CN211220710U - 交通锥倒锥复位控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交通锥倒锥复位控制系统，系统包括由机器人平台、机械抓手装置，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块；驱动装置包括主动力电机、转向电机、抓手电机；机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器。基于上述系统本实用新型实现了对交通锥的自动巡视检测和自动复位。
Description
技术领域
本实用新型涉及交通锥倒锥复位控制技术领域，具体是一种交通锥倒锥复位控制系统。
背景技术
高速公路养护管理工作的顺畅进行是保障高速公路可持续发展的必要条件，目前公路养护作业采用了公路工程行业标准《公路养护安全作业规程》（JTG H30-2015）中的作业控制区布置方法，该方法是采用一组由文字提示牌和交通锥将部分路段封闭形成布控区，通过交通锥引导车辆的行驶。
然而由于自然的风力原因或人为方面的行车碰撞、车辆产生的气流影响，交通锥在安放后经常性地出现倒伏、偏离原位的状况，使后续过往车辆驾驶员无法辨别出布控区而驾车进入，产生极大的安全隐患。因此对倒伏、偏离原位置的路锥进行复位是道路维修、养护、交通管制必然要处理的问题。但由于交通锥布控距离长，并且需要长时间对交通锥放置状态进行巡视，采用人工对交通锥进行复位工作的方式，效率较低，首先会带来很大的人力成本问题；其次，由于布控现场交通情况复杂，人员对手动扶正交通锥时因动作未及时或长时间工作倦怠极易导致安全事故的发生，目前已有多起类似事故案例的发生。
当前国内外，尚无针对交通锥扶正而研发设计的机器人，因此一种能够对交通锥进行长时间巡视，判断路锥是否倒伏、偏离原位，并在判断后能够自动进行路锥的扶正和复位工作的可移动机器人是有实际的迫切需要的。
实用新型内容 本实用新型的目的是提供一种交通锥倒锥复位控制系统，以实现交通路锥的自动巡视和自动复位。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，所述机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：
所述控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块，数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别电接入微处理器；
所述驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机，主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；
所述机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置，所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；
所述人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。
所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器还包括电源管理模块，电源管理模块供电连接至控制器中的微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。
所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述全景摄像机通过多自由度云台集成于机器人平台。
所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述机械抓手装置由多自由度机械臂和连接于多自由度机械臂执行末端的机械抓手构成，其中多自由度机械臂由多个关节臂通过关节转动连接构成，机械抓为双指外夹式机械抓，所述角位移传感器测定每个关节臂的相对转动角度，继而获得机械臂的相对转动角度。
所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器中微处理器还电连接有存储模块。
本实用新型提出的交通锥倒锥复位控制系统，通过设置控制器与驱动装置、机器视觉与感知模块装置和人机交互模块装置配合使用，实现了对已放置交通锥的自动巡视检测和自动复位，减少了人工操作也减小了工作人员的安全风险。另外，本实用新型系统还具有结构简单且安全可靠的优点。
附图说明
图1是本实用新型系统的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，交通锥倒锥复位控制系统，包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：
控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块，数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别电接入微处理器；
驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机，主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；
机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中全景摄像机通过多自由度云台集成于机器人平台，全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置，所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；
人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。
本实用新型实施例中，显示器内置2.4G无线发射与接收模块，遥控器包括控制按键及2.4G无线发射与接收模块，人机交互装置通过2.4G无线发射与接收模块与控制器的数据收发模块无线连接。
本实用新型实施例中，采用ARM Cortex-A15内核Tegra K1芯片作为微处理器。
本实用新型实施例中，驱动装置的控制包括控制各执行机构动作的电机、控制机器人平台的主动电机和转向电机；其中，所有电机的控制原理都一样，除了简单的启动、停止和使能等控制，还有为了正确的传送脉冲量数据，统一采用PWM驱动方式，利用微处理器通道机械抓手控制模块分别对控制各执行机构动作的电机、控制机器人平台的主动电机和转向电机进行调频调速控制，驱动装置也会反馈报警与到位信号经过机械抓手控制模块传送给微处理器。
控制器还包括电源管理模块，电源管理模块供电连接至控制器中的微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。
本实用新型实施例中，电源管理模块电连接的电源装置；电源装置可通过上位机控制220V和24V电源通断，达到电源管理的目的。
机械抓手装置由多自由度机械臂和连接于多自由度机械臂执行末端的机械抓手构成，其中多自由度机械臂由多个关节臂通过关节转动连接构成，机械抓为双指外夹式机械抓，角位移传感器测定每个关节臂的相对转动角度，继而获得机械臂的相对转动角度。
本实用新型实施例中，机械抓手装置由底座、六个关节臂构成的机械臂、机械抓手构成，底座固定在机器人平台上，机械臂中初始段关节臂通过转轴与底座连接，由抓手电机驱动控制，可实现初始段关节臂相对底座的360度旋转；其余5个关节臂依次通过转动关节首尾相连，连接处由相应的抓手电机驱动控制旋转；抓取路锥的机械抓手装配在机械臂中最末端的关节臂的执行末端，连接处由转向电机控制驱动旋转；
本实用新型实施例中，机械抓手采用双指外夹式机械爪，机械抓手由抓手电机控制张开或收紧，抓手电机通过齿轮传动与机械指动力连接，抓手电机与控制器的机械抓手控制模块电连接；
控制器中微处理器还电连接有存储模块。本实用新型实施例中为防止掉电后重要数据丢失而影响正常工作，设计了16K的数据存储空间，微处理器通过I2C总线协议访问作为数据存储空间的AT24C16芯片，写入机器人平台状态位置、机械臂和机械爪状态位置、路锥状态位置信息。AT24C16芯片的1、2、3号脚为I2C地址设置输入脚，将其全部接地，5、6号脚分别接微处理器的数据线SDA和时钟线SCL，7号脚接地，以禁止芯片写保护。
Claims (5)
1.交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，所述机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：
所述控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块，数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别电接入微处理器；
所述驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机，主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；
所述机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置，所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；
所述人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。
2.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器还包括电源管理模块，电源管理模块供电连接至控制器中的微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。
3.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述全景摄像机通过多自由度云台集成于机器人平台。
4.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述机械抓手装置由多自由度机械臂和连接于多自由度机械臂执行末端的机械抓手构成，其中多自由度机械臂由多个关节臂通过关节转动连接构成，机械抓为双指外夹式机械抓，所述角位移传感器测定每个关节臂的相对转动角度，继而获得机械臂的相对转动角度。
5.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器中微处理器还电连接有存储模块。
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| CN201921298543.0U CN211220710U (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 交通锥倒锥复位控制系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110340897A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-18 | 福建船政交通职业学院 | 交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法 |
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2019
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