CN110722574A - 一种高速公路智能监测预警机器人及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路智能监测预警机器人，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。本发明提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，可以根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，通过语音播报、灯光频闪向后方车辆进行提示预警。

Description

一种高速公路智能监测预警机器人及其工作方法
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种高速公路智能监测预警机器人及其工作方法。
背景技术
高速公路作为国民经济和社会发展的重要基础设施，在我国运输领域中发挥着重要作用。随着高速公路里程的增长，汽车数量的增多，各类交通事件也明显增加，日益成为高速公路交通的重要问题。高速公路上发生交通事件，如交通事故、车辆抛锚、货物散落等情况时，由于发生的时间和地点不可预知，有很大偶然性和突发性，所以极易导致交通事故的发生，对高速公路交通有着显著影响。因此，及时发现交通事件，主动报警杜绝交通事故，提高道路安全系数，保障高速公路畅通已成为迫在眉睫的问题。
在日常运行管理中，高速公路主要通过视频系统监视与车辆流动巡逻方式采集高速公路运行状况。现行的视频监控系统能够实现一些基本信息的采集，但是由于外场设备密度低，难以对高速公路进行全程监测，且系统智能化程度低，无法自动、实时发现交通事件；车辆巡逻需要投入大量人力、物力、财力，且巡逻工作单调而枯燥，特别是夜间巡逻非常危险。以现有人员配置巡逻很难实现全方位防控，短时间内还难以解决。由于视频监视、车辆巡逻存在时间间隔，且无法做到实时、准确、全面监控，使得管理人员在交通事件发生时反应滞后、响应慢，致使信息发布延时，交通诱导延误，从而造成更大的事故。
发明内容
为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种高速公路智能监测预警机器人，包括机器人本体(1)、机器人行走系统(2)、机器人悬挂系统(3)、监测预警系统(4)、电气通信系统(5)；
所述机器人本体(1)包括框架(101)、上平台(102)、电控安装板(103)、电机安装板(104)、电池安装板(105)、前外壳(106)、上外壳(107)、上面板(108)，所述上平台(102)设置在所述框架(101)上，所述机器人本体(1)用于承载所述机器人行走系统(2)和所述机器人悬挂系统(3)，以及搭载所述监测预警系统(4)和所述电气通信系统(5)；
所述机器人行走系统(2)包括主动轮组(201)、从动轮组(202)、轴(203)、轴承座(204)、联轴器(205)，所述机器人行走系统(2)用于驱动机器人以高速公路护栏为轨道进行移动，所述从动轮组包括上从动轮组和下从动轮组，所述上从动轮组通过所述轴(203)、所述联轴器(205)与所述主动轮组(201)连接，所述上从动轮组在所述高速公路护栏的上表面移动，所述下从动轮组与所述框架(101)连接，所述下从动轮组在所述高速公路护栏的波峰之处运行，所述轴(203)通过所述轴承座(204)设置在所述上平台(102)的表面；
所述机器人悬挂系统(3)包括U型固定件(301)、U型滑轮(302)、连接块(303)、连接板(304)、减震连杆(305)，所述机器人悬挂系统(3)用于减轻机器人通过所述高速公路护栏的连接处和破损处时产生的震动，确保机器人平稳运行，所述U型滑轮(302)设置在所述U型固定件(301)的内部，所述U型滑轮(302)在所述高速公路护栏的上边缘运行，所述U型滑轮(302)通过所述减震连杆(305)与所述上平台(102)连接，所述U型固定件(301)通过所述连接块(303)、所述连接板(304)与所述上平台(102)连接，所述连接板(304)与所述上面板(108)之间设置有减振机构；
所述监测预警系统(4)包括雷达(401)、摄像机(402)、LED频闪灯(403)、音箱(404)，所述监测预警系统(4)用于通过移动监测及时发现道路安全隐患，同时进行提示预警，所述雷达(401)设置在机器人的两侧，用于探测路面异常事件，所述摄像机(402)设置在所述上面板(108)上，用于实时采集道路视频信息，所述LED频闪灯(403)通过灯光频闪向后方车辆进行提示预警，所述音箱(404)通过语音播报向后方车辆进行提示预警；
所述电气通信系统(5)包括电机(501)、减速器(502)、电池(503)、电机控制器(504)、嵌入式开发板(505)、4G通信模块(506)，所述电气通信系统(5)用于给机器人提供电力和信号，所述电机(501)、所述减速器(502)和所述电池(503)分别设置在所述电机安装板(104)和所述电池安装板(105)上，所述电机控制器(504)、所述嵌入式开发板(505)和所述4G通信模块(506)设置在所述上面板(108)上。
可选的，所述电气通信系统(5)还包括充电桩，所述充电桩设置在所述高速公路护栏的一侧，用于给机器人充电。
可选的，所述雷达(401)为毫米波雷达，所述摄像机(402)为星光级高清球机，所述毫米波雷达用于通过雷达扫描和信号处理探测道路的异常事件，同时记录异物大小和位置信息，所述星光级高清球机用于锁定雷达探测疑似区域之内的疑似目标，对所述疑似目标进行分类，判断所述疑似目标是否为交通安全的威胁目标，同时感知目标信息。
可选的，所述主动轮组(201)包括三个同步轮和一个张紧轮，其中一个同步轮与所述电机(501)的减速机连接，通过同步带驱动另外两个同步轮等速运行，所述张紧轮设置在所述同步带的外侧，以张紧所述同步带。
可选的，所述充电桩的内部设置有蓄电池，所述充电桩的外部设置有太阳能板，所述充电桩通过有线交流电进行充电，或者通过太阳能供电系统提供电力。
本发明提供一种根据任一所述的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，包括：
机器人以预设的速度沿着所述高速公路护栏在巡检区间之内往返移动，所述摄像机实时采集路况信息，通过4G网络将数据上传服务器；
在机器人移动过程之中，所述毫米波雷达连续探测道路异常事件，发现异物的同时记录异物的大小和位置，所述摄像机锁定疑似目标，上传至服务器，判断是否为交通安全的威胁目标，识别目标信息，管理人员通过客户端进行确认；
管理人员根据异物种类启动对应的应急处置预案，控制机器人前往指定地点，通过灯光频闪和语音播报向后方车辆进行提示预警。
可选的，还包括：
当高速公路发生交通事故时，机器人到达事故现场，采集事故信息，建立管理人员与现场人员的联系，协助开展现场救援。
可选的，所述机器人以预设的速度沿着所述高速公路护栏在巡检区间之内往返移动的步骤之前包括：
机器人初始位于所述充电桩，而且通过所述充电桩完成自主充电。
可选的，还包括：
当机器人电量超限时，机器人返回所述充电桩完成充电，充电完成之后继续进行监测预警。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供的高速公路智能监测预警机器人，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。本发明提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过4G网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，进行提示预警。另外，当高速公路突发交通事故时，机器人能够及时赶到现场，采集事故现场信息，第一时间与现场人员取得联系，协助开展现场救援工作，机器人具有声光预警设备，可以通过语音播报、灯光频闪向后方车辆进行提示预警，避免二次事故的发生。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的整体示意图。
图2为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的一种结构示意图。
图3为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的另一种结构示意图。
图4为本发明实施例二提供的高速公路智能监测预警机器人的工作方法流程图。
其中，附图标记为：1-机器人本体，2-机器人行走系统，3-机器人悬挂系统，4-监测预警系统，5-电气通信系统，101-框架，102-上平台，103-电控安装板，104-电机安装板，105-电池安装板，106-前外壳，107-上外壳，108-上面板，201-主动轮组，202-从动轮组，203-轴，204-轴承座，205-联轴器，301-U型固定件，302-U型滑轮，303-连接块，304-连接板，305-减振连杆，401-雷达，402-摄像机，403-LED频闪灯，404-音箱，501-电机，502-减速机，503-
电池，504-电机控制器，505-嵌入式开发板，506-4G通信模块，601-高速公路护栏。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的高速公路智能监测预警机器人及其工作方法进行详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的整体示意图。图2为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的一种结构示意图。图3为本发明实施例一提供的高速公路智能监测预警机器人的另一种结构示意图。如图1-3所示，本实施例提供了一种高速公路智能监测预警机器人，包括机器人本体1、机器人行走系统2、机器人悬挂系统3、监测预警系统4和电气通信系统5。所述机器人本体的作用是承载机器人行走系统、悬挂系统，搭载监测预警装置和电气通信模块，包括框架101以及安装在框架上的上平台102、上面板103、电机安装板104和电池安装板105。所述机器人行走系统的作用是驱动机器人以高速公路钢护栏为轨道移动，包括主动轮组201、从动轮组202、轴203、轴承座204、联轴器205，所述从动轮组由上上从动轮组和下从动轮组组成，上从动轮组通过轴、联轴器与主动轮组连接，在护栏上表面移动，下从动轮组与框架连接，在护栏波峰处运行，所述轴通过轴承座安装在上平台表面。
本实施例中，所述机器人悬挂系统的作用是减轻机器人通过护栏连接处及破损处时产生的震动，确保机器人平稳运行，包括U型固定件301、U型滑轮302、连接块303、连接板304、减振连杆305，所述U型滑轮安装在U型固定件内部，在护栏上边沿运行，并通过减震连杆与上平台连接，所述U型固定件通过连接块、连接板与上平台连接，连接板与上面板之间设置有减振机构。所述监测预警系统的作用是通过移动监测及时发现道路安全隐患，准确做出判断，进行提示预警，包括雷达401、摄像机402、LED频闪灯403、收音器404、扩音器405，雷达安装在机器人两侧，移动探测路面异常事件，摄像机安装在机器人上面板，实时采集道路视频信息，LED频闪灯、收音器和扩音器通过灯光频闪、语音播报向后方车辆预警，避免事故发生。
参见图1-3，所述电气通信系统的作用是为机器人系统提供电力和控制信号，包括电机501、减速器502、电池503、电机控制器504、嵌入式开发板505、4G通信模块506、充电桩，所述电机、减速器、电池分别安装在电机安装板和电池安装板上，电气控制器、嵌入式开发板和4G通信模块安装在上面板上，充电桩设置在机器人巡检路径护栏旁，机器人可随时充电。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过4G网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，进行提示预警。
本实施例中，所述雷达为毫米波雷达，所述摄像机为星光级高清球机，毫米波雷达通过雷达扫描与信号处理探测道路异常事件，记录异物大小和位置信息，星光级高清球机锁定雷达探测疑似区域内目标，对目标进行分类，判断其是否为交通安全威胁目标，并准确感知目标信息。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。
本实施例中，所述主动轮组由三个同步轮和一个张紧轮组成，其中一个同步轮与电机-减速机连接，通过同步带驱动另外两个同步轮等速运行，张紧轮置于皮带外侧，张紧皮带，确保同步轮有较大包角。所述充电桩内设置有蓄电池，外部安装有太阳能板，充电桩既可通过有线交流电进行充电，也可以通过太能够供电系统提供电力。
本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过4G网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，进行提示预警。另外，当高速公路突发交通事故时，机器人能够及时赶到现场，采集事故现场信息，第一时间与现场人员取得联系，协助开展现场救援工作，机器人具有声光预警设备，可以通过语音播报、灯光频闪向后方车辆进行提示预警，避免二次事故的发生。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的高速公路智能监测预警机器人的工作方法流程图。如图4所示，所述工作方法包括以下步骤：机器人初始位于充电桩，并在充电桩内完成自主充电；机器人以设定速度沿高速公路护栏在巡检区间内往返，高清摄像机实时采集路况信息，并通过4G网络将数据上传服务器，用户可通过客户端软件进行实时或历史数据的查看；机器人移动过程中，毫米波雷达连续探测道路异常事件，发现异物并记录异物大小和位置，摄像机锁定疑似目标，判断是否为安全威胁目标，准确识别目标信息，并在客户端通过管理人员确认；管理人员根据异物种类可启动相应的应急处置预案，控制机器人前往指定地点，通过声光向后方车辆预警，避免事故的发生；高速公路发生交通事故时，机器人可以到达事故现场，采集事故信息，并建立管理人员与现场人员的联系，协助开展现场救援；机器人电量超限时，机器人自主返回充电桩完成充电，充电完成后继续完成监测预警任务。
本实施例中，机器人以预设的速度沿着所述高速公路护栏在巡检区间之内往返移动，所述摄像机实时采集路况信息，通过4G网络将数据上传服务器；在机器人移动过程之中，所述毫米波雷达连续探测道路异常事件，发现异物的同时记录异物的大小和位置，所述摄像机锁定疑似目标，上传至服务器，判断是否为交通安全的威胁目标，识别目标信息，管理人员通过客户端进行确认；管理人员根据异物种类启动对应的应急处置预案，控制机器人前往指定地点，通过灯光频闪和语音播报向后方车辆进行提示预警。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。
当高速公路发生交通事故时，机器人到达事故现场，采集事故信息，建立管理人员与现场人员的联系，协助开展现场救援。机器人初始位于所述充电桩，而且通过所述充电桩完成自主充电。当机器人电量超限时，机器人返回所述充电桩完成充电，充电完成之后继续进行监测预警。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过4G网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，进行提示预警。
本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，使用高清摄像机和高精雷达传感器，以高速公路护栏为轨道，实时监测路况信息，快速、准确检测交通事件，及时向监管人员报告，向后方车辆进行提示预警，有效进行交通疏导，尽快消除交通事件的影响，避免二次事故的发生，从而提高道路交通的安全性。本实施例提供的高速公路智能监测预警机器人具有移动监控、异常监测、声光预警和应急处置等功能，根据路况信息调整监控，能够对路况信息进行实时、准确、全面监控，通过4G网络进行信号和数据传输。机器人通过移动监测能够及时发现道路安全隐患，例如交通事故、车辆拥堵、抛洒物，及时准确做出判断，进行提示预警。另外，当高速公路突发交通事故时，机器人能够及时赶到现场，采集事故现场信息，第一时间与现场人员取得联系，协助开展现场救援工作，机器人具有声光预警设备，可以通过语音播报、灯光频闪向后方车辆进行提示预警，避免二次事故的发生。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高速公路智能监测预警机器人，其特征在于，包括机器人本体(1)、机器人行走系统(2)、机器人悬挂系统(3)、监测预警系统(4)、电气通信系统(5)；
所述机器人本体(1)包括框架(101)、上平台(102)、电控安装板(103)、电机安装板(104)、电池安装板(105)、前外壳(106)、上外壳(107)、上面板(108)，所述上平台(102)设置在所述框架(101)上，所述机器人本体(1)用于承载所述机器人行走系统(2)和所述机器人悬挂系统(3)，以及搭载所述监测预警系统(4)和所述电气通信系统(5)；
所述机器人行走系统(2)包括主动轮组(201)、从动轮组(202)、轴(203)、轴承座(204)、联轴器(205)，所述机器人行走系统(2)用于驱动机器人以高速公路护栏为轨道进行移动，所述从动轮组包括上从动轮组和下从动轮组，所述上从动轮组通过所述轴(203)、所述联轴器(205)与所述主动轮组(201)连接，所述上从动轮组在所述高速公路护栏的上表面移动，所述下从动轮组与所述框架(101)连接，所述下从动轮组在所述高速公路护栏的波峰之处运行，所述轴(203)通过所述轴承座(204)设置在所述上平台(102)的表面；
所述机器人悬挂系统(3)包括U型固定件(301)、U型滑轮(302)、连接块(303)、连接板(304)、减震连杆(305)，所述机器人悬挂系统(3)用于减轻机器人通过所述高速公路护栏的连接处和破损处时产生的震动，确保机器人平稳运行，所述U型滑轮(302)设置在所述U型固定件(301)的内部，所述U型滑轮(302)在所述高速公路护栏的上边缘运行，所述U型滑轮(302)通过所述减震连杆(305)与所述上平台(102)连接，所述U型固定件(301)通过所述连接块(303)、所述连接板(304)与所述上平台(102)连接，所述连接板(304)与所述上面板(108)之间设置有减振机构；
所述监测预警系统(4)包括雷达(401)、摄像机(402)、LED频闪灯(403)、音箱(404)，所述监测预警系统(4)用于通过移动监测及时发现道路安全隐患，同时进行提示预警，所述雷达(401)设置在机器人的两侧，用于探测路面异常事件，所述摄像机(402)设置在所述上面板(108)上，用于实时采集道路视频信息，所述LED频闪灯(403)通过灯光频闪向后方车辆进行提示预警，所述音箱(404)通过语音播报向后方车辆进行提示预警；
所述电气通信系统(5)包括电机(501)、减速器(502)、电池(503)、电机控制器(504)、嵌入式开发板(505)、4G通信模块(506)，所述电气通信系统(5)用于给机器人提供电力和信号，所述电机(501)、所述减速器(502)和所述电池(503)分别设置在所述电机安装板(104)和所述电池安装板(105)上，所述电机控制器(504)、所述嵌入式开发板(505)和所述4G通信模块(506)设置在所述上面板(108)上。
2.根据权利要求1所述的高速公路智能监测预警机器人，其特征在于，所述电气通信系统(5)还包括充电桩，所述充电桩设置在所述高速公路护栏的一侧，用于给机器人充电。
3.根据权利要求1所述的高速公路智能监测预警机器人，其特征在于，所述雷达(401)为毫米波雷达，所述摄像机(402)为星光级高清球机，所述毫米波雷达用于通过雷达扫描和信号处理探测道路的异常事件，同时记录异物大小和位置信息，所述星光级高清球机用于锁定雷达探测疑似区域之内的疑似目标，对所述疑似目标进行分类，判断所述疑似目标是否为交通安全的威胁目标，同时感知目标信息。
4.根据权利要求1所述的高速公路智能监测预警机器人，其特征在于，所述主动轮组(201)包括三个同步轮和一个张紧轮，其中一个同步轮与所述电机(501)的减速机连接，通过同步带驱动另外两个同步轮等速运行，所述张紧轮设置在所述同步带的外侧，以张紧所述同步带。
5.根据权利要求2所述的高速公路智能监测预警机器人，其特征在于，所述充电桩的内部设置有蓄电池，所述充电桩的外部设置有太阳能板，所述充电桩通过有线交流电进行充电，或者通过太阳能供电系统提供电力。
6.一种根据权利要求1-5任一所述的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，其特征在于，包括：
机器人以预设的速度沿着所述高速公路护栏在巡检区间之内往返移动，所述摄像机实时采集路况信息，通过4G网络将数据上传服务器；
在机器人移动过程之中，所述毫米波雷达连续探测道路异常事件，发现异物的同时记录异物的大小和位置，所述摄像机锁定疑似目标，上传至服务器，判断是否为交通安全的威胁目标，识别目标信息，管理人员通过客户端进行确认；
管理人员根据异物种类启动对应的应急处置预案，控制机器人前往指定地点，通过灯光频闪和语音播报向后方车辆进行提示预警。
7.根据权利要求6所述的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，其特征在于，还包括：
当高速公路发生交通事故时，机器人到达事故现场，采集事故信息，建立管理人员与现场人员的联系，协助开展现场救援。
8.根据权利要求6所述的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，其特征在于，所述机器人以预设的速度沿着所述高速公路护栏在巡检区间之内往返移动的步骤之前包括：
机器人初始位于所述充电桩，而且通过所述充电桩完成自主充电。
9.根据权利要求6所述的高速公路智能监测预警机器人的工作方法，其特征在于，还包括：
当机器人电量超限时，机器人返回所述充电桩完成充电，充电完成之后继续进行监测预警。
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