一种新型交通锥回收机器人的制作方法

本发明公开了一种新型交通锥回收机器人，属于工程设备领域。

背景技术：

随着高速公路流量的快速增长，交通锥回收酿成的事故也在急剧增加。路政人员在交通锥回收过程中面临着高速公路车流流量大，流速快的风险，从而造成交通锥回收危险性大。目前，国内外人士为解决这一难题提供了多种解决措施。但总体而言，已有的交通锥回收装置仍然存在以下不足：

一是回收动作复杂，加大了控制难度，提高了生产成本，对精度稳定性要求高，与实际工况不符；

二是未能实现自动化，交通锥的回收过程仍然需要人为参与，并未实际解决人员在回收过程中面临的危险。

技术实现要素：

本发明公开了一种新型交通锥回收机器人，可完成交通锥自动检测与回收。

所述的交通锥回收机器人包括：移动小车平台、驱动电机、联轴器、带轮减速装置、手爪机构、位置检测装置、视觉捕捉处理模块、交通锥回收装置、改装交通锥；

移动小车平台上搭载微处理器控制器，根据视觉捕捉与处理模块输入的信号，利用轮毂电机驱动器控制电机转动实现平台的移动；

驱动电机通过联轴器连接带轮减速装置的驱动轴；

带轮减速装置采用平键连接的方式与小带轮连接，借助摩擦带实现小带轮与大带轮间的动力传递；手爪机构通过回转辅助装置与大带轮连接，回转辅助机构通过螺母禁锢于手爪臂外壳；

手爪臂通过杠杆运动完成手爪的抓合动作，并通过销连接与手爪壳体连接；手爪臂的杠杆运动通过楔形块的楔面实现，手爪臂末端紧贴于楔形块的楔面，使得楔形块做直线运动时，带动手爪臂做抓合动作；手爪臂的回复能量由弹簧拉伸产生的弹性势能提供；楔形块的直线运动通过电磁铁的吸合实现；

位置检测装置包括巨磁阻抗传感器和交通锥改装部分，采用巨磁阻抗传感器传感器有利于增强检测系统此灵敏度，改装交通锥使其携带永磁体则可增强检测系统输入信号强度；

视觉捕捉与处理模块将摄像头摄取的照片依次进行灰度转换以实现图像增强，利用边缘检测方法完成图像分割，采用统计模式实现图像识别；

交通锥回收装置为一个焊接三角支撑铁圈。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过单自由度回收动作，完成交通锥的回收。

本发明采用电磁铁开关量二值信号控制完成手爪的抓合。手爪臂抓合利用杠杆原理，以手爪臂与手爪壳体的连接处为支点，手爪臂为杠杆，当楔形块直线往复运动时，带动手爪臂绕支点转动，完成抓合。

本发明采用视觉捕捉与处理模块，完成对交通锥的识别，利用相应轨迹规划算法控制移动小车平台的运动，实现了路障回收的自动化。

附图说明

图1为本发明的整车装配结构示意图。

图2为本发明的工作状态图。

图3为本发明的手爪外部装配结构示意图。

图4为本发明的手爪内部结构示意图(视角1)。

图5为本发明的手爪内部结构示意图(视角2)。

图6为本发明的移动小车平台结构示意图。

图7为本发明的减速装置结构示意图。

图8为本发明的改装路锥结构示意图。

图9为交通锥回收流程图。

其中：1、移动小车平台；101、电控柜；102、通线口；103、载物平台；104、驱动轮；105、导向轮；2、驱动电机；3联轴器；4、带轮减速装置；401、大带轮；402、摩擦带；403、小带轮；404、驱动轴；405、轴左支承件；406、轴连接辅助件；5、手爪机构；501、手爪臂；502、销钉；503、手爪臂套筒(带直线导轨)；504、回转辅助装置；505、连接体；506、手爪支承件；507、螺栓；508、楔形块机构509、紧定螺母；510、框型电磁铁；511、复位弹簧；6位置检测装置；7视觉捕捉与处理模块；8、交通锥回收装置；9、改装交通锥；901、永磁体套圈；902、交通锥主体。

具体实施方式：

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式：

实施例1：

如图1所示，本发明的交通锥回收机器人可包括：移动小车平台1、驱动电机2、联轴器3、带轮减速装置4、手爪机构5、位置检测装置6、视觉捕捉与处理模块7、交通锥回收装置8、改装交通锥9。

移动小车平台1上通过螺钉连接搭载的视觉捕捉装置7，将视觉捕捉装置放置于小车顶部有利于对交通锥对象的搜寻；移动小车平台上通过螺钉连接搭载的位置检测装置6，将位置检测装置置于交通锥回收装置正前方，有利于其对磁场强度的感知；移动小车平台1上通过螺钉与轴连接辅助件406连接；移动小车平台1通过螺钉与轴左支承件405与轴连接辅助件406连接；移动小车平台通过焊接方式与交通锥回收装置8连接。

如图3、4、5所示，手爪机构结构为：手爪臂501通过销钉502与手爪臂套筒503连接；回转辅助件504与手爪臂套筒通过紧定螺母509连接；楔形块机构508用过手爪臂套筒503上的直线导轨与其连接；弹簧511通过勾连方式与手爪臂501相连；回转辅助装置509采用螺栓507与连接体505连接；框型电磁铁510通过粘性体固结在手爪臂套筒503上；手爪支承件506通过螺钉连接与移动小车平台连接。

如图6所示，移动小车平台结构为：电气控制柜101通过通线口102完成与顶层视觉处理模块7与底层驱动轮104的连接；导向轮105通过销连接与载物平台103连接。

如图7所示，带轮减速装置结构为：大带轮401通过平键连接与连接体505连接；小带轮403通过平键连接与驱动轴404连接；大带轮401与小带轮403通过摩擦带402连接；驱动轴404通过左支承件405与轴连接辅助件406固定；轴左支承件405与轴连接辅助件406通过螺钉连接与载物平台103连接；驱动电机2通过螺钉连接与轴连接辅助件406上；驱动电机2与驱动轴404通过联轴器3连接。

如图8所示，改装交通锥结构为：永磁体套圈901通过粘性物质固结于交通锥主体902上。

实际使用过程中，视觉捕捉与处理模块7以扫描方式拍照，计算建立相应坐标系，获取交通锥9相对移动小车平台1的相对位置，利用特定的算法模块进行轨迹规划；当移动小车平台1运动到便于手爪机构5进行交通锥9抓取的位置时，电磁铁510得电吸合，带动楔形块508直线运动，从而使得手爪臂501做杠杆运动，完成对交通锥9的抓合；驱动电机2工作带动整个手爪机构5进行单自由度回转运动；当手爪机构5运动到路锥回收装置8上方时，位置检测装置6采集的磁场强度信号到达阈值，控制电磁铁510掉电，交通锥9落入交通锥回收装置8；延时一定时间后，驱动电机2复位。

交通锥回收流程如图9。

机器人工作状态如图2。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种新型交通锥回收机器人，具体分为以下步骤：利用移动小车平台和视觉捕捉及处理模块完成循迹与识别工作；搭配直流伺服电机与框型电磁铁，利用巨阻磁抗传感器作为交通锥位置测量元件；采用单自由度回转臂设计，配合楔形块直线运动与手爪臂杠杆运动相结合的传动设计完成交通锥的收放。本发明利用简单的杠杆原理和楔形块机构大大简化了设计结构，利用电磁铁简单的开关量控制降低了控制难度，使得其能够适应大部分工作环境，增强了其实用性，具有简单、实用、高效、低成本的特点。

技术研发人员：平雪良;邱彬;任武涛;王昕煜;宋炳锺;袁野
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2017.04.18
技术公布日：2017.08.18