[發(fā)明專利]一種采用超聲波避障的潮汐車道變更方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711165100.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN108004990B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號(hào): E01F15/10
• 分類號(hào): E01F15/10;E01F9/669;E01F9/615;G08G1/095;H02J7/35;G01S15/93;G01S19/14
• 代理公司: 33213 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 吳秉中

1.一種采用超聲波避障的潮汐車道變更方法，其特征在于：采用一種采用超聲波避障的潮汐車道變更機(jī)器人，包括A墩(1)、B墩(2)和連接護(hù)欄(3)，連接護(hù)欄(3)的兩端分別鉸接在A墩(1)的中心軸和B墩(2)的中心軸上；

所述A墩(1)和B墩(2)上均設(shè)置有北斗模塊(10)、嵌入式控制模塊、報(bào)警燈(11)、太陽能電池板(19)、鉛酸蓄電池(14)、LoRa模塊、底盤(16)和外殼(7)，嵌入式控制模塊通過LoRa模塊連接路段控制基站，鉛酸蓄電池(14)固定在底盤(16)上，底盤(16)套裝在外殼(7)底部，底盤(16)上設(shè)置有凸塊，外殼(7)底部設(shè)置有與底盤(16)上的凸塊相配合的凹槽，外殼(7)上還固定有底盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)，底盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)連接滾珠絲杠，底盤(16)上設(shè)置有與所述滾珠絲杠相配合的絲杠螺母，所述絲杠螺母套裝在所述滾珠絲杠上，底盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)底盤(16)在外殼(7)的底部上下運(yùn)動(dòng)；所述外殼(7)上端設(shè)置有報(bào)警燈(11)，外殼(7)的外表面設(shè)置有太陽能電池板(19)，太陽能電池板(19)通過太陽能充電電路連接鉛酸蓄電池(14)，所述北斗模塊(10)均設(shè)置在外殼(7)內(nèi)部，移動(dòng)機(jī)構(gòu)和鎖定機(jī)構(gòu)均設(shè)置在底盤(16)上；

所述A墩(1)和B墩(2)的底盤(16)上均還安裝有三個(gè)定向輪、一個(gè)定向電機(jī)、超聲波測距儀(8)和測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，三個(gè)定向輪包括一個(gè)主動(dòng)輪(18)和兩個(gè)從動(dòng)輪(15)，定向電機(jī)連接主動(dòng)輪(18)并驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主動(dòng)輪(18)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)A墩(1)或B墩(2)的運(yùn)動(dòng)，所述主動(dòng)輪(18)上安裝有絕對(duì)編碼器(17)，出廠時(shí)使絕對(duì)編碼器(17)的零位、隔離墩的運(yùn)動(dòng)方向和主動(dòng)輪(18)的朝向這三個(gè)方向保持一致；測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)固定在外殼(7)上，測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)連接超聲波測距儀(8)并帶動(dòng)所述超聲波測距儀(8)的轉(zhuǎn)動(dòng)，外殼(7)上開設(shè)有水平槽口，連接護(hù)欄(3)穿過水平槽口連接中心軸且超聲波測距儀(8)透過水平槽口朝向隔離墩外部；

所述A墩(1)和B墩(2)上還安裝有電子羅盤(6)和羅盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)，羅盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)固定在底盤(16)上，羅盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)連接電子羅盤(6)并驅(qū)動(dòng)電子羅盤(6)在水平面上旋轉(zhuǎn)來校準(zhǔn)角度，電子羅盤(6)在轉(zhuǎn)動(dòng)后根據(jù)電子羅盤(6)所在的角度辨別出A墩(1)或B墩(2)所在的角度；

所述潮汐車道變更方法包括如下步驟：

S1：控制潮汐車道的信號(hào)燈，使潮汐車道入口處的信號(hào)燈轉(zhuǎn)換為紅燈，并啟動(dòng)第一組車道變更機(jī)器人；

S2：A墩(1)和B墩(2)分別進(jìn)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(nèi)所有的電機(jī)是否能夠正常工作；若A墩(1)或B墩(2)存在故障，則對(duì)存在故障的A墩(1)或B墩(2)進(jìn)行重啟后再對(duì)該隔離墩進(jìn)行故障判斷，若A墩(1)或B墩(2)仍存在故障，則將存在故障的A墩(1)或B墩(2)的故障信息傳遞給路段控制基站，并點(diǎn)亮該隔離墩的警報(bào)燈，不對(duì)該隔離墩進(jìn)行移動(dòng)；若A墩(1)和B墩(2)均不存在故障，則判斷A墩(1)和B墩(2)可以進(jìn)行移動(dòng)，并進(jìn)入S3步驟；

S3：A墩(1)和B墩(2)分別獲取目標(biāo)位置信息，并將當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的連接劃分成若干份，每份的長度為10cm，獲取劃分后的分段位置信息；A墩(1)和B墩(2)以輪流運(yùn)動(dòng)每次運(yùn)動(dòng)10cm的方式向目標(biāo)位置移動(dòng)；

S4：A墩(1)的羅盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)啟動(dòng)，帶動(dòng)A墩(1)上的電子羅盤(6)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，確定A墩(1)的朝向，根據(jù)S3步驟中的A墩(1)當(dāng)前位置和目標(biāo)位置確定A墩(1)的運(yùn)動(dòng)方向，A墩(1)和主動(dòng)輪(18)之間裝有絕對(duì)編碼器(17)，可以直接獲取A墩(1)和主動(dòng)輪(18)之間的夾角，通過定向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪(18)，使其朝向目標(biāo)位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

S5：A墩(1)首先打開自身的報(bào)警燈(11)并進(jìn)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(yùn)動(dòng)前，B墩(2)上的超聲波測距儀(8)沿連接護(hù)欄(3)的方向正對(duì)A墩(1)，檢測時(shí)向潮汐車道方向轉(zhuǎn)動(dòng)B墩(2)上的測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，使B墩(2)上的超聲波測距儀(8)的朝向與連接護(hù)欄(3)呈5度，在B墩(2)上的超聲波測距儀(8)發(fā)射出聲波后進(jìn)行障礙判斷，連接護(hù)欄(3)的長度為S，若測距儀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(fā)出的聲波并未被遮擋，即A墩(1)的運(yùn)動(dòng)路徑上有一段10cm長的行程并無障礙，進(jìn)入S6步驟中；若測距儀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離出現(xiàn)過小于的情況，則判斷超聲波測距儀(8)發(fā)出的聲波被阻擋過，則延時(shí)3s后再次對(duì)A墩(1)進(jìn)行障礙判斷；

S6：松開A墩(1)和B墩(2)的鎖定裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)A墩(1)上的定向電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，使A墩(1)直接朝向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；A墩(1)在定向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向分段目標(biāo)位置方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，A墩(1)的運(yùn)動(dòng)距離為10cm，控制電機(jī)使A墩(1)直線運(yùn)動(dòng)10cm，在A墩(1)運(yùn)動(dòng)時(shí)，B墩(2)保持自由的跟隨狀態(tài)，在A墩(1)移動(dòng)完10cm后，A墩(1)通過北斗模塊(10)確定當(dāng)前自身的當(dāng)前位置信息，并將當(dāng)前位置信息與步驟S3中獲得的第一個(gè)分段位置信息進(jìn)行對(duì)比，若A墩(1)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息相重合，則A墩(1)運(yùn)動(dòng)到分段位置后關(guān)閉報(bào)警燈(11)并鎖緊鎖定裝置，若A墩(1)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息不重合，則A墩(1)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直至A墩(1)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息相重合；

S7：B墩(2)的羅盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)啟動(dòng)，帶動(dòng)B墩(2)上的電子羅盤(6)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，確定B墩(2)的朝向，根據(jù)S3步驟中的B墩(2)當(dāng)前位置和目標(biāo)位置確定B墩(2)的運(yùn)動(dòng)方向，B墩(2)和主動(dòng)輪(18)之間裝有絕對(duì)編碼器(17)，可以直接獲取B墩(2)和主動(dòng)輪(18)之間的夾角，通過定向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪(18)，使其朝向目標(biāo)位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

S8：在B墩(2)每次運(yùn)動(dòng)前，A墩(1)上的超聲波測距儀(8)沿連接護(hù)欄(3)的方向直射到B墩(2)上，檢測時(shí)向潮汐車道方向轉(zhuǎn)動(dòng)A墩(1)上的測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，使A墩(1)上的超聲波測距儀(8)的朝向與連接護(hù)欄(3)呈5度，在A墩(1)上的超聲波測距儀(8)發(fā)射出聲波后進(jìn)行障礙判斷，若測距儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)轉(zhuǎn)動(dòng)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(fā)出的聲波并未被遮擋，即B墩(2)的運(yùn)動(dòng)路徑上有一段行程并無障礙，進(jìn)入S9步驟中；若測距儀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中超聲波測距儀(8)測得的距離出現(xiàn)過小于的情況，則判斷超聲波測距儀(8)發(fā)出的聲波被阻擋過，則延時(shí)3s后再次對(duì)B墩(2)進(jìn)行障礙判斷；

S9：轉(zhuǎn)動(dòng)B墩(2)上的定向電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，使B墩(2)直接朝向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；B墩(2)在定向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向分段目標(biāo)位置方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，B墩(2)的運(yùn)動(dòng)距離為10cm，控制電機(jī)使B墩(2)直線運(yùn)動(dòng)10cm，在B墩(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A墩(1)保持自由的跟隨狀態(tài)，在B墩(2)移動(dòng)完10cm后，B墩(2)通過北斗模塊(10)確定當(dāng)前自身的當(dāng)前位置信息，并將當(dāng)前位置信息與步驟S3中獲得的第一個(gè)分段位置信息進(jìn)行對(duì)比，若B墩(2)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息相重合，則B墩(2)運(yùn)動(dòng)到分段位置后關(guān)閉報(bào)警燈(11)并鎖緊鎖定裝置，若B墩(2)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息不重合，則B墩(2)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直至B墩(2)的當(dāng)前位置信息與第一個(gè)分段位置信息相重合；

S10：路段控制基站向A墩(1)和B墩(2)依次發(fā)送剩下的分段位置信息，并重復(fù)上述S5～S9步驟，直至A墩(1)和B墩(2)均達(dá)到目標(biāo)位置，完成一組車道變更機(jī)器人的移動(dòng)；

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

S12：控制潮汐車道的信號(hào)燈，使其新的入口方向?yàn)榫G燈，完成整個(gè)潮汐車道的變換過程。