CN115847445A - 一种道路施工安全警示机械人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路施工安全警示机械人，包括：机械人本体和警示系统，其中，机械人本体包括：万向球、移动底座和箱体；警示系统包括：工控机、单片机、红外传感模块、声光报警模块和控制驱动模块；其中，红外传感模块用于获取车辆的距离信息，工控机用于判断车辆是否进入警示区域中；单片机用于驱动声光报警模块发出声光报警，并利用控制驱动模块驱动可摆动手臂转动，以警示进入警示区域的车辆。本发明解决了传统道路施工警示牌在夜晚等特殊条件下无法发挥良好的警示功能问题，从而能降低道路交通事故的发生概率，保障交通安全。

Description

一种道路施工安全警示机械人

技术领域

本发明涉及道路施工安全领域，具体涉及一种道路施工安全警示机械人。

背景技术

道路施工改造、扩建与养护是维持或提升道路功能的日常工作。为了满足养护改造期间车辆的基本通行需求，路政部门在对道路进行改造、扩建与养护时，一般不会对道路进行全封闭施工，都是施工作业与车辆通行同时进行；而且受工期影响，昼夜施工均可能存在。由于施工区域路段车辆通行宽度变窄，加上夜间施工路段光照强度偏弱且司机此时间段容易疲劳驾驶，造成驾驶人员获取并处理道路环境信息的难度加大，易导致严重的交通事故发生。虽然施工道路路段夜间通常现场会布设警示牌，给予司机道路施工提醒，但固定的警告标志设置警示提醒程度不足，易被夜间疲劳驾驶的司机忽略，导致司机往往撞上警示牌后继续前行直至撞上施工区域人员与设备才会反应过来，造成人员伤亡和经济损失。

在移动性方面，传统道路警示牌均采用固定设置，而当前的道路机械假人只能通过摆动手臂以起到警示作用，不可移动。在司机处于疲劳驾驶注意力不集中状态时，该类道路机械假人由于其不可移动性，警示性较差，很难让司机注意到前方施工标志。

在可操作性方面，传统道路警示牌以及当前的道路机械假人均未设置操作系统，一经设置，不具有可更改性，面对不同的施工环境以及道路交通状况，不具有相应的适应性。而且警示形式上较为单一，施工人员不可根据具体状况设置相应的警示信息。

此外，已有的各类交通机器人存在造价成本过高、地域局限性较大、寿命维护成本过高等不足，并未集中到同一设备中，相关方案亟待完善。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提供一种道路施工安全警示机械人，以期能解决传统道路施工警示牌在夜晚等特殊条件下无法发挥良好的警示作用问题，提醒驾驶员施工改道信息，从而能降低道路交通事故的发生概率，保障交通安全。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种道路施工安全警示机械人的特点在于，包括：机械人本体和警示系统，所述机械人本体包括：万向球、移动底座和箱体；所述警示系统包括：工控机、单片机、红外传感模块、声光报警模块和控制驱动模块；

在所述移动底座的底板上设置有两个驱动轮和两个转向轮，其中，两个驱动轮分别与驱动电机连接，两个转向轮分别与转向电机连接；

在所述移动底座上设有电源开关以及显示触摸屏，所述电源开关用于控制所述移动载体的总电源；

在所述移动底座与所述箱体之间设置有所述万向球，用于实现箱体的转向；

在所述箱体上安装有红外检测器、LED显示屏、警示灯和喇叭；

在所述箱体内设有手臂发电机，所述发电机的输出轴与转轮相连，所述转轮的外缘处通过一转轴与连接板相连，所述连接板的顶部分别连接有一对手臂内杆，在所述一对手臂内杆的两端分别通过手臂支座在所述箱体的外侧安装有可摆动手臂；

所述显示触摸屏用于设置移动载体的移动范围；

所述红外传感模块通过红外传感器检测获取车辆与自身的距离信息并发送给所述工控机，所述工控机将距离信息与所设置的距离阈值进行比较，若小于距离阈值，则表示车辆进入警示区域中，并发送警示命令给所述单片机；

所述单片机根据警示命令发送控制信号分别给所述声光报警模块和控制驱动模块，使得所述声光报警模块将所述警示灯点亮并启动所述喇叭发出报警音，以警示进入警示区域的车辆；

所述控制驱动模块根据控制信号开启所述驱动电机和转向电机，使得所述驱动轮和转向轮运动，并带动所述机械人本体在所设定的移动范围内移动；

同时，所述控制驱动模块根据控制信号开启所述手臂电机，使得所述手臂电机驱动所述转轮转动，并带动连接板和一对手臂内杆联动，从而使得所述可摆动手臂绕所述转轴转动，以警示进入警示区域的车辆。

本发明所述的道路施工安全警示机械人的特点也在于，所述可摆动手臂上设置有反光条。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1. 本发明机械人在定轨移动的基础上，融入可变信息标志（Variable MessageSigns，VMS）图像与视频技术和声光报警模块，加入了操作系统，可设置定轨移动，利用红外线识别与避障技术及时反馈，为驾驶员设计了不容易引起视觉疲劳的机械人，改善了驾驶员在夜间等特殊情况下驾驶时，对于传统警示装置产生的视觉疲劳，从光学和声学角度提升警示效果。

2. 本发明机械人可以通过设置和改变机械人的移动范围，以面对不同的施工环境以及道路交通状况，具有相应的适应性，以起到更好的警示作用。

附图说明

图1为本发明的安全机械人的外部结构示意图；

图2为本发明的安全机械人的内部结构示意图；

图3为本发明的安全机械人的底部结构示意图；

图4为本发明的警示系统和硬件装置的流程设计图；

图中标号：1-移动载体，2-驱动轮，3-转向轮，4-驱动电机，5-转向电机，6-显示触摸屏，7-箱体，8-LED显示屏，9-摆动手臂，10-手臂支座，11-警示灯，12-喇叭，13-电源开关，14-手臂电机，15-转轮，16-连接板，17-手臂内杆，18-红外传感器，19-电源模块，20-警示系统，21-万向球，22-底座。

具体实施方式

本实施例中，一种道路施工安全警示机械人，在警示性、移动性、可操作性等方面进行了功能性完善与创新，旨在为道路施工改造，尤其在夜间或者雨雪等恶劣天气期间起警示作用，提醒驾驶员施工改道信息，降低道路交通事故的发生概率，保障交通安全；具体的说，该机械人包括：机械人本体和警示系统;机械人本体包括：万向球、移动底座22和箱体7；警示系统20包括：工控机、单片机、红外传感模块、电源模块、声光报警模块和控制驱动模块； 其中，电源模块采用了太阳能与蓄电池结合的供电方式以应对极端寒冷条件，保证道路施工安全警示机械人的正常运行；

如图1和图3所示，机械人本体在移动载体1的移动底座22的底板上设置有两个驱动轮2和两个转向轮3，其中，两个驱动轮2分别与驱动电机4连接，两个转向轮3分别与转向电机5连接，从而控制移动载体1前进，后退以及转向；

在移动底座22上设有电源开关13以及显示触摸屏6，显示触摸屏6用于设置机械人移动范围和显示字样、语音播报内容，用于控制机械人手臂支座10和摆动手臂9进行摆动、发光和警示灯11闪烁，电源开关13用于控制移动载体1的总电源；

在移动底座22与箱体7之间设置有万向球，用于实现箱体7的转向；

由工控机和单片机共同组成控制终端部分，如图4所示，控制终端分为上层控制系统和下层控制系统；上层控制系统主要工作为实现任务管理、运动轨迹生成，下层控制系统主要工作为实现机械人的行为控制、传感器信息收集处理；根据红外传感信息产生进入警示区域车辆的距离信息，传递到运动控制器，运动控制器通过解释上层控制系统传递过来的信息并执行相应程序，实现机械人控制；按照预设的行走任务来控制机械人完成移动、挥动和告警工作，并将采集的数据进行存储，便于工作人员设定告警阈值从而生成设备告警信息；

在箱体7上安装有红外检测器18、LED显示屏8、警示灯11和喇叭12；

机械人本体上的红外检测器18收集前方路况信息并实时发送给控制终端，控制终端根据接收到的路况信息进行识别，构建安全识别区域；当有车辆闯入安全识别区域时，机械人开始移动进行警示；

LED显示屏8可以旋转折叠，便于收纳；当使用时，将LED屏旋转处于竖直状态；

如图2所示，在箱体7内设有手臂发电机14，发电机14的输出轴与转轮15相连，转轮15的外缘处通过一转轴与连接板16相连，连接板16的顶部分别连接有一对手臂内杆17，在一对手臂内杆17的两端分别通过手臂支座10在箱体7的外侧安装有可摆动手臂9；白天时，机械人可摆动手臂9上设有反光条可以警示驾驶员；夜晚可以打开手臂内灯，警示驾驶员；施工者也能及时收到警示，及时查看是否有车辆靠近危险工地；

施工人员面对不同的施工环境以及道路交通状况，可根据具体状况对机械人进行具有警示功能的相应移动性和摆动性设置，配合声光效果进行警示，如图4所示，机械人的警示系统运作按照以下步骤进行：

施工人员可根据具体状况在显示触摸屏6上设置移动载体1的移动范围；

红外传感模块通过红外传感器18检测获取车辆与自身的距离信息并发送给工控机，工控机将距离信息与所设置的距离阈值进行比较，若小于距离阈值，则表示车辆进入警示区域中，并发送警示命令给单片机；

单片机根据警示命令发送控制信号分别给声光报警模块和控制驱动模块，使得声光报警模块将警示灯11点亮并启动喇叭12发出报警音，以警示进入警示区域的车辆；其中，声光报警模块包括基于声音警示模块和光学警示模块，声音警示模块在识别到车辆进入一定范围时，通过单片机反馈输出信号，提示相关语音信息，以达到引起区域内车辆驾驶员注意的目的， 光学警示模块运用VMS技术在LED显示内容方面进行设计，显示任意的预设交通警示图案、文字、闪灯，起到高效提醒驾驶员的作用；控制驱动模块根据单片机反馈输出信号，通过控制移动系统，选用c语言编程、单片机控制点击转动等；

综上所述，该机械人采用VMS图像与视频技术，利用红外传感获取信息，设有声光报警模块达到夜间灯光与声音提示的目的，能以起到更好的警示作用；在缩减成本的同时保证了优化后机械人的使用寿命延长，提高了机械人的安全性与稳定性。

Claims (2)

1.一种道路施工安全警示机械人，其特征在于，包括：机械人本体和警示系统(20)，所述机械人本体包括：万向球、移动底座(22)和箱体(7)；所述警示系统(20)包括：工控机、单片机、红外传感模块、声光报警模块和控制驱动模块；

在所述移动底座(22)的底板上设置有两个驱动轮(2)和两个转向轮(3)，其中，两个驱动轮(2)分别与驱动电机(4)连接，两个转向轮(3)分别与转向电机(5)连接；

在所述移动底座(22)上设有电源开关(13)以及显示触摸屏(6)，所述电源开关(13)用于控制所述移动载体(1)的总电源；

在所述移动底座(22)与所述箱体(7)之间设置有所述万向球，用于实现箱体(7)的转向；

在所述箱体(7)上安装有红外检测器(18)、LED显示屏(8)、警示灯(11)和喇叭(12)；

在所述箱体(7)内设有手臂发电机(14)，所述发电机(14)的输出轴与转轮(15)相连，所述转轮(15)的外缘处通过一转轴与连接板(16)相连，所述连接板(16)的顶部分别连接有一对手臂内杆(17)，在所述一对手臂内杆(17)的两端分别通过手臂支座(10)在所述箱体(7)的外侧安装有可摆动手臂(9)；

所述显示触摸屏(6)用于设置移动载体(1)的移动范围；

所述红外传感模块通过红外传感器(18)检测获取车辆与自身的距离信息并发送给所述工控机，所述工控机将距离信息与所设置的距离阈值进行比较，若小于距离阈值，则表示车辆进入警示区域中，并发送警示命令给所述单片机；

所述单片机根据警示命令发送控制信号分别给所述声光报警模块和控制驱动模块，使得所述声光报警模块将所述警示灯(11)点亮并启动所述喇叭(12)发出报警音，以警示进入警示区域的车辆；

所述控制驱动模块根据控制信号开启所述驱动电机(4)和转向电机(5)，使得所述驱动轮(2)和转向轮(3)运动，并带动所述机械人本体在所设定的移动范围内移动；

同时，所述控制驱动模块根据控制信号开启所述手臂电机(14)，使得所述手臂电机(14)驱动所述转轮(15)转动，并带动连接板(16)和一对手臂内杆(17)联动，从而使得所述可摆动手臂(9)绕所述转轴转动，以警示进入警示区域的车辆。

2.根据权利要求1所述的道路施工安全警示机械人，其特征在于，所述可摆动手臂(9)上设置有反光条。

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