专利名称：高仿真智能交通警察机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交通指挥辅助设备，特别是一种用于交通指挥的高仿真智能交通警察机器人，用于交叉路口的交通指挥与管理。
背景技术：
目前，城市交通指挥主要依靠交通信号灯和交通警察。鉴于国内实际情况，对于一些重要路口(例如学校门口)和流量不确定的路口，完全依靠交通信号灯来指挥往往是不够的，必须有交通警察亲临指挥；对于一些交通信号灯无法正常使用(例如故障或施工等原因)或未设置交通信号灯的路口等，均需要交通警察现场指挥。随着我国经济的快速发展，各地区尤其是城市，汽车拥有量显著增加，交通及管理压力越来越大。依靠交通警察现场指挥具有诸多缺点人工成本较高；工作环境恶劣，夏天的高温和冬天的严寒，尤其是汽车排出的尾气，对交通警察的身体健康不利等等。
发明内容
为了克服交通指挥中的上述缺点，本发明提供一种用于交通指挥的高仿真智能交通警察机器人，该智能交通警察机器人结合交通信号灯和交通警察的指挥功能，用于替代交通警察实现现场指挥，具备仿真度高、可编程、可记录违章情况，移动性好等优点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高仿真智能交通警察机器人，包括头部、躯干和底座，所述头部通过头与躯干连接机构与躯干连接，躯干固定在躯干旋转机构上，所述头部通过头与躯干连接机构与头部旋转电机进行连接；所述躯干为空腔结构，所述躯干的内部依次安装有左臂摆动电机、右臂摆动电机、左臂旋转电机、右臂旋转电机、左腕驱动电机、右腕驱动电机、左肘驱动电机和右肘驱动电机；所述左臂摆动电机、左臂旋转电机、左腕驱动电机和左肘驱动电机分别通过左肩关节与左臂连接；所述右臂摆动电机、右臂旋转电机、右腕驱动电机、右肘驱动电机分别通过右肩关节与右臂连接，所述躯干旋转机构、头部旋转电机、左臂摆动电机、右臂摆动电机、左臂旋转电机、右臂旋转电机、左腕驱动电机、右腕驱动电机、左肘驱动电机和右肘驱动电机均与用以实现各种交通动作的智能控制器连接。作为优选的一种方案所述左臂和右臂均包括包括前臂、后臂、腕关节、肘关节和肩关节；所述手掌通过腕关节与前臂相连接；所述前臂通过肘关节与后臂相连接；所述后臂通过肩关节与机器人躯干相连接；所述腕关节通过腕弹簧、腕钢丝绳、腕过渡轮与左腕驱动电机或右腕驱动电机相连接；所述肘关节通过肘弹簧、肘钢丝绳、肘过渡轮与左肘驱动电机或右肘驱动电机相连接；所述肩关节与左臂旋转电机和左臂摆动电机、右臂旋转电机和右臂摆动电机相连接。进一步，所述腕关节包括腕关节座、手掌连接件、前臂连杆和手掌翻转机构，所述手掌连接件与手掌连接，并通过活动销、定位螺丝与腕关节座连接，所述前臂连杆将前臂与腕关节座连接在一起，并通过调正螺丝与腕关节座连接和调整前臂与手掌的相对角度，所述手掌翻转机构包括连接座、传动活塞和连接片，所述传动活塞用于连接腕弹簧和连接座； 连接片通过定位销分别与连接座和腕关节座进行连接。再进一步，所述肘关节包括肘关节座、前臂连杆活动件、后臂连杆和前臂翻转机构，所述前臂连杆活动件与前臂连接，并通过活动销、定位螺丝与肘关节座连接，所述后臂连杆将后臂与肘关节座连接在一起，并通过调正螺丝与肘关节座连接和调整后臂与前臂的相对角度，所述前臂翻转机构包括连接座、传动活塞和连接片，所述传动活塞用于连接肘弹簧和连接座；连接片通过定位销分别与连接座和肘关节座进行连接。更进一步，所述肩关节包括肩关节旋转本体、离合器和后臂连接件，所述离合器通过连接螺栓安装在离合器座上，在离合器与离合器座之间安装有离合弹簧和钢珠，离合器座安置于肩关节旋转本体内呈过盈配合，且底部有圆柱形凸台；在肩关节旋转本体的外侧通过紧固螺栓安装有定位件，定位件的中心部位开有圆孔，离合器座底部的圆柱形凸台与定位件的中心圆孔配合形成定位；在离合器及离合器座的一侧开有槽，后臂连接件通过紧固螺栓与离合器及离合器座固定在一起，并可以绕肩关节旋转本体的轴心线旋转；在肩关节旋转本体的另一侧开有通孔，第一旋转轴和第二旋转轴通过销与肩关节旋转本体进行连接，在旋转轴的未端安装从动齿轮，所述从动齿轮通过压紧螺栓和垫片与旋转轴连接在一起，安装在摆臂电机座上的摆臂电机通过主动齿轮、从动齿轮带动第一旋转轴、第二旋转轴旋转；所述离合器一侧设置有凸块，在连接轴一端开有凹槽，安装在转臂电机座上的转臂电机通过连接轴、离合器带动手臂旋转，所述连接轴与转臂电机的输出轴连接在一起。所述躯干旋转机构通过齿轮与躯干旋转电机进行连接，所述躯干旋转电机通过连接板固定在底座上。本发明的有益效果主要表现在1.可以模拟交通警察的指挥动作，用于替代交通警察实现现场指挥，减轻交通警察的工作压力；2.仿真度高，机器人的头部与躯干外部均包裹有高仿真的橡胶外套，与真实交通警察类似；3.通过在手掌部设置交通信号灯，该智能交通警察机器人结合交通信号灯和交通警察的指挥功能；4.通过内置的录音，可实时播放与动作相配合哨声或人声音；5.配以智能控制系统(另有专利)，可实现工作时段、不同方向通行时间的参数设置功能；6.通过在眼睛处置拍照装置，与路口车感系统配合可以实现违章的自动拍照与存储功能，进一步提高仿真警察的威慑作用；7.智能交通警察机器人可单独工作(躯干+底座)，具备应急性、移动性好的特点，也可以与交通岗亭配合，实现长期工作。
图I是智能交通警察机器人结构示意图。图2是智能交通警察机器人手臂伸直示意图。图3是智能交通警察机器人手掌翻转90°示意图。图4是智能交通警察机器人手臂弯曲示意图。图5是智能交通警察机器人腕关节结构示意图。图6是智能交通警察机器人肘关节结构示意图。图7是智能交通警察机器人肩关节结构示意图。图8是禁止通行手势示意图。
图9是允许通行手势示意图。图10是智能交通警察机器人与交通岗亭配套使用示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图I 图10，一种智能交通警察机器人，包括头部9、躯干10和底座19，所述头部9通过头与躯干连接机构26与躯干10连接，躯干10固定在躯干旋转机构28上，躯干旋转机构28通过齿轮与躯干旋转电机18进行连接，在旋转电机18的驱动下，可实现智能交通警察机器人躯干沿顺时针、逆时针各旋转90°，从而实现机器人的转动；所述躯干旋转电机18通过连接板27固定在底座19上；所述头部9通过头与躯干连接机构26与头部旋转电机5进行连接，在头部旋转电机5的驱动下，可实现机器人头部的转向；所述躯干10 为空腔结构，内部依次安装有左臂摆动电机4、右臂摆动电机6、左臂旋转电机3、右臂旋转电机7、左腕驱动电机I、右腕驱动电机8、左肘驱动电机2、右肘驱动电机(在图I中位于左肘驱动电机2后面)；所述左臂摆动电机4、左臂旋转电机3、左腕驱动电机I、左肘驱动电机 2分别通过左肩关节17与左臂连接，在左臂摆动电机4、左臂旋转电机3、左腕驱动电机I、 左肘驱动电机2的协同作用下，实现左臂的各种交通指挥动作；所述右臂摆动电机6、右臂旋转电机7、右腕驱动电机8、右肘驱动电机30分别通过右肩关节与右臂连接，在右臂摆动电机6、右臂旋转电机7、右腕驱动电机8、右肘驱动电机30的协同作用下，实现右臂的各种交通指挥动作。参照图2 图4，智能交通警察机器人手臂伸直、弯曲，手掌翻转90°动作示意图 (图中所示为左臂，右臂类同)。机器人左手臂包括前臂13、后臂14、腕关节15、肘关节16、 肩关节17 ;所述左手掌12通过腕关节15与前臂13相连接；所述前臂13通过肘关节16与后臂14相连接；所述后臂14通过肩关节17与机器人躯干10相连接；所述腕关节15通过腕弹簧25、腕钢丝绳20、腕过渡轮21与左腕驱动电机I相连接；所述肘关节16通过肘弹簧 22、肘钢丝绳24、肘过渡轮23与左肘驱动电机2相连接；所述肩关节17与左臂旋转电机3 和左臂摆动电机4相连接，在左臂旋转电机3和左臂摆动电机4的协同作用下，可实现左手臂的转动与摆动。腕关节与肘关节通过钢丝绳驱动，可增加腕关节与肘关节的柔性。图2中，在各驱动器件的协同作用下，机器人左手臂、左手掌呈直线状态。图3中，在各驱动器件的协同作用下，机器人左手臂呈伸直状态，左手掌呈翻转状态，角度为0-180°之间任意(图3中与左手臂呈垂直关系)。图4中，在各驱动器件的协同作用下，机器人左手臂呈弯曲状态(肘关节弯曲)，左手掌与前臂呈直线状态。参照图5，智能交通警察机器人腕关节，包括腕关节座34、手掌连接件31、前臂连杆35和手掌翻转机构，所述手掌连接件31与手掌12连接，并通过活动销33、定位螺丝32 与腕关节座34连接，所述前臂连杆35将前臂13与腕关节座34连接在一起，并通过调正螺丝37与腕关节座34连接和调整前臂13与手掌12的相对角度，所述手掌翻转机构包括连接座40、传动活塞36和连接片41，所述传动活塞36用于连接腕弹簧25和连接座40 ;连接片41通过定位销39和38分别与连接座40和腕关节座34进行连接，腕弹簧25通过传动活塞36、连接座40和连接片41，带动手掌连接件31转动，从而带动手掌12进行翻转。
参照图6，智能交通警察机器人肘关节，包括肘关节座43、前臂连杆活动件41、后臂连杆44和前臂翻转机构，所述前臂连杆活动件41与前臂13连接，并通过活动销42、定位螺丝51与肘关节座43连接，所述后臂连杆44将后臂14与肘关节座43连接在一起，并通过调正螺丝47与肘关节座43连接和调整后臂14与前臂13的相对角度，所述前臂翻转机构包括连接座49、传动活塞45和连接片50，所述传动活塞45用于连接肘弹簧22和连接座 49 ;连接片50通过定位销48和46分别与连接座49和肘关节座43进行连接，弹簧22通过传动活塞45、连接座49和连接片50，带动前臂连接件41转动，从而带动前臂13进行翻转。参照图7，智能交通警察机器人肩关节，包括肩关节旋转本体59、离合器54和后臂连接件62，所述离合器通过连接螺栓53安装在离合器座55上，在离合器54与离合器座55 之间，安装有弹簧56和钢珠57，离合器座55安置于肩关节旋转本体59内，呈过盈配合，且底部有圆柱形凸台，在肩关节旋转本体59的外侧,通过紧固螺栓61安装有定位件60,定位件60的中心部位开有圆孔，离合器座55底部的圆柱形凸台与定位件60的中心圆孔配合形成定位。在离合器54及离合器座55的一侧开有槽，后臂连接件62通过紧固螺栓68与离合器54及离合器座55固定在一起，并可以绕肩关节旋转本体59的轴心线旋转。在肩关节旋转本体59的另一侧开有通孔，旋转轴I和旋转轴2通过销67与肩关节旋转本体59进行连接，在旋转轴2的未端安装从动齿轮63，所述从动齿轮通过压紧螺栓64和垫片65与旋转轴2连接在一起，安装在摆臂电机座71上的摆臂电机4通过主动齿轮70、从动齿轮63带动旋转轴1、2旋转，从而可以带动肩关节旋转本体59旋转，促使手臂展开或收合。所述离合器54 —侧设置有凸块，在连接轴69 —端开有凹槽，当手臂收合到位的时候(手臂与肩部呈90°夹角)，所述离合器54上的凸块转至连接轴69的凹槽内，此时离合器处于接合状态 (反之为断开状态)，安装在转臂电机座72上的转臂电机3通过连接轴69、离合器54带动手臂旋转，实现手臂的绕肩部旋转运动。所述连接轴69与转臂电机3的输出轴连接在一起。参照图8 图9，智能交通警察机器人所能完成的交通指挥动作。其中图8为禁止通行的序列动作，共分三步。其中步(I)、(3)为立正姿态，左右手臂均呈图2所示状态(下垂)，步(2)为禁止通行姿态，左臂与地面呈135°夹角，手掌相对前臂翻转135°，与图3所示状态类似(角度不同)，右手臂均呈图2所示状态(下垂)；图9为允许通行的序列动作， 共分七步。其中步(I)、(7)为立正姿态，左右手臂均呈图2所示状态(下垂)，步(2)为双臂展开姿态，左右手臂均呈图2所示状态(伸直)，步(3)中左臂下垂，右臂展开，步(4)和步(6)中，左臂呈弯曲姿态，同图4所示状态一致，步(5)中，左臂向前伸直，右臂展开，均可由图2所示状态转换而来。图8、图9中所示各种姿态均可以通过图2、图3和图4所示的三种资料转换而成， 且由图8所示动作向图9所示动作转换之间,机器人需要顺时针旋转90° ,由图9所示动作向图8所示动作转换之间,机器人需要逆时针旋转90° ;图9所示步(2)-步(6)中，机器人头部需要向右旋转90°。参照图10，智能交通警察机器人与交通岗亭配套使用示意图。智能交通警察机器人可以单独使用，也可以与交通岗亭配套29使用。在机器人的头部与躯干外部均包裹有高仿真的橡胶外套(如图8、图9所示)，与真实交通警察高度相似。通过在手掌部设置交通信号灯，该智能交通警察机器人兼具交通信号灯和交通警察的指挥功能。通过内置的录音，可实时播放与动作相配合哨声或人声。配以智能控制系统(另有专利)，可实现工作时段、不同方向通行时间的参数设置功能。通过在眼睛处置拍照装置，与路口车感系统配合可以实现违章的自动拍照与存储功能，进一步提高仿真警察的威慑作用。智能交通警察机器人可通过电池供电，具备应急性、移动性好的特点，也可以通过市电供电(增加电源转换模块，将市电转换成直流电供机器人使用)，实现长期工作。
权利要求
1.一种高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述机器人包括头部、躯干和底座， 所述头部通过头与躯干连接机构与躯干连接，躯干固定在躯干旋转机构上，所述头部通过头与躯干连接机构与头部旋转电机进行连接；所述躯干为空腔结构，所述躯干的内部依次安装有左臂摆动电机、右臂摆动电机、左臂旋转电机、右臂旋转电机、左腕驱动电机、右腕驱动电机、左肘驱动电机和右肘驱动电机；所述左臂摆动电机、左臂旋转电机、左腕驱动电机和左肘驱动电机分别通过左肩关节与左臂连接；所述右臂摆动电机、右臂旋转电机、右腕驱动电机、右肘驱动电机分别通过右肩关节与右臂连接，所述躯干旋转机构、头部旋转电机、 左臂摆动电机、右臂摆动电机、左臂旋转电机、右臂旋转电机、左腕驱动电机、右腕驱动电机、左肘驱动电机和右肘驱动电机均与用以实现各种交通动作的智能控制器连接。
2.如权利要求I所述的高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述左臂和右臂均包括包括前臂、后臂、腕关节、肘关节和肩关节；所述手掌通过腕关节与前臂相连接；所述前臂通过肘关节与后臂相连接；所述后臂通过肩关节与机器人躯干相连接；所述腕关节通过腕弹簧、腕钢丝绳、腕过渡轮与左腕驱动电机或右腕驱动电机相连接；所述肘关节通过肘弹簧、肘钢丝绳、肘过渡轮与左肘驱动电机或右肘驱动电机相连接；所述肩关节与左臂旋转电机和左臂摆动电机、右臂旋转电机和右臂摆动电机相连接。
3.如权利要求2所述的高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述腕关节包括腕关节座、手掌连接件、前臂连杆和手掌翻转机构，所述手掌连接件与手掌连接，并通过活动销、定位螺丝与腕关节座连接，所述前臂连杆将前臂与腕关节座连接在一起，并通过调正螺丝与腕关节座连接和调整前臂与手掌的相对角度，所述手掌翻转机构包括连接座、传动活塞和连接片，所述传动活塞用于连接腕弹簧和连接座；连接片通过定位销分别与连接座和腕关节座进行连接。
4.如权利要求2所述的高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述肘关节包括肘关节座、前臂连杆活动件、后臂连杆和前臂翻转机构，所述前臂连杆活动件与前臂连接，并通过活动销、定位螺丝与肘关节座连接，所述后臂连杆将后臂与肘关节座连接在一起，并通过调正螺丝与肘关节座连接和调整后臂与前臂的相对角度，所述前臂翻转机构包括连接座、传动活塞和连接片，所述传动活塞用于连接肘弹簧和连接座；连接片通过定位销分别与连接座和肘关节座进行连接。
5.如权利要求2所述的高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述肩关节包括肩关节旋转本体、离合器和后臂连接件，所述离合器通过连接螺栓安装在离合器座上，在离合器与离合器座之间安装有离合弹簧和钢珠，离合器座安置于肩关节旋转本体内呈过盈配合，且底部有圆柱形凸台；在肩关节旋转本体的外侧通过紧固螺栓安装有定位件，定位件的中心部位开有圆孔，离合器座底部的圆柱形凸台与定位件的中心圆孔配合形成定位；在离合器及离合器座的一侧开有槽，后臂连接件通过紧固螺栓与离合器及离合器座固定在一起，并可以绕肩关节旋转本体的轴心线旋转；在肩关节旋转本体的另一侧开有通孔，第一旋转轴和第二旋转轴通过销与肩关节旋转本体进行连接，在旋转轴的未端安装从动齿轮，所述从动齿轮通过压紧螺栓和垫片与旋转轴连接在一起，安装在摆臂电机座上的摆臂电机通过主动齿轮、从动齿轮带动第一旋转轴、第二旋转轴旋转；所述离合器一侧设置有凸块，在连接轴一端开有凹槽，安装在转臂电机座上的转臂电机通过连接轴、离合器带动手臂旋转， 所述连接轴与转臂电机的输出轴连接在一起。
6.如权利要求I 5之一所述的高仿真智能交通警察机器人，其特征在于所述躯干旋转机构通过齿轮与躯干旋转电机进行连接，所述躯干旋转电机通过连接板固定在底座上。
全文摘要
一种高仿真智能交通警察机器人，包括头部、躯干和底座，头部通过头与躯干连接机构与躯干连接，躯干固定在躯干旋转机构上，头部通过头与躯干连接机构与头部旋转电机进行连接；躯干为空腔结构，躯干的内部依次安装有左臂摆动电机、右臂摆动电机、左臂旋转电机、右臂旋转电机、左腕驱动电机、右腕驱动电机、左肘驱动电机和右肘驱动电机；左臂摆动电机、左臂旋转电机、左腕驱动电机和左肘驱动电机分别通过左肩关节与左臂连接；右臂摆动电机、右臂旋转电机、右腕驱动电机、右肘驱动电机分别通过右肩关节与右臂连接。本发明能模拟交通警察的指挥动作，用于替代交通警察实现现场指挥，减轻交通警察的工作压力，仿真度高、移动性良好。
文档编号G08G1/09GK102610116SQ20121006560
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者乐小利, 董德章, 董怀骏, 董晓平, 赵章风 申请人:浙江百新机电科技有限公司