本发明涉及一种高速公路使用的警用机器人。
背景技术：
高速公路由于路程长，车速快，交通警察无法做到全程监控，只能通过固定安装的摄像头监控过往车辆以及路段的情况。日常的巡逻只能乘车检车，效率非常低，成本非常高。因为一辆车巡逻一条路段需要全程往来，耗时，且巡逻基本上是单点进行，即一辆车巡逻一条路段。车辆的使用以及人员的投入，都会使成本大幅上升。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种巡逻效率高，成本低的高速公路警用机器人。
为了实现上述目的，本发明包括包括箱体，箱体底面为平面，其底面固定不少于四个辅助轮，辅助轮均布在箱体底面的四周，辅助轮的中心处固定一个主动轮，主动轮的轮毂轴线上固定行进电机，
箱体在主动轮的轴线方向的一侧固定向外平行延伸的上定位板和下定位板，所述上定位板和下定位板的空余端一侧固定多个围栏定位装置；
所述围栏定位装置包括一个匚形盒体，其开口指向箱体，固定于上定位板上的围栏定位装置固定位置为匚形盒体的上表面，固定于下定位板上的围栏定位装置为匚形盒体的下表面；
所述匚形盒体的上下表面上开有长度方向与主动轮轴线方向平行的滑槽，滑槽内设置一个滑块，还包括四个减震杆，四个减震杆的一端分别于滑槽的四角铰接，空余端与滑块铰接，滑槽立面上开有水平设置的定位槽，滑块上固定于定位槽配合的卡销；
还包括转轴，转轴两端套装压簧，压簧远离转轴的一端固定于套筒的底面上，套筒与圆锥滚子轴承过盈配合，圆锥滚子轴承固定于滑块的底面中心处；
转轴上固定定位滚轮，定位滚轮轴向两端分别为一个凸轮，凸轮由两个锥台锥底相对而成，凸轮的最大外径是滚轮外径的1.5至2倍，凸轮与滚轮形成一个环形的用于容置高速公路围栏边缘的空间，
所述箱体临近围栏定位装置的一侧上固定上下两个减震架，分别对应围栏的上下两个凸起，减震架上固定第一减震器、第二减震器和第三减震器，第一减震器、第二减震器和第三减震器，指向围栏的一端均定位滑轮，滑轮均抵触围栏表面，第一减震器的空余端指向围栏凸起的上表面，第二减震器的空余端指向围栏凸起的顶点，第三减震器的空余端指向围栏凸起的下表面，
箱体的底部固定蓄电池，箱体的顶壁外侧固定摄像头和雷达测速模块，箱体上固定麦克风和扩音器，箱体内固定控制组件，所述控制组件包括，控制模块，电量检测模块，雷达测速模块，无线通信模块，存储模块，轮速传感器，扫码模块，陀螺仪和计时器；
所述蓄电池用于向行进电机、控制模块、无线通信模块，存储模块，轮速传感器，扫码模块供电，
所述电量检测模块用于检测蓄电池的电量信息，并将电量信息发送至控制模块；
所述雷达测速模块用于检测车辆车速，并将车速信息发送至控制模块；
所述无线通信模块用于向控制端发送信息，并接收控制端信息；
所述轮速传感器用于检测行进电机的转速信息，并将转速信息发送至控制模块；
所述扫码模块固定于匚形盒体的立面上，用于扫描固定在围栏上编码，并将编码信息发送至控制模块；
所述计时器用于记录、设定时间信息，并将时间信息发送至控制模块；
所述陀螺仪固定于箱体的中部，用于检测箱体的重心信息，并将重心信息发送至控制模块；
所述控制模块用于接收电量信息、车速信息、转速信息、编码信息、视频信息、语音信息、时间信息以及重心信息，并将信息通过无线通信模块发送给控制端，并接收控制端发送的控制指令，将指令发送至执行执行模块执行，执行模块包括行进电机、扩音器、麦克风以及摄像头。
进一步的，所述滚轮内固定强磁体；所述匚形盒体的上下表面上固定锥形轴封架，所述滑槽位于轴封架覆盖范围内，轴封架上固定轴封，转轴与轴封紧密配合，使轴封架内形成密闭空间。
进一步的，摄像头固定于透明的防水罩内，防水罩设置于箱体顶面上，箱体内固定一个第一减速机，第一减速机竖向设置，其传动端固定一个丝杠，丝杠外与螺纹套筒配合，螺纹套筒顶端固定一个第一步进电机，第一步进电机的传动端与摄像头固定连接。
进一步的，还包括一个警示组件，其包括一个第一伸缩臂，一个竖向设置的插槽，还包括一个白板，伸缩臂伸出端与白板的顶端固定连接，白板与插槽滑动连接，第一伸缩臂的内径最大的第一级伸缩杆底端与气泵连通；
箱体顶面上固定一个激光投影灯，用于向白板投射预设图案或文字；
所述气泵与第一伸缩臂之间设置电磁空气阀，电磁空气阀和气泵均与控制模块电连接；
所述防水罩底端固定一个警示灯，警示灯与控制模块电连接。
进一步的，还包括一个灭火组件，所述灭火组件包括一个第二伸缩臂，第二伸缩臂的伸缩杆不少于五级，内径最大的第一级伸缩杆底端与气泵连通，还包括一个第二步进电机，第二步进电机转轴与主动轮行进方向平行，其转轴与第二伸缩臂固定连接，伸缩臂伸出端固定线轮，该端还固定一个第三步进电机，第三步进电机传动轴轴线与第二步进电机轴线平行，第三步进电机传动端固定一个轴线与其转轴垂直的伸缩杆，伸缩杆完全伸出的长度小于第二伸缩臂完全伸出的长度，第二伸缩臂内径最大的第一级伸缩杆的外壁上固定一个C形卡箍，伸缩杆空余端固定第二线轮，C形卡箍内径小于第二线轮的外径，C形卡箍对第二线轮施加的最大压力小于气泵带动第二伸缩臂轴向延伸的拉力；
还包括一个绕线轮，绕线轮由第二减速机传动，绕线轮上缠绕阻燃电线，阻燃电线绕过线轮和第二线轮，其空余端电连接一个电磁铁，电磁铁与第二线轮之间的阻燃电线上固定多个灭火球；
所述第二伸缩臂完全伸出的长度不小于八米；
所述第二步进电机、第三步进电机、第二减速机均与控制模块电连接，
所述气泵与第二伸缩臂之间设置电磁空气阀，电磁空气阀和气泵均与控制模块电连接。
进一步的，所述电磁铁固定于一个铁盒中，电磁铁为环形，其中心空腔内固定阻燃塑料盒，阻燃塑料盒内固定一个倒锥形由磁屏蔽材料制成锥形盒，锥形盒的锥面由磁屏蔽材料制成片拼成，锥面与锥底紧密接触，阻燃塑料盒中充填固态乙酰胺，固态乙酰胺抵触锥面，锥形盒内放置强磁块。
进一步的，还包括一个避火罩，其由金属制成，避火罩底边外侧使用锡焊固定一圈外层阻燃袋，底边内侧用锡焊固定一圈内层阻燃袋，底边下侧用钢焊条密封焊接环形底边阻燃袋，电磁铁位于避火罩内，所述底边阻燃袋底边比电磁铁底面低3-15毫米，所述外层阻燃袋底边与底边阻燃袋底边平齐，所述内层阻燃带底边高于底边阻燃袋的底边；
所述外层阻燃袋，内层阻燃袋以及底边阻燃袋，均包括一个由铁丝网制成的环形管，环形管内层粘附阻燃膜制成的软袋，软袋内装填锡、铅、黏土和沙颗粒；
所述所述锡和铅颗粒粒径不大于2毫米，黏土颗粒的粒径范围从0.075mm至1毫米，所述沙颗粒粒径范围为1-3毫米；
所述锡、铅、黏土和沙颗粒的体积比为1：1：3：5；
所述环形管内径不小于3厘米，不大于10厘米。
进一步的，所述灭火组件还包括一个容置箱，容置箱固定在箱体沿行进方向的一侧，其顶壁和临近公路的侧壁通过卷簧与相邻的固定壁连接。所述箱体内设置容置腔，容置腔设有能打开的门。
进一步的，所述箱体行进方向的两侧均固定一对挂钩，位于同一侧的挂钩纵向高度相同，且位于固定侧水平方向的两端。
进一步的，所述箱体临近围栏的一侧上固定容置担架的放置箱，放置箱内担架，担架长度方向两端固定于所述挂钩配合的挂环。
本发明的有益效果在于：
1、机器人能够根据预设线路，自行巡逻，拍摄车辆以及路段信息，大大提高效率；
2、机器人数量可以设置多个，能够加大对高速公路的巡逻力度，提高效率；
3、不需要人工巡逻，减少人力投入；
4、能够根据报警情况快速派遣机器人对事故路段进行观察，第一时间传送视频和音频信息，大大提高交警的应急能力，大幅提高救援能力。
5、对于特殊天气或是事故路段能够设置机器人提前对将要经过事故路段或是危险路段的过往车辆进行警示，起到非常精准的预警效果，大大降低事故发生率。
6、灭火组件能够对起火车辆进行灭火操作，大大提高人员逃生率。
附图说明
图1是本发明主视图。
图2是图1的左视图。
图3是围栏定位装置示意图。
图4是滑槽示意图。
图5灭火组件示意图。
图6是气泵与第一和第二伸缩臂通路示意图。
图7是电磁铁示意图。
图8是避火罩示意图。
图9是阻燃袋示意图。
图10是机器人灭火过程流程图。
图11是机器人预警过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明做详细描述。
如图1至4所示，一种高速公路警用机器人，包括箱体100，箱体100底面为平面，其底面固定不少于四个辅助轮150，辅助轮150均布在箱体100底面的四周，辅助轮150的中心处固定一个主动轮140，主动轮140的轮毂轴线上固定行进电机141，
箱体100在主动轮140的轴线方向的一侧固定向外平行延伸的上定位板101和下定位板102，所述上定位板101和下定位板101的空余端一侧固定多个围栏定位装置110；
所述围栏定位装置110包括一个匚形盒体，其开口指向箱体100，固定于上定位板101上的围栏定位装置110固定位置为匚形盒体的上表面，固定于下定位板102上的围栏定位装置110为匚形盒体的下表面；
所述匚形盒体的上下表面上开有长度方向与主动轮140轴线方向平行的滑槽111，滑槽111内设置一个滑块113，还包括四个减震杆112，四个减震杆112的一端分别于滑槽111的四角铰接，空余端与滑块113铰接，滑槽111立面上开有水平设置的定位槽，滑块113上固定于定位槽配合的卡销；
还包括转轴118，转轴118两端套装压簧117，压簧117远离转轴118的一端固定于套筒116的底面上，套筒116与圆锥滚子轴承114过盈配合，圆锥滚子轴承114固定于滑块113的底面中心处；
转轴118上固定定位滚轮120，定位滚轮120轴向两端分别为一个凸轮121，凸轮121由两个锥台锥底相对而成，凸轮121的最大外径是滚轮120外径的1.5至2倍，凸轮121与滚轮120形成一个环形的用于容置高速公路围栏边缘的空间，
所述箱体100临近围栏定位装置110的一侧上固定上下两个减震架130，分别对应围栏的上下两个凸起，减震架130上固定第一减震器131、第二减震器132和第三减震器133，第一减震器131、第二减震器132和第三减震器133，指向围栏的一端均定位滑轮，滑轮均抵触围栏表面，第一减震器131的空余端指向围栏凸起的上表面，第二减震器132的空余端指向围栏凸起的顶点，第三减震器133的空余端指向围栏凸起的下表面，
箱体100的底部固定蓄电池180，箱体100的顶壁外侧固定摄像头202和雷达测速模块，箱体100上固定麦克风和扩音器，箱体100内固定控制组件，所述控制组件包括，控制模块，电量检测模块，雷达测速模块，无线通信模块，存储模块，轮速传感器，扫码模块，陀螺仪和计时器；
所述蓄电池用于向行进电机141、控制模块、无线通信模块，存储模块，轮速传感器，扫码模块供电，
所述电量检测模块用于检测蓄电池的电量信息，并将电量信息发送至控制模块；
所述雷达测速模块用于检测车辆车速，并将车速信息发送至控制模块；
所述无线通信模块用于向控制端发送信息，并接收控制端信息；
所述轮速传感器用于检测行进电机141的转速信息，并将转速信息发送至控制模块；
所述扫码模块固定于匚形盒体的立面上，用于扫描固定在围栏上编码，并将编码信息发送至控制模块；
所述计时器用于记录、设定时间信息，并将时间信息发送至控制模块；
所述陀螺仪固定于箱体100的中部，用于检测箱体100的重心信息，并将重心信息发送至控制模块；
所述控制模块用于接收电量信息、车速信息、转速信息、编码信息、视频信息、语音信息、时间信息以及重心信息，并将信息通过无线通信模块发送给控制端，并接收控制端发送的控制指令，将指令发送至执行执行模块执行，执行模块包括行进电机、扩音器、麦克风以及摄像头。
使用时，将围栏的上下两个边缘卡进机器人的的围栏定位装置的凸轮和滚轮之间的容置空腔中，同时减震架上的减震器与围栏定位装置配合使机器人能够固定在围栏上，同时不影响机器人沿围栏行进。
通过远程通信模块，控制端能够发送指令给控制模块，进而控制行进电机正转或是反转，让机器人能够沿着围栏进行来回行进。机器人的定位是通过扫码模块扫描围栏立柱上的编码信息获得的。编码信息可以是二维码、条形码或者是射频标签等，对应的扫码模块设置成对应的扫描装置即可。控制模块使用单片机即可，型号可选用STC89C52。
电量检测模块将电池电量信息发送个控制端，控制端根据电量情况，派人进行更换蓄电池，或控制机器人行进到就近的保养站或是充电站进行充电。此外，机器人上可以固定多个太阳能电池板进行充电，也可是设置风力发电进行充电，或是同时使用。为了防止在处理应急时间是机器人电量不够的情况，在箱体100内固定一个燃油发电机，用于对蓄电池130进行应急充电。
陀螺仪的信息能够让控制人员了解机器人是否摔倒，从而可以派人对其进行维护。
摄像头、雷达测速能够监控过往车辆的车速。对于一些需要警告的车辆可以直接通过扩音器进行警告，比如占用应急车道的车辆。麦克风能够便于出现紧急情况时进行对讲。轮速传感器能够直接反应机器人的行进速度。
优选的实施方式，如图9所示，所述滚轮120内固定强磁体122；所述匚形盒体的上下表面上固定锥形轴封架119，所述滑槽111位于轴封架119覆盖范围内，轴封架上固定轴封115，转轴118与轴封紧密配合，使轴封架119内形成密闭空间。凸轮121的作用是对围栏的边缘起到导向作用，滚轮中的强磁体122起到吸引围栏的作用，辅助导向，防止机器人脱离围栏。
优选的实施方式，摄像头固定于透明的防水罩200内，防水罩200设置于箱体100顶面上，箱体100内固定一个第一减速机209，第一减速机209竖向设置，其传动端固定一个丝杠208，丝杠208外与螺纹套筒207配合，螺纹套筒207顶端固定一个第一步进电机203，第一步进电机203的传动端与摄像头固定连接。
优选的实施方式，如图5-7所示，还包括一个警示组件400，其包括一个第一伸缩臂401，一个竖向设置的插槽403，还包括一个白板402，伸缩臂401伸出端与白板402的顶端固定连接，白板402与插槽403滑动连接，第一伸缩臂401的内径最大的第一级伸缩杆底端与气泵连通；
箱体100顶面上固定一个激光投影灯410，用于向白板402投射预设图案或文字；
所述气泵与第一伸缩臂401之间设置电磁空气阀，电磁空气阀和气泵均与控制模块电连接；
所述防水罩200底端固定一个警示灯，警示灯与控制模块电连接。当需要对过往车辆进行警示时，控制气泵工作，将伸缩臂从箱体100内顶出，带着白板402伸出箱体，并控制激光投影灯开启，将预设的镜片上的警示图案、文字或二者结合投影出来，能够警示过往车辆。同时控制第一减速机工作，将警示灯顶起，并控制开启警示灯，提高警示效果。
如图11所示，警示过程包括，接到报警，人工下发立柱编号，让机器人行进到立柱处，将警示装置放出，进行警示。
优选的实施方式，还包括一个灭火组件300，所述灭火组件300包括一个第二伸缩臂301，第二伸缩臂301的伸缩杆不少于五级，内径最大的第一级伸缩杆底端与气泵连通，还包括一个第二步进电机307，第二步进电机307转轴与主动轮140行进方向平行，其转轴与第二伸缩臂301固定连接，伸缩臂301伸出端固定线轮302，该端还固定一个第三步进电机320，第三步进电机320传动轴轴线与第二步进电机307轴线平行，第三步进电机320传动端固定一个轴线与其转轴垂直的伸缩杆321，伸缩杆321完全伸出的长度小于第二伸缩臂301完全伸出的长度，第二伸缩臂301内径最大的第一级伸缩杆的外壁上固定一个C形卡箍323，伸缩杆321空余端固定第二线轮322，C形卡箍323内径小于第二线轮322的外径，C形卡箍323对第二线轮322施加的最大压力小于气泵带动第二伸缩臂301轴向延伸的拉力；
还包括一个绕线轮305，绕线轮305由第二减速机304传动，绕线轮305上缠绕阻燃电线303，阻燃电线303绕过线轮302和第二线轮322，其空余端电连接一个电磁铁306，电磁铁306与第二线轮322之间的阻燃电线303上固定多个灭火球310；
所述第二伸缩臂301完全伸出的长度不小于八米；
所述第二步进电机307、第三步进电机320、第二减速机304均与控制模块电连接，
所述气泵与第二伸缩臂301之间设置电磁空气阀，电磁空气阀和气泵均与控制模块电连接。
当发生事故时，最危险的情况是车辆发生起火，一旦起火就会大幅降低人员的生存率，因此，能够第一时间监控事故现场，且能够对起火车辆进行快速灭火时能够有效的提高事故生存率。
如图5-7和10所示，警务人员接到电话报警，或机器人巡逻过程中发现事故，向控制终端报警，警务人员向附近的机器人发送事故地点信息，可以下发围栏编码信息，让机器人向事故地点最近的围栏行进，达到地点后，机器人发送位置信息，然后由人工控制机器人向事故地点靠近，通过控制第一步进电机能够确认起火点，控制机器人对准起火点，控制气泵和电磁空气阀，将第二伸缩臂顶出，顶出过程中，将伸缩杆拉长，由于伸缩杆的总厂小于第二伸缩臂的总长，第二线轮会从C形卡箍中拔出，第二伸缩臂完全伸出后，控制第三步进电机工作将伸缩杆伸向起火车辆，伸缩杆带着阻燃线缆和电磁铁移动，使电磁铁位于起火点正上方，然后开动第二减速机，将阻燃电线放下，电磁铁接触起火车辆，控制电磁铁通电，使其吸附在起火点处，然后继续放下阻燃电线，使固定在其上的灭火球落入火种，灭火球中的产气部膨胀，将灭火粉末喷到起火点上，从而达到快速灭火的效果，由于线缆上固定有多个灭火球，因此，可以进行多次灭火，知道火焰熄灭。
如图7所示，所述电磁铁306固定于一个铁盒中，电磁铁306为环形，其中心空腔内固定阻燃塑料盒600，阻燃塑料盒600内固定一个倒锥形由磁屏蔽材料制成锥形盒601，锥形盒601的锥面由磁屏蔽材料制成片拼成，锥面与锥底紧密接触，阻燃塑料盒600中充填固态乙酰胺，固态乙酰胺抵触锥面，锥形盒601内放置强磁块602。
由于电磁铁要进入起火点，温度较高，为了防止电磁铁因为高温失灵，设置一个阻燃塑料盒，阻燃塑料盒本身是阻燃的，高温下不会燃烧。其内设置的固态乙酰胺在温度高于90度时为液化，由于锥形盒是磁屏蔽材料制成的，当放下电磁铁时，其不会带着电磁铁随机吸附车辆。只有当电磁铁进入起火点，之后由于温度升高，乙酰胺液化，使磁屏蔽材料制成的片从锥底上脱落，将强磁快释放出来，形成静磁场，以保证长时间的吸附作用，进而使灭火的更精准。强磁体最好选用耐高温的，镍钴强磁体，其耐高温温度可至850℃
如图8和9所示，优选的实施方式，还包括一个避火罩(800)，其由金属制成，避火罩(800)底边外侧使用锡焊固定一圈外层阻燃袋(802)，底边内侧用锡焊固定一圈内层阻燃袋(803)，底边下侧用钢焊条密封焊接环形底边阻燃袋(803)，电磁铁(306)位于避火罩(800)内，所述底边阻燃袋(803)底边比电磁铁(306)底面低3-5毫米，所述外层阻燃袋(802)底边与底边阻燃袋(803)底边平齐，所述内层阻燃带(803)底边高于底边阻燃袋(803)的底边；
所述外层阻燃袋(802)，内层阻燃袋(803)以及底边阻燃袋(803)，均包括一个由铁丝网(901)制成的环形管，环形管(901)内层粘附阻燃膜制成的软袋(902)，软袋(902)内装填锡、铅、黏土和沙颗粒；
所述所述锡和铅颗粒粒径不大于2毫米，黏土颗粒的粒径范围从0.075mm至1毫米，所述沙颗粒粒径范围为1-3毫米；
所述锡、铅、黏土和沙颗粒的体积比为1：1：3：5；
所述环形管内径不小于3厘米，不大于10厘米。
为了防止由于火势过大，少量灭火球不能完成快速灭火，导致高温将永磁体也消磁的情况发生，增加避火罩800。
磁铁吸附车体，带着避火罩800向车体靠近，避火罩的底边阻燃袋803先接触车身。由于阻燃袋是软质的，具有一定的可塑性，能够较好的贴紧车身。燃烧的温度一般会超过锡和铅的熔点，锡和铅融化，液体留存在阻燃袋中，渗入到黏土和沙颗粒之间的空隙，实现避火罩内的密封，在避火罩内形成一个无火焰的空间，从而保证磁铁的工作温度在正常范围内。
外层阻燃袋和内层阻燃袋使用锡焊焊接的，高温下融化脱落，提高密封效果。
铁丝网孔径不大于1毫米，其可以由薄铁片上开孔制成，铁片厚度不大于0.05毫米。
优选的实施方式，所述灭火组件还包括一个容置箱，容置箱固定在箱体100沿行进方向的一侧，其顶壁和临近公路的侧壁通过卷簧与相邻的固定壁连接。容置箱的顶壁和侧壁这样这是一来可以防止雨水砂石直接接触灭火组件。而来，伸缩臂能够自由伸出容置箱。
优选的实施方式，所述箱体100内设置容置腔500，容置腔500设有能打开的门。容置箱内可以防止灭火球，应急药品等。
优选的实施方式，所述箱体100行进方向的两侧均固定一对挂钩190，位于同一侧的挂钩190纵向高度相同，且位于固定侧水平方向的两端。大型事故往往会出现应急车道被堵塞的情况。这时候要想将伤员运送出去，非常困难，因此让两台机器人配合，将单价挂在两台机器人之间就可以将伤员运送出去。由于机器人需要的空间非常小，所以被堵塞的可能性非常下。即使事故地点无法出去，也可将伤员先运到不堵塞的地方，再让就近的机器人运走。同时，医护人员可以乘坐其他的机器人跟随运送伤员的机器人。
优选的实施方式，所述箱体100临近围栏的一侧上固定容置担架的放置箱，放置箱内担架，担架长度方向两端固定于所述挂钩190配合的挂环。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。