CN114895681A - 一种用于高速公路护栏板检测的机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速公路护栏板检测的机器人及控制方法，通过采集本体与车道线之间的夹角θ'，以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α，计算出修正后的本体与护栏板之间的垂直距离D'，进而在与预设的本体与护栏板之间的距离D进行计算得出控制信号u^k，最后对机器人的循迹轨迹进行修正，使得机器人能够有效的和护拦板保持恒定距离。通过本申请提供的机器人，可以快速稳定不间断的获取高速公路护栏板的采样参数，替代带了现有的人工检测方法，解决了现有检测效率低、采样点位少、容易误采样和漏采样的问题。同时解决了循迹目标单方面断层循迹失控的问题。

Description

一种用于高速公路护栏板检测的机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及道路护栏板检测技术领域，具体涉及一种用于高速公路护栏板检测的机器人及控制方法。

背景技术

高速公路上的护栏板作为一种纵向碰撞吸能结构，通过自身形变或车辆爬高来吸收碰撞能量从而改变汽车行驶方向、阻止汽车驶出路外或对向车道，最大限度减少对乘员的伤害。护栏作为道路安全设施的重要部分，对车辆行驶安全起到关键作用。高速公路护栏板是路侧安全中最重要的交通基础设施，但近些年由于护栏板等级不足进而发生的特、重大恶性交通事故也是呈现逐年上升的趋势。因此，如若及时对检测后强度等级不达标的高速公路护栏板进行处理，便可以减少由于护栏板等级不够导致交通事故而造成人员、财产的损失。

随着护栏板投入使用时间的增加，不可避免的会造成护栏板的厚度减少、高度不达标等护栏板等级不足的问题。

传统的检测方法是采用人工方式根据护栏长度选择合适的点位进行检测，通过一部分点位推测整个护栏板的情况，这种检测方式效率低、点位少，且极易出现漏检与误检，极其耗费时间以及人力。同时，现有的公路循迹机器人，采用的是单一车道线或防撞护栏作为循迹目标，但是由于道路情况多变，例如车道线、防撞护栏断层情况，因此这样单一的目标循迹控制方法存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明针对目前真是对护栏板进行抽查几个点，导致检测的结构不全，存在安全隐患的问题，提供一种用于高速公路护栏板检测的机器人及控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本申请提供了一种高速公路护栏板检测的机器人，包括本体、传感器机构、运动机构及上位机，所述运动结构安装于所述本体的下方，所述传感器机构安装于所述本体上，所述传感器机构用于采集数据传输给所述上位机，所述上位机用于控制所述本体与护栏板之间的位置；所述传感器机构包括采集传感器组件和检测传感器组件，所述采集传感器组件包括线结构光发射器、工业相机与激光位移传感器；检测传感器组件包括激光雷达传感器、GPS模块、姿态检测传感器与嵌入式图像处理模块。

优选的，所述本体包括履带结构和主架体，所述主架体安装在所述履带结构上，所述主架体包括支架组件和驱动舵机，所述传感器机构安装在所述支架组件上；所述支架组件包括支撑立杆、杆座、横杆、C型支架及顶盒，所述支撑立杆安装在所述杆座上，所述横杆与所述支撑立杆连接，所述C型支架安装在所述横杆远离所述支撑立杆的一端，所述顶盒安装在所述支撑立杆的顶部；所述驱动舵机安装在所述C型支架的底部，用于驱动所述C型支架相对所述横杆转动；所述顶盒上安装有激光雷达传感器，所述C型支架上安装有激光位移传感器。通过在主架体上设置支撑立杆和横杆，可以将不同的传感器用于检测不同的数据，C型支架的两侧均设置有激光位移传感器，通过两个激光位移传感器可以测量得到护栏板的厚度。

优选的，所述运动机构包括履带部件与驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述履带部件运动，所述履带部件包括主动轮、从动轮组件、履带和连杆；所述驱动部件与所述上位机连接，所述主动轮与所述驱动部件的输出轴连接，所述从动轮组件通过连杆与所述主动轮连接，所述驱动组件设于与所述主架体内部，驱动组件通过蜗轮蜗杆与所述主动轮连接，所述驱动组件与所述上位机连接用于控制所述履带部件。

优选的，所述履带部件还包括支架结构和底座，所述支架结构两端分别连接主架体与履带部件，所述底座与所述支架结构连接。

优选的，所述支架结构为中空的，中空的支架结构内安装有蓄电池，所述蓄电池与所述运动机构和所述传感器机构电连接。中空的支架结构内使得其余设备有空间存放，也不会受到雨水的侵蚀。

优选的，所述履带部分还包括U型卡槽，所述U型卡槽卡入到主动轮，所述U型卡槽与所述连杆连接。通过U型卡槽可以使得连杆能将主动轴与连杆进行连接，从而带动从动轮运动。

优选的，所述从动轮组件包括第一从动轮、第二从动轮、第三从动轮和第四从动轮，所述第一从动轮、第二从动轮和第三从动轮的大小一样，所述第四从动轮的大小与所述主动轮一样，所述第一从动轮在外径小于主动轮的外径；所述连杆位于所述第一从动轮和第三从动轮中间转轴的上部，位于所述第二从动轮中间转轴的下部。第四从动轮与主动轮一样才能将整个履带支撑起来，中间三个第一从动轮、第二从动轮和第三从动轮的作用是将履带的上下进行支撑，因此需要进行以上一下的设置。

优选的，所述连杆与从动轮组件之间连接有调节缓冲组件，从而使得机器人能够比较平稳的运行。

优选的，所述横杆上设有套筒，所述套筒套设在所述支撑立杆上。通过改变套筒的位置可以调节C型支架的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请通过在机器人上设置了线结构光发射器、工业相机与激光位移传感器以及激光雷达传感器、GPS模块、姿态检测传感器与嵌入式图像处理模块，在机器人前进的过程中实时采集护栏板的信息并传回到上位机，同时通过姿态检测传感器实时监测机器人的运动姿态，以方便上位机对机器人的运行轨迹进行调整。通过本申请提供的机器人，可以快速稳定不间断的获取高速公路护栏板的采样参数，解决了现有采样点多、容易误采样、漏采样的问题。同时在室外恶劣环境与复杂地形情况下，履带机器人仍可以保证正常工作。

另一方面，本申请还提供了一种用于高速公路护栏板检测的机器人控制方法，所述控制方法用于控制上述所述的机器人，包括：

S1、采集本体与车道线之间的夹角θ'，以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α；

S2、根据本体与车道线之间的夹角θ'以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α，计算出修正后的本体与护栏板之间的垂直距离D'；

S3、将计算得出的垂直距离D'与设定的本体与护栏板之间的距离D计算得出本体的控制信号u^k；

S4、通过本体的控制信号u^k进行修正所述本体的空间姿态。

优选的，所述步骤S2具体包括：

S21、根据采集到的本体与护栏板之间的最大距离d和方向角α根据以下式(1) 计算得到本体映射到护栏板水平面的的水平距离d'：

d'＝d×sinα (0<α<π) (1)

S22、根据本体映射到护栏板水平面的的水平距离d'，以及本体与车道线之间的夹角θ'根据式(2)计算得出D'：

D'＝d'×cos(θ'-θ) (2)

其中，D'表示本体与护栏板之间的垂直距离D'，θ为预设的本体与车道线之间的夹角。

优选的，所述步骤S3具体包括根据公式(3)、(4)、(5)、(6)和(7) 计算得出本体的控制信号u^k：

ΔD_K＝D'_k-D (3)

其中，ΔD_K为当位置误差，K_p为调速比例因子，K_i为调速积分因子，K_d为调速微分因子，k表示为第k时刻，k-1即当前k时刻上一时刻；

表示调速当前误差比例项，

表示调速误差积分项，

表示调速误差微分项。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请通过检测与车道线、护栏板之间的数据进而得到控制信号，通过控制信号对机器人的循迹路线进行修正，从而使得修正后的路线接近与预设路线接近。本发明从根本上解决由于车道线或护栏板单方面断层而导致的循迹失控，因此只要解决了循迹目标单一化的问题，从而就解决了机器人循迹失控的问题。本发明通过激光雷达检测主架体与护栏板的水平面上的距离，同时采用嵌入式图像处理模块检测主架体与车道线在水平面上的夹角，从而使得机器人能够在循迹目标单方面断层时进行控制权限移交，在没有断层的情况下进行双目标循迹。然后判断出相对位置，融合计算得到主架体相对于护栏板的绝对水平-垂直距离，然后再对左右履带结构进行继续控制，通过同时采用机器人与车道线和护栏板两者之间的数据进行计算然后输出控制机器人的循迹路径，从根本上解决了循迹目标单方面断层循迹失控的问题。

附图说明：

图1为本发明提供的用于高速公路护拦板检测的履带机器人结构示意图；

图2为图1中的传感器机构结构示意图；

图3为C型支架的结构示意图；

图4为本实例所述厚度采集示意图；

图5为图1中的运动机构结构示意图；

图6为系统总体框架图；

图7为水平方向上机器人循迹策略解析图；

图8为垂直方向上机器人循迹策略解析图；

图9为履带机器人循迹控制流程图。

图中标记：1-主架体，2-传感器机构，3-运动机构，21-支架组件，211-支撑立杆，212-杆座，213-横杆，214-C型支架，215-顶盒，22-驱动舵机，23-传感器组件，232-激光位移传感器，31-履带部件，32-调节缓冲组件，311-主动轮，312- 第四从动轮，313-履带，314-驱动部件，315-底座，316-连杆，317-支架结构， 318-U型卡槽，319-第一从动轮，320-第二从动轮，321-第三从动轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本申请提供了一种用于高速公路护栏板检测的机器人，包括本体、传感器机构2、运动机构3及上位机，所述运动结构安装于所述本体的下方，所述传感器机构2安装于所述本体上，所述传感器机构2用于采集数据传输给所述上位机，所述上位机用于控制所述本体与护栏板之间的位置。所述上位机用于接收传感器机构2的实时参数，用于控制运动机构3的速度与运动方向。同时所述上位机用于接收检测部件的实时数据，用于对高速公路护栏板的安全等级评定。

所述传感器机构2包括采集传感器组件23和检测传感器组件23，所述采集传感器组件23包括线结构光发射器、工业相机与激光位移传感器232；检测传感器组件23包括激光雷达传感器、GPS模块、姿态检测传感器与嵌入式图像处理模块。其中，本发明采用的姿态检测传感器为IMU惯导检测模块，可以对机器人姿态进行速度与角度的全方位检测。嵌入式图像处理模块为OpenMV，可以对机器人本体的姿态与车道线的角度进行检测并完成循迹运动。工业相机可以通过获取线结构光发射器投射到护栏板上所形成的激光条纹的图像，从而获取护栏板的高度及板形。所述激光位移传感器232为CMOS高精度位移传感器，这种位移传感器体积小，测量精度高达到微米级，用于检测护栏板的厚度。GPS 模块用于实时传输机器人的位置到上位机。激光雷达传感器用于检测所述机器人本体平行于护栏板方向上时，本体与护栏板的最大距离d及其方向角α，

所述本体包括履带313结构和主架体1，所述主架体1安装在所述履带313 结构上，所述主架体1包括支架组件21和驱动舵机22，所述传感器机构2安装在所述支架组件21上；所述支架组件21包括支撑立杆211、杆座212、横杆213、 C型支架214及顶盒215，所述支撑立杆211安装在所述杆座212上，所述横杆 213与所述支撑立杆211连接，所述C型支架214安装在所述横杆213远离所述支撑立杆211的一端，所述顶盒215安装在所述支撑立杆211的顶部；所述驱动舵机22安装在所述C型支架214的底部，用于驱动所述C型支架214相对所述横杆213转动；所述顶盒215上安装有激光雷达传感器，所述C型支架214 上安装有激光位移传感器232。所述横杆213上设有套筒，所述套筒套设在所述支撑立杆211上，可通过调节螺拴的松紧去调节横杆213的高度。当上位机发出检测厚度指令时，通过转轴带动C型支架214的铰接部分转动，将高速公路护栏板卡于C型支架214的槽中。然后通过两个位移传感器测量出护栏板的厚度。

所述运动机构3包括履带部件31、驱动部件314、支架结构317、底座315 和U型卡槽318，所述驱动部件314用于驱动所述履带部件31运动，所述履带部件31包括主动轮311、从动轮组件、履带313和连杆316。所述驱动部件314 与所述上位机连接，所述主动轮311与所述驱动部件314的输出轴连接，所述从动轮组件通过连杆316与所述主动轮311连接，所述驱动组件设于与所述主架体1内部，驱动组件通过蜗轮蜗杆与所述主动轮311连接，所述驱动组件与所述上位机连接用于控制所述履带部件31。所述支架结构317两端分别连接主架体1与履带部件31，所述底座315与所述支架结构317连接，所述支架结构 317为中空的，中空的支架结构317内安装有蓄电池，所述蓄电池与所述运动机构3和所述传感器机构2电连接。所述U型卡槽318卡入到主动轮311，所述U 型卡槽318与所述连杆316连接。在安装了主动轮311的基础上安装从动轮可以增加履带313与驱动部件314的摩擦力，保证了机器人运行动力，从而节省驱动电机的电能消耗。采用履带部件31，可保持机器人在运行时的的稳定状态，为后续的采集护栏板参数提供条件。

所述连杆316与从动轮组件之间连接有调节缓冲组件32。调节缓冲组件32 包括调节组件和两个张紧弹簧组件；履带313组件可通过张紧弹簧组件与调节组件联动，用于调整所述履带部件31主动轮311之间的间距，保证履带313机器人在行进途中的平稳行驶。

底座315上设有与履带313支架匹配的螺纹，与所述支架结构317稳定连接；所述底座315上安装驱动结构及主控制单元，所述驱动结构外设有机器人罩壳，所述机器人罩壳远离主动轮311的一侧有弹簧合页连接翻盖式的罩壳，这样的有益效果是方便换电。

所述从动轮组件包括第一从动轮319、第二从动轮320、第三从动轮321和第四从动轮312，所述第一从动轮319、第二从动轮320和第三从动轮321的大小一样，所述第四从动轮312的大小与所述主动轮311一样，所述第一从动轮 319在外径小于主动轮311的外径；所述连杆316位于所述第一从动轮319和第三从动轮321中间转轴的上部，位于所述第二从动轮320中间转轴的下部。第一从动轮319、第二从动轮320和第三从动轮321上下结构式的布置可以对履带部件31提供支撑力。

在正常检测作业中，当发生单方面断层时即检测不到与护栏板之间的数据或者检测不到车道线时，任一目标断层其输出无效数据。例如当车道线断层时，则其输出无效角度数据，此时将数据融合中的角度值置为设定值，这样激光雷达传感器的距离数据作为唯一变化量影响融合值，做单一防撞护栏循迹使用；同样的当防撞护栏断层时，则其输出无效距离数据，此时将数据融合中的距离值置为设定值，这样嵌入式图像处理模块的角度数据作为唯一变化量影响融合值，做单一车道线循迹使用。可以有效解决当前路况中所存在的断层现象中的循迹继承问题。在护栏板与车道线都能检测到的时候，通过两个数据进行融合，以此进一步保证机器人的循迹路线。

本申请还提供了一种用于高速公路护栏板检测的机器人控制方法，包括：

S1、采用嵌入式图像处理模块检测主架体水平面上相对于车道线的夹角θ'，以及采用激光雷达传感器检测主架体在竖直平面上相对于护栏板的之间的最大距离d及其方向角α；姿态传感器检测所述主架体姿态信息，并将上述各部件检测到的所述机器人机器人本体空间状态信息传送至微控制单元，如图7所示。激光雷达传感器在竖直平面上进行环扫，在面对于护栏板的特定角度范围内，检测到最远距离d及其方向角α，规定竖直向下方向为0°方向角。

S2、微控制单元通过检测到的所述主架体空间状态信息判断机器人运动状态，并根据本体与车道线之间的夹角θ'以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α，计算出修正后的本体与护栏板之间的垂直距离D'。具体的包括：

S21、微控制单元通过激光雷达检测到本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α据公式(1)可计算出映射于水平面上的水平距离d'：

d'＝d×sinα (0<α<π) (1)

S22、嵌入式图像处理模块检测到本体与车道线夹角θ'，当夹角θ'大于或小于设定角θ时，均表明所诉主架体在水平方向上有姿态偏转，通过夹角θ'和设定角夹角θ根据公式(2)对水平距离d'进行修正得到水平垂-直距离D'：

D'＝d'×cos(θ'-θ) (-π/2<θ'-θ<π/2) (2)

其中，D'表示本体与护栏板之间的垂直距离D'，θ为预设的本体与车道线之间的夹角，本实施例预设的θ为本体与车道线垂直时的夹角，即θ为90°。

由于机械安装固定，激光雷达传感器和嵌入式图像处理模块在机械结构上相对夹角是固定的，当机器人本体在水平面上产生偏移时，激光雷达传感器和嵌入式图像处理模块等同于做同轴旋转运动，故检测夹角θ'和设定角θ之间的偏差就等同于水平距离d'在水平面上相对于水平垂-直距离D'的夹角，因此通过式 (1)和(2)计算出主架体在运动状态下相对于护栏板的水平-垂直距离D'。

S3、将计算得出的垂直距离D'与设定的本体与护栏板之间预设的距离D计算得出本体的控制信号u^k。

机器人在使用前，可以通过上位机进行相关参数配置，例如机器人空间位置设定值θ和D等参数，本实施例中机器人空间位置设定值其与车道线之间的预设夹角θ为90°，水平-垂直距离D为25cm。通过检测计算得到的空间位置θ' 和D'判断主架体的运动状态，根据公式(3)、(4)、(5)、(6)和(7)计算得出本体的控制信号u^k：

ΔD_K＝D'_k-D (3)

其中，ΔD_K为当位置误差，K_p为调速比例因子，K_i为调速积分因子，K_d为调速微分因子，k表示为第k时刻，k-1即当前k时刻上一时刻；

表示调速当前误差比例项，

表示调速误差积分项，

表示调速误差微分项。

S4、通过本体的控制信号u^k进行修正所述本体的空间姿态；微控制单元根据水平垂-直距离D'调整左右两侧的履带结构的转速，使得所述主架体在水平方向上与护栏板的垂直距离趋于设定距离D，同时使得主架体与车道线夹角趋于设定角度θ。微控制单元将计算出控制信号u^k叠加至原控制信号并传递至驱动组件，控制驱动电机控制左右两侧所诉履带结构运动修正机器人空间姿态。本发明的驱动电机采用的是直流无刷电机，方便控制且体积小巧，有利于所述主架体空间有效利用。

现有的防撞护栏检测技术中，多采用人工检测方法，检测效率低下、耗时费力，且检测结果质量并不理想，少有机器人自动检测方法。本发明从根本上解决了这个问题，采用自主循迹履带机器人检测方式，无论是在解放劳动力还是提高检测效率及检测质量上，都更胜一筹。本领域在机器人运动控制方法上均采用循迹控制，但是均单一车道线循迹或防撞护栏循迹控制，在实际道路中车道线以及防撞护栏并不是完全连贯的，其中会有一定距离的单方面断层，这种情况下的单一循迹难免会失去控制效果，存在一定的安全隐患。本发明从根本上解决由于车道线或防撞护栏单方面断层而导致的循迹失控，因此只要解决了循迹目标单一化的问题，从而就解决了机器人循迹失控的问题。本发明通过激光雷达检测主架体与防撞护栏的水平面上的距离，同时采用OpenMV的嵌入式图像处理模块检测主架体与车道线在水平面上的夹角，从而使得机器人能够在循迹目标单方面断层时进行控制权限移交，在没有断层的情况下进行双目标循迹。然后判断出相对位置，融合计算得到主架体相对于防撞护栏的绝对水平-垂直距离，然后再对左右履带结构进行继续控制，从根本上解决了循迹目标单方面断层循迹失控的问题。本发明提供的一种用于采集高速公路防撞护栏参数的履带机器人，不仅能够实现高精度的参数采集，还可以对防撞护栏参数进行动态自动扫描检测。

本发明的上位机通过Lora无线局域网模块和系统的微控制单元进行组网控制，系统中的微控制单元采用STM32实现嵌入式的数据采集和控制，各个模块通过有线通讯方式连接于微控制单元相互协同控制，确保整个系统的循迹运动平稳快速。同时在上位机中可以对机器人进行手动控制，可以方便的对机器人进行初始化配置，并且可以遥操机器人全方位移动。在机器人进行采集作业过程中，机器人的两组直流无刷电机首先通过STM32按照设定的初始速度输出相同的脉冲电平信号和相反的电平控制信号，使直流无刷电机拥有理想的转速以保证机器人平稳快速移动。再通过激光雷达传感器和嵌入式图像处理模块OpenMV采集得到的机器人空间姿态信息，融合计算的补偿输出脉冲数，对移动状态下的机器人进行空间姿态修正，使得检测机器人在作业中能够有效的与防撞护栏保持固定横向距离。当双循迹目标中当方面断层时，移交控制权限，以解决循迹失控问题，从而实现机器人稳定的循迹控制。

当双循迹目标中当方面断层时，通过将断层目标的检测值置为设定值，完成控制权限移交，未断层目标检测值随动变化继续修正融合计算出的补偿输出脉冲数延续循迹，以解决循迹失控问题，从而实现机器人稳定的循迹控制。

本实例工作过程：

(1)、将机器人放置于高速公路的应急车道内，将驱动部件的电池和控制电路相连接，给驱动组件上电；

(2)、通过上位机或手持遥控器控制机器人的行进，使采集传感器组件与护栏板保持一定距离，并调整机器人姿态，使之稳定匀速行驶；

(3)、发送开启GPS定位，定位模块启动，可通过上位机实时查看机器人行进准确位置。

(4)、发送开启采集板形及高度指令，线结构光发射器与工业相机开启，采集图像经校正模块进行Y方向的校正后发送至上位机进行波形和高度识别，并将数据记录。

(5)、将护栏板卡于C型支架内，发送开启采集厚度指令，所述C型支架两侧激光位移传感器上电并采集信息，位移信息由微控制单元处理后后发送至上位机，上位机得到护栏板厚度并记录。

(6)、采集任务完成后，上位机或手持遥控器发送停止指令，机器人暂停行进，采集模块电源断电，驱动部件的电池和控制电路断开，驱动组件断电。本实例采用电池换电的方式为驱动部件提供能量，摆脱了野外充电难的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，包括本体、传感器机构(2)、运动机构(3)及上位机，所述运动结构安装于所述本体的下方，所述传感器机构(2)安装于所述本体上，所述传感器机构(2)用于采集数据传输给所述上位机，所述上位机用于控制所述本体与护栏板之间的位置；所述传感器机构(2)包括采集传感器组件(23)和检测传感器组件(23)，所述采集传感器组件(23)包括线结构光发射器、工业相机与激光位移传感器(232)；检测传感器组件(23)包括激光雷达传感器、GPS模块、姿态检测传感器与嵌入式图像处理模块。

2.根据权利要求1所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述本体包括履带(313)结构和主架体(1)，所述主架体(1)安装在所述履带(313)结构上，所述主架体(1)包括支架组件(21)和驱动舵机(22)，所述传感器机构(2)安装在所述支架组件(21)上；所述支架组件(21)包括支撑立杆(211)、杆座(212)、横杆(213)、C型支架(214)及顶盒(215)，所述支撑立杆(211)安装在所述杆座(212)上，所述横杆(213)与所述支撑立杆(211)连接，所述C型支架(214)安装在所述横杆(213)远离所述支撑立杆(211)的一端，所述顶盒(215)安装在所述支撑立杆(211)的顶部；所述驱动舵机(22)安装在所述C型支架(214)的底部，用于驱动所述C型支架(214)相对所述横杆(213)转动；所述顶盒(215)上安装有激光雷达传感器，所述C型支架(214)上安装有激光位移传感器(232)。

3.根据权利要求1所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述运动机构(3)包括履带部件(31)与驱动部件(314)，所述驱动部件(314)用于驱动所述履带部件(31)运动，所述履带部件(31)包括主动轮(311)、从动轮组件、履带(313)和连杆(316)；所述驱动部件(314)与所述上位机连接，所述主动轮(311)与所述驱动部件(314)的输出轴连接，所述从动轮组件通过连杆(316)与所述主动轮(311)连接，所述驱动组件设于与所述主架体(1)内部，驱动组件通过蜗轮蜗杆与所述主动轮(311)连接，所述驱动组件与所述上位机连接用于控制所述履带部件(31)。

4.根据权利要求3所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述履带部件(31)还包括支架结构(317)和底座(315)，所述支架结构(317)两端分别连接主架体(1)与履带部件(31)，所述底座(315)与所述支架结构(317)连接。

5.根据权利要求4所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述支架结构(317)为中空的，中空的支架结构(317)内安装有蓄电池，所述蓄电池与所述运动机构(3)和所述传感器机构(2)电连接。

6.根据权利要求3所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述履带(313)部分还包括U型卡槽(318)，所述U型卡槽(318)卡入到主动轮(311)，所述U型卡槽(318)与所述连杆(316)连接。

7.根据权利要求3所述的用于高速公路护栏板检测的机器人，其特征在于，所述从动轮组件包括第一从动轮(319)、第二从动轮(320)、第三从动轮(321)和第四从动轮(312)，所述第一从动轮(319)、第二从动轮(320)和第三从动轮(321)的大小一样，所述第四从动轮(312)的大小与所述主动轮(311)一样，所述第一从动轮(319)在外径小于主动轮(311)的外径；所述连杆(316)位于所述第一从动轮(319)和第三从动轮(321)中间转轴的上部，位于所述第二从动轮(320)中间转轴的下部。

8.一种用于高速公路护栏板检测的机器人控制方法，所述控制方法用于控制权利要求1-7任一项所述的机器人，其特征在于，包括：

S1、采集本体与车道线之间的夹角θ′，以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α；

S2、根据本体与车道线之间的夹角θ′以及本体与护栏板之间的最大距离d及其方向角α，计算出修正后的本体与护栏板之间的垂直距离D′；

S3、将计算得出的垂直距离D′与设定的本体与护栏板之间的距离D计算得出本体的控制信号u^k；

S4、通过本体的控制信号u^k进行修正所述本体的空间姿态。

9.根据权利要求8所述的用于高速公路护栏板检测的机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、根据采集到的本体与护栏板之间的最大距离d和方向角α根据以下式(1)计算得到本体映射到护栏板水平面的的水平距离d′：

d′＝d×sinα(0＜α＜π) (1)

S22、根据本体映射到护栏板水平面的的水平距离d′，以及本体与车道线之间的夹角θ′根据式(2)计算得出D′：

D′＝d′×cos(θ′-θ)(-π/2＜θ′-θ＜π/2) (2)

其中，D′表示本体与护栏板之间的水平-垂直距离，θ为预设的本体与车道线之间的夹角。

10.根据权利要求9所述的用于高速公路护栏板检测的机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括根据公式(3)、(4)、(5)、(6)和(7)计算得出本体的控制信号u^k：

ΔD_K＝D′_k-D (3)

其中，ΔD_K为当位置误差，K_p为调速比例因子，K_i为调速积分因子，K_d为调速微分因子，k表示为第k时刻，k-1即当前k时刻上一时刻；

表示调速当前误差比例项，

表示调速误差积分项，

表示调速误差微分项。

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