CN110172935B - 一种自走式路边彩旗布置与回收小车 - Google Patents

Abstract

一种自走式路边彩旗布置与回收小车，包括彩旗夹持作业装置、彩旗存放与供应装置、运载小车，其特征在于：彩旗夹持作业装置和彩旗存放与供应装置安装在运载小车上，彩旗存放与供应装置逐一将彩旗输送至待夹取位置，彩旗夹持作业装置通过电机从该位置夹取彩旗，回转至彩旗布置位置，先钻孔然后将彩旗插入，彩旗回收时需先拆去部分供应装置部件，作业装置将彩旗夹住并向上拔出，回转放入彩旗存放仓，完成一处作业后，运载小车由电动机驱动，依据规划路线自动行驶至下一作业点，全部完成后返回规定地点进行停放和充电；本发明的小车可以替代人工，沿规定路线行驶，自动在规定区域硬质地面插放彩旗，并在彩旗使用完毕之后进行回收，提高作业效率。

Description

一种自走式路边彩旗布置与回收小车

技术领域

本发明涉及一种自走式路边彩旗布置与回收小车，属于智能作业设备领域。

背景技术

为了营造节日气氛或举办庆典，许多学校、企事业单位和居民小区需要在路边布置彩旗，当道路工程施工时，路边也需要在施工区域外布置警示彩旗或警示杆，布置彩旗的方式有很多种，比较实用和环保的方式是将彩旗插在路沿石外侧的绿化带硬质地面内。但是使用人工布置彩旗费时费力，特别是地面干燥坚硬不易插牢，或者需要布置彩旗的数量较多、路线较长时，需要耗费大量的人力和时间。

为了降低人工成本，提高彩旗布置与回收效率，本发明提出一种针对硬质路面的自走式彩旗布置与回收小车，本发明可以替代人工，沿规定路线行驶，自动在规定区域硬质地面插放彩旗，并且在彩旗使用完毕之后自动进行回收，提高作业效率。

目前申请者未检索到可以代替人工进行路边彩旗布置与回收的设备，更未检索到本发明相关的关键技术。

发明内容

为了发明可以代替人工自动进行路沿彩旗布置与回收的作业平台，并方便进行彩旗布置和回收操作，本发明采用如下技术方案：

一种自走式路边彩旗布置与回收小车，包括三大部分组成：彩旗夹持作业装置、彩旗存放与供应装置、运载小车。

其中，彩旗夹持作业装置包括：上部回转套筒（1）、丝杠固定臂（2）、钻头伸缩电机（3）、钻头伸缩臂（4）、安装柱（5）、夹爪臂（6）、升降电机（7）、升降丝杠（8）、彩旗夹爪（9）、钻头偏转电机（10）、钻头（11）。

彩旗存放与供应装置包括：彩旗（12）、彩旗输送轮（13）、储存仓短围栏（14）、彩旗储存仓（15）、储存仓长围栏（16）、弹性拉紧索（17）、拉紧索固定钩（18）、彩旗输送盘（19）、输送盘外壳（20）、弹性挡板（24）。

运载小车包括：车身（21）、行走机构（22）、数据接口（23）、充电接口（25）。

其特征在于：所述上部回转套筒（1）固定在安装柱（5）上，并可以通过内部电机进行回转，升降电机（7）通过皮带传动带动丝杠螺母旋转，进而推动升降丝杠（8）上下运动，彩旗夹爪（9）利用电机驱动夹住彩旗，由升降丝杠（8）带动向下插入钻头（11）钻好的孔，或向上拔出，达到彩旗固定与取出的目的。

所述丝杠固定臂（2）一端固定在上部回转套筒（1）上，另一端与升降丝杠（8）相连，为了应对不同的路沿石宽度，通过安装在丝杠固定臂（2）与夹爪臂（6）连接处内部的花键，可以改变丝杠固定臂（2）与夹爪臂（6）之间的角度，再配合多种长度的夹爪臂（6）配件，在开始作业之前通过系统校准，保证彩旗夹爪（9）夹持的彩旗杆中心与钻头（11）的中心重合，为了保证彩旗插下后的固定效果，可以视作业区域土质情况在彩旗杆末端加装相应厚度的橡胶套。

所述上部回转套筒（1）固定在安装柱（5）上，可以通过内部电机进行回转摆动，钻头伸缩臂（4）通过齿轮齿条机构在钻头伸缩电机（3）带动下实现沿夹爪臂（6）前后移动，在钻孔作业时钻头与彩旗夹爪（9）在同一轴线上，保证钻出的孔与彩旗同轴，方便插入彩旗；当钻孔结束后开始插旗操作时，钻头伸缩臂（4）带动钻头（11）向后回收，让出空间方便夹取彩旗，同时钻头偏转电机（10）带动钻头（11）偏转90°，使钻头（11）平行于地面，让出彩旗夹爪（9）下方的空间，方便插入彩旗。在彩旗回收作业时，一直保持钻头（11）的收缩位置，以便彩旗夹爪（9）有足够的空间。

布置彩旗时，弹性拉紧索（17）将彩旗（12）拉离彩旗储存仓（15）后挡板，拉向储存仓短围栏（14）和储存仓长围栏（16），彩旗在拉力作用下依次通过储存仓短围栏（14）和储存仓长围栏（16）之间的空隙，再由彩旗输送轮（13）旋转，将彩旗（12）逐一输送至彩旗输送盘（19）上的凹槽中，彩旗输送盘（19）由步进电机进行控制，按照彩旗插入和小车行驶的速度，改变旋转速度，配合输送盘外壳（20）将彩旗准确输送至彩旗夹爪（9）中，彩旗夹爪（9）在电机驱动下将彩旗夹住，随上部回转套筒（1）旋转至彩旗布置位置，插入彩旗，然后彩旗夹爪（9）松开，再次随上部回转套筒（1）旋转至彩旗夹取位置，张开夹爪，彩旗输送盘（19）旋转下一只彩旗至彩旗夹爪（9）内，小车行驶至下一作业点，夹爪夹住彩旗，然后回转进行布置作业，由此不断循环，完成彩旗布置。

回收彩旗时，先要拆掉彩旗存放与供应装置上安装的彩旗输送盘（19）、输送盘外壳（20）、彩旗输送轮（13）、储存仓短围栏（14）、储存仓长围栏（16）、弹性拉紧索（17）、拉紧索固定钩（18），更换合适长度的夹爪臂（6）；彩旗夹爪（9）将取回的彩旗在彩旗储存仓（15）内部释放，并在彩旗储存仓（15）开口位置安装单向弹性挡板（24），利用彩旗储存仓（15）底面的斜度，使彩旗夹爪（9）释放后的彩旗能够平稳落入彩旗储存仓（15）内部。

所述运载小车由安装在车身（21）内部的蓄电池和电动机进行驱动，由控制器负责控制小车的启停和行驶速度，行走机构（22）由四个独立的车轮组成，可以协同进行四轮转向，保证运载小车有灵活的转向，方便进行小角度转弯处的作业和规避障碍物。

所述车身（21）内部安装有负责车辆导航与路线规划的计算机，通过该计算机可以利用卫星地图和导航数据进行彩旗布置路线的规划和记录，并可以数据接口（23）和无线数据传输到相应的外部控制服务器，在规定的停放地点，由外部控制服务器将作业区域平面图和彩旗数量、间距数据传输至车身（21）内部的计算机，由车身（21）的内部计算机进行规划路线和设计彩旗布置点，完成规划后反馈至外部控制服务器，并对本次作业进行编号，当工作人员通过外部控制服务器下达彩旗布置作业指令后，小车自动行驶至作业区域，按照规划的路线开始行驶，并在设计的彩旗布置点进行钻孔和插入彩旗，全部布置工作完成后行驶至规定地点进行停放和充电。

回收前先在外部控制服务器中输入或选择布置作业编号，下达彩旗回收指令后，小车按照编号调取存储的彩旗布置规划路线和彩旗布置点，自动行驶至彩旗处将拔出并回收至彩旗储存仓（15），边进行回收边进行彩旗数量统计，所有彩旗回收完毕之后返回规定的地点进行停放和充电，并将回收彩旗的数量上传至外部控制服务器。

所述车身（21）内部安装有碰撞探测传感器，如果在行驶和作业过程中遇到障碍物会自动减速，并规避障碍物，避免发生碰撞，当障碍物无法避开并且影响作业时，停车报警并远程上传数据至外部控制服务器，由事先设置好的程序选择结束作业或选择放弃障碍彩旗布置点继续作业，以实现自动作业。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明的自走式路边彩旗布置与回收小车可以代替人工进行路沿彩旗的布置与回收，尤其在需要布置的路线较长时，节省人力，作业效率高；

2. 本发明的自走式路边彩旗布置与回收小车采用先钻孔再插彩旗的方式，可以在坚硬地面进行作业，可以适应不同的路沿宽度，并自动规避障碍物，不影响交通，适用性好，同时自动统计彩旗的数量，准确度高；

3. 本发明的自走式路边彩旗布置与回收小车利用蓄电池作为蓄能装置，以电动机作为行驶和作业动力，开始作业后无需人工干预，可以自动规避障碍物，而且可以远程操控停机，安全性高。

附图说明

图1是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的彩旗夹持作业装置部分的三维视图，省略了安装在背面的彩旗存放与供应装置和安装在底部的运载小车。

图2是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的布置彩旗工作形态的俯视图，省略了安装在底部的运载小车。

图3是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的回收彩旗工作形态的俯视图，省略了安装在背面的彩旗存放与供应装置和安装在底部的运载小车。

图4是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的三维视图，包含了彩旗夹持作业装置、彩旗存放与供应装置和安装在底部的运载小车三部分。

其中：1、上部回转套筒，2、丝杠固定臂，3、钻头伸缩电机，4、钻头伸缩臂，5、安装柱，6、夹爪臂，7、升降电机，8、升降丝杠，9、彩旗夹爪，10、钻头偏转电机，11、钻头，12、彩旗，13、彩旗输送轮，14、储存仓短围栏，15、彩旗储存仓，16、储存仓长围栏，17、弹性拉紧索，18、拉紧索固定钩，19、彩旗输送盘，20、输送盘外壳，21、车身，22、行走机构，23、数据接口，24、弹性挡板，25、充电接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

图1所示是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的彩旗夹持作业装置的三维视图。彩旗夹持作业装置包括安装在安装柱5上的上部回转套筒1，和固定在上部回转套筒1上面的丝杠固定臂2、升降电机7、升降丝杠8、夹爪臂6和彩旗夹爪9，在回转套筒1通过内部电机带动上述部件绕安装柱5做回转运动，可以使彩旗夹爪9夹住彩旗之后回转至路沿作业点进行作业。夹爪臂6有多种长度的零部件可供替换，以适应不同的路沿石宽度，保证作业精度；同时升降丝杠8与丝杠固定臂2之间为花键连接，既可以使升降丝杠8上下自由运动，又可以改变夹爪臂6与丝杠固定臂2之间的夹角，方便彩旗夹爪9夹取彩旗；彩旗夹爪9通过安装在其内部的电机实现彩旗的夹紧与松开，彩旗夹爪9固定在夹爪臂6上，上下各有一组安装在升降丝杠8两端，上下两个夹爪臂6之间装有加强筋，提高刚度。

钻头伸缩电机3固定在升降丝杠8下部的夹爪臂6上，钻头伸缩臂4通过轨道固定在下部的夹爪臂6上，钻头伸缩臂4的齿条与钻头伸缩电机3上的齿轮组成齿轮齿条机构，保证在作业时钻头11的轴线与彩旗夹爪9夹紧的彩旗中心线重合，并且可以通过钻头伸缩电机3的旋转将钻头11向安装柱5方向缩回，让出彩旗夹爪9夹取彩旗的空间；通过钻头偏转电机10可以使钻头11偏转90°，使钻头11与地面平行，让出彩旗夹爪9下方的空间，方便彩旗的插入和取出。

进行彩旗布置时，先进行钻孔作业：上部回转套筒1先回转至彩旗布置位置，钻头11处于伸出并垂直于地面的钻孔状态，此时钻头11与彩旗夹爪9处于同一轴线，然后升降电机7旋转，带动皮带驱动丝杠螺母，通过螺母丝杠结构带动升降丝杠8向下运动，夹爪臂6带动钻头11向下运动，此时钻头11在电机驱动下开始旋转，在地面上钻出合适深度的孔，然后升降电机7反转，升降丝杠8带动钻头11上升，完成钻孔作业。

接下来进行夹取彩旗作业：上部回转套筒1回转至彩旗夹取位置，与此同时，钻头11向安装柱5方向缩，此时彩旗夹爪9下方钻头11的已经收缩，有足够的空间进行彩旗夹取作业，同时钻头偏转电机10带动钻头11旋转90°，使钻头11与地面平行，此时钻头11处于平行于地面的收回状态，彩旗夹爪9下方有足够的空间进行彩旗插入作业，然后彩旗夹爪9取下并夹紧彩旗，上部回转套筒1带动彩旗夹爪9回转至刚才钻出的彩旗孔的上方。

彩旗插入作业：升降电机7旋转，带动皮带驱动丝杠螺母，通过螺母丝杠结构带动升降丝杠8向下运动，通过夹爪臂6带动彩旗夹爪9向下运动将彩旗插入孔中。彩旗插牢后，彩旗夹爪9松开，升降电机7反转，升降丝杠8上升，运载小车驶离路沿，彩旗夹爪9离开彩旗，彩旗布置作业完成。然后钻头11从收回状态回到钻孔状态，继续进行下一只彩旗的布置。

同理，在回收彩旗时，升降丝杠8先下降，彩旗夹爪9张开，运载小车驶向路沿，彩旗夹爪9夹住彩旗后夹紧，升降丝杠8上升，拔出彩旗，上部回转套筒1回转，将彩旗放回储存仓中。

图2所示是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的布置彩旗工作形态的俯视图，为了简单，本图省略了安装在底部的运载小车。弹性拉紧索17通过拉紧索固定钩18固定在输送盘外壳20上，视需要布置的彩旗数量可更换具有不同预紧度的弹性拉紧索17，弹性拉紧索17将彩旗12从彩旗储存仓15中拉向由储存仓短围栏14和储存仓长围栏16组成的狭长通道，该通道的宽度只允许彩旗逐一通过，如果下次作业更换了与上次粗细不同的彩旗，则需根据彩旗杆的直径调整通道的宽度。

彩旗输送轮13在电机的驱动下，将彩旗通过输送盘外壳20的上部入料口拨入彩旗输送盘19的凹槽中，然后彩旗输送盘19逆时针旋转，带动卡在凹槽内的彩旗沿输送盘外壳20内壁运动，一直旋转至输送盘外壳20的下部出料口，彩旗夹爪9从出料口将彩旗夹住带走。

彩旗输送盘19的凹槽内装有软质橡胶垫，可以将彩旗杆部卡住，保证彩旗不会脱落，彩旗夹爪9夹住彩旗杆部之后，利用上部回转套筒1的回转力将彩旗从彩旗输送盘19的凹槽内拉出。

图3所示是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的回收彩旗工作形态的俯视图，与布置彩旗的图2相比，小车在回收彩旗之前需要将布置彩旗作业时的钻头伸缩臂4、钻头偏转电机10和钻头11拆掉，方便彩旗平稳回收，然后拆掉彩旗输送盘19、输送盘外壳20、彩旗输送轮13、储存仓短围栏14、储存仓长围栏16、弹性拉紧索17和拉紧索固定钩18，并且更换合适长度的夹爪臂6，以保证回收的彩旗可以被顺利的送入彩旗储存仓15。回收彩旗前，通过改变彩旗储存仓15底板倾斜度，把彩旗储存仓15的底部改为后部低口部高的倾斜状态，方便回落入彩旗储存仓15的彩旗在后部聚集。

在彩旗储存仓15的开口部分安装弹性挡板24，该挡板可以在彩旗夹爪9的推动下单向打开，在彩旗释放，彩旗夹爪9离开后关闭且不会反向打开，保证回收的彩旗不会从彩旗储存仓15中滑出。

图4是本发明一种自走式路边彩旗布置与回收小车的完整三维视图，包含了彩旗夹持作业装置、彩旗存放与供应装置和安装在底部的运载小车三部分。

布置作业开始后，小车在外部控制服务器和车内安装的计算机的控制下，按照计算好的路线自动行驶至作业路段，小车贴近路沿石或施工线，完成钻孔和插旗操作后，行走机构22转向，带动小车驶离路边，然后向前行驶至下一布置点进行作业，彩旗全部布置完毕后，小车返回规定的停车点进行停放，并通过充电接口25对小车内的蓄电池进行充电，通过数据接口23将实际彩旗布置数据信息上传至外部控制器。

为了方便布置作业与回收作业的进行，实现多次布置作业后一次进行回收，需要为每次作业进行编号，并将编号的作业路线、彩旗布置点、彩旗布置数量数据存储至车内计算机和外部存储器。

进行回收作业时，小车上的彩旗供应装置拆除，变为回收彩旗工作形态。在外部控制服务器输入或选择布置作业编号，下达彩旗回收指令后，小车按照编号调取存储的彩旗布置规划路线和彩旗布置点，自动行驶至彩旗处将拔出并回转放入彩旗储存仓（15），边进行回收边进行彩旗数量统计，最后将回收数量上传外部服务器，方便比对是否有遗漏的彩旗未回收。

在小车行驶和作业过程中，利用车身21内部安装的碰撞探测传感器，进行障碍物探测会，自动控制行驶机构进行转向，规避障碍物，避免发生碰撞。

下面对本发明提出的自走式路边彩旗布置与回收小车的工作原理进行说明。

车身21内部安装的控制器可以协同控制彩旗布置与回收动作的所有电机，并且可以控制小车的启动停止和行驶速度。

车身21内部安装的计算机可以与外部控制服务器进行远程通信，必要时可以在小车上安装摄像装置并将画面实时传输至外部控制服务器，外部服务器可以紧急关闭小车的运行以确保安全。

在进行彩旗布置与回收作业时，为确保安全，小车应使用鲜艳的警告色进行涂装，安装施工警示灯和蜂鸣器，并在小车上的显著位置安装应急断电按钮和指示牌，在发生意外事故时按下应急断电按钮完成设备急停。

需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种自走式路边彩旗布置与回收小车，包括三大部分组成：彩旗夹持作业装置、彩旗存放与供应装置、运载小车；

其中，彩旗夹持作业装置包括：上部回转套筒（1）、丝杠固定臂（2）、钻头伸缩电机（3）、钻头伸缩臂（4）、安装柱（5）、夹爪臂（6）、升降电机（7）、升降丝杠（8）、彩旗夹爪（9）、钻头偏转电机（10）、钻头（11）；

彩旗存放与供应装置包括：彩旗（12）、彩旗输送轮（13）、储存仓短围栏（14）、彩旗储存仓（15）、储存仓长围栏（16）、弹性拉紧索（17）、拉紧索固定钩（18）、彩旗输送盘（19）、输送盘外壳（20）、弹性挡板（24）；

运载小车包括：车身（21）、行走机构（22）、数据接口（23）、充电接口（25）；

其特征在于：所述上部回转套筒（1）固定在安装柱（5）上，并可以通过内部电机进行回转，升降电机（7）通过皮带传动带动丝杠螺母旋转，进而推动升降丝杠（8）上下运动，彩旗夹爪（9）利用电机驱动夹住彩旗，由升降丝杠（8）带动向下插入钻头（11）钻好的孔，或向上拔出，达到彩旗固定与取出的目的；

所述钻头伸缩臂（4）通过齿轮齿条机构在钻头伸缩电机（3）带动下实现沿夹爪臂（6）前后移动，保证钻出的孔与彩旗同轴，钻头伸缩臂（4）可以带动钻头（11）向后回收，让出空间方便夹取彩旗，同时钻头偏转电机（10）带动钻头（11）偏转90°，使钻头（11）平行于地面，让出彩旗夹爪（9）下方的空间，方便插入彩旗；

所述弹性拉紧索（17）将彩旗（12）拉离彩旗储存仓（15）后挡板，拉向储存仓短围栏（14）和储存仓长围栏（16），彩旗在拉力作用下依次通过储存仓短围栏（14）和储存仓长围栏（16）之间的空隙，再由彩旗输送轮（13）旋转，将彩旗（12）逐一输送至彩旗输送盘（19）上的凹槽中，彩旗输送盘（19）由步进电机控制，按照彩旗插入和小车行驶的速度，改变旋转速度，配合输送盘外壳（20）将彩旗准确输送至彩旗夹爪（9）中；

回收彩旗时，先要拆掉彩旗存放与供应装置上安装的彩旗输送盘（19）、输送盘外壳（20）、彩旗输送轮（13）、储存仓短围栏（14）、储存仓长围栏（16）、弹性拉紧索（17）、拉紧索固定钩（18），更换合适长度的夹爪臂（6）；彩旗夹爪（9）将取回的彩旗在彩旗储存仓（15）内部释放，并在彩旗储存仓（15）开口位置安装单向弹性挡板（24），利用彩旗储存仓（15）底面的斜度，使彩旗夹爪（9）释放后的彩旗能够平稳落入彩旗储存仓（15）内部；

所述小车由安装在车身（21）内部的蓄电池和电动机进行驱动，由电机控制器负责控制小车的启停和行驶速度，行走机构（22）由四个独立的车轮组成，可以协同进行四轮转向，保证小车有灵活的转向，方便进行小角度转弯处的作业和规避障碍物。

2.如权利要求1所述的一种自走式路边彩旗布置与回收小车，其特征在于：所述车身（21）内部安装有负责车辆导航与路线规划的计算机，通过该计算机可以利用卫星地图和导航数据进行彩旗布置路线的规划和记录，并可以通过数据接口（23）或无线数据传输到相应的外部控制服务器，当工作人员通过外部控制服务器下达作业指令后，小车自动行驶至作业区域，按照规划的路线开始行驶，并在设计的彩旗布置点进行作业，全部布置或回收工作完成后行驶至规定地点进行停放并通过充电接口（25）对小车内的蓄电池进行充电，并将布置或回收的彩旗数量上传至外部控制服务器。

3.如权利要求1所述的一种自走式路边彩旗布置与回收小车，其特征在于：所述车身（21）内部安装有碰撞探测传感器，如果在行驶和作业过程中遇到障碍物会自动减速，并规避障碍物，避免发生碰撞，当障碍物无法避开并且影响作业时，停车报警并远程上传数据至外部控制服务器，由设置好的程序选择结束作业或选择放弃障碍彩旗布置点继续作业，以实现自动作业。

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