[發明專利]一種使用超聲波避障的潮汐車道變更方法

有效

• 申請號: 201711164111.6
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107938556B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 謝毅
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: E01F15/10
• 分類號: E01F15/10;E01F9/669;E01F9/615
• 代理公司: 33213 杭州浙科專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 吳秉中<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種使用超聲波避障的潮汐車道變更方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：控制潮汐車道的信號燈，使潮汐車道入口處的信號燈轉換為紅燈，并啟動第一組車道變更機器人；

S2：A墩(1)和B墩(3)分別進行上電初始化，并判斷自身是否存在故障，故障判斷包括蓄電池電量是否夠用的判斷、北斗模塊(10)是否能夠定位的判斷、無線傳輸模塊是否能正常傳遞信息以及隔離墩內所有的電機是否能夠正常工作；若A墩(1)或B墩(3)存在故障，則對存在故障的A墩(1)或B墩(3)進行重啟后再對該隔離墩進行故障判斷，若A墩(1)或B墩(3)仍存在故障，則將存在故障的A墩(1)或B墩(3)的故障信息傳遞給路段控制基站，并點亮該隔離墩的警報燈，不對該隔離墩進行移動；若A墩(1)和B墩(3)均不存在故障，則判斷A墩(1)和B墩(3)可以進行移動，并進入S3步驟；

S3：A墩(1)和B墩(3)分別獲取目標位置信息，并將當前位置與目標位置的連接劃分成若干份，每份的長度為10cm，獲取劃分后的分段目標位置信息；A墩(1)和B墩(3)以輪流運動每次運動10cm的方式向目標位置移動；

S4：A墩(1)和連接護欄(2)的連接處安裝角度傳感器(5)，并且A墩(1)和B墩(3)的頂部安裝有北斗模塊(10)，通過北斗模塊(10)確定A墩(1)和B墩(3)的絕對位置，由此可以得知連接護欄(2)相對于地面的絕對位置和絕對角度，通過角度傳感器(5)得知連接護欄(2)和A墩(1)的相對角度，再將其與連接護欄(2)的絕對角度結合得出A墩(1)相對于地面的相對角度和A墩(1)相對于地面的絕對角度，根據S3步驟中的A墩(1)當前位置和目標位置確定A墩(1)的運動方向，A墩(1)和主動輪之間裝有增量式編碼器(17)，轉動主動輪(18)使之回歸零位，獲得A墩(1)朝向信息和A墩(1)運動方向信息；

S5：A墩(1)首先打開自身的報警燈(11)并進行障礙判斷，障礙判斷的方式為超聲波測距法，在A墩(1)每次運動前，B墩(3)上的超聲波測距儀(8)沿連接護欄(2)的方向正對A墩(1)，檢測時向潮汐車道方向轉動B墩(3)上的測距儀驅動電機(9)，使B墩(3)上的超聲波測距儀(8)的朝向與連接護欄(2)呈5度，在B墩(3)上的超聲波測距儀(8)發射出聲波后進行障礙判斷，連接護欄(2)的長度為S，若測距儀轉動電機轉動的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離始終大于則判斷超聲波測距儀(8)發出的聲波并未被遮擋，即A墩(1)的運動路徑上有一段10cm長的行程并無障礙，進入S6步驟中；若測距儀轉動電機轉動的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離出現過小于的情況，則判斷超聲波測距儀(8)發出的聲波被阻擋過，則延時3s后再次對A墩(1)進行障礙判斷；

S6：松開A墩(1)和B墩(3)的鎖定裝置，轉動A墩(1)上的定向電機帶動主動輪(18)轉動，使A墩(1)直接朝向目標位置運動；A墩(1)在定向電機的驅動下向分段目標位置方向進行直線運動，A墩(1)的運動距離為10cm，控制電機使A墩(1)直線運動10cm，在A墩(1)運動時，B墩(3)保持自由的跟隨狀態，在A墩(1)移動完10cm后，A墩(1)通過北斗模塊(10)確定當前自身的當前位置信息，并將當前位置信息與步驟S5中獲得的第一個分段位置信息進行對比，若A墩(1)的當前位置信息與第一個分段位置信息相重合，則A墩(1)運動到分段位置后關閉報警燈(11)并鎖緊鎖定裝置，若A墩(1)的當前位置信息與第一個分段位置信息不重合，則A墩(1)繼續運動直至A墩(1)的當前位置信息與第一個分段位置信息相重合；

S7：B墩(3)和連接護欄的連接處安裝角度傳感器(5)，并且A墩(1)和B墩(3)的頂部安裝有北斗模塊(18)，通過北斗模塊(18)確定A墩(1)和B墩(3)的絕對位置，由此可以得知連接護欄(2)相對于地面的絕對位置和絕對角度，通過角度傳感器(5)得知連接護欄和B墩(3)的相對角度，再將其與連接護欄的絕對角度結合得出B墩(3)相對于地面的相對角度和B墩(3)相對于地面的絕對角度，根據S3步驟中的B墩(3)當前位置和目標位置確定B墩(3)的運動方向，B墩(3)和主動輪之間裝有增量式編碼器(17)，轉動主動輪(18)使之回歸零位，獲得B墩(3)朝向信息和B墩(3)運動方向信息；

S8：在B墩(3)每次運動前，A墩(1)上的超聲波測距儀(8)沿連接護欄(2)的方向直射到B墩(3)上，檢測時向潮汐車道方向轉動A墩(1)上的測距儀驅動電機(9)，使A墩(1)上的超聲波測距儀(8)的朝向與連接護欄(2)呈5度，在A墩(1)上的超聲波測距儀(8)發射出聲波后進行障礙判斷，若測距儀驅動電機(9)轉動的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離始終大于則判斷超聲波測距儀(8)發出的聲波并未被遮擋，即B墩(3)的運動路徑上有一段行程并無障礙，進入S8步驟中；若測距儀轉動電機轉動的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離出現過小于的情況，則判斷超聲波測距儀(8)發出的聲波被阻擋過，則延時3s后再次對B墩(3)進行障礙判斷；

S9：轉動B墩(3)上的定向電機帶動主動輪(18)轉動，使B墩(3)直接朝向目標位置運動；B墩(3)在定向電機的驅動下向分段目標位置方向進行直線運動，B墩(3)的運動距離為10cm，控制電機使B墩(3)直線運動10cm，在B墩(3)運動時，B墩(3)保持自由的跟隨狀態，在B墩(3)移動完10cm后，B墩(3)通過北斗模塊(10)確定當前自身的當前位置信息，并將當前位置信息與步驟S5中獲得的第一個分段位置信息進行對比，若B墩(3)的當前位置信息與第一個分段位置信息相重合，則B墩(3)運動到分段位置后關閉報警燈(11)并鎖緊鎖定裝置，若B墩(3)的當前位置信息與第一個分段位置信息不重合，則B墩(3)繼續運動直至B墩(3)的當前位置信息與第一個分段位置信息相重合；

S10：路段控制基站向A墩(1)和B墩(3)依次發送剩下的分段位置信息，并重復上述S5～S9步驟，直至A墩(1)和B墩(3)均達到目標位置，完成一組車道變更機器人的移動；

S11：第一組隔離墩組的移動完成后，剩下的隔離墩組依次重復上述S3～S10步驟，直至所有的隔離墩組均移動到潮汐車道的另一側；

S12：控制潮汐車道的信號燈，使其新的入口方向為綠燈，完成整個潮汐車道的變換過程。