一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人的制作方法

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1.本实用新型属于移动机器人技术领域，具体涉及一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人。

背景技术：

2.高速公路运输是现代交通运输的重要组成部分，以其灵活性好、适应性强等优势，逐步成为促进经济高速发展的不可或缺的推动力。
3.高速公路是全封闭、全立交式的，意味着一旦在高速公路封闭区内发生交通事故等突发状况，高速公路清障救援主体责任方很难通过外界的帮助来处理遇到的问题。
4.根据江苏省地方标准db 32/t 3522.4—2高速公路服务规范第4部分：清障救援服务标准要求，高速公路清障救援服务应配备夜间照明设备、适量标志、标牌、锥形桶等安全设施设备。
5.当前国标锥形桶高度90cm，自重5.5kg，根据清障作业要求设置临时交通管制安全区150米起，需约30只锥形桶，共计负载165kg。当前清障人员主要是通过人工搬，作业效率低下，并且对清障人员的体力提出更高的要求，这将对清障作业的时效产生较大影响。
6.随着机器人技术的发展，机器人已经逐渐应用于各行各业。若将机器人应用于清障作业中，机器人搭载路锥跟随清障人员行走。但由于现场环境的未知性和危险性，自主机器人无法达到直接应用于清障作业的技术要求。并且自主机器人无法与清障人员进行有效地交互，保持动作的同步。
7.相比与自主机器人，采用遥控方式的机器人在清障作业中对现场环境的要求较低。目前常用的遥控方式主要分为指令输入方式、按键控制方式、语音交互方式、手势控制方式等，但以上方式都需要清障人员做出额外的控制动作，这必将影响清障人员对现场环境的准确判断和清障作业的效率。
8.除此以外，基于视觉跟随、基于超声波跟随等跟随控制方式，由于清障人员与机器人之间并无直接物理联系，一时的跟踪失败，可能造成设备的不可控，存在一定的使用风险。

技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，该机器人具有紧凑的机械结构和较大的负载能力，无需清障人员做出额外的操作，就能够稳定地跟随清障人员，进而有效地提高清障作业的效率，以克服现有技术在跟随搬运机器人技术中的缺陷和不足。
10.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，包括自动牵引跟随路锥搬运机器人及与自动牵引跟随路锥搬运机器人扶手机构连接的操作力感知模块，其中：
11.所述操作力感知模块包括与自动牵引跟随路锥搬运机器人扶手机构连接的力检
测控制盒；
12.所述力检测控制盒通过传感器连杆与力传感器连接，且所述力传感器与清障人员握持的牵引感应扶手连接；
13.所述力传感器能够感应清障人员给牵引感应扶手施加的牵引力值和牵引力方向，且所述力检测控制盒内的单片机能够根据感应的牵引力值和牵引力方向牵引自动牵引跟随路锥搬运机器人进行相应运动控制。
14.优选的，所述力传感器感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人前进方向，则力检测控制盒控制自动牵引跟随路锥搬运机器人前进。
15.优选的，所述力传感器感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人前进方向，则力检测控制盒控制自动牵引跟随路锥搬运机器人后退。
16.优选的，所述力传感器感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人横向方向，则力检测控制盒控制自动牵引跟随路锥搬运机器人左转。
17.优选的，所述力传感器感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人横向方向，则力检测控制盒控制自动牵引跟随路锥搬运机器人右转。
18.优选的，所述力传感器感应牵引力值小于1n，则自动牵引跟随路锥搬运机器人的左侧驱动轮和右侧驱动轮不输出驱动力。
19.优选的，所述扶手机构与底盘外框架呈90度垂直关系，且所述底盘外框架顶部设有防滑底盘；所述底盘外框架底部通过控制盒支撑梁与控制盒底板连接，且所述控制盒底板上设有控制盒。
20.优选的，所述底盘外框架底部前侧通过万向轮安装横梁与万向轮支架连接，且所述万向轮支架上设有万向轮；所述底盘外框架底部后侧通过驱动轮安装横梁与驱动轮支架连接，且所述驱动轮支架上设有驱动轮。
21.优选的，所述扶手机构两侧设有与地面相平行的扶手把手。
22.优选的，所述牵引感应扶手上设有控制按钮，且所述力检测控制盒上设有电源开关及电量显示屏。
23.本实用新型的技术效果和优点，该基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人：
24.1、自动牵引跟随路锥搬运机器人具有紧凑的机械结构，具备较大的负载能力，能够实现较重物体的负载；
25.2、通过操作力感知模块的设置，保证操作人员和自动牵引跟随路锥搬运机器人之间存在物理连接，使动牵引跟随路锥搬运机器人的方向控制精准，并且由于直接物理联系的原因，可以防止设备的不可控情况出现，规避使用风险，有效地保证了跟随系统高可靠性。
附图说明
26.图1是本实用新型的结构示意图；
27.图2是本实用新型操作力感知模块的结构示意图；
28.图3是本实用新型自动牵引跟随路锥搬运机器人的上视图；
29.图4是本实用新型自动牵引跟随路锥搬运机器人的仰视图；
30.图5是本实用新型自动牵引跟随路锥搬运机器人的右视图；
31.图6是本实用新型自动牵引跟随路锥搬运机器人的具体结构示意图。
32.图中：
33.1、操作力感知模块；2、自动牵引跟随路锥搬运机器人；
34.101、力检测控制盒；102、传感器连杆；103、力传感器；104、牵引感应扶手；105、控制按钮；106、电源开关；107、电量显示屏；
35.201、防滑底盘；202、底盘外框架；203、扶手机构；204、扶手把手；205、右侧驱动轮；206、左侧驱动轮；207、右侧万向轮；208、左侧万向轮；209、控制盒；210、右侧驱动轮支架；211、左侧驱动轮支架；212、右侧万向轮支架；213、左侧万向轮支架；214、控制盒底板；215、驱动轮安装左横梁；216、底盘支撑梁；217、控制盒支撑右梁；218、万向轮安装右横梁；219、驱动轮安装右横梁；220、控制盒支撑左梁；221、万向轮安装左横梁。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图1-6，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.本实用新型提供了如图1中所示的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，主要包括自动牵引跟随路锥搬运机器人2及与自动牵引跟随路锥搬运机器人2扶手机构203连接的操作力感知模块1两个部分。
38.其中：
39.参见图2所示，所述操作力感知模块1主要包括与自动牵引跟随路锥搬运机器人2扶手机构203连接的力检测控制盒101。
40.所述力检测控制盒101通过传感器连杆102与力传感器103连接，且所述力传感器103与清障人员握持的牵引感应扶手104连接，在本实用新型中，力传感器103为s型力传感器103。
41.所述力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，且所述力检测控制盒101内的单片机能够根据感应的牵引力值和牵引力方向牵引自动牵引跟随路锥搬运机器人2进行相应运动控制。
42.具体的，所述牵引感应扶手104上设有控制按钮105，且所述力检测控制盒101上设有电源开关106及电量显示屏107。
43.在使用时，由清障人员手握牵引感应扶手104正常行进即可，由s型力传感器103感应清障人员手握操作力的方向，进而实现自动牵引跟随路锥搬运机器人2的相应运动控制。
44.参见图3-图6所示，所述自动牵引跟随路锥搬运机器人2主要包括扶手机构203，具体的，所述扶手机构203两侧设有与地面相平行的扶手把手204，通过在扶手机构203上端的左右两侧分别安装两个与地面相平行的扶手把手204，这样方便清障人员在不需要自动牵引跟随路锥搬运机器人2跟随时仍可以方便清障人员拉动推车运动。
45.具体的，所述扶手机构203与底盘外框架202呈90度垂直关系，且所述底盘外框架202顶部设有防滑底盘201，路锥可以放置在防滑底盘201上，防滑底盘201设置的目的是增加摩擦力，可以在运动过程中防止路锥掉落。
46.所述底盘外框架202底部通过控制盒支撑梁与控制盒底板214连接，且所述控制盒底板214上设有控制盒209。
47.在本实用新型中，在底盘外框架202底部中间位置固定安装了控制盒支撑左梁220及控制盒支撑右梁217，控制盒底板214两侧焊接在控制盒支撑左梁220及控制盒支撑右梁217上，并将控制盒209固定设置在控制盒底板214上。
48.在本实用新型中，控制盒209主要是实现对自动牵引跟随路锥搬运机器人2持续稳定供电以及对驱动轮进行驱动控制。
49.具体的，所述底盘外框架202底部前侧通过万向轮安装横梁与万向轮支架连接，且所述万向轮支架上设有万向轮；所述底盘外框架202底部后侧通过驱动轮安装横梁与驱动轮支架连接，且所述驱动轮支架上设有驱动轮。
50.在本实用新型中，在底盘外框架202后侧位置固定安装了驱动轮安装左横梁215及驱动轮安装右横梁219；驱动轮安装左横梁215及驱动轮安装右横梁219左侧设有左侧驱动轮206支架，且左侧驱动轮206通过左侧驱动轮206支架固定安装在驱动轮安装左横梁215及驱动轮安装右横梁219的左侧位置；并且在驱动轮安装左横梁215及驱动轮安装右横梁219右侧设有右侧驱动轮205支架，且右侧驱动轮205通过右侧驱动轮205支架固定安装在驱动轮安装左横梁215及驱动轮安装右横梁219的右侧位置。
51.在本实用新型中，在底盘外框架202前侧位置固定安装了万向轮安装左横梁221及万向轮安装右横梁218；万向轮安装左横梁221及万向轮安装右横梁218左侧设有左侧万向轮208支架，且左侧万向轮208通过左侧万向轮208支架固定安装在万向轮安装左横梁221及万向轮安装右横梁218的左侧位置；并且在万向轮安装左横梁221及万向轮安装右横梁218右侧设有右侧万向轮207支架，且右侧万向轮207通过右侧万向轮207支架固定安装在万向轮安装左横梁221及万向轮安装右横梁218的右侧位置。
52.在本实用新型中，在底盘外框架202底部两侧加固安装了一条底盘支撑梁216，使自动牵引跟随路锥搬运机器人2的整体结构更加紧凑牢固。
53.实施例1：
54.在本实施例中，由清障人员手握牵引感应扶手104，力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，当所述力传感器103感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人2前进方向，则力检测控制盒101控制自动牵引跟随路锥搬运机器人2前进。
55.实施例2：
56.在本实施例中，由清障人员手握牵引感应扶手104，力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，当所述力传感器103感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人2前进方向，则力检测控制盒101控制自动牵引跟随路锥搬运机器人2后退。
57.实施例3：
58.在本实施例中，由清障人员手握牵引感应扶手104，力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，当所述力传感器103感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人2横向方向，则力检测控制盒101控制自动牵引跟随路锥搬运机器人2左转。
59.实施例4：
60.在本实施例中，由清障人员手握牵引感应扶手104，力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，当所述力传感器103感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人2横向方向，则力检测控制盒101控制自动牵引跟随路锥搬运机器人2右转。
61.实施例5：
62.在本实施例中，由清障人员手握牵引感应扶手104，力传感器103能够感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，当所述力传感器103感应牵引力值小于1n，则自动牵引跟随路锥搬运机器人2的左侧驱动轮206和右侧驱动轮205不输出驱动力。
63.工作原理：该基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人在使用时需要打开电源开关106，让自动牵引跟随路锥搬运机器人2上电，在需要自动牵引跟随路锥搬运机器人2进行运动时，需要长按控制按钮105，当控制按钮105松开时，自动牵引跟随路锥搬运机器人2将断电，不能进行行进。
64.在使用时，由清障人员手握牵引感应扶手104正常行进即可，由力传感器103感应清障人员给牵引感应扶手104施加的牵引力值和牵引力方向，且所述力检测控制盒101内的单片机能够根据感应的牵引力值和牵引力方向牵引自动牵引跟随路锥搬运机器人2进行相应运动控制。
65.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，包括自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)及与自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)扶手机构(203)连接的操作力感知模块(1)，其特征在于：所述操作力感知模块(1)包括与自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)扶手机构(203)连接的力检测控制盒(101)；所述力检测控制盒(101)通过传感器连杆(102)与力传感器(103)连接，且所述力传感器(103)与清障人员握持的牵引感应扶手(104)连接；所述力传感器(103)能够感应清障人员给牵引感应扶手(104)施加的牵引力值和牵引力方向，且所述力检测控制盒(101)内的单片机能够根据感应的牵引力值和牵引力方向牵引自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)进行相应运动控制。2.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述力传感器(103)感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)前进方向，则力检测控制盒(101)控制自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)前进。3.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述力传感器(103)感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)前进方向，则力检测控制盒(101)控制自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)后退。4.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述力传感器(103)感应牵引力值为正值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)横向方向，则力检测控制盒(101)控制自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)左转。5.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述力传感器(103)感应牵引力值为负值，且牵引力在自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)横向方向，则力检测控制盒(101)控制自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)右转。6.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述力传感器(103)感应牵引力值小于1n，则自动牵引跟随路锥搬运机器人(2)的左侧驱动轮(206)和右侧驱动轮(205)不输出驱动力。7.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述扶手机构(203)与底盘外框架(202)呈90度垂直关系，且所述底盘外框架(202)顶部设有防滑底盘(201)；所述底盘外框架(202)底部通过控制盒支撑梁与控制盒底板(214)连接，且所述控制盒底板(214)上设有控制盒(209)。8.根据权利要求7所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述底盘外框架(202)底部前侧通过万向轮安装横梁与万向轮支架连接，且所述万向轮支架上设有万向轮；所述底盘外框架(202)底部后侧通过驱动轮安装横梁与驱动轮支架连接，且所述驱动轮支架上设有驱动轮。9.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述扶手机构(203)两侧设有与地面相平行的扶手把手(204)。10.根据权利要求1所述的一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述牵引感应扶手(104)上设有控制按钮(105)，且所述力检测控制盒(101)上设有电源
开关(106)及电量显示屏(107)。

技术总结

本实用新型公开了一种基于操作力感知的牵引跟随路锥搬运机器人，包括自动牵引跟随路锥搬运机器人及与自动牵引跟随路锥搬运机器人扶手机构连接的操作力感知模块，其中：所述操作力感知模块包括与自动牵引跟随路锥搬运机器人扶手机构连接的力检测控制盒；所述力检测控制盒通过传感器连杆与力传感器连接，且所述力传感器与清障人员握持的牵引感应扶手连接，本实用新型通过操作力感知模块的设置，保证操作人员和自动牵引跟随路锥搬运机器人之间存在物理连接，使动牵引跟随路锥搬运机器人的方向控制精准，并且由于直接物理联系的原因，可以防止设备的不可控情况出现，规避使用风险，有效地保证了跟随系统高可靠性。有效地保证了跟随系统高可靠性。有效地保证了跟随系统高可靠性。