CN110093879A - 一种全自动路障回收及安放装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动路障回收及安放装置及其方法，包含：路障夹紧装置，用于夹紧路障，并与一用于带动路障夹紧装置升降的升降装置连接；机械臂，与所述升降装置连接，通过旋转带动所述升降装置旋转用以安放路障；感应模块，探测路障相关信息；控制模块，接收所述感应模块传来的所述路障相关信息，根据所述路障相关信息发送相应的控制信号给全自动路障回收及安放装置的各模块部件。其优点是：将配合装置、机械臂、路障夹紧装置与感应模块等相结合，可以大大提高回收效率，既适用于普通道路的安装回收作业，也适用于高速公路上的作业，安全性高，减少了道路施工的危险系数。

Description

一种全自动路障回收及安放装置及其方法

技术领域

本发明涉及公路障碍回收技术领域，特别涉及一种公路障碍自动回收以及安放装置及其方法。

背景技术

路障，是阻挡道路交通的障碍物，可以指修路期间用作围栏的屏障，一般用于道路养护施工的临时隔离划分，是保障道路养护施工人员安全的重要设施。正因为路障是临时使用，所以每次使用完毕后均需要进行收回。随着道路养护施工及技术的进步，特别是以人为本的交通施工理念的提出，道路养护施工对交通导改的要求也越来越高。目前国内交通道路养护作业中，主要还是依靠人工布锥，即人员一个一个的将路障交通锥摆放到指定位置，这种作业方式作业速度慢、路障交通锥码放间隔不一致，而且在车流量较大的道路上摆放路障的时候危险性较高，尤其是在高速公路上，车速较快，传统作业危险系数非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动路障回收及安放装置及其方法，将配合装置、机械臂、升降装置、路障夹紧装置与感应模块等相结合，可以大大提高回收效率，即使在所安装的车辆中速行驶下也可以正常作业。本发明的全自动路障回收及安放装置，既适用于普通道路的安装回收作业，也适用于高速公路上的作业，安全性高，可靠性强，减少了道路施工的危险系数。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种全自动路障回收及安放装置，包含：

路障夹紧装置，用于夹紧路障，并与一用于带动路障夹紧装置升降的升降装置连接；

机械臂，与所述升降装置连接，通过旋转带动所述升降装置旋转用以安放路障；

感应模块，探测路障相关信息；

控制模块，接收所述感应模块传来的所述路障相关信息，根据所述路障相关信息发送相应的控制信号给全自动路障回收及安放装置的各模块部件；

路障夹紧装置夹紧路障后，控制模块控制升降装置升降带动路障升降，控制模块控制机械臂旋转并将路障置于目标区域范围内，控制模块控制升降装置升降以安放路障。

优选地，还包含：

配合装置，与车厢板配合固定连接；

所述配合装置包含：导轨底座，与所述机械臂连接；

第二轨道槽，在所述导轨底座上部，所述第二轨道槽可供所述机械臂底部的一滚轮结构滚动；

夹紧长板，在所述导轨底座下部，所述夹紧长板与车厢连接；

平移机构，与所述夹紧长板和所述机械臂连接，带动所述机械臂通过所述滚轮结构在所述第二轨道槽内移动。

优选地，所述平移机构包含：

安装支架，其一端与所述夹紧长板连接，另一端穿过所述机械臂的一导杆孔，所述穿过机械臂的另一端有一用于限制机械臂滑动的限制块；

第二步进电机，其一端与所述安装支架连接，所述第二步进电机另一端输出轴与所述机械臂连接。

优选地，所述机械臂包含：

竖直臂，其下端为一滚轮结构，与所述配合装置滚动连接；

水平臂，其一端与所述竖直臂连接，另一端与所述升降装置连接；

用于带动水平臂旋转的旋转机构，所述旋转机构一端与所述竖直臂连接，所述旋转机构另一端与所述水平臂连接；

所述旋转机构为一大扭矩步进电机，其一端与所述竖直臂连接，所述大扭矩步进电机另一端输出轴与所述水平臂连接。

优选地，所述水平臂包含：

一第一轨道槽，在所述水平臂内部；

剪叉伸缩机构，安装在所述第一轨道槽内部，所述剪叉伸缩机构的一剪叉点处连接一长销，所述长销通过数个支撑杆连接安装数个小滑轮，所述小滑轮可在所述第一轨道槽内部滑动；

伸缩步进电机，其一端固定在所述水平臂内部，所述伸缩步进电机另一端输出轴与所述剪叉伸缩机构的一端连接，控制所述剪叉伸缩机构的伸缩活动。

优选地，所述升降装置包含：

起升架，所述起升架固定在一齿轮齿条机构的齿条上；

第一步进电机，一端固定在所述机械臂上，另一端输出轴通过联轴器连接所述齿轮齿条机构的齿条，带动所述齿条上下移动。

优选地，所述路障夹紧装置包含：

夹紧结构，包含至少一片外形与路障相契合的锥形表面，与所述升降装置连接；

舵机，一端安装在所述升降装置上，所述舵机另一端输出轴与所述夹紧结构连接，接收所述控制模块的控制信号控制所述夹紧结构的开或合。

优选地，所述感应模块包含：

速度传感器，安装在所述升降装置上，感应整个装置的速度信息，并将所述速度信息传输给所述控制模块；

超声波传感器，安装在所述升降装置上，感应路障的距离，并将距离信息数据传输给控制模块；

压力传感器，置于所述路障夹紧装置表面，感测所述路障夹紧装置的压力大小，并将距离信息数据传输给控制模块。

优选地，所述控制模块为一单片机。

优选地，一种采用全自动路障回收及安放装置回收及安放的方法，该方法包含以下步骤：

S1、控制模块根据感应模块反馈的路障相关信息，向舵机发送一控制信号控制夹紧结构夹紧路障；

S2、控制模块控制升降装置的第一步进电机使齿轮齿条机构起升用以带动路障起升；

S3、控制模块向旋转机构发送控制信号驱动水平臂旋转，向第二步进电机发送控制信号使竖直臂平移，将路障置于目标区域范围内；

S4、控制模块控制升降装置的第一步进电机使齿轮齿条机构下降并带动路障下降从而安放路障；

S5、控制模块向舵机发送一控制信号控制夹紧结构松开路障；

S6、控制模块控制机械臂及升降装置回到初始位置完成安放。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明的全自动路障回收及安放装置属于全自动路障回收及安放，且可以以各类货车或有车厢的交通工具为依托，从摆放到回收，完全不需要人工干预；

(2)本发明的全自动路障回收及安放装置将配合装置、机械臂、升降装置、路障夹紧装置与感应模块等相结合，得到一种适用性强使用方便的全自动路障回收及安放装置，既可在道路单侧进行作业，还可以安装在车厢两侧，实现双侧作业；

(3)本发明还可以在同一侧安装多组机械臂，可以大大提高回收效率，即使在所安装的车辆中速行驶下也可以正常作业，既符合普通道路的安装回收作业，也适用于高速公路上的作业，安全性高，可靠性强，减少了道路施工的危险系数。

附图说明

图1为本发明全自动路障回收及安放装置的正面结构示意图；

图2为本发明全自动路障回收及安放装置的侧面结构示意图；

图3本发明全自动路障回收及安放装置主要结构空间位置示意图；

图4为本发明全自动路障回收及安放装置的配合装置结构示意图；

图5为全自动路障回收及安放装置的水平臂内结构图；

图6为本发明全自动路障回收及安放装置的夹紧装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1、图2与图3结合所示，为本发明的一种全自动路障回收及安放装置，该装置包含：路障夹紧装置4，用于夹紧路障，并与一用于带动路障夹紧装置4升降的升降装置3连接；机械臂2，与所述升降装置3连接，通过旋转带动所述升降装置3旋转用以安放路障；感应模块5，探测路障相关信息，如路障距离信息或压力信息或速度信息或其他信息；控制模块6，接收所述感应模块5传来的所述路障相关信息，根据所述路障相关信息发送相应的控制信号给全自动路障回收及安放装置的各模块部件；路障夹紧装置4夹紧路障后，控制模块6控制升降装置3升降带动路障升降，控制模块6控制机械臂2旋转并将路障置于目标区域范围内，控制模块6控制升降装置3升降以安放路障。

所述感应模块5包含：速度传感器51，安装在所述升降装置3上，感应整个装置的速度信息，并将所述速度信息传输给单片机；超声波传感器52，安装在所述升降装置3上，可以感应路障的距离，并将距离信息数据传输给单片机；压力传感器53，贴在所述路障夹紧装置4表面，当所述路障夹紧装置4夹取到路障时，通过压力传感器53内部的传感元件可以判断的夹紧力大小，并通过数据线反馈给单片机，单片机再给出相应信号控制路障夹紧装置4，改变夹紧力度，保持路障不脱落，且保证路障不被夹坏。只有在压力传感器53保持输出的信号压力保持在一定值时，说明路障已被正常夹紧。

在本实施例中，所述控制模块6为一单片机，所述单片机具有多个数据引脚，所述单片机通过导线和相应数据线与速度传感器51、压力传感器53、超声波传感器52等的数据接口连接，可以接收路障夹紧装置4的移动速度、路障夹紧压力、路障距离等信息，通过单片机计算并判断路障的夹取时机以及对全自动路障回收及安放装置的各个模块进行协调控制，保障装置的正常运行。所述控制模块6可以通过单片机设定路障摆放的区域的大小，并对已摆放区域进行记忆，使每次摆放的区域不同；当摆放区域放满路障时，可以控制机械臂2进行二次堆叠，即使得新抓取的路障锥形表面411堆叠在上一层锥形表面411上。

本发明的全自动路障回收及安放装置还包含：配合装置1，所述配合装置用于夹紧配合车厢板。如图4所示，为本发明的配合装置1结构示意图，所述配合装置1包含：导轨底座11，与所述机械臂2连接；第二轨道槽12，在所述导轨底座11上部，所述第二轨道槽12可供所述机械臂2底部的一大滚轮24滚动；夹紧长板13，在所述导轨底座11下端，所述夹紧长板13与车厢连接，夹紧长板13为分布于车厢体两侧的两块长板，可以将货车的车厢夹住，所述夹紧长板13上有数个螺栓孔，可以通过螺母配合夹紧安装在车厢板上；所述夹紧长板13与所述导轨底座11为一个整体，两侧有多个筋板连接导轨底座11与夹紧长板13，所述筋板夹紧配合货车的车厢板，使得整个装置固定在货车上。平移机构14，与所述夹紧长板13和所述机械臂2连接，带动所述机械臂2在所述第二轨道槽12内移动。所述配合装置1可以安装在普通货车或具有车厢板的车上。

所述平移机构14包含：安装支架141，其一端与所述夹紧长板13连接，另一端穿过所述机械臂2的一导杆孔211，所述穿过机械臂2的另一端有一用于限制机械臂2滑动的限制块142；第二步进电机143，其一端与所述安装支架141连接，所述第二步进电机143另一端输出轴与所述机械臂2连接。

在本实施例中，所述安装支架141包含水平部分1411及竖直部分1412，所述水平部分1411在竖直臂21底端向上20cm处，所述安装支架141竖直部分1412的底部与导轨底座11的一端通过螺栓固定。第二步进电机143一端与所述安装支架141的水平部分1411连接，另一端与竖直臂21连接。

在本实施例中，所述机械臂2包含：竖直臂21，其下端为一滚轮结构24，与所述配合装置1的第二轨道槽12滚动连接；水平臂22，其一端与所述竖直臂21连接，另一端与所述升降装置3连接；用于带动水平臂22旋转的旋转机构23，所述旋转机构23一端与所述竖直臂21顶端连接，所述旋转机构23另一端与所述水平臂22末端连接。

所述旋转机构23为一大扭矩步进电机，其一端与所述竖直臂21连接，所述大扭矩步进电机另一端输出轴与所述水平臂22上的孔通过键连接传递扭矩，用于旋转机械臂2的水平臂22。

如图5所示，所述水平臂22包含：一第一轨道槽221，在所述水平臂22内部，通过铆钉固定在水平臂22内部镂空部分的上表面，为剪叉伸缩机构222上的支撑杆和小滚轮223提供滑动伸缩空间；剪叉伸缩机构222，安装在所述第一轨道槽221内部，所述剪叉伸缩机构222的一剪叉点处连接一长销，所述长销的两侧安装小滚轮223和数个支撑杆225，支撑杆225用于连接所述小滚轮223与所述长销，所述小滚轮223可在所述第一轨道槽221内部滑动；伸缩步进电机224，其一端固定在所述水平臂21内部左端，所述伸缩步进电机224另一端输出轴与所述剪叉伸缩机构222的一端连接，控制所述剪叉伸缩机构222的伸缩活动。在本实施例中，所述剪叉伸缩机构222为一伸缩架。

在本实施例中，所述升降装置3包含：起升架31，所述起升架31通过螺钉固定在一齿轮齿条机构32的齿条321末端；第一步进电机33，一端固定在所述水平臂22后端的方孔内，另一端输出轴通过联轴器连接所述齿轮齿条机构32的齿条321，带动所述齿条321上下移动。

在本实施例中，所述控制模块6即单片机安装于所述起升架31内，但控制模块6的安装位置并不仅限于此，只要可使控制模块6与其它各个模块实现信息传输与交流都可以。

如图6所示，所述路障夹紧装置4包含：夹紧结构41，包含两片外形与路障相契合的锥形表面411，所述锥形表面411内部贴有防滑材料，与所述升降装置3连接；舵机42，其一端安装在所述升降装置3的起升架31内，所述舵机42另一端输出轴与所述夹紧结构41的锥形表面411的顶端的安装孔连接，接收所述控制模块6的控制信号，通过旋转来控制所述夹紧结构41的开或合。

在使用时，通过夹紧长板13将整个全自动路障回收及安放装置安插在车厢上，随后通过螺栓配合将其固定在车厢上。

在工作过程中，单片机通过计算给出伸缩架应当伸缩的距离和伸缩步进电机224的信号步长，通过伸缩步进电机224控制伸缩架伸缩，使伸缩架可以在水平臂22侧面的第一轨道槽221内滑动伸缩，伸缩架下端的小滚轮可在第一轨道槽221内平移，从而带动升降装置3在水平方向上移动。

路障夹紧装置4的锥形表面411张开，当超声波传感器52感应到前方有路障时，单片机根据速度传感器51和超声波传感器52的速度信息与距离信息进行判断，发出控制信息给舵机42，从而使舵机42旋转闭合进而夹紧路障。同时可根据压力传感器53判断是否夹紧且夹紧压力不可超过设定的范围。

当单片机通过压力传感器53判断出路障夹紧装置4已经夹取到路障时，立即控制升降装置3的第一步进电机33配合齿轮齿条机构32使路障夹紧装置4及其夹住的路障一同升起到一定高度，第一步进电机33的输出轴通过联轴器连接所述齿轮齿条机构32的小齿轮带动所述齿轮齿条机构32的齿条上下移动，齿条末端必须升到一定高度，否则无法放入车厢内。

在升举到一定高度后，单片机发出指令控制大扭矩步进电机输出轴驱动水平臂22旋转，水平臂22的旋转点为电机输出轴，通过键将力矩传递到水平臂22的键孔上，完成旋转。

将路障夹紧装置4连同路障一起旋转车厢上方区域，然后通过升降装置3下降到车厢内，最后路障夹紧装置4的锥形表面411张开放下路障，并回到初始位置即为完成一次作业。

当进行下一次夹紧时，单片机判断出已夹紧路障后，立即控制水平臂22上的升降装置3，通过第一步进电机33配合起升架使路障夹紧装置4和路障一同升起到一定高度，在举升到设定高度的后，由大扭矩步进电机旋转水平臂22，将路障夹紧装置4连同路障一起旋转车厢上方区域，程序设定路障沿车厢板平行的一行第二顺位进行摆放。

当车厢侧面平行的一行放满路障时，单片机判断出已夹紧路障后，立即控制水平臂22上的升降装置3，通过第一步进电机33配合齿轮齿条机构32带动路障夹紧装置4和路障一同升起到一定高度，在举升到设定高度的后，通过伸缩步进电机224拉动伸缩架同时带动小滚轮223及路障进行垂直于车厢板方向的移动，然后通过升降装置3下降到车厢内进行第二行的摆放。

当车厢内的第一平面放满时，单片机继续控制机械臂2进行第二平面的堆叠，将所有路障覆盖在第一平面的所有路障上。

综上所述，本发明的全自动路障回收及安放装置，将配合装置、机械臂、升降装置、路障夹紧装置、感应模块与控制装置相结合，可以大大提高回收效率，即使在所安装的车辆中速行驶下也可以正常作业，既适用于普通道路的安装回收作业，也适用于高速公路上的作业，安全性高，可靠性强，减少了道路施工的危险系数。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种全自动路障回收及安放装置，其特征在于，包含：

路障夹紧装置(4)，用于夹紧路障，并与一用于带动路障夹紧装置(4)升降的升降装置(3)连接；

机械臂(2)，与所述升降装置(3)连接，通过旋转带动所述升降装置(3)旋转用以安放路障；

感应模块(5)，探测路障相关信息；

控制模块(6)，接收所述感应模块(5)传来的所述路障相关信息，根据所述路障相关信息发送相应的控制信号给全自动路障回收及安放装置的各模块部件；

路障夹紧装置(4)夹紧路障后，控制模块(6)控制升降装置(3)升降带动路障升降，控制模块(6)控制机械臂(2)旋转并将路障置于目标区域范围内，控制模块(6)控制升降装置(3)升降以安放路障。

2.如权利要求1所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，还包含：

配合装置(1)，与车厢板配合固定连接；

所述配合装置(1)包含：导轨底座(11)，与所述机械臂(2)连接；

第二轨道槽(12)，在所述导轨底座(11)上部，所述第二轨道槽(11)可供所述机械臂(2)底部的一滚轮结构(24)滚动；

夹紧长板(13)，在所述导轨底座(11)下部，所述夹紧长板(13)与车厢连接；

平移机构(14)，与所述夹紧长板(13)和所述机械臂(2)连接，带动所述机械臂(2)通过所述滚轮结构(24)在所述第二轨道槽(11)内移动。

3.如权利要求2所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述平移机构(14)包含：

安装支架(141)，其一端与所述夹紧长板(13)连接，另一端穿过所述机械臂(2)的一导杆孔(211)，所述穿过机械臂(2)的另一端有一用于限制机械臂(2)滑动的限制块(142)；

第二步进电机(143)，其一端与所述安装支架(141)连接，所述第二步进电机(143)另一端输出轴与所述机械臂(2)连接。

4.如权利要求2所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述机械臂(2)包含：

竖直臂(21)，其下端为一滚轮结构(24)，与所述配合装置(1)滚动连接；

水平臂(22)，其一端与所述竖直臂(21)连接，另一端与所述升降装置(3)连接；

用于带动水平臂(22)旋转的旋转机构(23)，所述旋转机构(23)一端与所述竖直臂(21)连接，所述旋转机构(23)另一端与所述水平臂(22)连接；

所述旋转机构(23)为一大扭矩步进电机，其一端与所述竖直臂(21)连接，所述大扭矩步进电机另一端输出轴与所述水平臂(22)连接。

5.如权利要求4所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述水平臂(22)包含：

一第一轨道槽(221)，在所述水平臂(21)内部；

剪叉伸缩机构(222)，安装在所述第一轨道槽(221)内部，所述剪叉伸缩机构(222)的一剪叉点处连接一长销，所述长销通过数个支撑杆(225)连接安装数个小滑轮(223)，所述小滑轮(223)可在所述第一轨道槽(221)内部滑动；

伸缩步进电机(224)，其一端固定在所述水平臂(21)内部，所述伸缩步进电机(224)另一端输出轴与所述剪叉伸缩机构(222)的一端连接，控制所述剪叉伸缩机构(222)的伸缩活动。

6.如权利要求1所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述升降装置(3)包含：

起升架(31)，所述起升架(31)固定在一齿轮齿条机构(32)的齿条(321)上；

第一步进电机(33)，一端固定在所述机械臂(2)上，另一端输出轴通过联轴器连接所述齿轮齿条机构(32)的齿条(321)，带动所述齿条(321)上下移动。

7.如权利要求1所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述路障夹紧装置(4)包含：

夹紧结构(41)，包含至少一片外形与路障相契合的锥形表面(411)，与所述升降装置(3)连接；

舵机(42)，一端安装在所述升降装置(3)上，所述舵机(42)另一端输出轴与所述夹紧结构(41)连接，接收所述控制模块(6)的控制信号控制所述夹紧结构(41)的开或合。

8.如权利要求1所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，所述感应模块(5)包含：

速度传感器(51)，安装在所述升降装置(3)上，感应整个装置的速度信息，并将所述速度信息传输给所述控制模块(6)；

超声波传感器(52)，安装在所述升降装置(3)上，感应路障的距离，并将距离信息数据传输给控制模块(6)；

压力传感器(53)，置于所述路障夹紧装置(4)表面，感测所述路障夹紧装置(4)的压力大小，并将距离信息数据传输给控制模块(6)。

9.如权利要求1所述的全自动路障回收及安放装置，其特征在于，

所述控制模块(6)为一单片机。

10.一种采用如权利要求1～9所述的全自动路障回收及安放装置回收及安放的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

S1、控制模块(6)根据感应模块(5)反馈的路障相关信息，向舵机(42)发送一控制信号控制夹紧结构(41)夹紧路障；

S2、控制模块(6)控制升降装置(3)的第一步进电机(33)使齿轮齿条机构(32)起升用以带动路障起升；

S3、控制模块(6)向旋转机构(23)发送控制信号驱动水平臂(22)旋转，向第二步进电机(143)发送控制信号使竖直臂(21)平移，将路障置于目标区域范围内；

S4、控制模块(6)控制升降装置(3)的第一步进电机(33)使齿轮齿条机构(32)下降并带动路障下降从而安放路障；

S5、控制模块(6)向舵机(42)发送一控制信号控制夹紧结构(41)松开路障；

S6、控制模块(6)控制机械臂(2)及升降装置(3)回到初始位置完成安放。