CN114991045A - 一种潮汐车道机器人及其移动方法 - Google Patents

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麦嘉文
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文警
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朱水晶
黄为联
朱秀媚
冯洁文
朱艳萍
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Abstract

本发明公开了一种潮汐车道机器人及其移动方法，属于智能设备领域。一种潮汐车道机器人，包括位于机箱内的反应部、用于承载机箱移动的驱动部；反应部包括感应组件、控制组件；感应组件获取机箱周边设定范围内的障碍物位置信息、机箱所处位置信息；控制组件基于感应组件获取的信息，控制驱动模块的启停状态的切换、启停的持续时间；它可以实现将异向车道的分界路障一次性自动移动，减少人力成本和时间成本。

Description

一种潮汐车道机器人及其移动方法
技术领域
本发明属于智能设备领域，更具体地说，涉及一种潮汐车道机器人及其移动方法。
背景技术
潮汐车道是在道路路段，根据交通流需求可改变车辆行驶方向的车道。
一般的，路政部门会在两个相邻的不同行驶方向的车道之间设置路障，以示意该处为异向车道的分界线。但潮汐车道的车道行驶方向变更时间恰恰是早晚高峰等车流量、人流量较多的时刻，按照现有的通过人力将每个路障进行移动的方式，速度太慢，不能一次性将异向车道的分界线进行移动；在路障移动过程中，存在车道数量由多变少的过程，易引发交通拥堵，得不偿失；而通过人力来移动每个路障，引其处于车流量、人流量较多的时间段和路段，搬运者已受到人身安全的受侵犯的潜在危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种潮汐车道机器人及其移动方法，它可以实现将异向车道的分界路障一次性自动移动，减少人力成本和时间成本。
本发明的一种潮汐车道机器人，包括位于机箱内的反应部、用于承载机箱移动的驱动部；
反应部包括感应组件、控制组件；感应组件获取机箱周边设定范围内的障碍物位置信息、机箱所处位置信息；控制组件基于感应组件获取的信息，控制驱动模块的启停状态的切换、启停的持续时间。
作为本发明的进一步改进，控制组件包括无线传输模块、控制器；控制器通过无线传输模块与外界的远端程序连接，以使控制器受外界的远端程序控制。
作为本发明的进一步改进，反应部还包括雾化喷雾系统；雾化喷雾系统的输出端位于机箱表面；雾化喷雾系统受控制组件控制，以在机箱移动时启动；雾化喷雾系统向机箱周边设定范围内输出消毒水的水雾。
作为本发明的进一步改进，反应部还包括语音警示系统；语音警示系统的输出端位于机箱表面；语音警示系统受控制组件控制，以在机箱移动时启动；语音警示系统输出警报音或设定的语音。
作为本发明的进一步改进，控制组件包括延迟器、控制器；控制器与延迟器电性连接，以使控制器在设定时间后切换启停状态。
作为本发明的进一步改进，感应组件包括雷达传感器、磁感传感器；雷达传感器的接收端、磁感传感器的接收端均设置于机箱的移动路径方向的表面；雷达传感器、磁感传感器均与控制组件电性连接，雷达传感器向控制组件传递机箱移动路径上的障碍物信息，磁感传感器向控制组件传递机箱位于设定移动路径的具体位置信息。
作为本发明的进一步改进，驱动部为驱动车；驱动车包括避震弹簧、行驶轮、传动皮带、档波器、波箱变档手动开关、电动机、同步轮；电动机位于机箱内，并受控制组件控制，电动机的输出端与档波器的输入端连接；档波器的输出端与一同步轮同轴连接；至少另一同步轮与同步轮通过传动皮带连接形成皮带传动组件；至少另一同步轮与一传动轴同轴连接；至少一对行驶轮通过一传动轴固定连接，行驶轮均贯穿机箱的下壁位于机箱下侧；避震弹簧数量为两个且对称地设置于传动轴外周，避震弹簧的一端与机箱的水平内壁连接。
本发明的一种潮汐车道机器人的移动方法，控制至少一个潮汐车道机器人，其特征在于：包括以下步骤：
控制组件获取移动目标位置并规划移动路径；
控制组件获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
在所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件启动驱动部承载机箱移动，且控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
在所述范围内存在障碍物干涉移动路径时，控制组件停止所有潮汐车道机器人的驱动部承载机箱移动，且控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
控制组件实时获取机箱位于移动路径上的具体位置；
在机箱位于移动目标位置时，控制组件控制驱动部停止；
在驱动部停止时，且机箱未位于移动目标位置时，且所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件启动驱动部承载机箱向移动目标位置移动。
作为本发明的进一步改进，控制组件在启动驱动部时，控制组件控制雾化喷雾系统向机箱周边设定范围内输出消毒水的水雾；控制组件在启动驱动部时，控制组件控制语音警示系统向机箱外传递语音播报。
作为本发明的进一步改进，在机箱未位于移动目标位置，且在所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件延迟3秒启动驱动部；在所述3秒时间内，控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过设置雷达传感器、磁感传感器，获取机箱移动路径上的障碍物信息和机箱位于设定移动路径的具体位置信息；控制组件控制驱动部的启停状态的切换和启停状态的持续时间，仅在所有机箱的移动路径前方250mm～300mm没有障碍物的状态下，驱动部才启动，承载机箱向移动目标位置移动，有效保证多个潮汐车道机器人组成的分界线同时移动，且不会被障碍物撞击；
本发明通过设置驱动部的启动具有3秒的延迟，来保证机箱不会被快速驶来的车辆撞击；
本发明通过设置无线传输模块与外界的远端程序连接，使得使用者可远程操作驱动部的启停，可在任意移动路径上停止机箱，更加灵活，可应用于紧急事故情况下；
本发明的驱动部启动后机箱向外喷洒消毒药水的水雾，并播报警示语音，提示车辆远离机箱，防止机箱被车辆撞伤；
本发明驱动部具有波箱变档手动开关，可使机箱断电等突发情况下，手动推动机箱移动。
附图说明
图1为本发明的具体实施例一的反应部的系统图；
图2为本发明的具体实施例一的正视平面剖视结构示意图；
图3为本发明的具体实施例一的左视平面剖视结构示意图；
图4为本发明的具体实施例一的正视平面外观结构示意图；
图5为本发明的具体实施例一的后视平面外观结构示意图；
图6为本发明的具体实施例一的驱动车的正视平面结构示意图；
图7为本发明的具体实施例一的驱动车的左视平面结构示意图；
图8为本发明的具体实施例一的驱动车的后视平面结构示意图；
图9为本发明的具体实施例二的正视平面剖视结构示意图；
图10为本发明的具体实施例二的左视平面剖视结构示意图；
图11为本发明的具体实施例二的正视平面外观结构示意图；
图12为本发明的具体实施例二的后视平面外观结构示意图；
图13为本发明的具体实施例二的驱动车的俯视平面结构示意图；
图14为本发明的具体实施例二的驱动车的正视平面结构示意图；
图15为本发明的具体实施例二的驱动车的左视平面结构示意图；
图16为本发明的机器人运行流程图。
图中标号说明：
反应部10、雾化喷头11、警示灯12、储水罐13、抽水泵14、集成电路模块15、雷达传感器16、太阳能板17、机箱开锁口18、履带式驱动车20、避震弹簧21、带轮22、传动皮带23、档波器24、波箱变档手动开关25、电动机26、同步轮27、缓冲胶28、滚轮式驱动车30、车架31、车轮32。
具体实施方式
具体实施例一：请参阅图1-8的一种潮汐车道机器人，包括位于机箱内的反应部10、用于承载机箱移动的驱动部、用于提供电能的供电部。
反应部10包括控制组件、感应组件、警示组件。
控制组件包括控制器、天线、延迟器、二次保护传感器；
控制器与感应组件、警示组件、驱动部、供电部电性连接；控制器接收感应组件获取的信息，控制器控制警示组件的启停，控制器控制驱动部的启停；控制器设定机器人的移动目标位置并规划机箱所处位置至移动目标位置的移动路径；
天线与控制器电性连接，天线用于无线传输，控制器通过天线与外界的远端程序连接，以使控制器受外界的远端程序控制，外端程序包括手机APP、计算机程序等，使得使用者可远程操纵控制器；
延迟器与控制器电性连接，延迟器可以是控制器中的功能模块；延迟器用于延迟控制器的启动，在控制器接收到启动驱动部的信号后，延迟器使得驱动部延迟3秒后启动；
二次保护传感器与控制器电性连接，二次保护传感器与感应组件、警示组件、驱动部、供电部均电性连接，以保护大电流、高电压的电子部件。
感应组件包括磁感传感器、雷达传感器16；
磁感传感器的信号接收端位于机箱的移动路径方向的表面；磁感传感器与控制器电性连接；磁感传感器用于获取机箱在设定的移动路径上的具体位置，并将获取的信息传递给控制器；
雷达传感器16的信号接收端设置于机箱的移动路径方向的表面；雷达传感器16与控制器电性连接，雷达传感器16向控制组件传递机箱移动路径上250mm～300mm范围内的障碍物信息。
警示组件包括警示灯、语音提示器、冷光板、雾化喷雾系统；
警示灯具有警示灯功能开关，警示灯功能开关与控制器电性连接，控制器控制警示灯的启停状态切换、启停状态的持续时间；警示灯启动时发出闪烁的光源；警示灯仅在控制器操纵驱动部启动时才被控制器操纵启动；
语音提示器是语音警示系统的输出部件，语音警示系统与控制器电性连接，语音警示系统储存有警示语音内容和警示音乐内容；控制器控制语音警示系统的启停状态切换、启停状态的持续时间；语音警示系统启动时语音提示器播报警示语音内容和警示音乐内容，告知附近车辆该机器人正在运作，避免发生碰撞；语音警示系统仅在控制器操纵驱动部启动时才被控制器操纵启动；
冷光板固定设置与机箱的外壁，冷光板与控制器电性连接，控制器控制冷光板的启停状态切换、启停状态的持续时间；冷光板启动时成为低温光源，作为在自然光照条件不足情况下的警示光源，告知附近车辆该机器人正在运作，且该机器人为异向车道之间的分界线组成部分；
雾化喷雾系统包括雾化喷头11、储水罐13、抽水泵14；雾化喷头11是雾化喷雾系统的输出端；储水罐13内盛装有消毒水；抽水泵14与控制器电性连接，以抽取储水罐13内的水由雾化喷头11喷出机箱外；雾化喷头11位于机箱表面；控制器控制抽水泵14的启停状态切换、启停状态的持续时间；雾化喷雾系统启动时，由雾化喷头11向外界输出水雾状的消毒水，以降低驱动部产生的二氧化碳以及行驶中的扬尘，还可以为周围环境进行消毒；雾化喷雾系统仅在控制器操纵驱动部启动时才被控制器操纵启动。
供电部包括太阳能储电系统和锂电池储电系统；
太阳能储电系统包括太阳能板，太阳能板固定设置于机箱的外壁；
锂电池储电系统包括24V的蓄电池，蓄电池和控制器之间还设置有保险丝。
供电部为反应部10和驱动部供电。
驱动部为驱动车，本实施例中采用履带式驱动车20；
机箱内固定设置有隔板，隔板上侧的腔室放置反应部10的零部件，隔板下侧的腔室放置履带式驱动车20，履带式驱动车20承载机箱；
履带式驱动车20包括底盘、避震弹簧21、带轮22、传动皮带23、档波器24、波箱变档手动开关25、电动机26、同步轮27；
带轮22数量为两个，两个带轮22均与底盘固定连接，两个带轮22通过一传动轴连接，以使两个带轮22同时转动；带轮22均贯穿机箱下壁与地面接触，以使机箱离地一定距离；
底盘上固定设有四根对称分布的支撑柱，支撑柱上端均设有避震弹簧21，避震弹簧21均与机箱内的隔板下端面抵接，自由状态下避震弹簧21呈可压缩状态；
两个带轮22之间设有带轮传动组件，带轮传动组件包括两个同步轮27和传动皮带23；一同步轮27与传动轴同轴地固定连接，另一同步轮位于传动轴上侧并与一支撑柱固定地转动连接；两个同步轮27之间通过传动皮带23连接以同时转动；
位于上侧的同步轮27与档波器24的输出端固定地同轴连接；
档波器24固定地设置于带轮22的上侧，档波器24的输入端与电动机26的输出端固定连接，档波器24用来调节带轮22的转动速率；
电动机26固定地设置于带轮22的上侧，电动机26与控制器电性连接以受控制器的控制；控制器控制电动机26的启停状态切换、启停状态的持续时间。
机箱的外壁开设有轮式空挡钥匙孔，钥匙孔对应的内侧设有空挡锁扣，可通过钥匙解开空档，手动推动机器人，适用于机器人损坏或机器人安装前的使用；
本实施例中的多个机器人排列成一队，多个机器人组成的分界线为异向车道的分界线，当潮汐车道需要变更车道行驶方向时，即异向车道的分界线转移了，该队机器人同步地向新的异向车道分界线处移动；该队机器人的移动方法，包括以下步骤：
S10.启动机器人，所有机器人同步连接，获取移动目标位置并规划移动路径；
S20.在启动机器人的3秒时间内，警示灯亮、语音播报响、冷光板亮，驱动部延迟运行，磁感应检测机器人移动起点位置，雷达传感器检测250mm～300mm范围内是否存在障碍物；若是则进行S30步骤；若否则持续循环S20步骤；
S30.驱动部运行，雾化系统启动，警示灯灭，语音播报停；
S40.机器人向目标位置移动，雷达传感器持续检测，250mm～300mm范围内是否存在障碍物；若是则中止驱动部运行、中止雾化系统运行，并返回至S20步骤；若否则维持驱动部、雾化系统、雷达传感器运行，并进行S50步骤；
S50.判断机器人是否已经行走完成设定的移动路径；若是则中止驱动部运行、中止雾化系统运行，并运行S60步骤；若否则返回S40步骤；
S60.磁感应传感器检测机器人位置，判断是否位于设定的目标位置；若是则进行S70步骤；若否则重启驱动部运行，使得机器人移动至目标位置，再进行S70步骤；
S70.手动确认机器人停止运行，并关停所有机器人的所有部件运行。
需要说明的是，上述所有机器人的任一零部件(除警示灯外)的运行停止，均指所有机器人同一零部件的共同运行或停止；在机器人移动过程中雷达传感器检测到250mm～300mm范围否存在障碍物，而导致机器人移动中止，警示灯亮的，仅使检测到障碍物的机器人的警示灯亮，其余未检测到障碍物的机器人警示灯不亮，但驱动部均需要中止运行。
在本实施例中，使用者是通过手机APP远程遥控机器人运行或停止的；手机APP上包括左行启动键A、右行启动键B、停止启动键D；键A与键B择一按下；键D按下后可实现点停，即任意时刻的停止，按下D键后机器人处于待机状态，需要触发键A或键B后再次唤醒。
另外，使用者也可以通过手动拧转钥匙，将档波器24切换为空档，实现机器人在移动过程中的紧急停止；机器人的点停或紧急停止时，延迟器不启动，实现机器人的实时停止，有效避免机器人在紧急事故中无法及时刹车而导致碰撞事故的问题发生。
本实施例中的警示灯自由红蓝光切换的功能选择，切换可由手动切换或远程操控切换。
具体实施例二：与具体实施例一不同的是，请参阅图9-15的一种潮汐车道机器人，具体实施例一中使用的是履带式驱动车20；本实施例中使用的是滚轮式驱动车30。
滚轮式驱动车30包括车架31、车轮32、避震弹簧21、传动皮带23、档波器24、波箱变档手动开关25、电动机26、同步轮27、缓冲胶28；
车轮32具有四个，成对地分布在车架31四周；每对车轮32之间具有传动轴，两根传动轴之间具有传动机构，实现四个轮子同时转动；车轮32均贯穿机箱下壁与地面接触，以使机箱离地一定距离；
车架31上固定设有四根对称分布的支撑柱，支撑柱上端均设有避震弹簧21，避震弹簧21上端固定设置有缓冲胶28，缓冲胶28均与机箱内的隔板下端面抵接，缓冲胶28由弹性材料制成；
每根传动轴上均固定地同轴设置有同步轮27，在车架31上侧也设有一同步轮27，三个同步轮27通过传动皮带23形成传动组件；位于车架31上侧的同步轮27与位于车架31上侧的档波器24的输出端固定地同轴连接；
档波器24的输入端与电动机26的输出端固定连接，档波器24用来调节带轮22的转动速率；
电动机26固定地设置于车架31的上侧；电动机26与控制器电性连接以受控制器的控制；控制器控制电动机26的启停状态切换、启停状态的持续时间；
本实施例中机箱的外壁开设了波箱变档手动开关25，可以实现档波箱24的手动换挡；
本实施例中的机器人的操作方法与具体实施例一中的操作方法相同。

Claims (10)

1.一种潮汐车道机器人，其特征在于：包括位于机箱内的反应部(10)、用于承载机箱移动的驱动部；
反应部(10)包括感应组件、控制组件；感应组件获取机箱周边设定范围内的障碍物位置信息、机箱所处位置信息；控制组件基于感应组件获取的信息，控制驱动模块的启停状态的切换、启停的持续时间。
2.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：控制组件包括无线传输模块、控制器；控制器通过无线传输模块与外界的远端程序连接，以使控制器受外界的远端程序控制。
3.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：反应部(10)还包括雾化喷雾系统；雾化喷雾系统的输出端位于机箱表面；雾化喷雾系统受控制组件控制，以在机箱移动时启动；雾化喷雾系统向机箱周边设定范围内输出消毒水的水雾。
4.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：反应部(10)还包括语音警示系统；语音警示系统的输出端位于机箱表面；语音警示系统受控制组件控制，以在机箱移动时启动；语音警示系统输出警报音或设定的语音。
5.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：控制组件包括延迟器、控制器；控制器与延迟器电性连接，以使控制器在设定时间后切换启停状态。
6.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：感应组件包括雷达传感器(16)、磁感传感器；雷达传感器(16)的接收端、磁感传感器的接收端均设置于机箱的移动路径方向的表面；雷达传感器(16)、磁感传感器均与控制组件电性连接，雷达传感器(16)向控制组件传递机箱移动路径上的障碍物信息，磁感传感器向控制组件传递机箱位于设定移动路径的具体位置信息。
7.根据权利要求1所述的一种潮汐车道机器人，其特征在于：驱动部为驱动车；驱动车包括避震弹簧(21)、行驶轮、传动皮带(23)、档波器(24)、波箱变档手动开关(25)、电动机(26)、同步轮(27)；电动机(26)位于机箱内，并受控制组件控制，电动机(26)的输出端与档波器(24)的输入端连接；档波器(24)的输出端与一同步轮(27)同轴连接；至少另一同步轮(27)与同步轮(27)通过传动皮带(23)连接形成皮带传动组件；至少另一同步轮(27)与一传动轴同轴连接；至少一对行驶轮通过一传动轴固定连接，行驶轮均贯穿机箱的下壁位于机箱下侧；避震弹簧(21)数量为两个且对称地设置于传动轴外周，避震弹簧(21)的一端与机箱的水平内壁连接。
8.一种潮汐车道机器人的移动方法，控制至少一个根据权利要求1至7任一所述的潮汐车道机器人，其特征在于：包括以下步骤：
控制组件获取移动目标位置并规划移动路径；
控制组件获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
在所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件启动驱动部承载机箱移动，且控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
在所述范围内存在障碍物干涉移动路径时，控制组件停止所有潮汐车道机器人的驱动部承载机箱移动，且控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息；
控制组件实时获取机箱位于移动路径上的具体位置；
在机箱位于移动目标位置时，控制组件控制驱动部停止；
在驱动部停止时，且机箱未位于移动目标位置时，且所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件启动驱动部承载机箱向移动目标位置移动。
9.根据权利要求8所述的一种潮汐车道机器人的移动方法，其特征在于：控制组件在启动驱动部时，控制组件控制雾化喷雾系统向机箱周边设定范围内输出消毒水的水雾；控制组件在启动驱动部时，控制组件控制语音警示系统向机箱外传递语音播报。
10.根据权利要求8所述的一种潮汐车道机器人的移动方法，其特征在于：在机箱未位于移动目标位置，且在所述范围内无障碍物干涉移动路径时，控制组件延迟3秒启动驱动部；在所述3秒时间内，控制组件实时获取移动路径上设定范围内的障碍物信息。
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