CN220114802U - 具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能交通应用技术领域，提供了一种能够有效利用交通路口有限地理空间的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人。该交管机器人包括主体框架、氦气球悬浮装置、光伏发电组件、方向定位装置、智能监测设备、系留绳；通过氦气球悬浮装置作为整个交管机器人的悬浮支撑，利用光伏发电组件作为交管机器人的能量来源，能够实现除强风以外天气下，不间断、全时段在场；并能结合系留绳等改变自身悬浮高度、位置，具有较高的自适应能力；通过方向定位装置的磁定位组件保证交管机器人整体方向的稳定性，还能实现光伏发电组件时刻朝向于阳面，进而保证了交管机器人的稳定电能输入，使交管机器人能够昼夜工作，迅速定位。

Description

具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人

技术领域

本发明涉及智能交通应用技术领域，尤其涉及具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人。

背景技术

随着机动车保有量、城市人口、交通量持续大幅度的增加，使得交通需求与道路交通设施之间的矛盾日益突出。城市的交通拥挤使得交通事故增多，而交通事故的发生又造成交通拥挤加剧，从而形成恶性循环。对于现代城市道路而言，急需道路规划以及智能道路疏导对道路现状进行改善，而通过拓宽路面来增加车道数量，使已紧张不堪的现有路口面积更是捉襟见肘。

智能化道路疏导系统的核心，依托于各种智能化监控系统以及智能化运算系统。为了使智能化监控系统更好的发挥作用并使其有效的管理交通，就需将设备尽可能的架高以满足设备的视野采样需求。目前智能化监控设备大多是利用安装于路口的钢构架上来实现智慧交管工作，该方式的优点是成本低、便于安装，缺点是为了避免造成安全隐患和不必要的成本浪费，钢构架不能架设过高，一般架设的高度在7米左右，这样不仅限制了道路通行高度和城市道路的美观性；还使得安装在钢构架上的智能化监控设备拍摄位置较低，造成拍摄视角单一，不能实现拍摄整个路口的目的，除此以外，由于设备架设的高度低，还会影响智能监控系统的无线电信号的传输。

目前交通监控无人机发展迅速，很多技术日益成熟，将其运用在交通领域能大大改善交通状况。但交通监控无人机电池技术发展缓慢，电池容量低，而且电池本身的重量较大，导致的结果是续航时间不长，这种情况就大大降低了交通监控无人机的实用性。

专利申请号：CN202021836135.9的中国专利公开了一种交通疏导无人机，属于交通指挥技术领域。该交通疏导无人机包括无人机主体、交通信号灯、连接机构和驱动机构。该专利虽然通过在无人机主体上设置交通信号灯进行交通疏导，但是交通信号灯的重量较大，在进行交通疏导的过程中，无人机的负载较大，使得无人机需要较大的体型和动力；如此对能量的消耗也会增大，使得续航能力下降。

针对上述问题，本申请提供了一种具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，能够有效利用交通路口的有限地理空间长期在路口上方悬停，并能够实时通过高空的大视角来获取整个路口4方向监控区域中的交通要素信息，智能化运算系统结合这些信息来实现交通控制，进而实现交通疏导的目的。

发明内容

本发明提供具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，用以解决智能化监控设备安装在钢构架视野低，且钢构架存在一定的安全隐患和成本浪费的问题，以及现有无人机续航能力差的问题，以实现有效利用交通路口的有限地理空间，长期在路口上方悬停，并能够实时通过高空的大视角来获取整个路口4方向监控区域中的交通要素信息目的。

本申请提供的一种具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，包括：主体框架、氦气球悬浮装置、光伏发电组件、方向定位装置、智能监测设备、系留绳；

所述主体框架包括两个水平相对设置的侧框架和设置在两个侧框架连接处的设备安装架；

所述氦气球悬浮装置设置在所述设备安装架上方，用于提高整体载重能力以及提高续航能力；

所述光伏发电组件设置在两个所述侧框架上，用于对整个交管机器人进行供电；

所述智能监测设备设置在所述设备安装架上且与地面形成俯视角度，用于在交管机器人位于高空时对交通路口进行大范围全景拍摄，以此获取实时路口远景的交通数据；

所述方向定位装置与两个所述侧框架水平垂直设置；所述方向定位装置包括方向定位杆和磁定位组件；在所述方向定位杆的两端分别设置有所述磁定位组件；用于保证在地球磁场作用下，所述方向定位杆时刻指向地球的S、N极；

所述系留绳一端固定在所述设备安装架上，一端固定在地面路口中心位置；用于固定交管机器人在路口中心上方。

进一步的改进是，该交管机器人还包括有氦气补偿装置，用于对所述氦气球悬浮装置进行氦气补充，提高悬浮时间。

进一步的改进是，所述磁定位组件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设置在所述方向定位杆第一端，且所述第一磁铁的N极朝外；所述第二磁铁设置在所述方向定位杆第二端，且所述第二磁铁的S极朝外。

进一步的改进是，该交管机器人还包括有测距装置，所述测距装置设置于所述设备安装架上，用于测量与地面的垂直高度，以便于对交管机器人的高度调节。

更进一步的改进是，在所述侧框架上与所述氦气球巡抚装置上还设置有加固拉线，用于保证所述主体框架整体负载平衡和增大所述侧框架对所述光伏发电组件的承载力。

进一步的改进是，所述光伏发电组件以与水平40°夹角方式固定于所述侧框架上，所述光伏发电组件面朝向与所述第二磁铁S极朝向相同。

进一步的改进是，所述主体框架采用碳纤维材质，用于减小整体重量。

本申请的有益效果是：

1.本申请提供的具有磁定位功能的系留型交管机器人采用氦气球悬浮技术，利用路口中心灯或路边警务指挥站等作为系留锚点，并根据监测路段长度及宽度，设定该交管机器人的悬浮高度。相较传统路口钢构架安装而言，既避免了支架对路口行人造成的视觉盲区而形成的安全隐患，又避免了由于钢构架式安装中埋地电缆的不可见性，造成整体设备的安全隐患；除此之外，本申请提供的交管机器人还实现了在路口占地最小化，避免了不必要的土地资源浪费。

2.本申请提供的交管机器人通过磁定位装置，利用地球磁场的作用，使方向定位杆时刻保持南北(地球S、N极)指向，除在强风天气下，基本保证了交管机器人整体方向的稳定性，从而保证了交管机器人所获得的路口鸟瞰图的准确性，使交通管理者更直观、有效的对路口情况做布局处理。通过方向定位杆和主体框架水平垂直设置，使得以与水平夹角40°设置在主体框架上的光伏发电组件能时刻朝向阳面，保证了充足的受光率，进而使设备整体实现稳定的电能输入，使交管机器人在除强风天气下能昼实现不间断的全天候、全时段工作。

3.本申请提供的交管机器人采用氦气球悬浮装置作为悬浮动力，与现有无人机相比，不需要持续的电能输出来维持设备的高度及平衡性，减少能源损耗，也不用消耗太多机械能，减少了如电机及螺旋桨等零部件产生的磨损，因此，本申请提供的交管机器人能够实现成本经济最小化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的系留型交管机器人的前视图；

图2是本发明提供的系留型交管机器人的左视图；

图3是本发明提供的系留型交管机器人的俯视图；

图4是本发明提供的系留型交管机器人的应用示意图；

图5是本发明提供的系留型交管机器人的立体图。

附图标记：

1、侧框架；2、氦气球悬浮装置；3、设备安装架；4、方向定位杆；5、第一磁铁；6、第二磁铁；7、光伏发电组件；8、加固拉线；9、系留绳。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图1至图5描述本发明的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人。

如图1～4所示，本申请提供的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人包括：主体框架、氦气球悬浮装置2、光伏发电组件7、方向定位装置、智能监测设备、系留绳9；其中设置有两个侧框架1，且两个侧框架1水平相对设置，两个侧框架1分别与设备安装架3相连；氦气球悬浮装置2设置在设备安装架3上方，光伏发电组件7分别设置在两个侧框架1上，智能监测设备设置在设备安装架3上，且与地面形成俯视角度；方向定位装置与两个侧框架1水平垂直设置，系留绳9一端固定在设备安装架3处，一端固定在地面路口中心位置。

在本申请可选的实施例中，该氦气球悬浮装置底部设置有氦气补偿装置，且氦气补偿装置与氦气球悬浮装置2之间设置有用于充放氦气的电磁控制阀；用于调节氦气球悬浮装置内氦气量，以控制悬浮高度。该氦气补偿装置是由氦气罐和压力表以及管路组成，氦气储气罐在氦气压缩系统中的主要作用是保证供气稳定。压缩氦气在储气罐中以液态形式储存，氦气球因表面密封原因，可能会造成气量不平衡而导致气球气压波动、氦气补偿装置可保证氦气球内的气压平衡。

在本申请提供的交管机器人的主体框架和氦气球悬浮装置2上还设置有加固拉线8；在氦气球悬浮装置2的赤道位置处设置有锁扣环，在锁扣环上根据需要设置有若干绳索固定孔；加固拉线8的一端固定在所述氦气球悬浮装置2与主体框架同平面垂直的两侧上的绳索固定孔，一端分别固定在两个侧框架1的中心位置；在氦气球悬浮装置2上罩有网兜缆绳，网兜缆绳的经线与锁扣环固定连接，也与两个侧框架1连接的设备安装架3固定连接；在氦气球悬浮装置2顶部还设置有锁扣环，锁扣环上设置有绳索固定孔，加固拉线8穿过该绳索固定孔分别固定在两个侧框架1的最外端。这样就保证了主体框架两侧的整体负载平衡，并增大了所述主体框架对光伏发电组件的承载力。

在与两个侧框架1水平垂直方向设置的方向定位装置包括方向定位杆4和磁定位组件，该方向定位杆4中心固定在设备安装架3处；方向定位杆4的两端分别设置有磁定位组件。该磁定位组件包括第一磁铁5和第二磁铁6，其中第一磁铁5设置在方向定位杆4第一端，且第一磁铁5的N极朝外，第二磁铁6设置在方向定位杆4第二端，且第二磁铁6的S极朝外，这样就如图5所示，方向定位杆4受第一磁铁5和第二磁铁6在地球磁场作用下的磁力影响自动调整偏转，时刻保持两端朝向地球的S、N极。

本申请提供的交管机器人利用太阳能作为能量来源，并通过光伏发电组件7将太阳能转化为电能，供整个交管机器人工作使用。该光伏发电组件7包括太阳能板和储能电池。该光伏发电组件7分别设置在两个侧框架1上，并以水平40°夹角方式固定在侧框架1上，且光伏发电组件7面朝向与第二磁铁6的S极朝向相同。这样就保证了光伏发电组件7固定朝向于向阳面，保证了充足的守光率，进而使交管机器人整体实现稳定的电能输入，使交管机器人在除强风天气下都能昼夜工作。

本申请中智能监测设备包括主控模块、监测模块、光感模块、数据传输模块、超声波测距模块；主控模块结合超声波测距模块和监测模块来判定有无闯红灯者，并联动监测模块进行监测抓拍；并通过数据传输模块将结果传至交警数据处理平台。该数据传输模块设置有远程信号收发装置，具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活等特点。光感模块用于夜晚警示。

在本申请可选的实施例中，为了达到扩大监控范围的效果，智能监测设备的监测模块可以为集雷达、摄像头一体的雷视一体监控仪器，来切实监控道路状况。雷视一体监控仪器支持多车道、长距离、宽范围内的车辆检测，提供实时的过车信息、精准的交通流统计数据，高效适配交叉口信号控制系统。当一方道路为红灯时该雷视一体监控仪器的摄像头会自动转向并且对违规行为抓拍监控，同时也利用雷视一体监控仪器上装配的智能卡的4G功能，将数据传送到大数据库，便于公安民警实时了解路况或者事后追踪调查。

本申请为达到适应不同距离的十字路口进行监测的目的，同时为了方便使用者进行测距和调整交管机器人高度，还在交管机器人上设置有测距装置，该测距装置设置于设备安装架3上。该测距装置可以采用激光雷达测距方式。

本申请提供的交管机器人还设置有定位装置，该定位装置采用北斗、GPS卫星导航定位；使得交管机器人可随时定位装置路口的坐标位置信息，配合智能监测设备通过视频算法技术得到的区域动态俯视图，再将各路口的位置信息及动态俯视图进行综合计算处理，形成整个城市带有位置信息的综合动态俯视图，形成天眼效应，使交通管理者更直观、有效的对整个城市交通路口做统筹安排和整体布局。

本申请提供的交管机器人还设置有电路系统自检装置，该电路系统自检装置包括故障检测器和报警指示灯；交管机器人上电初始化时，该装置判断自身是否存在故障，定位装置是否能够定位的判断、智能监测设备的数据传输模块是否能正常传递信息以及交管机器人内所有的电机是否能够正常工作；若机器人存在故障，则对存在故障的部位进行重启后再对该机器人进行故障判断，若机器人仍存在故障，则点亮机器人的报警指示灯，对机器人进行人工检查。

本申请提供的交管机器人采用采用磷酸铁锂蓄电池作为机器人的后备电源，以补充阴天、下雨天气时设备的电能消耗。

交管机器人主体框架采用碳纤维材质设计，使得设备整体实现轻量化设计，不仅增加了设备整体的强度，而且减小了设备的整体重量。

本申请提供的交管机器人的智能监测设备上也配备了交通信号灯功能，通过氦气球悬浮装置2、系留绳9等调节交管机器人的高度，在无交通信号灯或交通信号灯出现故障时，临时充当交通信号灯，来维护路口交通秩序。

本申请提供的交管机器人当遇到超强风等恶劣天气时，能够自动回收即自动降落至指定位置区域，避免恶劣天气对机器人造成损坏。电路系统自检装置会为机器人做系统自检，排查故障，并记录各种状态信息，并通过智能监测设备的数据传输模块，将各种状态信息及时回传至后台系统，以备交管人员随时查看。

为达到实时监控抓拍的技术效果，本申请通过氦气球悬浮装置2和系留绳9、测距装置等实现了机器人悬浮高度可根据路段长度及宽度自行调节，以满足对路面全局掌控的需求。同时利用光伏发电组件7为整个交管机器人进行电能供应，环保高效，使道路监控管理更具有普遍性。本申请提供的交管机器人相较于普通的交管机器人，更加人性化，既使得智能监测设备的警示监控效果通过监测行人车辆是否违章越线、闯红灯而得以充分展现，又提高智能交管机器人对各种路段及十字路口的自适应能力。

值得说明的是，本申请提供的交管机器人适用于城市各种交通路口、高速公路收费站的通行规划区域、大型活动及紧急事项的临时交通管控区域、临时需要控制大车流运行交管区域、市政道路改造工程的交通安全管控、城市道路交通高峰期的区域管控等多个场景，

本申请内容中出现的“系留型交管机器人”、“交管机器人”、“机器人”均所指“具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人”。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于，包括：主体框架、氦气球悬浮装置、光伏发电组件、方向定位装置、智能监测设备、系留绳；

所述主体框架包括两个水平相对设置的侧框架和设置在两个侧框架连接处的设备安装架；

所述氦气球悬浮装置设置在所述设备安装架上方，用于提高整体载重能力以及提高续航能力；

所述光伏发电组件设置在两个所述侧框架上，用于对整个交管机器人进行供电；

所述智能监测设备设置在所述设备安装架上且与地面形成俯视角度，用于在交管机器人位于高空时对交通路口进行大范围全景拍摄，以此获取实时路口远景的交通数据；

所述方向定位装置与两个所述侧框架水平垂直设置；所述方向定位装置包括方向定位杆和磁定位组件；在所述方向定位杆的两端分别设置有所述磁定位组件；用于保证在地球磁场作用下，所述方向定位杆时刻指向地球的S、N极；

所述系留绳一端固定在所述设备安装架上，一端固定在地面路口中心位置；用于固定交管机器人在路口中心上方。

2.根据权利要求1所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于，还包括有氦气补偿装置，用于对所述氦气球悬浮装置进行氦气补充，提高悬浮时间。

3.根据权利要求1所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于，所述磁定位组件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设置在所述方向定位杆第一端，且所述第一磁铁的N极朝外；所述第二磁铁设置在所述方向定位杆第二端，且所述第二磁铁的S极朝外。

4.根据权利要求1所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于，还包括有测距装置，所述测距装置设置于所述设备安装架上，用于测量与地面的垂直高度，以便于对交管机器人的高度调节。

5.根据权利要求4所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于，在所述侧框架上与所述氦气球巡抚装置上还设置有加固拉线，用于保证所述主体框架整体负载平衡和增大所述侧框架对所述光伏发电组件的承载力。

6.根据权利要求3所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于：所述光伏发电组件以与水平40°夹角方式固定于所述侧框架上，所述光伏发电组件面朝向与所述第二磁铁S极朝向相同。

7.根据权利要求6所述的具有磁性定位功能的系留型高空交管机器人，其特征在于：所述主体框架采用碳纤维材质，用于减小整体重量。