CN111719454B - 一种交通锥自动收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通锥自动收放装置，包括机械臂旋转机构、推倒扶正框机构和PLC控制器；机械臂旋转机构包括：支撑基座固定在车厢底板上，机械手包括小臂和锥形旋转体，小臂末端可旋转连接支撑基座，前端与锥形旋转体可旋转连接；PLC控制器分别控制小臂和锥形旋转体旋转；推倒扶正框机构包括伸缩杆、框架、导向板和视觉系统；伸缩杆末端固定在车厢底板侧边，前端连接框架；框架前端安装导向板，导向板上有若干导向轮，视觉系统的图像传感器安装在导向板上，其图像处理器连接PLC控制器。本装置能实现车辆正向行驶摆放或回收交通锥，解决了只能倒车回收交通锥的问题，提高了安全性；能实现交通锥以统一姿态回收，方便后续摞叠存储，提高工作效率。

Description

一种交通锥自动收放装置

技术领域

本发明涉及交通机械设备领域，尤其涉及一种适用于交通锥收集特种车辆的交通锥自动收放装置。

背景技术

全国公路养护里程从 2006 年底 268.21 万公里（占公路总里程的 77.6%）上升至 2018年底 475.78 万公里（占公路总里程的 98.2%），日益增长的公路里程给公路养护带来巨大的挑战。

随着公路养护里程和养护次数增加，全国关于公路养护的交通事故占比不断增加，因此，需要摆放大量的交通锥将作业区隔离以避免由于养护作业过程导致的意外。

近几年来，国内外相关单位开展交通锥自动收放车辆或设备的研究，相关的设备也陆续出现，但是自动化程度不高，有的甚至需要人工收放，效率和安全系数低并且耗费大量人力，至今还没有一套自动化和安全系数高的交通锥收放装置，为了满足日益增长的道路养护工程作业和交通事故隔离对交通锥收放量的需求，有必要研究与开发交通锥自动收放装置。

发明内容

本发明为了解决现有交通锥收放装置存在的缺陷，提供一种交通锥自动收放装置，能实现交通锥收集车辆正向行驶摆放或回收交通锥，解决了收集车辆只能倒车回收交通锥的问题，提高了安全性；能实现交通锥以统一姿态回收至车辆上，方便后续交通锥摞叠存储，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种交通锥自动收放装置，包括机械臂旋转机构、推倒扶正框机构和PLC控制器；所述机械臂旋转机构包括支撑基座和机械手；所述支撑基座固定在收集交通锥的车辆车厢底板上，所述机械手包括小臂和锥形旋转体，所述小臂末端可旋转地连接所述支撑基座；所述锥形旋转体可旋转地连接所述小臂前端；

所述推倒扶正框机构包括伸缩杆、框架、导向板和视觉系统；所述伸缩杆有两根，每根伸缩的末端均分别固定在车厢底板侧边，前端连接所述框架；所述框架包括三个“Π”形框，所述三个“Π”形框均竖直排布且两侧底部分别通过杆件连接；两端的“Π”形框的横杆高度均比交通锥基座的边长尺寸小，中间的“Π”形框的横杆高度比交通锥高度低但比交通锥基座的边长尺寸大；最前端的“Π”形框的横杆可打开；所述框架前端分别安装两块导向板，每块所述导向板上均各安装有若干导向轮，所述视觉系统包括相互连接的图像传感器和图像处理器，图像传感器安装在所述导向板上，图像处理器连接所述PLC控制器；

所述PLC控制器分别控制所述小臂和所述锥形旋转体旋转以及控制最前端的“Π”形框的横杆打开。

所述小臂通过第一转轴与所述支撑基座连接，所述第一转轴连接第一变速箱，所述第一变速箱连接第一伺服电机，所述第一伺服电机连接所述PLC控制器。

所述锥形旋转体通过第二转轴与所述小臂连接，所述第二转轴连接第二变速箱，所述第二变速箱连接第二伺服电机，所述第二伺服电机连接所述PLC控制器。

所述伸缩杆至少有两节，所述最前端的“Π”形框的横杆由一根伸缩杆的第一节构成，竖边连接该伸缩杆的第二节。

所述伸缩杆至少有两节，所述三个“Π”形框中，两端的“Π”形框一一对应两根伸缩杆，“Π”形框的横杆由对应伸缩杆的第一节构成，竖边连接该对应伸缩杆的第二节。

所述两块导向板呈开口“八”字形，所述导向轮安装在所述导向板内侧。

本发明的有益效果为：本发明的装置，摆放交通锥时，通过PLC控制器控制机械手与推倒扶正框机构配合，车辆能够边正向行驶边自动摆放交通锥；回收交通锥时，推倒扶正框机构能够将路上各种非正常姿态的交通锥纠正为统一待拾取状态，便于锥形旋转体将交通锥以统一姿态拾取至车辆上，方便其他现有的交通锥自动存储装置进行摞叠存储，提高工作效率。本装置解决了收集车辆只能倒车回收交通锥的问题，提高了安全性，自动化程度和安全系数高。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2至图4为本发明装置完成交通锥从收集车辆摆放到地面的步骤示意图。

图5至图9为本发明装置回收交通锥的步骤示意图，其中交通锥待回收状态为正常竖立摆放状态。

图10至图13为本发明装置回收交通锥的步骤示意图，其中交通锥待回收状态为非正常倒地状态。

图中：1：机械臂旋转机构，2：推倒扶正框机构，3：支撑基座，4：第一安装座，5：第一变速箱， 7：第一伺服电机，8：小臂，9：第二安装座， 11：第二变速箱，12：第二伺服电机，13：锥形旋转体，14：第一“Π”形框，15：第二“Π”形框，16：第三“Π”形框，17：导向轮，18：导向板，19-1：伸缩杆第一节，19-2：伸缩杆第二节，19-3：伸缩杆第三节，20：交通锥，21：图像传感器。

具体实施方式

如图1所示，一种交通锥自动收放装置，该装置安装在收集交通锥的特种车辆车厢上，包括机械臂旋转机构1、推倒扶正框机构2和PLC控制器，机械臂旋转机构1包括固定在特种车辆车厢底板上的支撑基座3和机械手，所述机械手包括小臂8和锥形旋转体13，所述支撑基座3上安装第一安装座4，第一安装座4上安装第一变速箱5，所述小臂8末端通过第一转轴与所述支撑基座3可旋转地连接，所述第一变速箱5连接第一伺服电机7，所述第一伺服电机7连接PLC控制器，由PLC控制器驱动旋转。所述小臂8的前端安装第二安装座9，第二安装座9上安装第二变速箱11，所述锥形旋转体13通过第二转轴与所述小臂8前端可旋转地连接，所述第二转轴连接第二变速箱11，所述第二变速箱11连接第二伺服电机12，所述第二伺服电机12连接所述PLC控制器，由PLC控制驱动旋转。进一步的，锥形旋转体13设计为圆锥体且平放时尖部翘起5度更便于稳定交通锥。

进一步，小臂8旋转面垂直于车厢底板，第二转轴与小臂8同向连接，锥形旋转体13以第二转轴为中心轴旋转，机械臂旋转机构1的各组成部件相互配合实现交通锥收放动作。

推倒扶正框机构2包括伸缩杆、框架、导向板18和视觉系统；所述伸缩杆有两根，每根伸缩的末端均分别固定在车厢底板侧边；所述框架包括第一“Π”形框14、第二“Π”形框15和第三“Π”形框16，上述三个“Π”形框均竖直排布且两侧底部分别通过杆件连接成一体。最前端的第三“Π”形框16的横杆可打开；第一“Π”形框14和第三“Π”形框16的横杆的高度均比所述交通锥20的基座的边长尺寸小，以便拌翻交通锥20实现将交通锥20从倒地状态翻转竖立状态。位于中间的第二“Π”形框15的横杆高度比所述交通锥20的基座的边长尺寸大但低于所述交通锥20的高度，以便拌倒交通锥20实现将交通锥20从竖立状态翻转倒地状态。所述框架前端分别安装两块导向板18，每块所述导向板18上均各安装有若干导向轮17，所述视觉系统包括相互连接的图像传感器21和图像处理器，图像传感器21安装在所述导向板18上，图像处理器连接所述PLC控制器。

本装置的第三“Π”形框16还可以采用如下组成和连接方案：第一“Π”形框14和第三“Π”形框16一一对应两根伸缩杆，每根伸缩杆各有三节，第三“Π”形框16的横杆由对应伸缩杆的第一节19-1构成，该对应伸缩杆的第二节19-2前端连接第三“Π”形框16竖边，该伸缩杆的第三节19-3的末端固定在车厢底板侧边。为了平衡，同理第一“Π”形框14也可以采用同上述第三“Π”形框16的组成和连接方案。

当交通车收集车辆有类似客车的底部行李舱时，所述伸缩杆的第三节19-3末端固定在行李舱内，方便在车辆未工作时回收推倒扶正框机构2进入行李舱，节约空间。

本发明装置的工作原理：

摆放交通锥：如图2至图4所示，当车辆正常正向行驶摆放交通锥20时，PLC控制器分别控制小臂8和锥形旋转体13旋转到车厢上套取交通锥20。小臂8旋转将交通锥20横着放在第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间的地面上，锥尖朝向第一“Π”形框14。交通锥20与地面接触，地面与交通锥20之间的摩擦力使交通锥20与锥形旋转体13分离，第一“Π”形框14随车辆向前方动动过程中拌到交通锥20的基座，将交通锥20翻立起来，从而完成交通锥20的摆放动作。

回收交通锥：如图5到图9所示，假设交通锥20为正常竖立摆放在地面上，当车辆向前行驶时，图像传感器21捕捉到交通锥20的图像，向图像处理器传输图像信号，图像处理器识别到交通锥20为正常竖立摆放状态后向PLC控制器传输相应的信号，PLC控制器接收信号后控制小臂8旋转使锥形旋转体13旋转到第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间，第三“Π”形框16随车辆向前运动过程中向前推倒交通锥20，交通锥20锥尖朝前倒下，倒下时交通锥20基座位于第三“Π”形框16和第二“Π”形框15之间的地面。当车辆继续向前行使交通锥20位于第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间时，锥形旋转体13插入交通锥20锥筒。PLC控制器控制小臂8旋转将交通锥20放到车厢上，从而完成交通锥20回收动作。

考虑到交通锥不全都处于竖立摆放在地面上的正常状态，有个别交通锥可能是歪倒着。当交通锥20处于非正常摆放的歪倒状态时，如图10所示交通锥20为倒地状态。车辆向前行驶回收交通锥20时，导向轮17能够将歪倒状态的交通锥20导向成顺着车辆行驶的方向.此时有两种情况：

（1）锥尖朝后：图像传感器21捕捉到交通锥20的图像，向图像处理器传输图像信号，图像处理器识别到交通锥20为锥尖朝后的倒地状态后向PLC控制器传输相应的信号，PLC控制器接收信号后控制小臂8旋转使锥形旋转体13旋转到第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间，如图11所示，车辆继续向前行驶，第三“Π”形框16因高度小于交通锥20基座边长尺寸而拌到交通锥20的基座，将交通锥20翻转立起，如图12所示。车辆继续向前行驶，第二“Π”形框15因高度低于交通锥20的高度又将交通锥20推倒，且锥尖朝前，如图13所示，当车辆继续向前行驶，锥形旋转体13插入交通锥20锥筒。 PLC控制器控制小臂8旋转将交通锥20放到车厢上，从而完成交通锥20回收动作。

（2）锥尖朝前：图像传感器21捕捉到交通锥20的图像，向图像处理器传输图像信号，图像处理器识别到交通锥20为锥尖朝后的倒地状态后向PLC控制器传输相应的信号，PLC控制器接收信号后控制小臂8旋转使锥形旋转体13旋转到第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间，同时PLC控制器控制第三“Π”形框16的横杆打开，放行交通锥20通过。如果第三“Π”形框16的横杆由对应伸缩杆的第一节19-1构成时，则PLC控制器控制该伸缩杆的第一节19-1收缩进伸缩杆第二节19-2，放行交通锥20通过。车辆继续向前行驶，因第二“Π”形框15的高度大于交通锥20基座边长尺寸，交通锥20无阻拦到达第一“Π”形框14和第二“Π”形框15之间时，锥形旋转体13插入交通锥20锥筒。 PLC控制器控制小臂8旋转将交通锥20放到车厢上，从而完成交通锥20回收动作。

回收交通锥时，PLC控制器从接收到图像处理器发出的信号后，根据车速延迟一段时间待锥形旋转体13插入交通锥20锥筒后再控制小臂8旋转将交通锥20放到车厢上。

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，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种交通锥自动收放装置，其特征在于：包括机械臂旋转机构、推倒扶正框机构和PLC控制器；所述机械臂旋转机构包括支撑基座和机械手；所述支撑基座固定在收集交通锥的车辆车厢底板上，所述机械手包括小臂和锥形旋转体，所述小臂末端可旋转地连接所述支撑基座；所述锥形旋转体可旋转地连接所述小臂前端；

所述推倒扶正框机构包括伸缩杆、框架、导向板和视觉系统；所述伸缩杆有两根，每根伸缩的末端均分别固定在车厢底板侧边，前端连接所述框架；所述框架包括三个“Π”形框，所述三个“Π”形框均竖直排布且两侧底部分别通过杆件连接；两端的“Π”形框的横杆高度均比交通锥基座的边长尺寸小，中间的“Π”形框的横杆高度比交通锥高度低但比交通锥基座的边长尺寸大；最前端的“Π”形框的横杆可打开；所述框架前端分别安装两块导向板，每块所述导向板上均各安装有若干导向轮，所述视觉系统包括相互连接的图像传感器和图像处理器，图像传感器安装在所述导向板上，图像处理器连接所述PLC控制器；

所述PLC控制器分别控制所述小臂和所述锥形旋转体旋转以及控制最前端的“Π”形框的横杆打开。

2.根据权利要求1所述的一种交通锥自动收放装置，其特征在于：所述小臂通过第一转轴与所述支撑基座连接，所述第一转轴连接第一变速箱，所述第一变速箱连接第一伺服电机，所述第一伺服电机连接所述PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的一种交通锥自动收放装置，其特征在于：所述锥形旋转体通过第二转轴与所述小臂连接，所述第二转轴连接第二变速箱，所述第二变速箱连接第二伺服电机，所述第二伺服电机连接所述PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的一种交通锥自动收放装置，其特征在于：所述伸缩杆至少有两节，所述最前端的“Π”形框的横杆由一根伸缩杆的第一节构成，竖边连接该伸缩杆的第二节。

5.根据权利要求1所述的一种交通锥自动收放装置，其特征在于：所述伸缩杆至少有两节，所述三个“Π”形框中，两端的“Π”形框一一对应两根伸缩杆，“Π”形框的横杆由对应伸缩杆的第一节构成，竖边连接该对应伸缩杆的第二节。

6.根据权利要求1所述的一种交通锥自动收放装置，其特征在于：所述两块导向板呈开口“八”字形，所述导向轮安装在所述导向板内侧。

Images