公路劃線機(jī)劃線導(dǎo)向機(jī)器人的設(shè)計(jì)
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4電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶行走系統(tǒng)
機(jī)器人的移動(dòng)方式有輪式、步行式和履帶式。步行式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜且移動(dòng)緩慢，但步行機(jī)器人可以適應(yīng)條件較差的路面。輪式結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，但卻只適用于平坦的地形。而履帶式結(jié)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、爬坡能力強(qiáng)、不易傾倒等特點(diǎn);克服了輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)越障能力、跨溝能力差及打滑等缺點(diǎn)[2-3]。
本文提出的劃線導(dǎo)向機(jī)器人應(yīng)用于路況較好的公路，但考慮到本機(jī)器人是找尋公路的中線行走，輪式結(jié)構(gòu)雖然機(jī)動(dòng)性較好，但其在路面適應(yīng)能力上遠(yuǎn)不如履帶式移動(dòng)方式。結(jié)合各種情況本機(jī)器人采用兩節(jié)并行履帶連接方式，其移動(dòng)方式類似坦克的行走機(jī)構(gòu)。兩邊的履帶安裝在前后輪上，后輪由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)履帶帶動(dòng)前輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。用履帶式結(jié)構(gòu)機(jī)器人不僅可以直行，而且可以利用履帶的差動(dòng)實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要差動(dòng)器，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等?？刂品奖?，轉(zhuǎn)彎半徑小，電機(jī)既可以提供前進(jìn)動(dòng)力，也可以提供轉(zhuǎn)向動(dòng)力[3]。
驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)選擇帶減速器的直流電機(jī)，電壓為24V。蓄電池的電壓為24V，包括工作蓄電池和備用蓄電池。工作蓄電池不僅給直流電機(jī)供電，還給控制單元供電。備用電池用于工作蓄電池?fù)p壞或突然無(wú)電的情況下。
圖3履帶式移動(dòng)方式結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.3Thestructureofmovingway
5涂料噴涂系統(tǒng)
劃線機(jī)按標(biāo)線所使用的材料分為：冷漆劃線機(jī)和熱塑劃線機(jī)。冷漆劃線機(jī)即在常溫下進(jìn)行噴漆，它有兩種類型，即氣噴涂式和無(wú)氣噴涂式。氣噴涂是靠壓縮空氣將漆霧化，然后通過(guò)噴槍嘴噴涂于地面。無(wú)氣噴式劃線機(jī)是利用專用高壓泵對(duì)漆施加10～15Mpa的壓力，然后通過(guò)噴槍噴涂于地面。熱塑劃線機(jī)是將熱熔油漆或熱熔塑料（有顆粒狀和塊狀兩種）在熱熔罐中加熱至使用溫度后，再通過(guò)劃線裝置劃于地面的。其劃線裝置的劃線方式分為：刮涂式、擠壓式和噴涂式[4]。結(jié)合本文劃線機(jī)劃線導(dǎo)向機(jī)器人的應(yīng)用重點(diǎn)是導(dǎo)向機(jī)器人給劃線機(jī)提供標(biāo)線，所以導(dǎo)向機(jī)器人的涂料噴涂系統(tǒng)不會(huì)像劃線機(jī)上的噴涂系統(tǒng)那么復(fù)雜，只需要滿足能夠給劃線機(jī)提供可以識(shí)別的標(biāo)線即可。
本文涂料噴涂系統(tǒng)采用冷塑無(wú)氣噴式，即在常溫下利用專用高壓泵和噴槍進(jìn)行噴漆的方法。其基本組成有：高壓泵、涂料箱、噴槍及其控制噴槍的電機(jī)。涂料噴涂工作過(guò)程：高壓泵向涂料箱中進(jìn)行加壓，當(dāng)控制噴槍的電機(jī)得到控制單元的指令時(shí)，電機(jī)開(kāi)始工作并使噴槍噴出涂料。本系統(tǒng)安裝在履帶式底盤(pán)后部，噴槍安在中線上，機(jī)器人行走時(shí)，噴槍對(duì)準(zhǔn)地面進(jìn)行噴漆。
6總結(jié)
與目前傳統(tǒng)的公路劃線機(jī)劃線過(guò)程相比，本機(jī)器人有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，本機(jī)器人實(shí)行自主尋找中線方向，不需要人為操作。第二，本機(jī)器人給公路劃線機(jī)提供較精確的中線標(biāo)線，不需要人工標(biāo)線，大大地減輕了工人的工作量。第三，本機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，能適應(yīng)于惡劣的野外環(huán)境。
本文創(chuàng)新點(diǎn)：將PLC用于控制系統(tǒng)，適用于環(huán)境惡劣的野外作業(yè)，穩(wěn)定性強(qiáng)。應(yīng)用了履帶式的移動(dòng)結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于復(fù)雜的路況，機(jī)器人移動(dòng)性能穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉湘晨，薛龍，戴靜君.公路劃線機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)
報(bào)，2004,9:62-64
[2]劉濤.智能移動(dòng)驅(qū)鼠機(jī)器人的研制[D].成都：西南交通大學(xué)，2008
[3]黃巍煒.基于ARM的履帶式移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)[D].杭州：浙江大學(xué)，2006
[4]沈松云.國(guó)外劃線機(jī)[J].建筑機(jī)械，1998:38-39
[5]王慧利.基于視覺(jué)的道路劃線機(jī)自動(dòng)檢測(cè)裝置[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2007
[6]吳云亞，闞加榮.公路振動(dòng)標(biāo)線劃線機(jī)控制系統(tǒng)[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，12:31-33
[7]吳慎山，聶惠娟，吳東芳，付會(huì)凱.智能超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì).河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科版），2007,5:86-88
[8]陸季挺.離心噴涂式熱熔道路標(biāo)線劃線機(jī)及應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006:27-28
[9]羅麥豐，陳小祝，霍大勇.西門子S7-200系列PLC在配料生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，1-1：106-107。
評(píng)論