部上下两侧的连接部，所述防护部呈中间高两端低的弧形结构，所述连接部包括第一密封板、第二密封板和第三密封板，所述第一密封板的一侧边连接在所述防护部的上端面上，所述第二密封板垂直设置在所述第一密封板上，所述第三密封板垂直设置在所述第二密封板上，所述本体上开设有与所述连接部相配合的滑槽。
本发明提供一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，利用磁力轨道推动驱动电磁铁进而带动侦查机器人移动，避免了传统驱动方式结构复杂、容易损坏的问题，同时借助滑块在滑轨内移动，可以实现稳定地在波形护栏上高速移动，只需在现有波形护栏上加以改造，无需重新设计轨道。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人的结构示意图一；
图2为图1中A处局部放大图；
图3为图1中B处局部放大图；
图4为本发明提供的一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人的结构示意图二；
图5为磁力轨道和驱动电磁铁的工作原理示意图；
图6为本发明提供的一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人的系统原理图；
图7为防护罩的安装结构示意图一；
图8为防护罩的安装结构示意图二。
附图标记说明：
00-波形护栏，01-滑轨，10-本体，11-防护罩，111-第一密封板，112-第二密封板，113-第三密封板，12-摄像头，20-上磁力块，21-磁力轨道，30-滑块，31-第一离心磁力块，32-第二离心磁力块，33-第一平衡磁铁，34-第二平衡磁铁。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例一：如图1-3所示，本发明实施例提供的一种用于高速公路的波形护栏00侦查机器人，包括磁力轨道21，磁力轨道21由超导磁永磁体制成，其为连续间隔设置的N极和S极，还包括滑轨01，其设置在波形护栏00的一侧，沿波形护栏00的一边线设置，其横截面为C型结构，为了平衡侦查机器人的重量，滑轨01设置在波形护栏00的下边线上；机器人，其包括本体10、驱动电磁铁20和可滑动地设置在滑轨01内的滑块30，本体10大致呈半球形，其内侧具有一用于容纳波形护栏00的凹槽，由于波形护栏00段与段之间用铆钉进行连接，铆钉会外凸于波形护栏00，因此机器人内部的凹槽与波形护栏00之间具有一定的间隙，以防止本体10运行过程中与铆钉产生碰撞；磁力轨道21设置在波形护栏00上，最好设置在波形护栏00中间内凹的部位，以与机器人的造成相适应，且由于波形护栏00中间内凹的部位需要通过立柱固定，已经开设有安装孔，可以利用现有安装孔进行安装，如图5所示，驱动电磁铁20包括N极和S极，磁力轨道21的S极对驱动电磁铁20的S极产生排斥力，磁力轨道21的N极对驱动电磁铁20的N极产生推力，磁力轨道21的N极对驱动电磁铁20的S极产生吸引力，磁力轨道21的S极对驱动电磁铁20的N极产生吸引力，以图5的俯视视角为例，磁力轨道21的同一极性沿水平方向的分力大小相同方向相反，彼此抵消，沿竖直方向上的分力大小相等方向相同，即为推动驱动电磁铁20的推力；控制模块，设置在本体10内，用于控制驱动电磁铁20的极性和磁力大小，以控制侦查机器人的行走速度和行走方向，控制器通过调整驱动电磁铁20的极性，即可变换磁力导轨对驱动电磁铁20的施力方向，通过调节驱动电磁铁20的电流大小，即可调整磁力导轨对驱动电磁铁20的施力大小，从而最终实现行走方向和行走速度的调整；电源模块，设置在本体10内，用于为控制模块和驱动电磁铁20供电。
实施例二：在实施例一的基础上，由于高速公路存在拐弯处，在拐弯处时侦查机器人需要一个支撑力来提供向心力，防止侦查机器人从轨道上脱落，而滑块30与导轨侧面之间的支撑力即为上述向心力，当滑块30与导轨侧面接触时，向心力越大，支撑力越大，支撑力越大会导致滑轨01与滑块30之间的摩擦力越大，从而降低侦查机器人的运行速度、增大能耗，因此在滑块30的两侧对称地设置第一离心磁力块31，滑轨01上位于滑块30的两侧对应第一离心磁力块31的位置设置有第二离心磁力块32，用于向第一离心磁力块31提供排斥力，由于波形护栏00的拐弯方向不同，因此在不同的路段上需要提供不同方向的离心力，通过对称设置的左右两块第一离心磁力块31和第二离心磁力块32，可以提供两个方向上的离心力，以向右侧的离心力为例，当侦查机器人拐弯需要提供向右侧的离心力时，侦查机器人会产生向左运动的趋势，此时右侧的第一离心磁力块31远离右侧的第二离心磁力块32，右侧的第二离心磁力块32对右侧的第一离心磁力块31的推力减小，而左侧的第一离心磁力块31向左侧的第二离心磁力块32靠近，左侧的第二离心磁力块32对左侧的第一离心磁力块31的推力增大，两侧推力之差即为离心力，且由于磁铁的特性，靠近的越近，磁力越大，离的越远，磁力越小，因此这一特性恰好符合离心力的需求，需要的离心力越大，偏移的趋势越明显，上述推力之差就越大，满足离心力的需求。
为了克服机器人的重力，滑轨01设置在机器人重心的下方，滑块30靠近滑轨01开口方向的端面上对称地设置有两块第一平衡磁铁33，滑轨01上对应第一平衡磁铁33的位置设置有第二平衡磁铁34，用于向第一平衡磁铁33提供排斥力，第二平衡电磁铁对第一平衡电磁铁的排斥力用于抵消机器人的重力。
为了提高稳定性，滑轨01为两个，分别设置在波形护栏00的上下两侧，两个滑轨01的开口均竖直向下，开口竖直向下可以避免雨水进入轨道内，腐蚀滑块30和轨道。
为了进一步提高稳定性，控制模块还包括设置在机器人重心位置的陀螺仪，陀螺仪信号连接至处理器，第一平衡磁铁33为电磁铁，处理器控制连接至第一平衡磁铁33，陀螺仪检测侦查机器人的倾斜度并通过将倾斜度数据传动至处理器，处理器控制第一平衡磁铁33和第二平衡磁铁34的电流大小，以调整第二平衡磁铁34对第一平衡磁铁33的排斥力，进而通过控制左右两边的第一平衡磁铁33和第二平衡磁铁34的不同电流大小以产生不同大小的排斥力，最终通过两边排斥力大小之差所产生的扭矩使侦查机器人恢复平衡状态。
上述过程中，由于第一离心磁力块31、第二离心磁力块32、第一平衡磁铁33和第二平衡磁铁34的存在，使得滑块30与滑轨01之间为磁悬浮状态，滑块30与滑轨01之间不存在摩擦，因而可以大大提高侦查机器人的移动速度，降低能耗。
实施例三：在实施例二的基础上，本发明还包括防护罩11，本体10上开设有用于容纳摄像头12的监控室，防护罩11用于封挡监控室，防护罩11包括防护部和设置在防护部上下两侧的连接部，防护部呈中间高两端低的弧形结构，连接部包括第一密封板111、第二密封板112和第三密封板113，第一密封板111的一侧边连接在防护部的上端面上，第二密封板112垂直设置在第一密封板111上，第三密封板113垂直设置在第二密封板112上，使防护罩11的连接部呈阶梯型结构，本体10上开设有与连接部相配合的滑槽，阶梯型结构可以防止雨水在重力作用下滑落时，通过防护罩11和滑槽之间的缝隙时由于重力作用不会向上运动，进而避免雨水进入监控室内，由于防护部呈中间高两端低的弧形结构，语音会顺着防护部向下流动，而不会向上进入监控室内。
上述处理器为STC89C52型单片机。
本发明提供一种用于高速公路的波形护栏00侦查机器人，利用磁力轨道21推动驱动电磁铁20进而带动侦查机器人移动，避免了传统驱动方式结构复杂、容易损坏的问题，同时借助滑块30在滑轨01内移动，可以实现稳定地在波形护栏00上高速移动，只需在现有波形护栏00上加以改造，无需重新设计轨道。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，包括磁力轨道，其特征在于，还包括：
滑轨，其设置在波形护栏的一侧；
机器人，其包括本体、驱动电磁铁和可滑动地设置在所述滑轨内的滑块，所述本体上开设有用于收纳波形护栏和所述轨道的收纳部；
所述磁力轨道设置在波形护栏上，用于驱动所述驱动电磁铁移动；
控制模块，设置在所述本体内，用于控制所述驱动电磁铁的极性和磁力大小；
电源模块，设置在所述本体内，用于为所述控制模块和所述驱动电磁铁供电；
所述滑轨的横截面为C型结构；
所述滑块的两侧对称地设置有第一离心磁力块，所述滑轨上位于所述滑块的两侧对应所述第一离心磁力块的位置设置有第二离心磁力块，用于向第一离心磁力块提供排斥力；
所述滑轨设置在所述机器人重心的下方，所述滑块靠近所述滑轨开口方向的端面上对称地设置有两块第一平衡磁铁，所述滑轨上对应所述第一平衡磁铁的位置设置有第二平衡磁铁，用于向第一平衡磁铁提供排斥力；
所述控制模块还包括设置在所述机器人重心位置的陀螺仪，所述陀螺仪信号连接至处理器，所述第一平衡磁铁为电磁铁，所述处理器控制连接至所述第一平衡磁铁。
2.如权利要求1所述的一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，其特征在于，所述滑轨为两个，分别设置在所述波形护栏的上下两侧，两个所述滑轨的开口均竖直向下。
3.如权利要求1或2所述的一种用于高速公路的波形护栏侦查机器人，其特征在于，还包括防护罩，所述本体上开设有用于容纳摄像头的监控室，所述防护罩用于封挡所述监控室，所述防护罩包括防护部和设置在所述防护部上下两侧的连接部，所述防护部呈中间高两端低的弧形结构，所述连接部包括第一密封板、第二密封板和第三密封板，所述第一密封板的一侧边连接在所述防护部的上端面上，所述第二密封板垂直设置在所述第一密封板上，所述第三密封板垂直设置在所述第二密封板上，所述本体上开设有与所述连接部相配合的滑槽。
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