CN113296510A - 道路作业安全布控自动收放及自跟随系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开道路作业安全布控自动收放及自跟随系统及其控制方法，系统包括作业车辆，作业车辆的底部安装有收放装置，收放装置上装载收纳有若干小车装置，作业车辆上配置有道路识别系统和车辆控制系统，道路识别系统设有视觉模块识别车道线，并结合作业车辆行驶速度及转向角度在后台时记录计算形成车辆行走线路地图；若干小车装置与作业车辆的车辆控制系统通信连接，若干小车装置分散投放于路面，若干小车装置在车辆控制系统的控制下沿着车辆行走线路地图跟随作业车辆行进形成布控队形；每辆小车装置的上端可翻转的设置有路障。本发明利用道路识别系统得到行走路线图，从而实现可以控制小车装置跟随作业车辆行驶，解决了普通道路作业布控路障需要人工收放、封闭路段长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及环卫设备领域，尤其涉及道路作业安全布控自动收放及自跟随系统及其控制方法。
背景技术
随着道路里程的增加，道路/维护、环卫作业及绿篱修剪等越来越频繁，作业前的安全措施通常为人工收放置锥桶或三角警示牌等路障，放置第一个及收回最后一个时特别不安全；也有些是车上往路上扔，再人工整理排列好，收回还是人工，这种方式扔路障时可能弹开，影响其它车辆的安全，还要人工再次整理，收回时也不安全；道路作业时，需要封闭整个车道，造成交通拥堵；作业远离时或路障不够再次布控时，需要二次布控，人工移动至作业点，此时也存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供道路作业安全布控自动收放及自跟随系统及其控制方法，解决路障需要人工收放、封闭路段长的问题，实现道路作业前自动投放、作业时自动跟随、作业完自动收回；从而实现道路作业时封闭路段短，路障自动跟随时时保持安全距离；作业路程长时也不需要二次布控；不需要停车布控及停车收回，队形自动排列。
本发明采用的技术方案是：
道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其包括作业车辆，作业车辆的底部安装有收放装置，收放装置上装载收纳有若干小车装置，作业车辆上配置有道路识别系统和车辆控制系统，道路识别系统设有视觉模块识别车道线，并结合作业车辆行驶速度及转向角度在后台实时记录计算形成车辆行走线路地图；若干小车装置与作业车辆的车辆控制系统通信连接，若干小车装置分散投放于路面，若干小车装置在车辆控制系统的控制下沿着车辆行走线路地图跟随作业车辆行进形成布控队形；每辆小车装置的上端可翻转的设置有路障。
进一步地，作为一种优选实施方式，道路识别系统包括视觉模块、系统核心模块及通讯模块，在车前设置左右两路视觉模块，视觉模块负责作业场景下的图像采集及预处理并将数据传输到核心模块；系统核心模块搭载有CPU和GPU部件，系统核心模块用于系统级任务运行管理、深度学习软件算法及 CUDA 算法加速实现，系统核心模块同时控制外围输入输出及接口通讯；通讯模块负责对外收发系统命令及数据并反馈系统状态。
进一步地，作为一种优选实施方式，视觉模块为高清相机。
进一步地，作为一种优选实施方式，收放装置包括顶盖和底座，顶盖的上表面通过固定板与作业车辆可拆卸连接，底座通过油缸设置在顶盖下方，油缸的伸缩带动底座的收放，底座的上表面设有小车装置收纳槽，底座的下表面四边角设有滑轮。
进一步地，作为一种优选实施方式，小车装置包括车身，车身的上固定安装翻转路障装置、行走装置、电池系统及小车装置控制系统；电池系统为翻转路障装置及行走装置提供动力，电池系统配备充电口，并在作业车上充电以随时保持电量；小车装置控制系统接收车辆控制系统的信号并驱动行走装置动作，以控制小车装置行驶速度及转向角度，进而保持跟随队形。
进一步地，作为一种优选实施方式，翻转路障装置包括电机、旋转座和路障，路障安装在旋转座上，旋转座可转动安装在车身的上表面，旋转座的底部至少一侧的转动轴上安装上齿轮，电机安装在车身内部，电机的输出轴上安装下齿轮，上齿轮和下齿轮啮合构成齿轮组，电机驱动齿轮组带动旋转路障，使路障保持水平或竖直。
进一步地，作为一种优选实施方式，行走装置包括设在车身底部的前轮和后轮，车身内部安装有行走电机、行走齿轮组、转向电机、转向齿轮组、转向梁及旋转编码器，行走电机驱动行走齿轮组带动前轮运动以控制小车装置前进后退及行驶速度；转向电机驱动转向齿轮组带动前轮转动以控制小车装置方向，旋转编码器安装在转向电机的输出轴上实时反馈旋转角度，使小车装置转向精准。
道路作业安全布控自动收放及自跟随系统的控制方法，其包括以下步骤：
步骤1，作业车辆沿道路行驶，开启道路识别系统，记录车道线及车辆在车道位置，
步骤2，到达作业位置，观察后方安全下放收放装置，小车装置开出，此时记为自跟随起始位置；
步骤3，收回收放装置，通过作业车辆的车辆控制系统控制小车装置按布控要求展开队形，小车装置翻转路障装置展开路障。
步骤4，小车装置按识别行走线路地图，规划行走路线及速度；始终保持与作业车辆距离不变，保持布控队形跟随作业车辆作业行走；
步骤5，作业完成时，作业车辆减速，小车装置沿规划路线继续行走直到进入收放装置，升起收放装置，完成道路作业的安全布控。
本发明采用以上技术方案，作业车辆沿道路行驶，开启道路识别系统，记录车道线及车辆在车道位置，到达作业位置，观察后方安全，下放收放装置，小车装置开出，此时记为自跟随起始位置。车辆收回收放装置，程序控制小车装置按布控要求展开，翻转路障装置展开路障。小车装置按识别的车道，规划行走路线及速度，当道路为直线时小车装置沿直线走，当道路转弯时，小车装置沿规划的路线的切线方向走，始终保持与大车距离不变及布控队形，跟随大车作业行走，作业完成时，作业车辆减速，小车装置沿规划路线继续行走直到进入收放装置，升起收放装置，完成道路作业的安全布控。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图7为收放装置安装示意图；
图4为收放装置回收时结构示意图；
图5为收放装置下放伸展时结构示意图；
图3为小车装置的结构示意图；
图1为小车装置的翻转路障装置示意图；
图6为翻转路障装置的锥筒翻转示意图；
图2为小车装置的行走装置示意图；
图8为锥筒布控过程示意图。
附图标记：10作业车辆、01收放装置；11顶盖、12固定板、13底座、14油缸、15油缸座、16滑轮；02小车装置、21车身、22翻转路障装置、23行走装置；221锥筒、222翻转座、223翻转电机、224翻转齿轮；231转向梁、232旋转编码器、233转向齿轮组、234转向电机、235行走齿轮组、236行走电机、237后轮、238前轮。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图8之一所示，本发明公开了道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其包括作业车辆，作业车辆的底部安装有收放装置，收放装置上装载收纳有若干小车装置，作业车辆上配置有道路识别系统和车辆控制系统，道路识别系统设有视觉模块识别车道线，并结合作业车辆行驶速度及转向角度在后台实时记录计算形成车辆行走线路地图；若干小车装置与作业车辆的车辆控制系统通信连接，若干小车装置分散投放于路面，若干小车装置在车辆控制系统的控制下沿着车辆行走线路地图跟随作业车辆行进形成布控队形；每辆小车装置的上端可翻转的设置有路障。
道路识别系统包含视觉模块、系统核心模块及通讯模块。在车前设置左右两路高清相机，负责作业场景下的图像采集及预处理，并将数据传输到核心模块；系统核心模块搭载 CPU、GPU 及其他核心部件，主要用于系统级任务运行管理，深度学习软件算法及 CUDA算法加速实现，同时控制外围输入输出及接口通讯；通讯模块负责对外收发系统命令及数据，反馈系统状态。道路识别系统通过高清相机识别车道线，结合车辆行驶速度及转向角度，传送至后台时时记录计算，形成车辆行走线路地图。
如图1所示收放装置安装在作业车辆尾部，也可以安装在左右两侧及箱体上等位置。如图2或3所示，收放装置包含顶盖、底座、油缸、油缸座、滑轮及固定板。顶盖通过固定板安装在作业车上，油缸控制底座的收放。
如图2所示小车装置在收放装置内，收放装置通过油缸控制小车装置的收放。收放控制也可以利用电机带动齿轮齿条或链条等机构实现。
如图4所示小车装置包含车身、翻转路障装置、行走装置、电池系统及控制系统。车身用来安装固定翻转路障装置、行走装置、电池系统及控制系统；电池系统为翻转路障装置及行走装置提供动力，配备充电口，可在作业车上充电，随时保持电量；小车装置控制系统接收信号控制小车装置行驶速度及转向角度。
如图5所示翻转路障装置包含电机、旋转座、路障及齿轮组。电机轴上安装齿轮，旋转座也安装一个齿轮，路障安装在旋转座上，电机驱动齿轮，旋转路障，使路障保持水平或竖直。路障可以是锥桶、三角警示牌、圆桶等。如图6所示为锥筒水平竖直两种状态。
如图7所示行走装置包含前轮、后轮、行走电机、行走齿轮组、转向电机、转向齿轮组、转向梁及旋转编码器。行走电机、行走齿轮组安装在转向梁两侧，转向电机、转向齿轮组及旋转编码器通过轴串联安装在转向梁中间，两端固定在车身；行走电机驱动行走齿轮组控制小车装置前进后退及行驶速度；转向电机驱动转向齿轮组控制小车装置方向，旋转编码器时时反馈旋转角度，使小车装置转向精准。
如图8所示布控作业包含停车准备、下放装置、布控锥筒、下车归位及收回装置等步骤。
作业车辆沿道路行驶，开启道路识别系统，记录车道线及车辆在车道位置，到达作业位置，观察后方安全，下放收放装置，小车装置开出，此时记为自跟随起始位置。车辆收回收放装置，程序控制小车装置按布控要求展开，翻转路障装置展开路障。小车装置按识别行走线路地图，规划行走路线及速度，当道路为直线时小车装置沿直线走，当道路转弯时，转向电机控制小车装置沿规划的路线的切线方向走，始终保持与大车距离不变及布控队形，跟随大车作业行走，作业完成时，作业车辆减速，小车装置沿规划路线继续行走直到进入收放装置，升起收放装置，完成道路作业的安全布控。
本发明提出的公路作业安全布控自动收放及自跟随系统，利用道路识别系统得到行走路线图，从而实现可以控制小车装置跟随作业车辆行驶，解决了普通道路作业布控路障需要人工收放、封闭路段长的问题；实现道路作业前路障自动投放、作业时自动跟随、作业完自动收回；从而实现道路作业时封闭路段短，路障自动跟随时时保持安全距离；作业路程长时也不需要二次布控；不需要停车布控及停车收回，队形自动排列。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (8)
1.道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：其包括作业车辆，作业车辆的底部安装有收放装置，收放装置上装载收纳有若干小车装置，作业车辆上配置有道路识别系统和车辆控制系统，道路识别系统设有视觉模块识别车道线，并结合作业车辆行驶速度及转向角度在后台实时记录计算形成车辆行走线路地图；若干小车装置与作业车辆的车辆控制系统通信连接，若干小车装置分散投放于路面，若干小车装置在车辆控制系统的控制下沿着车辆行走线路地图跟随作业车辆行进形成布控队形；每辆小车装置的上端可翻转的设置有路障。
2. 根据权利要求1所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：道路识别系统包括视觉模块、系统核心模块及通讯模块，在车前设置左右两路视觉模块，视觉模块负责作业场景下的图像采集及预处理并将数据传输到核心模块；系统核心模块搭载有CPU和GPU部件，系统核心模块用于系统级任务运行管理、深度学习软件算法及 CUDA 算法加速实现，系统核心模块同时控制外围输入输出及接口通讯；通讯模块负责对外收发系统命令及数据并反馈系统状态。
3.根据权利要求2所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：视觉模块为高清相机。
4.根据权利要求1所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：收放装置包括顶盖和底座，顶盖的上表面通过固定板与作业车辆可拆卸连接，底座通过油缸设置在顶盖下方，油缸的伸缩带动底座的收放，底座的上表面设有小车装置收纳槽，底座的下表面四边角设有滑轮。
5.根据权利要求1所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：小车装置包括车身，车身的上固定安装翻转路障装置、行走装置、电池系统及小车装置控制系统；电池系统为翻转路障装置及行走装置提供动力，电池系统配备充电口，并在作业车上充电以随时保持电量；小车装置控制系统接收车辆控制系统的信号并驱动行走装置动作，以控制小车装置行驶速度及转向角度，进而保持跟随队形。
6.根据权利要求5所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：翻转路障装置包括电机、旋转座和路障，路障安装在旋转座上，旋转座可转动安装在车身的上表面，旋转座的底部至少一侧的转动轴上安装上齿轮，电机安装在车身内部，电机的输出轴上安装下齿轮，上齿轮和下齿轮啮合构成齿轮组，电机驱动齿轮组带动旋转路障，使路障保持水平或竖直。
7.根据权利要求5所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：行走装置包括设在车身底部的前轮和后轮，车身内部安装有行走电机、行走齿轮组、转向电机、转向齿轮组、转向梁及旋转编码器，行走电机驱动行走齿轮组带动前轮运动以控制小车装置前进后退及行驶速度；转向电机驱动转向齿轮组带动前轮转动以控制小车装置方向，旋转编码器安装在转向电机的输出轴上实时反馈旋转角度，使小车装置转向精准。
8.道路作业安全布控自动收放及自跟随系统的控制方法，采用权利要求1所述的道路作业安全布控自动收放及自跟随系统，其特征在于：方法包括以下步骤：
步骤1，作业车辆沿道路行驶，开启道路识别系统，记录车道线及车辆在车道位置；
步骤2，到达作业位置，观察后方安全下放收放装置，小车装置开出，此时记为自跟随起始位置；
步骤3，收回收放装置，通过作业车辆的车辆控制系统控制小车装置按布控要求展开队形，小车装置翻转路障装置展开路障；
步骤4，小车装置按识别行走线路地图，规划行走路线及速度；始终保持与作业车辆距离不变，保持布控队形跟随作业车辆作业行走；
步骤5，作业完成时，作业车辆减速，小车装置沿规划路线继续行走直到进入收放装置，升起收放装置，完成道路作业的安全布控。
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| CN114803700A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-07-29 | 山东英特力光通信开发有限公司 | 轻型特种光缆车载式收放线装置的控制方法 |
| CN114803700B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-07-07 | 山东英特力光通信开发有限公司 | 轻型特种光缆车载式收放线装置的控制方法 |
Also Published As
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| CN113296510B (zh) | 2023-07-07 |
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