CN212766538U - 一种行驶于波形护栏的模块化基础小车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，包括装置的车体框架、夹持机构、通讯控制机构、可拆卸功能模块机构、电源机构，车体框架中间部分嵌有四个主动轮四个从动轮和两个直流电机，直流电机传动主动轮使装置行驶，车体框架最下位置与车体框架垂直安装梯形凹槽底座可自由拆卸功能模块机构，可对功能模块独立设计或修改，通过改变功能模块实现多种功能，夹持机构包括两个丝杆制动机构通过步进电机控制两个滑块的移动对波形护栏夹持，电源机构用稳压模块对蓄电池稳压后供电，通讯控制机构包括驱动模块、红外测距模块、GPS模块、GPRS模块、MCU、直流电机、步进电机，通过GPS模块和GPRS模块实现高速公路上基于GPRS通讯的可视化控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种在波形护栏上作业装置，尤其是一种行驶于波形护栏的模块化基础小车。
背景技术
高速公路是全封闭、全立交的道路，在高速公路上运行的车辆行驶速度快，车流量大，它的理想特征是“安全、快速、高效、舒适、方便”，然而，随着交通需求的不断增长和拥挤、事故与污染的发生使得高速公路监控系统成为交通设施建设和管理部门关注的焦点。随着我国现代高速公路建设和发展，智慧交通相关技术对交通管理、交通运输、公众出行等交通领域全方面以及交通建设管理全过程进行管控支撑，使交通系统在区域、城市甚至更大的时空范围具备感知、互联、分析、预测、控制等能力。在保障交通安全、发挥交通基础设施效能、提升交通系统运行效率和通畅的公众出行上的作用日益突出。然而常规的高速公路监测系统、救援设备、绿化保养、设置标示中，监控监测、异常报告、人工实施救援、灾后警报、绿化保养高速公路设备、低成本放置标示秩序维持上并不能达到高效统一，已经远远不能满足人们在现代高速公路上对快速反馈、快速救援的需要。
现有的在高速波形护栏上作业装置都是一种功能单一、结构简单、运行低效且不能可视化远距离控制的高速公路运动装置，现有装置的结构通过护栏立柱时不可避免的使整体震荡，影响装置前进速度且极大的减少装置使用寿命，使装置内部零件损坏；现有装置功能单一只能完成单一的功能指派，无法高效完成其他指定功能；高速公路所占地域极广，现有装置因通讯距离与装置位置的可视化问题不能满足高速公路上长距离的作业要求。
发明内容
为了解决现有的上述问题，本发明的目的在于提供一种行驶于波形护栏的模块化基础小车。本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，包括装置的车体框架、夹持机构、通讯控制机构、可拆卸功能模块机构、电源机构，所述车体框架偏上部分并排内嵌4个从动轮，偏下部分并排内嵌4个主动轮，主动轮与从动轮正好接触波形护栏双波凸出处，从动轮与主动轮之间的位置用螺丝并排固定两个定位板，定位板上各固定一个直流电机制动主动轮，车体框架最下位置与车体框架垂直安装梯形凹槽底座；夹持机构安装在车体框架的最上方，夹持机构包括两个丝杆制动机构控制两个滑块的移动对波形护栏夹持；所述功能模块机构包括可自由拆卸于梯形凹槽底座的功能模块以及模块盖；所述通讯控制机构包括驱动模块、红外测距模块、GPS模块、GPRS模块、MCU、直流电机、步进电机，MCU串口连接GPS模块、GPRS模块，IO口连接驱动模块控制电机，外部中断引脚连接红外感应模块；所述电源机构包括稳压模块、蓄电池，蓄电池经稳压模块降压后对电路供电；所述的电源机构与通讯控制机构都安装在外壳的内部；所述外壳螺丝固定于车体框架中间部分。
在一个优选实施例中，所述车体框架上安装的直流电机上一侧装有的同步轮，主动轮一侧装有同步轮，直流电机上的同步轮用主动同步带绑定连接主动轮上的同步轮，实现皮带传动，从动轮一侧装有同步轮，相邻从动轮的同步轮用从动同步带绑定连接，保证转速的一致，车体框架最上方拐角一端并排4个细杆为轨道。
在一个优选的实施例中，所述从动轮与主动轮皆为契合波形护栏的波形凸出的形状的凹型的轮子，增加了装置运行的稳定性。
在一个优选的实施例中，所述夹持机构中滑块由前固定块与U型夹板用螺丝固定组成，所述前固定块中间处有一过孔穿过丝杆，过孔内部结构与丝杆契合使丝杆的旋转能够带动前固定块与U型夹板组成的滑块的前后移动。
在一个优选实施例中，所述U型夹板左右两侧各有一过孔穿过轨道用于保证前固定块与U型夹板组成的滑块在移动过程中的平稳，U型夹板一侧通过固定孔插入的固定杆固定两个固定轮，上下两侧各固定有3个定位轴承，固定轮与定位轴承能紧紧贴合波形护栏的最上方护拦板，结合从动轮与主动轮的凹型轮结构能够使装置平稳牢靠的钩挂在波形护栏上。
在一个优选的实施例中，所述夹持机构中丝杆制动机构由后固定块、步进电机固定板和步进电机组成，后固定块固定于车体框架的最上端上方位置，后固定块后侧固定步进电机固定板与步进电机固定板内部的步进电机，后固定块中间位置有过孔穿过丝杆且与丝杆不发生接触，步进电机用联轴器与丝杆连接能够制动丝杆的旋转。
在一个优选的实施例中，所述功能模块下部分形状契合梯形凹槽底座可以自由拆卸于装置，功能模块的内部根据所需要的功能设计并安装相应的结构以及电子模块或者独立的MCU，功能模块与外壳相接处留有外壳内部电路结构，留有的USART、I2C、SPI、USB、IO电路接口用于功能模块功能的兼容与扩展。
本发明工作步骤如下：
首先，装置夹持在护栏上并获取状态信息，检查各模块工作状态以及获取目标位置信息完成初始化设置；
然后，用户端根据装置当前位置以及目标位置，规划后向装置发送控制指令；
其次，装置接收用户端发来的控制指令向目标位置行驶，在行驶过程中通过GPS模块与GPRS模块实时获取并返回装置当前位置信息给用户端；
若行驶过程中装置前后的红外感应模块检测到装置前后的波形护栏上由障碍物存在触发MCU外部中断，装置立即停止行驶并返回状态及位置信息给用户端，等待用户端的下一步操作控制；
最后，装置到达目标位置停止，接收用户端控制指令实现功能模块功能。
在一个优选实施例中，所述GPRS模块与用户端创建TCP client连接到服务器的同一TCP server，通过服务器的中转GPRS模块与用户端实现基于GPRS的双向通讯。
在一个优选的实施例中，所述MCU使用基于Cortex-M3内核的STM32F03ZET6，拥有多种接口以及5个串口。
本发明的有益效果在于，可以从护栏的轨道空隙处运动，避免了小车越过立柱从而发生的整体震动，延长了寿命，增加了行驶速度和稳定性；采用特殊夹持装置，适合不同厚度的波形护栏且都可以牢靠的夹持；功能模块可以自由拆卸，可根据功能单独设计功能模块，无上限的增加了该类似装置的功能，可以进行无限的功能扩展，降低了同类产品的浪费更加灵活高效；GPS定位与无限制距离的GPRS通讯，可实时返回装置位置信息，实现可视化控制。
附图说明
图1为装置在护栏上的轴向侧视图；
图2为装置内部结构的轴向侧视图；
图3为装置左侧轴向侧视图；
图4为装置右视图；
图5为装置U形架轴向侧视图；
图6为装置车体框架与U型夹板局部仰视图；
图7为装置内部结构正视图；
图8为装置电控部分连接示意图；
图9为装置系统方案图；
图10为装置GPRS通讯流程图；
图中：1.波形护栏；2.功能模块；3.模块盖；4.梯形凹槽底座；5.外壳；6.前固定块；7.U型夹板；8.后固定块；9.车体框架；10.步进电机固定板；11.从动轮；12.从动轮皮带；13.定位板；14.主动轮同步带；15.直流电机；16.安装孔；17.步进电机；18.同步轮；19.丝杆；20.轨道；21.定位轴承；22.固定轮；23.固定孔；24.主动轮。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，包括装置的车体框架9、夹持机构、通讯控制机构、可拆卸功能模块机构、电源机构，所述车体框架9偏上部分并排内嵌4个从动轮11，偏下部分并排内嵌4个主动轮24，主动轮24与从动轮11正好接触波形护栏1双波凸出处，从动轮11与主动轮24之间的位置用螺丝并排固定两个定位板13，定位板13上各固定一个直流电机15，车体框架9上安装的直流电机15上一侧装有的同步轮18，主动轮24一侧装有同步轮18，直流电机15上的同步轮18用主动轮同步带14绑定连接主动轮24上的同步轮18，实现皮带传动，从动轮11一侧装有同步轮18，相邻从动轮11的同步轮18用从动轮同步带12绑定连接，保证转速的一致，从动轮11与主动轮24皆为契合波形护栏1的波形凸出的形状的凹型的轮子；车体框架9最下位置与车体框架9垂直安装梯形凹槽底座4，车体框架9最上方拐角一端并排4个细杆为轨道20；夹持机构安装在车体框架9的最上方，夹持机构包括两个丝杆制动机构控制两个滑块的移动对波形护栏1夹持，夹持机构中滑块由前固定块6与U型夹板7用螺丝固定组成，前固定块6中间处有一过孔穿过丝杆19，过孔内部结构与丝杆19契合使丝杆19的旋转能够带动前固定块6与U型夹板7组成的滑块的前后移动，U型夹板7左右两侧各有一过孔穿过轨道20用于保证前固定块6与U型夹板7组成的滑块在移动过程中的平稳，U型夹板7一侧通过固定孔23插入的固定杆固定两个固定轮22，上下两侧各固定有3个定位轴承21，固定轮22与定位轴承21能紧紧贴合波形护栏1的最上方护拦板，结合从动轮11与主动轮24的凹型轮结构能够使装置平稳牢靠的钩挂在波形护栏1上，夹持机构中丝杆制动机构由后固定块8、步进电机固定板10和步进电机17组成，后固定块8固定于车体框架9的最上端上方位置，后固定块8后侧固定步进电机固定板10与其内部的步进电机17，后固定块8中间位置有过孔穿过丝杆19且与丝杆19不发生接触，步进电机17用联轴器与丝杆19连接能够制动丝杆19的旋转；所述功能模块包括可自由拆卸于梯形凹槽底座4的功能模块2以及模块盖3功能模块下部分形状契合梯形凹槽底座可以自由拆卸于装置，功能模块的内部根据所需要的功能设计并安装相应的结构以及电子模块或者独立的MCU，功能模块与外壳相接处留有外壳内部电路结构，留有的USART、I2C、SPI、USB、IO电路接口用于功能模块功能的兼容与扩展；所述通讯控制机构包括驱动模块、红外测距模块、GPS模块、GPRS模块、MCU、直流电机、步进电机17，MCU串口连接GPS模块、GPRS模块，IO口连接驱动模块控制电机，外部中断引脚连接红外感应模块；所述电源机构包括稳压模块、蓄电池，蓄电池经稳压模块降压后对电路供电， GPRS模块与用户端创建TCP client连接到服务器的同一TCP server，通过服务器的中转GPRS模块与用户端实现基于GPRS的双向通讯，MCU使用基于Cortex-M3内核的STM32F03ZET6，拥有多种接口以及5个串口；所述的电源机构与通讯控制机构都安装在外壳5的内部；所述外壳5通过安装孔16螺丝固定于车体框架9中间部分。
本发明的使用方法如下步骤：
首先，装置夹持在护栏上并获取状态信息，检查各模块工作状态以及获取目标位置信息完成初始化设置；然后，用户端根据装置当前位置以及目标位置，规划后向装置发送控制指令；其次，装置接收用户端发来的控制指令向目标位置行驶，在行驶过程中通过GPS模块与GPRS模块实时获取并返回装置当前位置信息给用户端；若行驶过程中装置前后的红外感应模块检测到装置前后的波形护栏上由障碍物存在触发MCU外部中断，装置立即停止行驶并返回状态及位置信息给用户端，等待用户端的下一步操作控制；最后，装置到达目标位置停止，接收用户端控制指令实现功能模块功能。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围。
本发明公开了一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，包括装置的车体框架、夹持机构、通讯控制机构、可拆卸功能模块机构、电源机构，车体框架中间部分嵌有四个主动轮四个从动轮和两个直流电机，直流电机传动主动轮使装置行驶，车体框架最下位置与车体框架垂直安装梯形凹槽底座可自由拆卸功能模块机构，可对功能模块独立设计或修改，通过改变功能模块实现多种功能，夹持机构包括两个丝杆制动机构通过步进电机控制两个滑块的移动对波形护栏夹持，电源机构用稳压模块对蓄电池稳压后供电，通讯控制机构包括驱动模块、红外测距模块、GPS模块、GPRS模块、MCU、直流电机、步进电机，通过GPS模块和GPRS模块实现高速公路上基于GPRS通讯的可视化控制。
Claims (7)
1.一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，包括装置的车体框架（9）、夹持机构、通讯控制机构、可拆卸功能模块机构、电源机构，所述车体框架（9）偏上部分并排内嵌4个从动轮（11），偏下部分并排内嵌4个主动轮（24），主动轮（24）与从动轮（11）正好接触波形护栏（1）双波凸出处，从动轮（11）与主动轮（24）之间的位置用螺丝并排固定两个定位板（13），定位板（13）上各固定一个直流电机（15）制动主动轮（24），车体框架（9）最下位置与车体框架（9）垂直安装梯形凹槽底座（4）；夹持机构安装在车体框架（9）的最上方，夹持机构包括两个丝杆制动机构控制两个滑块的移动对波形护栏（1）夹持；所述功能模块包括可自由拆卸于梯形凹槽底座（4）的功能模块（2）以及模块盖（3）；所述通讯控制机构包括驱动模块、红外测距模块、GPS模块、GPRS模块、MCU、直流电机、步进电机（17），MCU串口连接GPS模块、GPRS模块，IO口连接驱动模块控制电机，外部中断引脚连接红外感应模块；所述电源机构包括稳压模块、蓄电池，蓄电池经稳压模块降压后对电路供电；所述的电源机构与通讯控制机构都安装在外壳（5）的内部；所述外壳（5）通过安装孔（16）螺丝固定于车体框架（9）中间部分；
本装置工作步骤如下：
首先，装置夹持在护栏上并获取状态信息，检查各模块工作状态以及获取目标位置信息完成初始化设置；
然后，用户端根据装置当前位置以及目标位置，规划后向装置发送控制指令；
其次，装置接收用户端发来的控制指令向目标位置行驶，在行驶过程中通过GPS模块与GPRS模块实时获取并返回装置当前位置信息给用户端；
若行驶过程中装置前后的红外感应模块检测到装置前后的波形护栏上由障碍物存在触发MCU外部中断，装置立即停止行驶并返回状态及位置信息给用户端，等待用户端的下一步操作控制；
最后，装置到达目标位置停止，接收用户端控制指令实现功能模块功能。
2.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述车体框架（9）上安装的直流电机（15）上一侧装有的同步轮（18），主动轮（24）一侧装有同步轮（18），直流电机（15）上的同步轮（18）用主动同步带（14）绑定连接主动轮（24）上的同步轮（18），实现皮带传动，从动轮（11）一侧装有同步轮（18），相邻从动轮（11）的同步轮（18）用从动同步带（12）绑定连接，保证转速的一致；
所述从动轮（11）与主动轮（24）皆为契合波形护栏（1）的波形凸出的形状的凹型的轮子；
所述车体框架（9）最上方拐角一端并排4个细杆为轨道（20）。
3.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述夹持机构中滑块由前固定块（6）与U型夹板（7）用螺丝固定组成；
所述前固定块（6）中间处有一过孔穿过丝杆（19），过孔内部结构与丝杆（19）契合使丝杆（19）的旋转能够带动前固定块（6）与U型夹板（7）组成的滑块的前后移动；
所述U型夹板（7）左右两侧各有一过孔穿过轨道（20）用于保证前固定块（6）与U型夹板（7）组成的滑块在移动过程中的平稳，U型夹板（7）一侧通过固定孔（23）插入的固定杆固定两个固定轮（22），上下两侧各固定有3个定位轴承（21），固定轮（22）与定位轴承（21）能紧紧贴合波型护栏（1）的最上方护拦板，结合从动轮（11）与主动轮（24）的凹型轮结构能够使装置平稳牢靠的钩挂在波形护栏（1）上。
4.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述夹持机构中丝杆制动机构由后固定块（8）、步进电机固定板（10）和步进电机（17）组成；
所述步进电机固定板（10）与后固定块（8）是固定于车体框架（9）的最上端上方位置，后固定块（8）后侧固定步进电机固定板（10）与其内部的步进电机（17）；
所述后固定块（8）中间位置有过孔穿过丝杆（19）且与丝杆（19）不发生接触；
所述步进电机（17）用联轴器与丝杆（19）连接能够制动丝杆（19）的旋转。
5.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述功能模块（2）下部分形状契合梯形凹槽底座（4）可以自由拆卸于装置；
所述功能模块（2）的内部根据所需要的功能设计并安装相应的结构以及电子模块或者独立的MCU；
所述功能模块（2）与外壳（5）相接处留有外壳（5）内部电路结构留有USART、I2C、SPI、USB、IO电路接口用于功能模块（2）功能的兼容与扩展。
6.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述GPRS模块与用户端创建TCPclient连接到服务器的同一TCPserver，通过服务器的中转GPRS模块与用户端实现基于GPRS的双向通讯。
7.根据权利要求1所述的一种行驶于波形护栏的模块化基础小车，其特征是，所述MCU使用基于Cortex-M3内核的STM32F03ZET6，拥有多种接口以及5个串口。
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