CN214530107U - 一种基于激光雷达的道路修补机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于激光雷达的道路修补机器人，包括车架，所述车架一侧设置右侧车头，所述车架的底部设置有行走机构，所述车头的底部两侧均设置有清扫机构，所述车头的底部位于两个清扫机构之间设置有吸尘机构，所述车架上表面设置有储料仓，所述储料仓底部连接有出料管，所述出料管底部延伸至车架的底部，本实用新型以冷补沥青混合料为修补材料，以激光雷达的非接触激光测距技术为基础，可由一人遥控操作，大大降低了人工成本，并且改善了工人的工作环境，可以在坑槽的出现初期进行修补，避免了行车冲击载荷作用于坑槽，导致坑槽的被破坏速度加快，致使局部路段大面积损坏的现象。

Description

一种基于激光雷达的道路修补机器人

技术领域

本实用新型涉及道路修补机器技术领域，具体是一种基于激光雷达的道路修补机器人。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，作为经济建设的重点项目，我国公路建设事业也得到了飞速的发展。从我国已通车的公路看，沥青混凝土路面占总量的85％以上，沥青路面仍然是我国高速公路路面的主要结构型式。然而，因沥青面层老化、基层反射裂缝、雨雪侵蚀、层间结合不好等一系列原因，在行车载荷的作用下，行车带经常出现一些松散、坑槽等病害。坑槽引起的行车颠簸、振动产生的冲击载荷是正常载荷的1.5～2.0倍，在冲击载荷的作用下，松散坑槽很快连成一片，致使局部路段大面积损坏，影响道路使用寿命及车辆的行驶。所以，需要对路面定期进行养护修补。

就目前而言，沥青道路修补的主要方式是人工使用热拌沥青混合料进行修补。从修补程序来看，这种修补方式的操作流程是简单重复性的劳动，但是需要大概五个人的协作才能完成。从修补过程来看，因为操作人数众多，且热拌沥青混合车体积较大，所以占用了较大的道路面积，对交通造成了不便。从操作人员的工作环境考虑，这种修补方式使得工作人员长时间暴露在车流和烈日之下，对工作人员的人身安全带来了潜在的威胁，另外，这样艰苦的工作环境对工作人员的意志也带来了很大的挑战。

从目前道路修补的需求来看，为了满足公路安全、快速、舒适、高效的交通运输要求，延长其使用寿命，必须不断对沥青路面进行预防性养护维修，这样才能保证其良好的与公路等级相适应的服务水平。而由于传统人工使用热拌沥青混合料进行修补的修补方式，操作繁琐，效率低下，并且其艰苦的工作环境为修补工作带来了不可控因素。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于激光雷达的道路修补机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于激光雷达的道路修补机器人，包括车架，所述车架一侧设置右侧车头，所述车架的底部设置有行走机构，所述车头的底部两侧均设置有清扫机构，所述车头的底部位于两个清扫机构之间设置有吸尘机构，所述车架上表面设置有储料仓，所述储料仓底部连接有出料管，所述出料管底部延伸至车架的底部，且所述出料管上设置有电磁阀，所述出料管的端部设置有出料喷头，所述车架的底部设置有用于控制出料喷头在X轴及Y轴方向移动的调节机构，且所述车架的底部还设置有非接触激光测距仪，所述车架的后侧底部转动连接有轧辊；

所述行走机构包括四个车轮，且四个所述车轮均为主动轮；

所述清扫机构包括电机，所述电机固定于车头底部内腔，所述车头的底部设置有固定板，所述电机的轴部连接有第一齿轮，所述第一齿轮转动连接有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮相啮合，所述第二齿轮套设有转轴，所述转轴顶端通过轴承与固定板底部转动连接，且所述转轴底部套设有清扫盘；

所述吸尘机构包括吸尘箱，所述吸尘箱固定于车头的底部，所述吸尘箱上设置有吸尘机，所述吸尘箱的底部设置有吸尘管，所述吸尘管为软管结构，且所述吸尘管的底部设置有吸尘头，所述吸尘箱的侧壁固定安装有液压缸，所述液压缸的底部与吸尘头固定连接；

所述调节机构包括两个相对分布的挡板，两个挡板之间设置有两个平行分布的第一丝杆及光杆，所述第一丝杆的两端通过轴承与挡板转动连接，所述第一丝杆的一端连接有第一步进电机，所述第一步进电机固定于挡板一侧，所述第一丝杆及光杆上连接有活动板，所述活动板与第一丝杆螺纹连接，所述活动板与光杆滑动连接，所述活动板底部设置有凹槽，所述凹槽内通过轴承转动连接有第二丝杆，所述第二丝杆一端连接有第二步进电机，所述第二步进电机固定于活动板外壁，所述第二丝杆上螺纹连接有滑台，所述滑台与出料管固定连接，所述出料管为软管结构。

作为本实用新型进一步的方案：所述车头内设置有人机交互界面。

作为本实用新型再进一步的方案：四个所述车轮上均连接有无刷直流电机，且四个所述车轮采用四轮独立悬挂机构。

作为本实用新型再进一步的方案：所述储料仓由304材质钢制成，所述储料仓的底部设置为漏斗结构。

作为本实用新型再进一步的方案：所述清扫盘的底部设置有硬毛刷，所述硬毛刷的直径为13cm。

作为本实用新型再进一步的方案：所述车架的整体框架由铝合金材料进行整体加工而成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述滑台的顶端设置有滑块，所述凹槽内壁与滑块对应设置有滑槽，所述滑块与滑槽滑动连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型以冷补沥青混合料为修补材料，以激光雷达的非接触激光测距技术为基础，可由一人遥控操作，大大降低了人工成本，并且改善了工人的工作环境，可以在坑槽的出现初期进行修补，避免了行车冲击载荷作用于坑槽，导致坑槽的被破坏速度加快，致使局部路段大面积损坏的现象，并且，结合冷补材料的优势，使得辅助道路修补机器人能够在低温坏境条件下进行修补，解决了传统修补方式无法在雨雪天施工，使得坑槽内的积雪无法得到及时处理，导致融化后成的雪水将沿着路表面的裂缝不断渗入路基，造成路基翻浆等更为严重的病害，同样，道路辅助修补机器人也适用于高原冻土地区的道路修补，这种及时的预防性修补，使沥青道路的修补和管理更加智能便捷，减少了道路维护成本，带来了更好的行车舒适性以及安全性。

2、由于道路修补机器人采用非接触激光测距技术，并结合一系列算法，控制完成修补操作，使得机器人具备了自主能力，只需一人遥控移动到待修补处，机器就会自动完成修补工作，这样减少了人工的使用，降低了人工成本，由于人工可遥控进行操作，一方面避免了车流对工人造成的潜在威胁，改善了工人的工作环境，另一方面减少了修补工作对行车的影响，防止修补工作造成交通拥堵。

3、由于机器自动化程度高，各个功能集成度高，相对操作比较简单，相对于传统修补方式来说加快了修补的效率，另一方面，由于修补迅速，对交通造成的影响较小，所以可用于对道路较小坑槽的预防性修补，防止行车载荷造成坑槽的加速性破坏。

附图说明

图1为一种基于激光雷达的道路修补机器人的结构示意图。

图2为一种基于激光雷达的道路修补机器人的俯视图。

图3为一种基于激光雷达的道路修补机器人中清扫机构的结构示意图。

图4为一种基于激光雷达的道路修补机器人中吸尘机构的结构示意图。

图5为一种基于激光雷达的道路修补机器人中调节机构的结构示意图。

图6为一种基于激光雷达的道路修补机器人中活动板的结构示意图。

图中：1、车架；2、储料仓；3、车头；4、车轮；5、清扫机构；6、吸尘机构；7、非接触激光测距仪；8、出料管；9、电磁阀；10、出料喷头；11、调节机构；12、轧辊；13、电机；14、固定板；15、第一齿轮；16、第二齿轮；17、转轴；18、清扫盘；19、吸尘箱；20、吸尘机；21、吸尘管；22、吸尘头；23、液压缸；24、第一步进电机；25、挡板；26、第一丝杆；27、光杆；28、活动板；29、第二步进电机；30、第二丝杆；31、滑块；32、滑槽；33、滑台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～6，本实用新型实施例中，一种基于激光雷达的道路修补机器人，包括车架1，所述车架1一侧设置右侧车头3，所述车架1的底部设置有行走机构，所述车头3的底部两侧均设置有清扫机构5，所述车头3的底部位于两个清扫机构5之间设置有吸尘机构6，所述车架1上表面设置有储料仓2，所述储料仓2底部连接有出料管8，所述出料管8底部延伸至车架1的底部，且所述出料管8上设置有电磁阀9，所述出料管8的端部设置有出料喷头10，所述车架1的底部设置有用于控制出料喷头10在X轴及Y轴方向移动的调节机构11，且所述车架1的底部还设置有非接触激光测距仪7，所述车架1的后侧底部转动连接有轧辊12；所述行走机构包括四个车轮4，且四个所述车轮4均为主动轮；所述清扫机构5包括电机13，所述电机13固定于车头3底部内腔，所述车头3的底部设置有固定板14，所述电机13的轴部连接有第一齿轮15，所述第一齿轮15转动连接有第二齿轮16，所述第二齿轮16与第一齿轮15相啮合，所述第二齿轮16套设有转轴17，所述转轴17顶端通过轴承与固定板14底部转动连接，且所述转轴17底部套设有清扫盘18；所述吸尘机构6包括吸尘箱19，所述吸尘箱19固定于车头3的底部，所述吸尘箱19上设置有吸尘机20，所述吸尘箱19的底部设置有吸尘管21，所述吸尘管21为软管结构，且所述吸尘管21的底部设置有吸尘头22，所述吸尘箱19的侧壁固定安装有液压缸23，所述液压缸23的底部与吸尘头22固定连接；所述调节机构11包括两个相对分布的挡板25，两个挡板25之间设置有两个平行分布的第一丝杆26及光杆27，所述第一丝杆26的两端通过轴承与挡板25转动连接，所述第一丝杆26的一端连接有第一步进电机24，所述第一步进电机24固定于挡板25一侧，所述第一丝杆26及光杆27上连接有活动板28，所述活动板28与第一丝杆26螺纹连接，所述活动板28与光杆27滑动连接，所述活动板28底部设置有凹槽，所述凹槽内通过轴承转动连接有第二丝杆30，所述第二丝杆30一端连接有第二步进电机29，所述第二步进电机29固定于活动板28外壁，所述第二丝杆30上螺纹连接有滑台33，所述滑台33与出料管8固定连接，所述出料管8为软管结构。

所述车头3内设置有人机交互界面。

四个所述车轮4上均连接有无刷直流电机，且四个所述车轮4采用四轮独立悬挂机构。

所述储料仓2由304材质钢制成，所述储料仓2的底部设置为漏斗结构。

所述清扫盘18的底部设置有硬毛刷，所述硬毛刷的直径为13cm。

所述车架1的整体框架由铝合金材料进行整体加工而成。

所述滑台33的顶端设置有滑块31，所述凹槽内壁与滑块31对应设置有滑槽32，所述滑块31与滑槽32滑动连接。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型以冷补沥青混合料为修补材料，以激光雷达的非接触激光测距技术为基础，可由一人遥控操作，通过搭载的激光雷达的非接触激光测距技术对道路坑槽以及裂缝进行三维建模，从而较为准确的获得坑槽和裂缝相对于车的位置以及破损体积，进而移动出料喷头10到合适的位置，以合适体积的冷补料对破损路面进行修补，此外，机器还配有实时的人机交互界面，使工作人员可以看到所需要修补的坑槽的三维建模图，帮助工作人员更好的了解待修补路面的综合情况，机器通过前方的转动的毛刷以及吸尘机构6对修补前的坑槽进行清理，以保证修补质量，通过后部的轧辊12对修补后的路面进行压实操作，其中，吸尘机构6中的吸尘头22可以通过液压缸23控制其上下浮动，以适应不同的修补环境，达到最好的清理效果，还可以保证在不工作时，机器的吸尘头22不会影响其越障性能，器的出料喷头10能在XY平面内移动，这样能让出料喷头10移动到坑槽的最深处，尽量避免冷补料在坑槽中的流动对填补过程的影响，在遇到裂缝时，机器还能通过出料喷头10的移动对裂缝进行很好的修补，此外，机器还搭载了四轮的独立悬挂装置，使两侧车轮4可以单独跳动而不相互影响，以保证车辆的稳定性，减小路面的凹凸不平对激光雷达测量精准性的影响，在控制方面，通过整合激光雷达的安装位置以及激光发射源所在的平面与水平面的夹角、出料喷头10的初始位置相对于机器的具体位置和机器的行走速度等数据，建立了一系列较为完备的算法，使机器能够准确的找到待修补坑槽的位置、计算出出料喷头10应在的合适位置以及所用冷补料的体积，从而高质量的完成修补工作。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于激光雷达的道路修补机器人，包括车架(1)，其特征在于，所述车架(1)一侧设置右侧车头(3)，所述车架(1)的底部设置有行走机构，所述车头(3)的底部两侧均设置有清扫机构(5)，所述车头(3)的底部位于两个清扫机构(5)之间设置有吸尘机构(6)，所述车架(1)上表面设置有储料仓(2)，所述储料仓(2)底部连接有出料管(8)，所述出料管(8)底部延伸至车架(1)的底部，且所述出料管(8)上设置有电磁阀(9)，所述出料管(8)的端部设置有出料喷头(10)，所述车架(1)的底部设置有用于控制出料喷头(10)在X轴及Y轴方向移动的调节机构(11)，且所述车架(1)的底部还设置有非接触激光测距仪(7)，所述车架(1)的后侧底部转动连接有轧辊(12)；

所述行走机构包括四个车轮(4)，且四个所述车轮(4)均为主动轮；

所述清扫机构(5)包括电机(13)，所述电机(13)固定于车头(3)底部内腔，所述车头(3)的底部设置有固定板(14)，所述电机(13)的轴部连接有第一齿轮(15)，所述第一齿轮(15)转动连接有第二齿轮(16)，所述第二齿轮(16)与第一齿轮(15)相啮合，所述第二齿轮(16)套设有转轴(17)，所述转轴(17)顶端通过轴承与固定板(14)底部转动连接，且所述转轴(17)底部套设有清扫盘(18)；

所述吸尘机构(6)包括吸尘箱(19)，所述吸尘箱(19)固定于车头(3)的底部，所述吸尘箱(19)上设置有吸尘机(20)，所述吸尘箱(19)的底部设置有吸尘管(21)，所述吸尘管(21)为软管结构，且所述吸尘管(21)的底部设置有吸尘头(22)，所述吸尘箱(19)的侧壁固定安装有液压缸(23)，所述液压缸(23)的底部与吸尘头(22)固定连接；

所述调节机构(11)包括两个相对分布的挡板(25)，两个挡板(25)之间设置有两个平行分布的第一丝杆(26)及光杆(27)，所述第一丝杆(26)的两端通过轴承与挡板(25)转动连接，所述第一丝杆(26)的一端连接有第一步进电机(24)，所述第一步进电机(24)固定于挡板(25)一侧，所述第一丝杆(26)及光杆(27)上连接有活动板(28)，所述活动板(28)与第一丝杆(26)螺纹连接，所述活动板(28)与光杆(27)滑动连接，所述活动板(28)底部设置有凹槽，所述凹槽内通过轴承转动连接有第二丝杆(30)，所述第二丝杆(30)一端连接有第二步进电机(29)，所述第二步进电机(29)固定于活动板(28)外壁，所述第二丝杆(30)上螺纹连接有滑台(33)，所述滑台(33)与出料管(8)固定连接，所述出料管(8)为软管结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，所述车头(3)内设置有人机交互界面。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，四个所述车轮(4)上均连接有无刷直流电机，且四个所述车轮(4)采用四轮独立悬挂机构。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，所述储料仓(2)由304材质钢制成，所述储料仓(2)的底部设置为漏斗结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，所述清扫盘(18)的底部设置有硬毛刷，所述硬毛刷的直径为13cm。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，所述车架(1)的整体框架由铝合金材料进行整体加工而成。

7.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的道路修补机器人，其特征在于，所述滑台(33)的顶端设置有滑块(31)，所述凹槽内壁与滑块(31)对应设置有滑槽(32)，所述滑块(31)与滑槽(32)滑动连接。

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