CN109598954A - 一种交通指挥机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通技术领域，具体涉及一种交通指挥机器人，包括底座和设置于底座上部的机器人壳体，所述机器人壳体与人体的外形相同，包括头部、颈部、一对肩部、一对肘部和一对腕部；所述肩部设置有抬升及偏转机构，所述腕部设置有翻转机构；所述肘部设置有弯曲机构；所述头部与颈部通过转动机构相连；所述头部内设置有控制系统，头部的一对眼眶内设置有摄像头；所述控制系统，用于通过交通指挥中心的信号灯的状态，控制机器人壳体内的抬升及偏转机构、弯曲机构、翻转机构和转动机构执行动作命令，从而做出相应的交通指挥动作。本发明适用于在T型路口处的交通指挥，同时解决了路口处的交通拥堵问题。

Description

一种交通指挥机器人

技术领域

本发明属于交通技术领域，具体涉及一种交通指挥机器人。

背景技术

交通指挥既要求动作标准，又要求体力过人，针对交通指挥警察来讲，交通指挥是在交通拥堵的路口指挥交通，疏散车辆，确保道路的有序畅通，交通指挥要求交警长时间站立在岗台上，并且实时关注信号灯及道路情况，这要求交通指挥者必须具有良好的身体素质。但是我国处于温带，四季分明，夏季的高温炎热以及冬天的风雪严寒，对交通指挥官来讲是非常严峻的考验，很多重要交通路段的监管达不到指定的要求，或者不能及时发现问题，及时处理问题导致交通拥堵或者事故发生；尤其对于T型路口，由于T型路口一般是主干道和辅道的交叉，辅道的车辆往主干道并入的时候很容易受到主干道路上车辆的影响，而造成交通事故，非常危险；因此保障道路行驶有序顺畅具有非常重要的意义。

公开号为CN106781566中公开的交通指挥系统及交通警察机器人中包括了红绿灯识别系统、主控系统及机械执行系统，通过三个系统相互配合实现对交通的指挥，设计的红绿灯识别系统通过现场采集及识别红绿灯信号，由于识别的精度和效率问题可能会造成对交通指挥的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的不足，提供一种交通指挥机器人，适用于在T型路口处的交通指挥，同时解决了路口处的交通拥堵问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种交通指挥机器人，包括底座和设置于底座上部的机器人壳体，所述机器人壳体与人体的外形相同，包括头部、颈部、一对肩部、一对肘部和一对腕部；

所述肩部设置有抬升及偏转机构，所述腕部设置有翻转机构；所述肘部设置有弯曲机构；所述抬升及偏转机构，用于对肩部的抬升及偏转；所述弯曲机构，用于实现对肘部的0~90°的弯曲；所述翻转机构，用于实现对手背向上90°的翻转；

所述头部与颈部通过转动机构相连，所述转动机构包括驱动电机、固定板和环状的活动板，所述固定板为“匚”形结构，固定板的内侧面与活动板的外侧面之间通过轴承转动连接，所述活动板的内侧面设置有与驱动齿轮啮合的齿条，活动板的上表面固定连接有盖板；

所述头部内设置有控制系统，头部的一对眼眶内设置有摄像头；所述控制系统，用于通过交通指挥中心的信号灯的状态，控制机器人壳体内的抬升及偏转机构、弯曲机构、翻转机构和转动机构执行动作命令，从而做出相应的交通指挥动作。

优选的，所述抬升及偏转机构包括肩部偏转电机、肩关节窝臼和肩部抬升电机，所述肩关节窝臼转动连接有窝臼固定销轴，所述窝臼固定销轴与机器人壳体固定连接，所述肩关节窝臼侧面固定连接有弧形第一齿条，所述肩部偏转电机的电机轴上固定连接有肩部偏转齿轮，第一齿条与肩部偏转齿轮啮合；

肩关节窝臼侧面开设有扁圆柱形连接孔，所述连接孔内固定连接有扁圆柱形抬升轴，所述抬升轴的底面固定连接有弧形第二齿条，机器人壳体的大臂固定连接有肩部抬升电机，所述肩部抬升电机的电机轴上固定连接有肩部抬升齿轮，肩部抬升齿轮与第二齿条啮合。

优选的，所述弯曲机构包括肘部弯曲电机和第一蜗轮蜗杆机构，所述肘部弯曲电机固定连接在机器人壳体的大臂的下部，肘部弯曲电机的电机轴上固定连接有第一蜗杆，第一蜗杆在肘部啮合有第一蜗轮，第一蜗轮一侧通过固定销轴与机器人壳体的小臂固定连接、另一侧与机器人壳体的大臂转动连接。

优选的，所述翻转机构包括腕部翻转电机和第二蜗轮蜗杆机构，腕部翻转电机设置在小臂的下部，小臂与手部通过转轴连接，腕部翻转电机的电机轴固定连接有第二蜗杆，第二蜗杆在腕部啮合第二蜗轮，第二蜗轮固定在转轴上。

优选的，所述底座包括支撑台和旋转平台，所述支撑台为内部中空的圆台形壳体，支撑台上部通过转动机构与旋转平台相连，支撑台的外侧面设有若干块太阳能电池板，支撑台内部设有蓄电池；太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连接，所述蓄电池的输出电压为直流24V；旋转平台的上表面固定连接有机器人壳体。

优选的，所述机器人壳体外部穿着交警工装制服，并佩戴手套和帽子，制服上设置有荧光条。

优选的，所述控制系统包括控制单元、电机驱动模块、通信模块和电源模块；所述控制单元包括单片机STM32F103RE及其最小系统，电机驱动模块，通信模块和定位模块均与单片机的IO端口连接；

所述电源模块，用于为控制单元、电机驱动模块和通信模块提供工作电压。

优选的，所述电机驱动模块包括组电机驱动电路，所述电机驱动电路，分别用于驱动机器人壳体内的一对肩部偏转电机、一对肩部抬升电机、一对肘部弯曲电机、一对腕部翻转电机及头部与颈部之间的驱动电机、旋转平台内的驱动电机的正转和反转；

每组电机驱动电路分别包括两个NPN型三极管、两个PNP型三极管及四个二极管相连接组成的桥式电路，桥式电路的两侧分别依次连接一个PNP型三极管、一个电阻或一个PNP型三极管、一个电阻后连接单片机相邻的两个IO端口；电机驱动电路由蓄电池直接为其提供24V工作电源；

所述电源模块包括转换芯片LM2575，一端与蓄电池的放电电路连接，将蓄电池提供的24V电源转换为3.3V电源。

优选的，所述通信模块包括蓝牙模块和网络通信模块，所述蓝牙模块采用BRF6100芯片，与单片机的引脚对应连接；所述网络通信模块采用DP83848芯片，与单片机的引脚对应连接，所述网络通信模块与交通指挥中心信号连接。

优选的，所述控制系统还包括GPRS定位模块和图像处理模块，所述GPRS定位模块和图像处理模块均与单片机连接，图像处理模块与摄像头电连接；

所述图像处理模块，用于将摄像头拍摄的图像信息经过处理后传输至单片机；

所述GPRS定位模块，用于对机器人壳体进行定位，并将定位信息发送至单片机。

本发明的有益效果是：

1.本发明的支撑台与旋转平台之间通过转动机构相连，通过控制系统可实现机器人壳体的360°旋转，可对不同方向的车辆或行人进行指挥。机器人的眼框内设有摄像头，头部可进行旋转，可实现对路面的360°监控；采用带有太阳能电池板的底座，支撑台的内部设有蓄电池，通过太阳能电池板为其充电，并通过蓄电池为控制系统供电，能源清洁。

2.本发明机器人壳体的肩部采用肩关节窝臼、肩部偏转电机和肩部抬升电机，利用简单的结构实现与控制系统的配合，对上肢进行偏转，做出与信号灯相应的交通指挥动作，从而实现对交通的疏导，节约了人力；机器人壳体采用仿生设计，不会因为恶劣天气受到影响，在恶劣天气下代替交警进行指挥，能够保持道路畅通。

3.本发明通过电机驱动模块，用于对机器人壳体的电机进行正转、反转及角度的驱动，从而实现机器人壳体的手臂的摆动做出指挥动作，电机驱动模块采用H桥式电路，启动平缓，冲击小，对于电机的驱动更加平缓；控制系统通过通信模块实现与交通指挥中心的连接，能够实时根据路况调整指挥信息，能够实现远程操作，更加方便智能。

附图说明

图1是本发明一种交通指挥机器人的结构示意图。

图2是本发明一种交通指挥机器人肩部的结构示意图。

图3是本发明一种交通指挥机器人肩关节窝臼的结构示意图。

图4是本发明一种交通指挥机器人肘部的结构示意图。

图5是本发明一种交通指挥机器人腕部的结构示意图。

图6是本发明一种交通指挥机器人第二蜗轮与手部旋转轴的结构示意图。

图7是本发明一种交通指挥机器人转动机构的结构示意图。

图8是本发明一种交通指挥机器人控制系统的结构框图。

图9是本发明一种交通指挥机器人控制系统的电路图。

图10是本发明一种交通指挥机器人电机驱动模块的电路图。

图11是本发明一种交通指挥机器人电机驱动电路的电路图之一。

图12是本发明一种交通指挥机器人电源模块的电路图。

图13是本发明一种交通指挥机器人在T型路口做出直行手势的动作之一。

图14是本发明一种交通指挥机器人在T型路口做出直行手势的动作之二。

附图中标号为：1为支撑台，2为太阳能电池板，3为旋转平台，4为腕部，5为头部，6为摄像头，7为颈部，8为肩部，9为肘部，11为肩部偏转电机，13为肩部偏转齿轮，14为肩关节窝臼，15为窝臼固定销轴，16为肩部抬升齿轮，18为肩部抬升电机，19为第一蜗杆，20为肘部弯曲电机，21为大臂，22为小臂，23为固定销轴，24为第一蜗轮，25为腕部翻转电机，29为第二蜗杆，30为第二蜗轮，31为手部旋转轴，32为固定板，33为活动板，34为驱动齿轮，35为齿条，36为驱动电机，37为第一齿条，38为第二齿条，39为盖板，100为控制单元，200为电机驱动模块，300为通信模块，400为电源模块，500为GPRS定位模块，600为图像处理模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述。

实施例1

如图1~图7所示，一种交通指挥机器人，包括底座和设置于底座上部的机器人壳体，所述机器人壳体与人体的外形相同，包括头部5、颈部7、一对肩部8、一对肘部9和一对腕部4；

所述肩部8设置有抬升及偏转机构，所述腕部4设置有翻转机构；所述肘部9设置有弯曲机构；所述抬升及偏转机构，用于对肩部8的抬升及偏转；所述弯曲机构，用于实现对肘部9的0~90°的弯曲；所述翻转机构，用于实现对手背向上90°的翻转；

所述头部5与颈部7通过转动机构相连，所述转动机构包括驱动电机36、固定板32和环状的活动板33，所述固定板32为“匚”形结构，固定板32的内侧面与活动板33的外侧面之间通过轴承转动连接，所述活动板33的内侧面设置有与驱动齿轮34啮合的齿条35，活动板33的上表面固定连接有盖板39；

所述头部5内设置有控制系统，头部5的一对眼眶内设置有摄像头6；所述控制系统，用于通过交通指挥中心的信号灯的状态，控制机器人壳体内的抬升及偏转机构、弯曲机构、翻转机构和转动机构执行动作命令，从而做出相应的交通指挥动作。

作为一种优选的实施方式，所述抬升及偏转机构包括肩部偏转电机11、肩关节窝臼14和肩部抬升电机18，所述肩关节窝臼14转动连接有窝臼固定销轴15，所述窝臼固定销轴15与机器人壳体固定连接，所述肩关节窝臼14侧面固定连接有弧形第一齿条37，所述肩部偏转电机11的电机轴上固定连接有肩部偏转齿轮13，第一齿条37与肩部偏转齿轮13啮合。

作为一种优选的实施方式，肩关节窝臼14侧面开设有扁圆柱形连接孔，所述连接孔内固定连接有扁圆柱形抬升轴，所述抬升轴的底面固定连接有弧形第二齿条38，机器人壳体的大臂21固定连接有肩部抬升电机18，所述肩部抬升电机18的电机轴上固定连接有肩部抬升齿轮16，肩部抬升齿轮16与第二齿条38啮合。

作为一种优选的实施方式，所述弯曲机构包括肘部弯曲电机20和第一蜗轮蜗杆机构，所述肘部弯曲电机20固定连接在机器人壳体的大臂21的下部，肘部弯曲电机20的电机轴上固定连接有第一蜗杆19，第一蜗杆19在肘部9啮合有第一蜗轮24，第一蜗轮24一侧通过固定销轴23与机器人壳体的小臂22固定连接、另一侧与机器人壳体的大臂21转动连接。

作为一种优选的实施方式，所述翻转机构包括腕部翻转电机25和第二蜗轮蜗杆机构，腕部翻转电机25设置在小臂22的下部，小臂22与手部通过转轴31连接，腕部翻转电机25的电机轴固定连接有第二蜗杆29，第二蜗杆29在腕部啮合第二蜗轮30，第二蜗轮30固定在转轴31上。

作为一种优选的实施方式，所述底座包括支撑台1和旋转平台3，所述支撑台1为内部中空的圆台形壳体，支撑台1上部通过转动机构与旋转平台3相连，支撑台1的外侧面设有若干块太阳能电池板2，支撑台1内部设有蓄电池；太阳能电池板2通过充电电路与蓄电池连接，所述蓄电池的输出电压为直流24V；旋转平台3的上表面固定连接有机器人壳体。本实施例中，所述太阳能电池板2设置为八块，与水平面的夹角根据当地的纬度设置。

所述机器人壳体外部穿着交警工装制服，并佩戴手套和帽子，制服上设置有荧光条。

如图8~图9所示，所述控制系统包括控制单元100、电机驱动模块200、通信模块300和电源模块400；所述控制单元100包括单片机STM32F103RE及其最小系统，电机驱动模块200，通信模块300和定位模块均与单片机的IO端口连接；所述通信模块300包括蓝牙模块和网络通信模块300，所述蓝牙模块采用BRF6100芯片，该芯片与单片机的引脚对应连接；所述网络通信模块300采用DP83848芯片，该芯片与单片机的引脚对应连接，所述网络通信模块300与交通指挥中心信号连接。

所述电源模块400，用于为控制单元100、电机驱动模块200和通信模块300提供工作电压；单片机STM32F103RE及其最小系统设置有晶振电路和复位电路，晶振电路采用的晶振为8MHz。

所述电机驱动模块200包括10组电机驱动电路，所述电机驱动电路，分别用于驱动机器人壳体内的一对肩部偏转电机11、一对肩部抬升电机18、一对肘部弯曲电机20、一对腕部翻转电机25及头部与颈部之间的驱动电机36、旋转平台内的驱动电机36的正转和反转；如图10所示为电机驱动模块200的电路图，图中M、M1、…、M9分别一一对应一对（左、右）肩部偏转电机11、一对（左、右）肩部抬升电机18、一对（左、右）肘部弯曲电机20、一对（左、右）腕部翻转电机25及头部与颈部之间的驱动电机36、旋转平台内的驱动电机36。

每组电机驱动电路分别包括两个NPN型三极管、两个PNP型三极管及四个二极管相连接组成的桥式电路，桥式电路的两侧分别依次连接一个PNP型三极管、一个电阻或一个PNP型三极管、一个电阻后连接单片机相邻的两个IO端口，定义单片机的IO端口分别为P0~P22，用于与电机驱动电路连接；电机驱动电路由蓄电池直接为其提供24V工作电源；如图11所示，以电机M3为例进行分析，电机M3与桥式电路连接，电机M3对应为左侧肩部抬升电机，电机M3的两端并联有电容C17；电容C17的容量为0.1μF。

PNP型三极管Q33、Q36在对角线上，NPN型三极管Q34、Q35在对角线上，三极管Q33与Q34的发射极均连接至电机M3的正极，三极管Q35与Q36的发射极之间均连接至电机M3的发射极；三极管Q33与Q34之间并联二极管VD31和VD32，二极管VD31的阴极连接至三极管Q33的发射极，二极管VD32的阳极连接至三极管Q34的集电极；三极管Q35与Q36之间并联二极管VD33和VD34，二极管VD34的阴极连接至三极管Q35的集电极，二极管VD33的阳极连接至三极管Q36的集电极；三极管Q33的基级连接PNP型三极管Q31的集电极，三极管Q31的基极串联电阻R31；三极管Q35的基级连接PNP型三极管Q32的集电极，三极管Q32的基极串联电阻R32；电阻R31与电阻R32的另一端分别连接至单片机的P6和P7端口，三极管Q31的集电极和三极管Q32的集电极之间串联电阻R33和电阻R34，所述电阻R31、电阻R32、电阻R33和电阻R34的阻值均为1KΩ；其余9组电机驱动电路与图11中的电机驱动电路的线路构造及元器件的参数均相同，不同之处是与单片机IO端口的连接。

如图12所示，所述电源模块400包括转换芯片LM2575，一端与蓄电池的放电电路连接，将蓄电池提供的24V电源转换为3.3V电源；蓄电池输出的24V电源通过二极管D1输送至芯片LM2575，同时连接电容C10，LM2575的3脚和5脚接地，LM2575的2脚连接有电感L1和L2，电感L1和L2的两侧及中间分别并联有二极管D2、电容C12和电容C11，二极管D2、电容C12、电容C11和电容C10的另一端均接地，LM2575的4脚与电感L1和L2并联；电容C12的并联有相串联的电阻R50和发光二极管D3；电源模块400的输出电压为3.3V；电感L1和L2的电感值分别为300μH、20μH，电容C12、电容C11和电容C10的电容值分别为300μF，330μF和100μF。

所述控制系统还包括GPRS定位模块500和图像处理模块600，所述GPRS定位模块500和图像处理模块600均与单片机连接，图像处理模块600与摄像头6电连接；

所述图像处理模块600，用于将摄像头6拍摄的图像信息经过处理后传输至单片机；所述图像处理模块600采用的是OV4670芯片。

所述GPRS定位模块500，用于对机器人壳体进行定位，并将定位信息发送至单片机。

作为一种优选的实施方式，所述肩部偏转电机11、肩部抬升电机18、肘部弯曲电机20、腕部翻转电机25和驱动电机36均为24V直流电压驱动的步进电机。

实施例2：应用实施例（一）

将交通指挥机器人用于某个正常通行的T型路口处；横向为主干道，竖向为辅道；

将交通指挥机器人置于T型路口中间位置，以直立双臂下垂的姿势面向辅道，在控制系统内预设入该路口的信号灯的指示信息；

以河南郑州地区的交通信号指示灯为例，当主干道的直行绿灯亮时，辅道的车辆停止，主干道的车辆通行；交通指挥机器人需先摆出辅道停止、主干道直行的交通指挥动作；此时通过信号灯的指示信息触发控制单元100的单片机对电机驱动模块200发出控制指令；辅道的黄灯亮时单片机驱动相应的电机，使交通指挥机器人摆出停止的动作；之后主干道的直行绿灯亮，再次触发单片机控制相应的电机，使交通指挥机器人摆出主干道直行的动作。

摆出停止的动作时，左侧的肩部抬升电机18动作，即图8中的电机M2，肩部带动胳膊向前抬升135°，待肩部抬升完毕后，左侧的腕部翻转电机动作，即图8中的电机M6，手背向上翻转90°；动作结束后，单片机发出反向信号，相应的电机均复位回到初始的直立姿势。

如图13~14所示；在T型路口摆出直行的动作时，两侧的肩部偏转电机13动作，分别对应图9中的电机M和电机M1，分别向两侧的方向偏转90°，之后两侧的肩部抬升电机18均抬升90°，对应图9中的之后电机M2和电机M3；抬升之后左侧或右侧的肘部弯曲电机20动作，使肘部弯曲90°，摆出直行的手势，与此同时驱动头部与颈部之间的驱动电机36转动90°，使人的面部面向允许直行的主干道；动作完成之后，相应的电机均复位回到初始的直立姿势；下面以右侧的肩部抬升电机，即电机M3为例做出具体的分析；

如图10所示，在桥式电机驱动电路中加入二极管VD31，VD32，VD33，VD34，由于电机M3在转动时会产生反向电势，四个续流二极管与电机M3形成回路可以把多余的反向电势消耗掉；当单片机通过引脚P6输出高电平，向电机驱动电路发出驱动信号时，PNP型三极管Q31高电平导通，三极管Q31发射极接地，电路电压变低后三极管Q34导通，电机M3一端接地，同时引脚P7输出低电平让三极管Q32截止，高电压使三极管Q35实现导通，电机M3接电源，电机M3此时右边接电源，左边接地，开始正转；肩部抬升电机18工作，肩部抬升电机18的电机轴上的肩部抬升齿轮16与第二齿条38相啮合，肩部抬升电机18在转动的过程中带动大臂21向上运动；同理，当单片机引脚P6输出低电平、引脚P7输出高电平电机M3此时开始反转；肩部抬升电机18在转动的过程中带动大臂21的向下运动，进行复位。

同理，肩部偏转电机11工作时，肩部偏转电机11的电机轴上的肩部偏转齿轮13与第一齿条37进行啮合，肩关节窝臼14进行转动，肩关节窝臼14转动的同时带动大臂21和肩部抬升电机18进行同步转动，肩关节窝臼14转动到一定位置后，肩部偏转电机13停止工作。

当肘部9需要转动时，肘部弯曲电机20启动后，带动电机轴的转动，肘部弯曲电机20的电机轴与第一蜗杆19固定连接，第一蜗轮24的一侧通过固定销轴23与小臂固定连接，第一蜗杆19带动第一蜗轮24进行转动，因而带动小臂22的转动；腕部翻转电机25转动时可带动手背的翻转即可。

当机器人壳体需要转换面对的方向时，通过控制系统控制转动机构的驱动电机36进行工作，带动驱动电机36的电机轴上的驱动齿轮34进行旋转，驱动齿轮34与活动板33内侧面的齿条35进行啮合，从而带动活动板33进行旋转，因活动板33与盖板39固定相连，因而盖板39转动，盖板39与旋转平台固定连接，机器人壳体固定设于旋转平台3上，使得机器人壳体进行转动。

实施例3：应用实施例（二）

将交通指挥机器人用于某个发生交通拥堵的T型路口处；横向为主干道，竖向为辅道；

因机器人的眼眶内设有摄像头6，可对路面进行360°监控，在机器人壳体内部的控制单元100预先设入正常行驶的路口的车流量的基准值；在机器人壳体指挥交通的同时，会定期对路口的车辆情况进行拍摄，将拍摄的图像信息传输至图像处理模块600中的芯片OV7640，芯片OV7640的Y0~Y7引脚连接单片机的PB0~PB7引脚，芯片OV7640的PCLK、HR、VSYNC、SIO-C和SIO-D引脚分别连接至单片机的PB8~PB12引脚，芯片OV7640同时连接有晶振电路，采用的晶振为24MHz。

图像处理模块600通过对摄像头采集到的图像进行简单的去杂、降噪背景减除处理后，发送至控制单元100，控制单元100通过通信模块300中的网络通信模块300将图像信息发送至交通指挥中心，交通指挥中心的工作人员通过对图像的提取及处理得出最终图像中的车辆统计，判断路口是否发生堵车，同时将车辆统计的信息发送至机器人壳体内的控制单元100。

此时控制单元100与原始设入的车辆数据进行对比，判断为堵车后，停止原来的交通指挥动作，复位成直立姿势；机器人壳体内的GPRS定位，采用GPRS定位，定位精度高且技术成熟方便使用；将定位信息发送至交通指挥中心；交通指挥中心确定哪个路口后，根据该路口的车辆情况调整该路口的信号灯，并将调整后的信息传输至机器人壳体的控制系统，控制系统根据调整后的信号灯的信息再次控制机器人壳体做出相应的交通指挥动作；堵车情况结束后，通过摄像头6再次拍摄图像，进行处理之后发送至交通指挥中心，交通指挥中心将信号灯调整为正常通行的状态；同时控制单元100接收到信息后也恢复正常行驶状态的交通指挥；交通指挥动作的过程同实施例2。

控制单元100连接的蓝牙模块，采用芯片BRF6100，蓝牙模块作为备用，若在近距离内有相关工作人员来修改控制系统内的设定信息，方便进行短距离的传输。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种交通指挥机器人，其特征在于，包括底座和设置于底座上部的机器人壳体，所述机器人壳体与人体的外形相同，包括头部（5）、颈部（7）、一对肩部（8）、一对肘部（9）和一对腕部（4）；

所述肩部（8）设置有抬升及偏转机构，所述腕部（4）设置有翻转机构；所述肘部（9）设置有弯曲机构；所述抬升及偏转机构，用于对肩部（8）的抬升及偏转；所述弯曲机构，用于实现对肘部（9）的0~90°的弯曲；所述翻转机构，用于实现对手背向上90°的翻转；

所述头部（5）与颈部（7）通过转动机构相连，所述转动机构包括驱动电机（36）、固定板（32）和环状的活动板（33），所述固定板（32）为“匚”形结构，固定板（32）的内侧面与活动板（33）的外侧面之间通过轴承转动连接，所述活动板（33）的内侧面设置有与驱动齿轮（34）啮合的齿条（35），活动板（33）的上表面固定连接有盖板（39）；

所述头部（5）内设置有控制系统，头部（5）的一对眼眶内设置有摄像头（6）；所述控制系统，用于通过交通指挥中心的信号灯的状态，控制机器人壳体内的抬升及偏转机构、弯曲机构、翻转机构和转动机构执行动作命令，从而做出相应的交通指挥动作。

2.根据权利要求1所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述抬升及偏转机构包括肩部偏转电机（11）、肩关节窝臼（14）和肩部抬升电机（18），所述肩关节窝臼（14）转动连接有窝臼固定销轴（15），所述窝臼固定销轴（15）与机器人壳体固定连接，所述肩关节窝臼（14）侧面固定连接有弧形第一齿条（37），所述肩部偏转电机（11）的电机轴上固定连接有肩部偏转齿轮（13），第一齿条（37）与肩部偏转齿轮（13）啮合；

肩关节窝臼（14）侧面开设有扁圆柱形连接孔，所述连接孔内固定连接有扁圆柱形抬升轴，所述抬升轴的底面固定连接有弧形第二齿条（38），机器人壳体的大臂（21）固定连接有肩部抬升电机（18），所述肩部抬升电机（18）的电机轴上固定连接有肩部抬升齿轮（16），肩部抬升齿轮（16）与第二齿条（38）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述弯曲机构包括肘部弯曲电机（20）和第一蜗轮蜗杆机构，所述肘部弯曲电机（20）固定连接在机器人壳体的大臂（21）的下部，肘部弯曲电机（20）的电机轴上固定连接有第一蜗杆（19），第一蜗杆（19）在肘部（9）啮合有第一蜗轮（24），第一蜗轮（24）一侧通过固定销轴（23）与机器人壳体的小臂（22）固定连接、另一侧与机器人壳体的大臂（21）转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述翻转机构包括腕部翻转电机（25）和第二蜗轮蜗杆机构，腕部翻转电机（25）设置在小臂（22）的下部，小臂（22）与手部通过转轴（31）连接，腕部翻转电机（25）的电机轴固定连接有第二蜗杆（29），第二蜗杆（29）在腕部啮合第二蜗轮（30），第二蜗轮（30）固定在转轴（31）上。

5.根据权利要求1所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述底座包括支撑台（1）和旋转平台（3），所述支撑台（1）为内部中空的圆台形壳体，支撑台（1）上部通过转动机构与旋转平台（3）相连，支撑台（1）的外侧面设有若干块太阳能电池板（2），支撑台（1）内部设有蓄电池；太阳能电池板（2）通过充电电路与蓄电池连接，所述蓄电池的输出电压为直流24V；旋转平台（3）的上表面固定连接有机器人壳体。

6.根据权利要求1所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述机器人壳体外部穿着交警工装制服，并佩戴手套和帽子，制服上设置有荧光条。

7.根据权利要求5所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述控制系统包括控制单元（100）、电机驱动模块（200）、通信模块（300）和电源模块（400）；所述控制单元（100）包括单片机STM32F103RE及其最小系统，电机驱动模块（200）和通信模块（300）均与单片机的IO端口连接；

所述电源模块（400），用于为控制单元（100）、电机驱动模块（200）和通信模块（300）提供工作电压。

8.根据权利要求7所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述电机驱动模块（200）包括10组电机驱动电路，所述电机驱动电路，分别用于驱动机器人壳体内的一对肩部偏转电机（11）、一对肩部抬升电机（18）、一对肘部弯曲电机（20）、一对腕部翻转电机（25）及头部与颈部之间的驱动电机（36）、旋转平台内的驱动电机（36）的正转和反转；

每组电机驱动电路分别包括两个NPN型三极管、两个PNP型三极管及四个二极管相连接组成的桥式电路，桥式电路的两侧分别依次连接一个PNP型三极管、一个电阻或一个PNP型三极管、一个电阻后连接单片机相邻的两个IO端口；电机驱动电路由蓄电池直接为其提供24V工作电源；

所述电源模块（400）包括转换芯片LM2575，一端与蓄电池的放电电路连接，将蓄电池提供的24V电源转换为3.3V电源。

9.根据权利要求7所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述通信模块（300）包括蓝牙模块和网络通信模块，所述蓝牙模块采用BRF6100芯片，与单片机的引脚对应连接；所述网络通信模块采用DP83848芯片，与单片机的引脚对应连接，所述网络通信模块与交通指挥中心信号连接。

10.根据权利要求7所述的一种交通指挥机器人，其特征在于，所述控制系统还包括GPRS定位模块（500）和图像处理模块（600），所述GPRS定位模块（500）和图像处理模块（600）均与单片机连接，图像处理模块（600）与摄像头（6）电连接；

所述图像处理模块（600），用于将摄像头（6）拍摄的图像信息经过处理后传输至单片机；

所述GPRS定位模块（500），用于对机器人壳体进行定位，并将定位信息发送至单片机。