CN110453623A - 基于图像识别的交通路锥收放过程自适应调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像识别的交通路锥收放过程自适应调节方法，适用于对地面上的路锥自适应调整位置和姿态，基于图像识别技术，通过车载控制系统、收放机构、扶正机构、图像采集器、PC处理中心的信息交互与控制，控制路锥的摆放、回收以及过程中的扶正，使得交通路锥便于摆放与回收，提高了路锥收放系统的工作效率以及路锥的摆放要求，同时无人工操作也保障了人员安全。

Description

基于图像识别的交通路锥收放过程自适应调节方法

技术领域

本发明涉及交通路锥收放方法，尤指交通路锥收放过程中自适应调节的方法，适用于人工不适宜操作的高速公路上采用。

背景技术

交通路锥，主要用于放置在道路中间、危险地段、道路施工区域、交通执法路段等，起临时分隔/阻隔车流及引导交通的作用。人工摆放/回收的方法，虽较为简便，但存在效率低、危险大的缺点，同时也仅适用于路锥摆放量少，人员方便上路的情况。随着科学技术的发展，涌现出一些自动收放装置，随车行进，沿途自动摆放和回收，大大提高了工作效率，但在现有交通路锥自动收放系统的发明中，对于交通路锥收放系统的设计，大部分还仅限于机械设计，主要考虑输送效率等问题，但在路锥实际收放过程中并未考虑路锥偏离实际收放位置或者路锥存在姿态异常(倒伏或偏转现象)应如何补救的问题。

因此，设计一套能够根据位置偏离情况或者路锥姿态异常情况自适应调节收放系统的方法，使其路锥摆放正常，利于回收，既能减少人工成本，又能降低作业的危险性，在工程上显得尤为重要。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种适用于高速公路上，沿线较长，摆放量大，人工不易操作，能够在车辆行驶方向不变的情况下，对交通路锥进行自动收放且根据路锥偏离位置或姿态异常(倒伏或偏转现象)进行自适应调节的方法。其采用图像识别与机械自动控制技术相结合实现对交通路锥的自动收放，以及根据路锥偏离位置采用距离自适应调节和根据路锥姿态异常采用角度自适应调节来实现自动扶正收放。

本发明采取的技术方案如下：一种基于图像识别的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征是基于图像识别与收放机构、扶正机构的结合，实现对交通路锥在收、放过程中的位置和姿态自适应调整，包括：

由图像采集器采集路锥落地位置和姿态的图像，通过对图像的分析处理，计算出路锥的实际落地位置参数和姿态参数，与预设的位置和姿态参数进行比对，得出修正参数，反馈给车载控制系统，由车载控制系统控制收放机构和/或扶正机构将所述路锥按照修正参数调整。

具体地，针对路锥摆放过程，其方法包括如下步骤：

步骤1)记录交通路锥参数信息，预设行车轨迹以及路锥摆放轨迹，预设路锥摆放位置和姿态；

步骤2)随着车辆的行走，实时获取实际行车轨迹和通过图像采集实际路锥摆放位置和姿态；

步骤3)同步计算实际行车轨迹与预设行车轨迹的偏差，以及实际路锥摆放位置和姿态与预设锥摆放位置和姿态的偏差，并提出修正值；

步骤4)车载控制系统获取路锥位置和姿态的修正值，控制扶正机构按修正值执行位移和/或转向动作。

进一步地，关于上述修正位置偏差的方法如下：

(1)若只因车辆行驶轨迹偏差导致的位置偏移，假设预设行车轨迹l₀，路锥放置时间为n秒，第k秒时，实际行车轨迹为l_k，则修正距离为：

(2)若只因路锥摆放偏差导致的位置偏移，假设预设路锥摆放重心位置到靠近车辆一侧的距离d₀，路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，则位置信息修正距离为d_m：

d_m＝d-d₀

(3)若同时因车辆行驶轨迹偏差和路锥摆放偏差导致的位置偏移，按下式修正：

进一步地，关于上述修正姿态偏差的方法如下：

设实际路锥摆放偏转角度为θ，实际路锥重心位置距离扶正机构为S，路锥运输车行驶速度为v，收放机构放置路锥时刻为t₁，扶正机构开始向路锥移动的时刻为t₂，则：

扶正机构横向伸出距离为S₀：

设t₃时刻扶正机构偏转过角度θ，与路锥接触，则经历的时间为：

在t时间内，扶正机构横向收缩距离S′₀等于伸出距离S₀，

在t时间内，保证扶正机构与路锥时刻对正，则需要扶正机构横向收缩，扶正机构横向收缩速率为v₁：

然后，扶正机构夹持路锥再逆向转过角度θ，完成扶正。

具体地，针对路锥回收过程，其方法包括如下步骤：

步骤1)记录交通路锥参数信息，记录收放机构和扶正机构的最大伸缩距离，预设行车轨迹，预设路锥回收时重心位置到靠近车辆一侧的距离；

步骤2)随着车辆的行走，通过图像实时采集实际路锥摆放图像；

步骤3)PC处理中心根据交通路锥自身参数、路锥摆放图像以及收放机构和扶正机构的最大伸缩距离，率先判断路锥实际位置是否在收放机构和扶正机构的伸缩范围内：

(1)如果在伸缩范围内，则计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，并识别路锥的姿态，若路锥为站立姿态，则先通过扶正机构将路锥推倒，然后控制收放机构将路锥收回；若路锥为倒地姿态，则扶正机构进入非工作状态，直接控制收放机构将路锥收回；

(2)如果不在伸缩范围内，则计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，并根据收放机构和扶正机构的最大伸缩距离为D_m，先调整车辆行驶轨迹，使d＜D_m，然后再次计算实测距离d′，并识别路锥的姿态，回收方法按步骤(1)执行。

进一步地，设实际路锥倒地偏转角度为θ，实际路锥重心位置距离收放机构为S，实际行车速度为v，收放机构开始向路锥移动的时刻为t₁，接触到路锥的时刻为t₂，则：

收放机构横向伸出位置距离S₀为：

收放机构偏转角度θ，在t₂时刻接触到路锥时，抓起路锥并回转角度θ，将交通路锥回收完成。

本发明技术方案，主要针对现有高速公路交通路锥自动收放系统在路锥收放过程中，若部分路锥位置发生偏离，造成路锥摆放位置不整齐或回收过程中收放装置捕捉不到的问题，或者，若部分待收放路锥姿态异常(倒伏或偏转现象)，造成收放过程无法抓取的问题。为了实现路锥收放自适应调节功能，本发明基于图像识别算法，借助于收放机构和扶正机构，使得交通路锥自动收放更加智能化，提升了工作效率以及高速公路养护人员的作业安全系数。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明交通路锥收放系统组成及摆放位置关系图；

图2为本发明针对路锥摆放过程方法流程图；

图3为预设行车轨迹、路锥摆放轨迹与实际行车轨迹、实际路锥摆放轨迹关系图；

图4为路锥倒地状态示意图；

图5为本发明针对路锥回收过程方法流程图；

图6为收放机构轴测视图；

图7为收放机构的一侧视图；

图8为在图7基础上的A向视图；

图9为在图7基础上的B向视图；

图10为扶正机构的轴测视图

图11为扶正机构的主视图；

图12为图11的右视图；

图13为图11的俯视图。

各图中的标号说明：1-收放机构、2-扶正机构、3-图像采集器、4-PC处理中心、101-悬臂、102-旋转电机、103-连接箱、104-主连接架、105-左上合板、106-右上合板、107-上合板横梁、108-上合板销轴、109-咬合板、110-缓冲橡胶垫、111-上关节、112-下关节、113-下合板销轴、114-下合板左竖梁、115-下合板右竖梁、116-下合板横梁、117-下合板、118-路锥导向架、119-液压缸、120-液压缸销、121-活塞杆销、122-限位止挡、201-X向电机、202-X向滑轨丝杠组合、203-X向滑块、204-Y向电机、205-Y向滑轨丝杠组合、206-Y向滑块、207-连接臂一、208-直角减速电机、209-连接箱、210-连接臂二、211-连接臂三、212-放倒扶正护板、213-上支撑杆、214-下支撑杆、215-右弯导轨、216-左弯导轨、217-导轨轮、218-连接筋、219-加强筋、220-支撑筋、221-弯轨筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

本发明提供的交通路锥收放过程自适应调节方法，在功能实现方面，主要是通过图像识别及处理技术，与交通路锥收放装置硬件系统相结合，通过反馈路锥的位置和姿态，实现交通路锥收放过程中的自适应调节。具体为，在路锥摆放过程中，如果路锥为偏转倒放姿态落地，则经图像识别算法计算及处理姿态信息后，由扶正机构通过自身转向装置将偏转倒放姿态的路锥对正并将其扶立起来，并且如果路锥偏离预设摆放轨迹，则经图像识别算法计算及处理位置信息后，由扶正机构通过自身位移装置将偏移路锥对正至正常轨迹位置；在路锥回收过程中，如果检测到路锥为不能被收放机构回收的姿态(站立或偏转倒伏现象)，则经图像识别算法计算及处理姿态信息后，由扶正机构放倒后由收放机构自动对正偏转倒伏姿态下的路锥实现抓取回收，同理，如果路锥位置偏离了预设回收轨迹，则经图像识别算法计算及处理位置信息后，由扶正机构和收放机构对正偏离路锥实现回收。

设计一套交通路锥收放系统，安装在路锥收放车上，如图1所示，其中包括收放机构1、扶正机构2、图像采集器3、PC处理中心4。

车载控制系统与PC处理中心4电信号连接，实现信息交互，车载控制系统将车辆预设行驶轨迹传递给PC处理中心4，PC处理中心4将计算的路锥位置信息和/或姿态信息传递给车载控制系统。

图像采集器3安装在收放机构1和扶正机构2上，与PC处理中心4电信号连接，实现信息交互，图像采集器3将采集的图像信息传递给PC处理中心4做计算处理分析，PC处理中心控制图像采集器的工作状态。

收放机构1、扶正机构2中设置有电机、气液装置等，其工作状态受车载控制系统控制，当需要收放机构或扶正机构工作时，车载控制系统通过低功耗单片机控制相应的电机，实现机构转向或位移，完成路锥收放、扶正过程的自适应调整。

一种交通路锥收放过程自适应调节方法，针对路锥摆放过程，如图2所示，具体包括步骤如下：

步骤1)向车载控制系统中写入交通路锥自身参数信息，包括路锥的底径、锥度、高度等外形参数以及由此计算的重心位置；写入路锥正确摆放时位置、姿态信息；写入路锥正确摆放时预设重心位置到靠近车辆一侧的距离信息；写入车辆预设行驶轨迹信息；

步骤2)随着车辆的行走，车载控制系统发送车辆预设行驶轨迹、实际行驶轨迹、路锥自身参数信息、路锥正确摆放时姿态信息、路锥预设重心位置到靠近车辆一侧的距离等存储信息给PC处理中心；

同时，车载控制系统发送命令给单片机，控制收放机构中的电机以一定的频率转动，驱动收放机构抓取路锥沿途放置到路上。

步骤3)图像采集器安装在收放机构和扶正机构上，位置固定，根据需要，实时采集到路锥的实际放置状态图像，收放机构每放置一个路锥，图像采集器就拍一帧图像发送给PC处理中心。

步骤4)PC处理中心接收到图像采集器发送过来的图像信息，先进行图像识别以及计算处理，然后再向车载控制系统反馈图像处理信息，处理包括两方面工作：

S1：位置信息处理：如图3所示，PC处理中心运用CNN(卷积神经网络)图像处理方法，根据采集到的图像，首先计算车辆的实际行驶轨迹l和路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，然后再结合车辆预设行驶轨迹l₀、路锥预设重心位置到靠近车辆一侧的距离d₀，修正计算出路锥的实际应摆放位置，由扶正机构修正。理论上如果路锥落地不发生错位，修正车辆行驶轨迹的值也就是修正了路锥的摆放位置，但是如果发生错位，则除了修正行驶轨迹偏差外，还要修正路锥重心到车辆一侧的距离，也就是说d-d₀的绝对值并不一定严格等于l-l₀的绝对值，只有经过这两项修正，才能计算出路锥正确应摆放的位置。

位置信息修正具体算法：

(1)若因车辆行驶轨迹偏差导致位置偏离，应修正其位置偏离距离。假设车辆按实际轨迹l行驶，车辆预设轨迹为l₀，路锥放置时间为n秒，第k秒时，车辆行驶轨迹为l_k，则位置信息修正距离为：

(2)若因路锥摆放距离偏差导致位置偏离，应修正其位置偏离距离。假设车辆按预设轨迹l₀行驶，路锥预设重心位置到靠近车辆一侧的距离d₀。若路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，则位置信息修正距离d_m为：

d_m＝d-d₀

位置修正信息计算存在以下几种情况：

1)若只因车辆行驶轨迹偏差导致位置偏离，则位置信息修正距离为：

2)若只因路锥摆放距离偏差导致位置偏离，位置信息修正距离d_m为：

d_m＝d-d₀

3)若同时因车辆行驶轨迹偏差和路锥摆放距离导致位置偏离，则位置信息修正距离为:

S2：姿态信息处理：如图4所示，路锥摆放过程中的摆放姿态若为倾斜倒地，因此还要根据拍摄的图像，计算出路锥的实际倾斜方位，然后结合路锥自身参数信息计算出扶正机构需要调整的距离和角度。

姿态信息处理具体算法：

设收放机构放置路锥时路锥重心位置处较摆放正位时偏转角度为θ，扶正装置距离路锥重心位置为S，路锥重心到路锥锥顶垂直距离为h，路锥运输车行驶速度为v，收放机构放置交通路锥时刻为t₁，扶正机构开始向路锥倾斜旋转方向移动的时刻为t₂，由此可计算：

扶正机构横向伸出位置距离为S₀：

设t₃时刻时，扶正机构与路锥完全贴合，则此时扶正机构需转动角度为θ，经历的时间为：

在t时间内，扶正机构横向收缩距离S′₀等于伸出距离S₀，

在t时间内，保证扶正机构与路锥时刻对正，则需要扶正机构横向收缩，扶正机构横向收缩速率为v₁：

然后扶正机构逆向转动角度θ，将路锥扶正。

步骤5)PC处理中心发送msp430通信协议到车载控制系统，车载控制系统获取计算后的路锥应有位置信息和姿态信息(位置偏离，或者姿态倾斜)。

步骤6)然后车载控制系统通过I²C通信协议发送电机信号给单片机，控制扶正机构的电机启动，扶正机构包括有转向和位移的联动机构，实现两方面功能，一方面是转向，一方面是位移。

上述过程使得交通路锥重心实时处于收放机构中心区域，保证了智能交通路锥实时位置最佳。

回收过程是摆放过程的逆过程，操作原理与摆放过程基本相同，操作过程相比于摆放过程简单些，如图5所示，具体包括步骤如下：

步骤1)向车载控制系统中预先写入交通路锥自身参数信息，包括路锥的底径、锥度、高度等外形参数以及由此计算的重心位置，写入路锥正确回收时重心位置到靠近车辆一侧的距离信息，写入车辆预设行驶轨迹信息，写入收放机构和扶正机构的最大伸缩距离。

步骤2)随着车辆的行走，车载控制系统发送命令给单片机，控制收放机构和扶正机构中的电机以一定的频率转动，准备工作；

同时，车载控制系统发送车辆预设行驶轨迹、实际行驶轨迹、路锥自身参数信息、路锥正确回收时重心位置到靠近车辆一侧的距离等存储信息给PC处理中心。

步骤3)图像采集器沿行驶方向依次采集路面上的路锥图像信息，包含位置和姿态，实时发送给PC处理中心。

步骤4)PC处理中心根据图像采集器采集的路锥图像、车载控制系统发送来的车辆实际行驶轨迹、交通路锥自身参数以及收放机构和扶正机构的最大伸缩距离等信息，PC处理中心率先判断路锥现有位置是否在收放机构和扶正机构的伸缩范围内：

如果在伸缩范围内，则计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，并识别路锥的姿态(是站立还是倒地)，若路锥为站立姿态，则将位置信息反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，先通过电机控制扶正机构的位移装置使扶正机构与路锥实际位置对正，将路锥推倒为可被收放机构抓取的倒地姿态，然后发送命令给单片机通过电机控制收放机构将路锥收回；

若路锥处于倒地姿态(包括正位或倾斜)，则将姿态信息反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，通过电机控制扶正机构收回并进入非工作状态，只有收放机构工作，同时计算路锥重心相对于正位倒地重心的倾斜角度θ，将位置和姿态信息反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，通过电机控制收放机构的位移装置使收放机构与路锥实际距离对正，以及控制转向装置使收放机构倾斜角度θ，然后发送命令给单片机，通过收放机构的电机控制收放机构将路锥收回。

如果不在伸缩范围内，则先计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，反馈给车载控制系统，车载控制系统先根据实测距离d和收放机构、扶正机构的最大伸缩距离D_m，调整车辆行驶轨迹，使d＜D_m，PC处理中心再次计算实测距离d′，然后计算路锥的姿态(站立还是倒地，或者倒地倾斜方位)，若路锥为站立姿态，将位置信息反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，通过电机控制扶正机构的位移装置使扶正机构与路锥实际位置对正，将路锥调整为可被收放机构抓取的倒伏姿态，然后发送命令给单片机通过电机控制收放机构将路锥收回；

若路锥处于正位倒地或倾斜倒地，则反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，通过电机控制扶正机构收回并进入非工作状态，然后计算路锥重心相对于正位倒地重心的倾斜角度θ，将位置和角度信息反馈给车载控制系统，车载控制系统据此发送命令给单片机，通过电机控制收放机构的位移装置使收放机构与路锥实际距离对正，以及控制转向装置使收放机构倾斜角度θ，然后发送命令给单片机通过收放机构的电机控制收放机构将路锥收回。

在具体回收处理过程中，设实际路锥倒地偏转角度为θ，实际路锥重心位置距离收放机构为S，实际行车速度为v，收放机构开始向路锥移动的时刻为t₁，接触到路锥的时刻为t₂，则：

收放机构横向伸出位置距离S₀为：

收放机构偏转角度θ，在t₂时刻接触到路锥时，抓起路锥并回转θ，将交通路锥回收完成。

在本发明中，不仅收放机构具有抓取的基本功能，扶正机构具有倒伏的基本功能，收放机构和扶正机构还都具有调整路锥位置和姿态的功能，收放机构和扶正机构都具有结构特殊性。

关于收放机构，如图6～9所示，包括有直线驱动、旋转驱动以及抓取三部分机构。直线驱动机构是驱动抓取机构在水平方向伸缩于车内车外，以及在垂直于地面方向上下移动，两方向联动，由任何现行技术的直线驱动结构组合都可以，不做限定。

在直线驱动机构的末端连接一悬臂101，悬臂101上安装旋转驱动机构，悬臂101是作为直线驱动机构和旋转驱动机构的连接部件。旋转驱动机构包括有旋转电机102、连接箱103，连接箱103安装在悬臂101末端，旋转电机102安装在连接箱103上，输出轴竖直伸出箱外，输出轴末端安装抓取机构。进一步地，在连接箱103上安装有图像采集器3。

抓取机构包括有主连接架104，主连接架104作为连接件连接在旋转电机102的输出轴上；在主连接架104上对称的两侧分别安装上合板组件和下合板组件。上合板组件包括左上合板105、右上合板106、上合板横梁107、上合板销轴108、咬合板109、缓冲橡胶垫110；左上合板105、右上合板106连接于上合板横梁107两端组合成体，同时左上合板105、右上合板106与主连接架104共同穿接在上合板销轴108上，左上合板105、右上合板106可绕上合板销轴108转动；在左上合板105和右上合板106与下合板组件相对的一面分别通过螺栓固定有咬合板109和缓冲橡胶垫110，缓冲橡胶垫110夹设在咬合板109与左上合板105/右上合板106之间，对咬合板与下合板的咬合力起到缓冲作用。下合板组件包括上关节111、下关节112、下合板销轴113、下合板左竖梁114、下合板右竖梁115、下合板横梁116、下合板117、路锥导向架118；上关节111一端通过螺栓固定在主连接架104上，另一端与下关节113一起共同穿设在下合板销轴113上，下关节112的另一端焊接在下合板横梁116上，下关节112可绕下合板销轴113转动；下合板左竖梁114、下合板右竖梁115对称焊接在下合板横梁116两端，并且三者共同用铆钉连接在下合板117上；路锥导向架118用螺栓固定在下合板117底部；路锥导向架118为锥爪形，水平放置，用于伸入到路锥的空芯中撑住路锥。液压缸119(气缸也可以)设置于上合板组件和下合板组件的左侧面或右侧面，液压缸119外部焊接一液压缸销120，液压缸销120的另一端穿入到下合板左竖梁114/下合板右竖梁115的孔中(如果安装在左侧就是穿入到下合板左竖梁中，如果安装到右侧就是穿入到下合板右竖梁中)；液压缸的活塞杆末端横穿一活塞杆销121，活塞杆销121对应插入到左上合板105或右上合板106中。液压缸的活塞杆伸缩时可同时带动上合板组件和下合板组件相互张开或者合拢，靠咬合板与下合板的咬合力夹取路锥。

进一步地，在悬臂101上还设置有限位止挡122，放到合适位置后，用固定螺钉拧紧固定。

进一步地，在下合板117上设置传感器，用于感应与路锥是否接触。

通过直线驱动机构控制抓取机构垂直于车体方向直线伸缩寻找路锥的合适位置，通过旋转驱动机构控制抓取机构旋转寻找合适的抓取角度，通过液压缸控制上下合板抓取，灵活控制了整个抓取过程。

关于扶正机构，如图10～13所示，其原理与收放机构类似，也是包括了位移和转向联动驱动机构。位移机构包含在水平面内的X向和Y向两向位移机构，转向机构为绕竖直轴的360°的旋转，位移机构和转向机构两部分相连，执行联动，最终使得扶正体既有位移又有旋转动作，扶正路锥。

同样，位移机构可以为任何现行技术的直线驱动结构的组合，比如具体结构为：包括X向电机201、X向滑轨丝杠组合202、X向滑块203、Y向电机204、Y向滑轨丝杠组合205、Y向滑块206。所述X向电机驱动X向丝杠转动，X向滑块203安装在X向滑轨丝杠组合上，在X向丝杠转动时沿X向滑轨直线移动；所述Y向电机204和Y向滑轨丝杠组合205安装在X向滑块203上，Y向滑块206安装在Y向滑轨丝杠组合205上，Y向电机驱动Y向丝杠转动，进而带动Y向滑块206在Y向滑轨上直线移动。

Y向滑块206底部连接连接臂一207，所述转向机构包括直角减速电机208、连接箱209，连接臂一207焊接在连接箱209上，直角减速电机208与连接箱209装配后通过螺栓连接固定，连接箱209的底端作为直角减速电机209的输出轴伸出端；连接臂二210也焊接在连接箱209上相应位置，连接臂二210上安装图像采集器3。

直角减速电机209的输出轴连接连接臂三211，所述连接臂三211连接扶正体，所述扶正体包括放倒扶正护板212、上支撑杆213、下支撑杆214、右弯导轨215、左弯导轨216、导轨轮217。连接臂三211连接在放倒扶正护板212上，所述放倒扶正护板212为一拱形折弯板，拱形折弯板内部由上支撑杆213、下支撑杆214支撑成型；在放倒扶正护板212底部两个脚爪上分别焊接一弯形导轨，称为右弯导轨215和左弯导轨216，右弯导轨215和左弯导轨216对称向外弯曲形成倒“八”字形，用于夹持路锥并伴随车辆行走而脱离路锥；导轨轮217通过销轴安装在右弯导轨215和左弯导轨216上，为一排轮，可以水平滑转，对路锥进行导向。

进一步地，在连接臂一207、连接臂二210、连接臂三211的连接根部都可加连接筋218加强；在上支撑杆213、下支撑杆214根部也都可加加强筋219，在右弯导轨215和左弯导轨216与放倒扶正护板212之间也可加支撑筋220连接。

进一步地，在右弯导轨215、左弯导轨216与放倒扶正护板212连接部之间，由一段弯轨筋221过渡衔接。

进一步地，右弯导轨215和左弯导轨216都为上下两根轨，导轨轮217通过销轴安装在两根轨之间，两根轨之间留有一定间隙，导轨轮217可自由转动。

通过X向和Y向位移机构控制扶正体寻找路锥相对的合适位置，通过转向机构控制扶正体旋转寻找到合适的扶正角度，然后伴随X向和Y向位移机构的同步继续将路锥扶正，其中还伴随有将站立的路锥推倒的过程。

上述过程仅作为一个实施例用以说明本发明，其中具体的过程是可以有所变化的，但是，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种基于图像识别的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，是基于图像识别与收放机构、扶正机构的结合，实现对交通路锥在收、放过程中的位置和姿态自适应调整，包括：

由图像采集器采集路锥落地位置和姿态的图像，通过对图像的分析处理，计算出路锥的实际落地位置参数和姿态参数，与预设的位置和姿态参数进行比对，得出修正参数，反馈给车载控制系统，由车载控制系统控制收放机构和/或扶正机构将所述路锥按照修正参数调整。

2.根据权利要求1所述的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，针对路锥摆放过程，方法包括如下步骤：

步骤1)记录交通路锥参数信息，预设行车轨迹以及路锥摆放轨迹，预设路锥摆放位置和姿态；

步骤2)随着车辆的行走，实时获取实际行车轨迹和通过图像采集实际路锥摆放位置和姿态；

步骤3)同步计算实际行车轨迹与预设行车轨迹的偏差，以及实际路锥摆放位置和姿态与预设锥摆放位置和姿态的偏差，并提出修正值；

步骤4)车载控制系统获取路锥位置和姿态的修正值，控制扶正机构按修正值执行位移和/或转向动作。

3.根据权利要求2所述的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，修正位置偏差的方法如下：

(1)若只因车辆行驶轨迹偏差导致的位置偏移，假设预设行车轨迹l₀，路锥放置时间为n秒，第k秒时，实际行车轨迹为l_k，则修正距离为：

(2)若只因路锥摆放偏差导致的位置偏移，假设预设路锥摆放重心位置到靠近车辆一侧的距离d₀，路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，则位置信息修正距离为d_m：

d_m＝d-d₀

(3)若同时因车辆行驶轨迹偏差和路锥摆放偏差导致的位置偏移，按下式修正：

4.根据权利要求2所述的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，修正姿态偏差的方法如下：

设实际路锥摆放偏转角度为θ，实际路锥重心位置距离扶正机构为S，路锥运输车行驶速度为v，收放机构放置路锥时刻为t₁，扶正机构开始向路锥移动的时刻为t₂，则：

扶正机构横向伸出距离为S₀：

设t₃时刻扶正机构偏转过角度θ，与路锥接触，则经历的时间为：

在t时间内，扶正机构横向收缩距离S′₀等于伸出距离S₀，

在t时间内，保证扶正机构与路锥时刻对正，则需要扶正机构横向收缩，扶正机构横向收缩速率为v₁：

然后，扶正机构夹持路锥再逆向转过角度θ，完成扶正。

5.根据权利要求1所述的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，针对路锥回收过程，方法包括如下步骤：

步骤1)记录交通路锥参数信息，记录收放机构和扶正机构的最大伸缩距离，预设行车轨迹，预设路锥回收时重心位置到靠近车辆一侧的距离；

步骤2)随着车辆的行走，通过图像实时采集实际路锥摆放图像；

步骤3)PC处理中心根据交通路锥自身参数、路锥摆放图像以及收放机构和扶正机构的最大伸缩距离，率先判断路锥实际位置是否在收放机构和扶正机构的伸缩范围内：

(1)如果在伸缩范围内，则计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，并识别路锥的姿态，若路锥为站立姿态，则先通过扶正机构将路锥推倒，然后控制收放机构将路锥收回；若路锥为倒地姿态，则扶正机构进入非工作状态，直接控制收放机构将路锥收回；

(2)如果不在伸缩范围内，则计算路锥重心到靠近车辆一侧的实测距离d，并根据收放机构和扶正机构的最大伸缩距离为D_m，先调整车辆行驶轨迹，使d<D_m，然后再次计算实测距离d′，并识别路锥的姿态，回收方法按步骤(1)执行。

6.根据权利要求5所述的交通路锥收放过程自适应调节方法，其特征在于，设实际路锥倒地偏转角度为θ，实际路锥重心位置距离收放机构为S，实际行车速度为v，收放机构开始向路锥移动的时刻为t₁，接触到路锥的时刻为t₂，则：

收放机构横向伸出位置距离S₀为：

收放机构偏转角度θ，在t₂时刻接触到路锥时，抓起路锥并回转角度θ，将交通路锥回收完成。