CN112482262B - 一种自动化交通锥摆放车的控制系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动化交通锥摆放车的控制系统及其实现方法，控制系统包括上装控制器，上装控制器连接有开关与按钮、传感器、油缸电磁阀、气缸电磁阀、信号指示和底盘蓄电池组，上装控制器通过CAN通信连接人机界面和多功能手柄，上装控制器通过PWM信号连接负载敏感阀，所述实现方法应用于控制系统中，包括以下步骤：首先操作车辆钥匙开关，启动发动机，合上电控系统电源开关，系统上电，控制系统自动完成基础功能的初始化；通过油门踏板调整发动机至合适转速，由发动机输出动力，驱动液压系统的运行；接着控制系统根据输入信号判断上装状态，如有异常，则输出报警信号，提示操作人员处理。

Description

一种自动化交通锥摆放车的控制系统及其实现方法

技术领域

本发明属于路锥收放领域，具体涉及一种自动化交通锥摆放车的控制系统及其实现方法。

背景技术

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交通锥摆放到指定位置，这种作业方式作业速度慢、安全系数低、交通锥码放间隔不一致。

现有技术中公开一个CN205116052U的专利，该方案包括车体和布锥机构，车体上设置有用于叠设的交通锥平放的交通锥存储装置，交通锥存储装置包括具有放锥舱舱体的放锥舱和与放锥舱舱体传动相连以调整放锥舱舱体倾斜角度的放锥舱角度调整机构，布锥机构包括设置于放锥舱舱体上的由前至后逐渐朝下倾斜的用于输送平放的交通锥的输送轨道，放锥舱舱体的舱口朝后并与输送轨道的轨道入口相连，输送轨道的末端高于地面，输送轨道的末端设置有用于与所述交通锥的前侧面顶推配合以将所述交通锥扶正的扶正部。发明解决了现有技术中因交通锥以立放姿态与输送轨道脱离而导致交通锥布放效率较低的问题。

随着该装置的生产使用，逐渐的暴露出了该技术的不足：

目前，国内公路维护作业时，交通锥的摆放与回收均采用人工或人工加半自动化操作，缺少交通锥全自动收放装备，这种人工摆放和回收的模式，不仅作业速度慢，更为重要的施工人员和施工设备的安全得不到保障。

由上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

未解决以上问题，本发明提供了一种自动化交通锥摆放车的控制系统及其实现方法，该系统可通过监视器获取现场的实时画面，确认周边路况，还可通过手柄进行人为控制。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种自动化交通锥摆放车的控制系统，包括上装控制器，上装控制器连接有开关与按钮、传感器、油缸电磁阀、气缸电磁阀、信号指示和底盘蓄电池组，上装控制器通过CAN通信连接人机界面和多功能手柄，上装控制器通过PWM信号连接负载敏感阀；

进一步的，所述控制系统还包括1#四分屏监视器和2#四分屏监视器，1#四分屏监视器连接有中部摄像头，2#四分屏监视器连接有后部摄像头组。

进一步的，所述人机界面、多功能手柄、开关与按钮、传感器、1#四分屏监视器和2#四分屏监视器均连接底盘蓄电池组，底盘蓄电池组为其供电。

一种自动化交通锥摆放车的控制系统的实现方法，所述实现方法包括以下步骤：

首先操作车辆钥匙开关，启动发动机，合上电控系统电源开关，系统上电，控制系统自动完成基础功能的初始化；

通过油门踏板调整发动机至合适转速，由发动机输出动力，驱动液压系统的运行；

接着控制系统根据输入信号判断上装状态，如有异常，则输出报警信号，提示操作人员处理；

作业前，控制系统将会进入复位界面，操作人员根据车辆状态，进行机构复位，以及根据作业要求，通过显示屏选择不同的作业模式，并启动作业；

接下来操作人员根据显示屏提示信息，设定作业参数，使用控制器控制各功能模块动作，完成作业任务；

操作人员也可使用多功能手柄手动操纵特定机构动作；

完成作业后，断开电源开关，并操作车辆钥匙开关熄火。

进一步的，所述作业模式包括交通锥的放置与回收、减速带的放置与回收、防撞装置的放置与回收。

进一步的，所述交通锥的放置与回收包括交通锥初段斜线放置模式、交通锥直线放置模式、交通锥末段斜线放置模式、交通锥末段斜线回收模式、交通锥直线回收模式和交通锥初段斜线回收模式。

进一步的，所述交通锥初段斜线放置模式具体如下：

车辆于施工区域起始位置开始斜线放置交通锥，操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，上装控制器控制交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，通过液压油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，上装控制器控制油缸气缸动作使得交通锥收放装置自动完成机构复位；

所述交通锥直线放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动直线放置作业，摆放开始前，上装控制器控制抓取机构从交通锥储存装置取出一排交通锥放置至缓存区，并自动完成交通锥错位回收装置的初始化，控制器根据设定的工作节拍，自动完成交通锥的摆放，操作人员下达停止摆放指令后，摆放装置完成最后一个交通锥的摆放，并自动完成机构复位；

所述交通锥末段斜线放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，通过油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位

进一步的，所述交通锥末段斜线回收模式具体如下：

车辆于施工区域结束位置开始斜线回收交通锥，操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂上限位开关检测到摆动臂摆动到位后，可人工通过手柄调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位；

所述交通锥直线回收模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动直线回收作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，自动完成相关机构的初始化，交通锥收放装置检测到交通锥后，摆动臂的抓取机械手抓取交通锥，自动完成交通锥的回收，当交通锥偏出预定位置时，可人工操纵多功能手柄摆动臂延长回收距离，确保成功抓取，操作人员下达停止回收指令后，收放装置完成最后一个交通锥的回收，并自动完成机构复位；

所述交通锥初段斜线回收模式具体如下：

操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂摆动到位后，可人工调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

进一步的，所述减速带放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动减速带放置作业，上装控制器控制减速带收放装置油缸、气缸动作，减速带收放装置自动完成减速带的放置，并自动完成机构复位；

所述减速带回收模式具体如下：

车辆倒车到达减速带放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动减速带回收作业，通过人工操纵多功能手柄，操作人员根据视频画面，通过多功能手柄的组合按键，控制减速带回收装置的升降油缸动作，将拾取挂钩与地面上的减速带条孔对接，对接完成后，通过多功能手柄的组合按键，控制挂钩锁定，然后控制升降油缸起升，手动完成减速带的拾取。

进一步的，所述防撞装置放置模式具体如下：

到达防撞装置放置地点后，操作人员制动驻车，操作人员在显示屏启动防撞装置放置作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的展开与放置；

所述防撞装置回收模式具体如下：

车辆倒车到达防撞装置放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动防撞装置回收作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的回收与折叠，操作人员可在监视器查看车辆与防撞装置相对位置，通过横向与纵向调整悬挂机构的位置，实现挂钩的准确对接。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：该系统可通过监视器查看摄像头拍摄的实时画面，确认机构状态及周边路况，辅助完成相关位置确认及手动操作任务，在特定作业模式下可以通过多功能手柄手动操纵机构动作，手柄信号分为数字量和模拟量两种，在不同作业模式下，两种信号根据作业需要进行自由组合，控制器程序将不同的组合方式对应到特定的机构动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主视状态的结构示意图；

图3为本发明交通锥收放装置的结构示意图；

图4为本发明夹持主体的结构示意图；

图5为本发明夹持主体工作状态的结构示意图；

图6为本发明对交通锥取出状态的结构示意图；

图7为本发明对交通锥放下状态的结构示意图；

图8为本发明非工作状态的结构示意图；

图9为发明交通锥储存装置的结构示意图；

图10为发明后端抓取状态的结构示意图；

图11为发明前移释放状态的结构示意图；

图12为发明前端高位状态的结构示意图；

图13为发明后端高位状态的结构示意图；

图14为发明输送带的结构示意图；

图15为发明输送带的俯视视状态的结构示意图；

图16为发明交通锥错位回收装置的结构示意图；

图17为发明交通锥错位回收装置工作状态的结构示意图；

图18为发明交通锥错位回收装置伸缩机构的结构示意图；

图19为发明进给机构的结构示意图；

图20为发明主视状态的结构示意图；

图21为发明侧视状态的结构示意图；

图22为发明导向滑轨的结构示意图；

图23为发明防撞缓冲装置非工作状态的结构示意图；

图24为发明防撞缓冲装置工作状态的结构示意图；

图25为发明警示板的结构示意图；

图26为发明减速带的结构示意图；

图27为发明减速带侧面结构示意图；

图28为本发明减速带收放装置的结构示意图；

图29为本发明减速带收放装置收起工作状态的结构示意图；

图30为本发明夹持爪的结构示意图；

图31为本发明的自动化交通锥摆放车的控制系统的结构框图；

图32为本发明的自动化交通锥摆放车的控制系统的实现方法工作流程图。

具体实施方式

如图31所示，一种自动化交通锥摆放车的控制系统包括上装控制器，上装控制器连接有开关与按钮、传感器、油缸电磁阀、气缸电磁阀、信号指示和底盘蓄电池组，上装控制器通过CAN通信连接人机界面和多功能手柄，上装控制器通过PWM信号连接负载敏感阀。

所述控制系统还包括1#四分屏监视器和2#四分屏监视器，1#四分屏监视器连接有中部摄像头，2#四分屏监视器连接有后部摄像头组。

所述人机界面、多功能手柄、开关与按钮、传感器、1#四分屏监视器和2#四分屏监视器均连接底盘蓄电池组，底盘蓄电池组为其供电。

所述1#四分屏监视器、2#四分屏监视器、中部摄像头组和后部摄像头组起到监视功能，1#四分屏监视器为中部摄像头组提供电源，2#四分屏监视器为后部摄像头组提供电源，监视器连接摄像头提供实时监控画面，操作人员通过监视器查看各机构的实时状态，辅助手动操作，摄像头通过发送信号的形式传递给四分屏监视器，四分屏监视器接收到摄像头组传递回来的影像后在人机界面上进行显示。

所述人机界面提供人机交互界面，对设备状态及作业过程进行监视与控制，可修改系统参数，可保存相关数据，并通过CAN总线与上装控制器进行通信。

所述多功能手柄通过操作人员触发不同的按键组合进行操作，通过CAN总线与上装控制器进行通信，下发作业指令。

所述开关与按钮配置在执行机构特定位置，配合编码器检测存储区转动距离。

所述传感器为角度传感器，用于检测旋转油缸的旋转角度，实现转动角度控制，用于实现抓取位置控制，通过信号形式发送给上装控制器，进行下发指令，实现对机构动作的控制。

所述发动机为液压系统的液压泵提供动力。

所述油缸电磁阀连接有液压油缸与液压马达，通过控制油缸电磁阀的通断来驱动液压油缸与液压马达运行，

所述液压油缸配置在执行机构，通过控制油缸的伸出缩回实现机构动作。

所述液压马达配置在执行机构，通过控制马达正反转实现机构动作。

所述负载敏感阀：通过控制负载敏感阀的开度，调节油缸与马达的运行速度。

所述气缸电磁阀连接有气缸，气缸配置在执行机构，通过控制气缸伸出缩回实现机构动作，通过控制气缸电磁阀，驱动气缸不同方向运行。

所述上装控制器根据人机交互指令与输入信号的变化，执行相关作业程序，通过控制执行机构上液压马达的正反转和气缸的伸出缩回实现机构动作，紧接着通过控制马达控制液压阀组的通断，驱动油缸与马达运行，还可以通过PWM信号控制负载敏感阀的开度，调节油缸与马达的运行速度，以及控制气缸电磁阀，驱动气缸不同方向运行，实现交通锥收放等功能。

如图32所示，一种自动化交通锥摆放车的控制系统的实现方法包括以下步骤：

首先操作车辆钥匙开关，启动发动机，合上电控系统电源开关，系统上电，控制系统自动完成基础功能的初始化，通过油门踏板调整发动机至合适转速，由发动机输出动力，驱动液压系统的运行，接着控制系统根据输入信号判断上装状态，如有异常，则输出报警信号，提示操作人员处理，作业前，控制系统将会进入复位界面，操作人员根据车辆状态，进行机构复位，以及根据作业要求，通过显示屏选择不同的作业模式，并启动作业，接下来操作人员根据显示屏提示信息，设定作业参数，使用控制器控制各功能模块动作，完成作业任务，操作人员也可使用多功能手柄手动操纵特定机构动作，完成作业后，断开电源开关，并操作车辆钥匙开关熄火。

所述作业模式包括以下几种：

1.交通锥初段斜线放置模式

车辆于施工区域起始位置开始斜线放置交通锥，操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，上装控制器控制油缸气缸动作，使得交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，油缸内置角度传感器，实时反馈当前旋转角度，上装控制器比对当前角度与设定角度差值，以控制油缸动作启停，通过液压油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，上装控制器控制油缸气缸动作使得交通锥收放装置自动完成机构复位。

2.交通锥直线放置模式

操作人员通过显示屏启动直线放置作业，摆放开始前，上装控制器控制抓取机构油缸、气缸动作，抓取机构从交通锥储存装置取出一排交通锥放置至缓存区，并自动完成交通锥错位回收装置的初始化，控制器根据设定的工作节拍，自动完成交通锥的摆放，操作人员下达停止摆放指令后，摆放装置完成最后一个交通锥的摆放，并自动完成机构复位。

3.减速带放置模式

操作人员通过显示屏启动减速带放置作业，上装控制器控制减速带收放装置油缸、气缸动作，减速带收放装置自动完成减速带的放置，并自动完成机构复位。

4.防撞装置放置模式

到达防撞装置放置地点后，操作人员制动驻车，操作人员在显示屏启动防撞装置放置作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的展开与放置。

5.交通锥末段斜线放置模式

操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，通过油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

6.交通锥末段斜线回收模式

车辆于施工区域结束位置开始斜线回收交通锥，操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂上限位开关检测到摆动臂摆动到位后，可人工通过手柄调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

7.交通锥直线回收模式

操作人员通过显示屏启动直线回收作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，自动完成相关机构的初始化，交通锥收放装置检测到交通锥后，摆动臂的抓取机械手抓取交通锥后，摆动臂上升，将交通锥放置到横移平台，释放交通锥，自动完成交通锥的回收，，当交通锥偏出(朝车辆外侧)预定位置时，可人工操纵多功能手柄摆动臂延长回收距离，确保成功抓取，操作人员下达停止回收指令后，收放装置完成最后一个交通锥的回收，并自动完成机构复位。

8.防撞装置回收模式

车辆倒车到达防撞装置放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动防撞装置回收作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的回收与折叠，操作人员根据视频画面，通过多功能手柄的组合按键，控制回收装置的横向/纵向油缸动作，将上装回收装置的挂钩与防撞装置的挂接部分对接。对接完成后，控制纵向油缸起升，使防撞装置离地。起升到位后，通过防撞装置手柄上的折叠按钮，控制其完成折叠，操作人员可在监视器查看车辆与防撞装置相对位置，通过横向与纵向调整悬挂机构的位置，实现挂钩的准确对接。

9.减速带回收模式

车辆倒车到达减速带放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动减速带回收作业，通过人工操纵多功能手柄，操作人员根据视频画面，通过多功能手柄的组合按键，控制减速带回收装置的升降油缸动作，将拾取挂钩与地面上的减速带条孔对接，对接完成后，通过多功能手柄的组合按键，控制挂钩锁定，然后控制升降油缸起升，手动完成减速带的拾取。

10.交通锥初段斜线回收模式

操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂摆动到位后，可人工调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

显示屏、监视器、多功能手柄配置在驾驶室内，操作人员可通过显示屏查看当前状态信息，可通过其下达作业启停指令、设置作业参数。在作业执行过程中，显示屏会提供相关提示信息，辅助操作人员完成作业。

操作人员可通过监视器查看摄像头拍摄的实时画面，确认机构状态及周边路况，辅助完成相关位置确认及手动操作任务。

在特定作业模式下，操作人员通过多功能手柄手动操纵机构动作。手柄信号分为数字量和模拟量两种，在不同作业模式下，两种信号根据作业需要进行自由组合，控制器程序将不同的组合方式对应到特定的机构动作。

上装设置有急停按钮，任何异常情况下，可按下急停按钮停止当前作业。待人工解除异常后，运行复位程序，继续作业。

如图1至图30所示，自动化交通锥摆放车，包括车体59，车体59上设有防撞缓冲装置60、减速带收放装置103、交通锥18储存装置104、交通锥收放装置43以及交通锥18错位回收装置105；减速带收放装置103包括两个作相向及相反摆动设置的悬挂臂，悬挂臂上伸缩有转动设置的夹持爪，利用转动设置的夹持爪夹持减速带90。

防撞缓冲装置60包括定位连接板71，定位连接板71的上方固接有警示板，定位连接板71上还向上摆动安装有第一缓冲箱73，第一缓冲箱73的顶部还摆动安装有第二缓冲箱74。

交通锥18储存装置104包括储放箱41，储放箱41内水平设置有转动设置的输送带，输送带的上方沿其宽度方向并列固定设有若干个隔板29，并通过相邻的隔板29之间的区域形成储放区域，输送带处于每个储放区域的上表面还固接有定位架24，储放箱41的端面上还开设有将输送带上的交通锥18进行导出的导出孔42。

储放箱41上固接有支架40，支架40位于导出孔42的上方，支架40上通过升降组件安装有上下移动的第一导轨3，第一导轨3水平设置，第一导轨3沿其延伸方向滑动安装有抓取机构。

交通锥收放装置43包括支撑平台61，支撑平台61横向滑动安装有将抓取机构上的交通锥18进行输送的进给机构，进给机构上还设有回退时用以避让交通锥18的避让组件。

交通锥收放装置43还包括摆动臂8，摆动臂8通过自适应组件安装有始终与地面保持垂直状态的夹取主体，夹取主体用以将进给机构上的交通锥18进行夹取，夹取主体包括通过联动组件用以同步动作的开合夹板，并通过开合夹板将交通锥18保持水平状态。

交通锥18错位回收装置105包括沿车体59横向伸缩用以补偿偏差位置的伸缩机构，伸缩机构的伸缩端上安装有导向架53，导向架53通过伸缩机构往复于车轮的内侧与外侧之间，导向架53包括两个沿横向并列设置的弧形导杆52，弧形导杆52的凸面端朝向车体59的前方，并通过两个弧形导杆52之间的区域形成交通锥18扶正区域。

减速带90包括柔质减速带主体86，柔质减速带主体86沿其延伸方向开设有操作孔82，柔质减速带主体86通过操作孔82两侧的上端面形成凸起支撑面85，凸起支撑面85上还沿其延伸方向固接有若干个并列的震动凸起部83。

开合夹板包括固定杆16，固定杆16的两侧壁分别铰接有第一夹板12和第二夹板11，并通过第一夹板12与第二夹板11之间的区域形成夹持区域。

两个悬挂臂之间还固定设有防浮动组件。

防浮动组件包括水平设置的防浮动板94，防浮动板94通过悬挂杆95固定于车架96上。

悬挂臂包括上端部铰接于车架96上的第五伸缩缸92，车架96上还并列铰接有摆动缸93，摆动缸93的伸缩端与第五伸缩缸92的缸壁铰接。

第五伸缩缸92的伸缩端安装有旋转圆盘91，夹持爪安装于旋转圆盘91的下端部。

夹持爪包括第二安装座97及卡装板98，卡装板98的中部摆动安装于第二安装座97的底部，卡装板98的两端部分别向下呈渐扩式固接有导入板99。

卡装板98的上表面还固接有限位爪。

限位爪包括竖向并列固接于卡装板98侧壁上的竖板101，竖板101的上端部还垂直固接有朝外侧延伸的横板102。

导入板99的下端部还固接有橡胶垫100。

卡装板98的中部通过旋转销轴87摆动安装于第二安装座97的下端部。

第二安装座97的上端部通过连轴88固接有安装盘89，通过安装盘89固接于旋转圆盘91上。

柔质减速带主体86的处于其延伸方向的两侧壁由上至下呈渐扩式设置。

柔质减速带主体86的两侧壁上还沿其延伸方向并列固接有加强板84。

震动凸起部83呈圆形凸起设置。

相邻的加强板84的间距大于相邻的震动凸起部83的间距。

操作孔82的宽度大于一个凸起支撑面85的宽度，且小于两个凸起支撑面85的宽度之和。

定位连接板71的底部并列转动安装有第一支撑脚轮75，第一缓冲箱73的顶部并列安装有第二支撑脚轮76。

警示板包括矩形板框72，矩形板框72的上框靠近两端的部分分别设有转向指示灯80。

矩形板框72的上框的中间位置分别向下方的两个边角斜向固接有斜框79，矩形板框72和斜框79上均布有若干个警示灯81。

定位连接板71上铰接有第一油缸77，第一油缸77的伸缩端铰接于第一缓冲箱73的底部。

第一缓冲箱73的顶部铰接有第二油缸78，第二油缸78的伸缩端铰接于第二缓冲箱74的底部。

处于工作状态下，第一缓冲箱73水平设置，第二缓冲箱74与第一缓冲箱73水平并列设置。

处于非工作状态下，第一缓冲箱73竖直设置，第二缓冲箱74与第一缓冲箱73之间垂直设置。

横移座2横向滑动安装于连接座1上。

连接座1水平并列固接有第二导轨32，横移座2滑动安装于第二导轨32上。

连接座1上安装有第一伸缩缸4，第一伸缩缸4的伸缩端与横移座2连接。

摆动臂8的一端固接有转轴7，并通过转轴7铰接于横移座2上。

横移座2上还铰接有第二伸缩缸5，转轴7的一端固接有摆动杆6，第二伸缩缸5的伸缩端与摆动杆6的摆动端相铰接。

自适应组件包括通过链条连接的两个链轮9，其中一个链轮9固定安装于横移座2上，并与转轴7同轴设置，摆动臂8的摆动端转动安装有第一连接轴10，另一个链轮9与第一连接轴10同轴固接，第一连接轴10固接固定杆16。

摆动臂8相并列设有两个，两个链轮9安装于两个摆动臂8之间的区域。

联动组件包括铰接于第二夹板11上的第三伸缩缸14，第三伸缩缸14的伸缩杆与第一夹板12铰接。

第一夹板12与第二夹板11的相对侧面上分别固接有防磨内衬板13。

第一夹板12上开设有用以与交通锥18周壁相卡装的弧形卡装槽19。

第二夹板11上还固接有用以从交通锥18底部插装的内支撑体17。

第二夹板11的侧壁上安装有第一安装座15，第三伸缩缸14的靠近伸缩杆的缸体端铰接于第一安装座15上。

第一夹板12的侧壁上还固接有用以与第三伸缩缸14的伸缩杆相铰接的第一铰接座20。

内支撑体17包括框体，框体的上边沿倾斜设置，并与交通锥18的内壁相匹配。

进给机构包括卡盘62，卡盘62的上端部开设有与交通锥18的周壁相卡装的卡装弧形槽63。

避让组件包括用以对卡盘62下端部进行铰接的第二铰接座70，卡盘62通过第二铰接座70摆动设置，且卡盘62的铰接轴与卡盘62的滑动方向并列设置。

第二铰接座70固定于滑座67上，支撑平台61上还设有用以支撑滑座67的导向滑轨66。

支撑平台61的底部还安装有横向伸缩缸65，横向伸缩缸65的伸缩端与滑座67连接。

滑座67上还固接有固定座68，固定座68上铰接有旋转伸缩缸69，旋转伸缩缸69的伸缩杆与卡盘62的底面相铰接。

卡盘62并列设有若干个，相邻的卡盘62固接。

支撑平台61的一侧还固接有与其相并列设置的固定挡板64。

两个弧形导杆52的上端部之间还水平固接有用以对交通锥18回收时，将交通锥18放倒的放倒杆。

两个弧形导杆52的下端部朝向车体59的后方，并水平固接有导向杆54。

两个弧形导杆52的外壁上还朝车体59的后方分别固接有相并列设置的导向框架。

伸缩机构包括固定板56，固定板56上安装有导轨固定架，固定板56上横向安装有第四伸缩缸44，第四伸缩缸44的伸缩端连接有剪叉式伸缩架45，剪叉式伸缩架45通过伸缩组架与导轨固定架滑动安装。

导轨固定架包括水平并列固接于固定板56两端的侧导板57，伸缩组件包括滑动安装于两个侧导板57之间的第一支撑架46，第一支撑架46沿侧导板57的延伸方向滑动安装。

两个侧导板57之间还固接有连板49，剪叉式伸缩架45的的始端铰接于连板49上，剪叉式伸缩架45的终端还连接有延伸架47。

两个弧形导杆52的上端部通过第二支撑架55固定安装于延伸架47上。

侧导板57的相对端面上还水平并列固接有第一导向板50，第一支撑架46两侧滑动支撑于两个第一导向板50上。

第一支撑架46上还固接有两个并列设置的第二导向板51，延伸架47的两侧滑动支撑于两个第二导向板51上。

第四伸缩缸44的伸缩端与第一支撑架46通过第二连接轴48连接，第二连接轴48还与剪叉式伸缩架45的处于中间的伸缩铰接端相连接。

第四伸缩缸44的缸体端铰接于固定板56上。

侧导板57的外壁上还固接有横向设置的加强肋板58，加强肋板58还与固定板56固定设置。

输送带上还设有用以对其进行张紧的调节机构，输送带上还设有测距组件26。

输送带通过两个带辊支撑安装，两个带辊转动安装于副车架2196上，储放箱41固接于副车架2196上。

副车架2196靠近输送带的始端位置固接有第一限位开关27，其中一个隔板29上靠近输送带的末端位置固接有第二限位开关30。

调节机构包括分别横向固接于副车架2196两侧的张紧伸缩缸22，张紧伸缩缸22的伸缩端固接有滑动板31，靠近输送带的始端位置的带辊两端转动安装于两个滑动板31上。

副车架2196靠近输送带的始端位置还固接有液压马达28，液压马达28的输出端与相邻的带辊分别安装有传动链轮25，两个传动链轮25之间通过链条连接。

测距组件26包括固接于副车架2196上的支撑架，支撑架上转动安装有测距轮，测距轮的轮壁与输送带表面摩擦接触。

定位架24沿竖向固定设置，定位架24上还开设有与交通锥18表面相卡装的弧形槽。

抓取机构包括沿竖向设置的卡板36，卡板36上开设有与交通锥18表面相卡装的弧形槽，卡板36的一侧还摆动设置有夹紧板35，并通过夹紧板35与卡板36之间的区域形成夹持交通锥18的夹持区域。

卡板36与夹紧板35共同安装于横移架39上，横移架39上还设有驱动其沿第二导轨32移动的移动装置33。

横移架39上还铰接有夹紧伸缩缸34，夹紧伸缩缸34的伸缩端与夹紧板35的摆动端相铰接。

升降组件包括分居于第二导轨32两端的升降伸缩缸37，两个升降伸缩缸37交错式设置，且升降伸缩缸37的缸体固接于支架40上。

夹紧板35朝向卡板36的端面上还倾斜固接有限位杆38，限位杆38与交通锥18的内表面相抵。

通过第一连接轴10实现与夹取主体进行连接，通过配合链轮9实现了利用夹取主体自重性，始终使夹取主体处于与地面的垂直状态。

摆动臂8相并列设有两个，两个链轮9安装于两个摆动臂8之间的区域。

副车架2196上还并列设有若干个支撑辊23，支撑辊23用以对输送带处于上方部分的下表面进行支撑，支撑辊23通过立板转动安装于副车架2196上。

移动装置33的具体结构属于日常所常见的，驱动横移架39沿导轨滑动即可，例如龙门吊上的横移方式，因属于日常生活中所常见的，且不属于本方案的创新之处，所以在此结构不多做赘述。

利用第一限位开关27和第二限位开关30实现对定位架24的移动位置进行限位。

副车架2196上还设有用以对滑动板31进行导向的滑轨。

其中测距轮、第一限位开关27、第二限位开关30以及液压马达28之间的电连接关系属于日常所常见的，属于本领域技术人员公知常识，所以在此结构不多做赘述。

利用延伸架47实现了对剪叉式伸缩架45的终端进行辅助支撑，保证实现了在伸缩过程中的稳定性。

第一导向板50和第二导向板51实现了导轨的功能，实现对应架体的滑动支撑。

通过组成的警示灯81，不仅实现了警示作用，并且通过控制器调节其中部分的警示灯81亮起，还能模拟不同的警示形状，进行引导车辆。

旋转圆盘91为市面上所常见的，通过电动或者液压控制旋转，因属于本领域技术人员所公知的，因此在此不多做赘述。

交通锥收放装置43工作原理为：

交通锥18放置到支撑平台61上，抓取机械手从抓取位置(图2中左侧的空白区域)将第一个交通锥18抓走后，旋转伸缩缸69动作，带动卡盘62旋转，将交通锥18进行定位，横向伸缩缸65收缩，带动滑座67横向移动，实现后序交通锥18的横向移动；

交通锥18到达抓取位置后，旋转伸缩缸69收缩，带动卡盘62回到初始位置，横向伸缩缸65伸出，带动滑座67回到初始位置。

利用第一伸缩缸4驱动横移座2横向移动，用以补偿偏差，通过第二伸缩缸5驱动摆动板转动，进入利用固接的转轴7实现带动摆动臂8摆动，带动夹取主体对交通锥18进行取放；

夹取交通锥18时，第三伸缩缸14收缩，第一夹板12和第二夹板11闭合，第二夹板11的防磨内衬板13与交通锥18底面紧密接触，固定在第二夹板11上的内支撑体17撑住交通锥18的内孔，同时第一夹板12的防磨内衬板13压紧交通锥18的底盘前平面，第一夹板12的弧形卡装槽19与交通锥18吻合，从而夹紧交通锥18，不会发生反转和旋转；放落交通锥18时，伸缩缸伸长，第二夹板11打开，内支撑移除，交通锥18放落。

交通锥18储存装置104工作过程为：

交通锥18的摆放输送：液压马达28正转，经传动链轮25带动输送带向前运动，测距组件26对输送带的输送距离进行测量，到达设定距离后，液压马达28停止运行，前方抓取机构将最前一列交通锥18抓走，输送至交通锥收放装置43所在的位置，以此循环；

当定位架24触发第一限位开关27时，液压马达28停止工作，最后一列交通锥18正好运行至抓取位置，摆放输送结束。

交通锥18的存储输送：当定位架24触发第一限位开关27时，视为存储输送的起始点，前方抓取机构将第一列交通锥18放置到输送带上，经定位架24定位后，液压马达28反转，运行至设定距离时，测距组件26发出信号，液压马达28停止运转，下一列交通锥18放置到输送带上，依次循环；

当定位架24触发第二限位开关30时，输送带停止运转，最后一列交通锥18放置到输送带上。

放交通锥18：升降组件将导轨下落，夹紧伸缩缸34伸长，抓取机构并拢，抓取一组交通锥18，在移动装置33的牵引下，沿着导轨由支架40的后端移动到前端(输送至交通锥收放装置43所在的位置)，夹紧伸缩缸34回缩，抓取机构打开，释放交通锥18，从而完成该组交通锥18的位置转移。然后，升降组件提升导轨，抓取机构沿导轨移动回到初始位置，准备下一个操作。

收交通锥18：抓取机构保持高位，由后端移动到前端，沿升降导轨下降，夹紧伸缩缸34伸长，抓取机构并拢，抓取一组交通锥18，在移动装置33的牵引下，沿着导轨由支架40的前端移动到后端，夹紧伸缩缸34回缩，抓取机构打开，释放交通锥18，该组交通锥18成功复位。然后，升降组件提升，抓取机构沿导轨移动回到初始位置，准备下一个操作。

减速带收放装置103工作原理为：

放下减速带90时，摆动缸93伸长，同时伸缩缸一次伸长，当伸缩缸处于垂直状态时，旋转圆盘91回转90°，夹持爪从减速带90中心孔中脱出，减速带90落到地面，伸缩缸回缩至最短，左右两侧动作同步进行。

回收减速带90时，伸缩缸伸长至最长位置，旋转圆盘91旋转90°，夹持爪切入减速带90底，摆动缸93收缩，夹持爪转至减速带90两侧孔底，将减速带90夹持好，伸缩缸与摆动缸93均收缩至最短，减速带90脱离地面收起，中间由防浮动板94定位，防止行车的过程中上下颤动，在拾取的过程中，左右两侧可分别动作。

通过伸缩缸实现控制夹持爪上下移动，通过旋转圆盘91控制夹持爪转动，通过摆动缸93实现控制整体的摆动动作；第二安装座97通过伸缩部件上下移动，将卡装板98伸入至减速带90的中间孔内后，通过旋转圆盘91带动安装座转动90度，使卡装板98的两端位于减速带90的底部实现与减速带90卡装，其中导入板99倾斜设置为了卡装板98转动时实现与减速带90中间孔的导向，使卡装板98顺利的进入至减速带90的底部，通过卡装板98与安装座摆动设置，实现自适应补偿地面的不平。

其中通过自适应组件可以有效的保证夹取主体与地面始终处于的竖直状态，可以有效的克服因摆动臂摆动时夹取主体随着转动的现象的发生，实现了交通锥在取与放时保持相同的位置，便于车辆对交通锥进行收集；其中通过横移座可横向移动，可实现弥补交通锥与夹取主体之间的偏差，省去了车辆调节及人工扶正交通锥的操作，提高了工作效率的同时还降低了劳动力；且该装置在非使用状态下，摆动臂朝上设置，可以有效的降低了占用车辆的横向空间的体积，保证了车辆的正常通过性；其中通过第一夹板对交通锥的侧壁进行卡装，利用第二夹板对交通锥的底部进行卡装，可以保证交通锥不会发生反转和旋转；其中通过第一夹板和第二夹板上设置防磨内衬板，可以实现降低对交通锥表面的磨损；且只需设置一个伸缩缸，利用伸缩缸的缸体和伸缩杆对应铰接于第一夹板和第二夹板上实现同时驱动第一夹板和第二夹板的张开与关闭，简化了结构，降低了因重量对摆动臂的作用力，延长了摆动臂的使用寿命；

实现全自动收缩，无需人工干预；其中通过设置两个悬挂臂可以实现对减速带的两端进行分别固定，保证对减速带进行收放过程中的稳定性；其中悬挂臂相相反方向摆动设置可以实现对减速带进行张紧；防止汽车行驶过程中，减速带出现晃动的现象；其中通过防浮动板实现对减速带的顶面进行限位，进一步提高了其在携带行驶过程中的稳定性；其中卡装板利用旋转销轴实现摆动设置，可以满足不同坡度的路面上对减速带进行收放使用；通过限位爪实现了当减速带收起后，通过限位爪的横板实现对减速带的上表面进行限位，通过卡装板实现对减速带的下表面进行限位，可以有效的防止减速带的上下窜动，不仅保护了该装置，并且保证处于收起状态时减速带的稳定性；通过卡装板两端向下倾斜的导入板可以利用倾斜面进行导向，实现顺利的导入至减速带的底部，实现在收起时对减速带进行卡装，不存在现有技术中与减速带侧壁相抵的问题，实现了对减速带的顺利收起；

通过开设操作孔，不仅实现了便于与工程车收放装置相匹配使用，并且利用操作孔将减速带形成了两个凸起支撑面，加强了对行驶车辆的减速效果，并且减速带主体为柔质的，可以更好的与不平的路面进行贴合，有效的防止了起翘的现象发生；

防撞包能最大限度的吸收碰撞能量，有效的保护撞击车辆内人员的安全；同时，保护施工区域能人员与设备的安全；通过在第一缓冲箱的基础上在铰接摆动设置的第二缓冲箱，实现了在使用状态下，延长缓冲箱整体的横向长度，大大的提高了缓冲效果；其中第一缓冲箱摆动设置，实现了在非使用状态下收起，降低横向空间的占用，并且通过滴入缓冲箱水平设置，降低了纵向空间限制，实现了在不限高的前提下，实现了大的横向展开长度；通过设置警示灯和指示灯大大的提高了在能见度低的条件下的警示作用，可以有效的让同向行驶的车辆观察到该装置，有效的避免了安全事故的发生；通过第一支撑脚轮和第二支撑脚轮，实现了在使用状态下对该装置进行移动，便于调节；

其中通过驱动卡盘移动，实现利用卡盘的卡装弧形槽与交通锥的周壁相卡装，保证交通锥进给过程中精确的传动比，便于导出爪对进给到位的交通锥进行夹持使用，提高了工作效率；其中卡盘可摆动避让设置，不仅实现实现了卡盘退回与对下一组交通锥进行进给工作，并且通过卡盘进行避让，可以有效的避让车体上的交通锥的导入机构，不影响周边部件的工作；

通过伸缩机构带动导向架伸缩，实现了当非使用状态下，将导向架隐藏于车体的底部，降低了车辆的横向空间的占用；通过伸缩机构带动导向架伸缩，实现补偿位置的偏移，通过调节导向架的位置，实现与交通锥进行对齐，省去了调节车辆及人工扶正交通锥的操作；提高了交通锥的回收效率；

通过伸缩缸与剪叉式伸缩架配合，实现了安装空间小，节省空间；且安装于伸缩组架上的主体的行程为伸缩缸的行程的整数倍；其中通过改变剪叉式伸缩架的节数可改变行程放大的倍数；每增加剪叉式伸缩架的一节，便可以提高伸缩缸行程的一倍；且剪叉式伸缩架的在收缩状态下占用的空间十分小，便可应用于安装空间小，伸缩范围大的场合；

通过多个储放区域可以实现对多行交通锥进行同时储放，实现了同时对若干个行的同列交通锥的进行同时存储与摆放，交通锥层叠多排方式进行储放，增加了容量；其中通过一个带辊连接有张紧伸缩缸，实现带动带辊移动，实现对输送带进行张紧，保证输送带输送的稳定性；通过测距组件和两个限位开关实现精准的控制输送带的输送距离，保证对交通锥进行精准输送定位；通过导出孔将交通锥导出后其中通过抓取机构实现抓取，利用导轨进行移动输送交通锥至后续夹持设备的抓取区域内，反之，可以将位于抓取区域内的交通锥抓取后，在反向收集至储放箱内，不仅实现了可以将交通锥进行有序的导出，并且可以实现在车体回收交通锥的过程中，将交通锥再次收集至储放箱内；通过导轨可以上下移动，进而实现带动抓取机构进行上下移动，实现了在进给与回退过程中对车体周边部件进行避让；保证对交通锥进行精准输送定位；简化了结构；结构简单，工作稳定，且定位精度高；操作控制简便，易于大规模制造与安装，应用范围广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种自动化交通锥摆放车的控制系统的实现方法，其特征在于：所述控制系统包括上装控制器，上装控制器连接有开关与按钮、传感器、油缸电磁阀、气缸电磁阀、信号指示和底盘蓄电池组，上装控制器通过CAN通信连接人机界面和多功能手柄，上装控制器通过PWM信号连接负载敏感阀；

所述控制系统还包括1#四分屏监视器和2#四分屏监视器，1#四分屏监视器连接有中部摄像头，2#四分屏监视器连接有后部摄像头组；

所述人机界面、多功能手柄、开关与按钮、传感器、1#四分屏监视器和2#四分屏监视器均连接底盘蓄电池组，底盘蓄电池组为其供电；

所述实现方法应用于控制系统中，包括以下步骤：

首先操作车辆钥匙开关，启动发动机，合上电控系统电源开关，系统上电，控制系统自动完成基础功能的初始化；

通过油门踏板调整发动机至合适转速，由发动机输出动力，驱动液压系统的运行；

接着控制系统根据输入信号判断上装状态，如有异常，则输出报警信号，提示操作人员处理；

作业前，控制系统将会进入复位界面，操作人员根据车辆状态，进行机构复位，以及根据作业要求，通过显示屏选择不同的作业模式，并启动作业；

接下来操作人员根据显示屏提示信息，设定作业参数，使用控制器控制各功能模块动作，完成作业任务；

操作人员也可使用多功能手柄手动操纵特定机构动作；

完成作业后，断开电源开关，并操作车辆钥匙开关熄火；

所述作业模式包括交通锥的放置与回收、减速带的放置与回收、防撞装置的放置与回收；

所述交通锥的放置与回收包括交通锥初段斜线放置模式、交通锥直线放置模式、交通锥末段斜线放置模式、交通锥末段斜线回收模式、交通锥直线回收模式和交通锥初段斜线回收模式；

所述交通锥初段斜线放置模式具体如下：

车辆于施工区域起始位置开始斜线放置交通锥，操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，上装控制器控制交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，通过液压油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，上装控制器控制油缸气缸动作使得交通锥收放装置自动完成机构复位；

所述交通锥直线放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动直线放置作业，摆放开始前，上装控制器控制抓取机构从交通锥储存装置取出一排交通锥放置至缓存区，并自动完成交通锥错位回收装置的初始化，控制器根据设定的工作节拍，自动完成交通锥的摆放，操作人员下达停止摆放指令后，摆放装置完成最后一个交通锥的摆放，并自动完成机构复位；

所述交通锥末段斜线放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏设置摆放个数，并启动作业，摆放开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的摆放个数计算摆放角度，通过油缸旋转角度控制交通锥的摆放位置，摆放完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

2.如权利要求1所述的一种自动化交通锥摆放车的控制系统实现方法，其特征在于：所述交通锥末段斜线回收模式具体如下：

车辆于施工区域结束位置开始斜线回收交通锥，操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂上限位开关检测到摆动臂摆动到位后，可人工通过手柄调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位；

所述交通锥直线回收模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动直线回收作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，自动完成相关机构的初始化，交通锥收放装置检测到交通锥后，摆动臂的抓取机械手抓取交通锥，自动完成交通锥的回收，当交通锥偏出预定位置时，可人工操纵多功能手柄摆动臂延长回收距离，确保成功抓取，操作人员下达停止回收指令后，收放装置完成最后一个交通锥的回收，并自动完成机构复位；

所述交通锥初段斜线回收模式具体如下：

操作人员通过显示屏设置回收个数并启动作业，驾驶员控制车辆沿直线倒车行驶，回收开始前，交通锥收放装置自动完成机构的初始化，控制器根据设定的回收个数计算摆放角度，摆动臂摆动到位后，可人工调整抓取位置，确保成功回收，回收完成后，交通锥收放装置自动完成机构复位。

3.如权利要求1所述的一种自动化交通锥摆放车的控制系统实现方法，其特征在于：所述减速带放置模式具体如下：

操作人员通过显示屏启动减速带放置作业，上装控制器控制减速带收放装置油缸、气缸动作，减速带收放装置自动完成减速带的放置，并自动完成机构复位；

所述减速带回收模式具体如下：

车辆倒车到达减速带放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动减速带回收作业，通过人工操纵多功能手柄，操作人员根据视频画面，通过多功能手柄的组合按键，控制减速带回收装置的升降油缸动作，将拾取挂钩与地面上的减速带条孔对接，对接完成后，通过多功能手柄的组合按键，控制挂钩锁定，然后控制升降油缸起升，手动完成减速带的拾取。

4.如权利要求1所述的一种自动化交通锥摆放车的控制系统实现方法，其特征在于：所述防撞装置放置模式具体如下：

到达防撞装置放置地点后，操作人员制动驻车，操作人员在显示屏启动防撞装置放置作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的展开与放置；

所述防撞装置回收模式具体如下：

车辆倒车到达防撞装置放置地点后，操作人员通过摄像头进行位置对正，操作人员在显示屏启动防撞装置回收作业，通过多功能手柄手动完成防撞装置的回收与折叠，操作人员可在监视器查看车辆与防撞装置相对位置，通过横向与纵向调整悬挂机构的位置，实现挂钩的准确对接。

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