交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法，系统包括由机器人平台、机械抓手装置，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块；驱动装置包括主动力电机、转向电机、抓手电机；机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器。基于上述系统本发明专利技术通过合适的控制方法，实现了对交通锥的自动巡视检测和自动复位。

【技术实现步骤摘要】
交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法
本专利技术涉及交通锥倒锥复位控制
，具体是一种交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法。
技术介绍
高速公路养护管理工作的顺畅进行是保障高速公路可持续发展的必要条件，目前公路养护作业采用了公路工程行业标准《公路养护安全作业规程》(JTGH30-2015)中的作业控制区布置方法，该方法是采用一组由文字提示牌和交通锥将部分路段封闭形成布控区，通过交通锥引导车辆的行驶。然而由于自然的风力原因或人为方面的行车碰撞、车辆产生的气流影响，交通锥在安放后经常性地出现倒伏、偏离原位的状况，使后续过往车辆驾驶员无法辨别出布控区而驾车进入，产生极大的安全隐患。因此对倒伏、偏离原位置的路锥进行复位是道路维修、养护、交通管制必然要处理的问题。但由于交通锥布控距离长，并且需要长时间对交通锥放置状态进行巡视，采用人工对交通锥进行复位工作的方式，效率较低，首先会带来很大的人力成本问题；其次，由于布控现场交通情况复杂，人员对手动扶正交通锥时因动作未及时或长时间工作倦怠极易导致安全事故的发生，目前已有多起类似事故案例的发生。当前国内外，尚无针对交通锥扶正而研发设计的机器人，因此一种能够对交通锥进行长时间巡视，判断路锥是否倒伏、偏离原位，并在判断后能够自动进行路锥的扶正和复位工作的可移动机器人是有实际的迫切需要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交通锥倒锥复位控制系统及其复位交通锥的控制方法，以实现交通路锥的自动巡视和自动复位。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，所述机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：所述控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别通过电信号接入微处理器；所述驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机。主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；所述机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置，所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；所述人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器还包括电源管理模块，电源管理模块供电连接至控制器中的微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述全景摄像机通过多自由度云台集成于机器人平台。所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述机械抓手装置由多自由度机械臂和连接于多自由度机械臂执行末端的机械抓手构成，其中多自由度机械臂由多个关节臂通过关节转动连接构成，机械抓为双指外夹式机械抓，所述角位移传感器测定每个关节臂的相对转动角度，继而获得机械臂的相对转动角度。所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器中微处理器还电连接有存储模块。一种交通锥倒锥复位控制系统的复位交通锥的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、确定巡航路线及交通锥拍照；首先，启动红外距离传感器让交通锥倒锥复位智能机器人以固定间距跟随布锥车行进一遍并记忆路线，行进过程中全景摄像机每隔时间t1对交通锥进行一次拍照及存储；S2、建立巡航坐标系；在原点磁钉处启动交通锥倒锥复位智能机器人，交通锥倒锥复位智能机器人通过自身的磁传感器识别所述原点磁钉，并确定为坐标系的坐标原点；交通锥倒锥复位智能机器人通过红外传感器逐个搜寻交通锥，每搜寻到一个交通锥后，交通锥倒锥复位智能机器人便识别该交通锥，并记录交通锥在巡航坐标系内的位置信息；最终将每个交通锥的相对位置信息均记录在巡航坐标系内；S3、自动巡航及倒锥识别；每隔时间t2，交通锥倒锥复位智能机器人根据上述巡航坐标系沿固定路线自动巡航；在巡航过程中，控制器的图像识别处理模块获得雷达对路线上的障碍物的实时探测信号，在发现障碍物的情况下控制器的机器人行驶动力控制模块根据障碍物位置信息进行自动绕行避障；在巡航过程中，全景摄像头每隔时间t3对交通锥进行一次拍照并进行倒锥图像识别，判断交通锥姿态是否为倒下，若是倒锥则触发预警命令，将图像传送至人机交互装置的显示器由专人进行辅助判定是否为倒锥，若是倒锥则使用人机交互装置的遥控器向机器人的数据收发模块发送靠近倒锥指令；S4、定位倒锥；感知系统启动：启动视觉传感器，获取前向信息；启动红外传感器装置，获取近觉信息；启动全景视觉摄像机，获取全景信息；控制器的图像识别处理模块根据所获的上述信息调用精确定位算法对倒锥进行定位，并将定位到的交通锥在巡航坐标系下的准确位置信息传递给控制器的机器人行驶动力控制模块；S5、机器人移动至倒锥位置；控制器的机器人行驶动力控制模块发送移动指令，交通锥倒锥复位智能机器人根据步骤S4获得的交通锥在巡航坐标系下的准确位置信息，并通过红外距离传感器实时测距，移动至倒锥位置；S6、机器人初始化；当人机交互装置的遥控器接收到用户发出的复位交通锥的指令后，控制器的机械抓手控制模块控制所有执行机构初始化；S7、倒锥位置坐标转换；控制器的图像识别处理模块获取由红外距离传感器测得的实时信号，获得倒锥在机器人平台默认坐标系下的相对位置信息，因机械手臂与机器人平台的相对位置是实时测定可知的，进而通过坐标转换，获得倒锥在机械抓手默认坐标系下的相对位置；S8、倒锥方向识别；控制器的机械抓手控制模块发送机械抓手各个关节臂运动指令，机械抓手各关节臂按照设定动作执行；当机械抓手运动至倒锥位置识别点中心位置正上方固定距离处后停止运动，此时机械抓手及其视觉传感器恰好位于倒锥位置的正上方；控制器的图像识别处理模块获取搭载在机械抓手上方的视觉传感器和红外距离传感器的实时信号，实时校正交通锥至少三个特征位置识别点，基于深度神经元卷曲原理和算法，进而识别倒锥倒置方向；S9、关节臂旋转；控制器的机械抓手控制模块根据步骤S8所获得的倒锥方向信息，发送机械抓手装置的关节臂旋转指令，定量控制关节臂旋转角度使其与倒锥方向匹配；S10、抓手张开；控制器的机械抓手控制模块发送机械抓手张开指令；S11、倒锥复位；控制器的机械抓手控制模块发送机械抓手各个关节臂运动指令，使机械抓手垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，所述机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：所述控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块，其中数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别通过电信号接入微处理器；所述驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机。主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；所述机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中通过全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置。所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；所述人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。...

【技术特征摘要】
1.交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：包括由机器人平台及设置在机器人平台上的机械抓手装置构成的交通锥倒锥复位智能机器人，所述机械抓手装置由机械臂和连接于机械臂执行末端的机械抓手构成，还包括控制器、驱动装置、机器视觉与感知模块装置、人机交互装置，其中：所述控制器包括微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块，其中数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块分别通过电信号接入微处理器；所述驱动装置包括驱动机器人平台行驶的主动力电机、驱动机器人平台转向的转向电机、驱动机械抓手装置中机械臂完成动作的抓手电机。主动力电机、转向电机分别与控制器中的机器人行驶动力控制模块电连接，抓手电机与控制器中的机械抓手控制模块电连接；所述机器视觉与感知模块装置集成于机器人平台和机械抓手装置，机器视觉与感知模块装置包括全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达，其中通过全景摄像机获取交通锥放置状态，视觉传感器识别倒锥倒置方向，磁传感器测定机器人平台自身与原点磁钉的相对位置，红外距离传感器测定交通锥与机器人相对位置，角位移传感器测定机械抓手装置中机械臂的相对转动角度，速度传感器检测机器人平台移动速度，雷达发现与测定障碍物位置。所述全景摄像机、视觉传感器、磁传感器、红外距离传感器、角位移传感器、速度传感器、雷达分别与控制器中的图像识别处理模块电连接；所述人机交互装置包括分别内置无线收发模块的显示器和遥控器，人机交互装置通过无线信号与控制器中的数据收发模块数据交互连接。2.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器还包括电源管理模块，电源管理模块供电连接至控制器中的微处理器、数据收发模块、图像识别处理模块、机械抓手控制模块、机器人行驶动力控制模块。3.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述全景摄像机通过多自由度云台集成于机器人平台。4.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述机械抓手装置由多自由度机械臂和连接于多自由度机械臂执行末端的机械抓手构成，其中多自由度机械臂由多个关节臂通过关节转动连接构成，机械抓为双指外夹式机械抓，所述角位移传感器测定每个关节臂的相对转动角度，继而获得机械臂的相对转动角度。5.根据权利要求1所述的交通锥倒锥复位控制系统，其特征在于：所述控制器中微处理器还电连接有存储模块。6.一种基于权利要求1所述交通锥倒锥复位控制系统的复位交通锥的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、确定巡航路线及交通锥拍照；首先，启动红外距离传感器让交通锥倒锥复位智能机器人以固定间距跟随布锥车行进一遍并记忆路线，行进过程中全景摄像机每隔时间t1对交通锥进行一次拍照及存储；S2、建立巡航坐标系；在原点磁钉处启动交通锥倒锥复位智能机器人，交通锥倒锥复位智能机器人通过自身的磁传感器识别所述原点磁钉，并确定为坐标系的坐标原点；交通锥倒锥复位智能机器人通过红外传感器逐个搜寻交通锥，每搜寻到一个交通锥后，交通锥倒锥复位智能机器人便识别并记录该交通锥在巡航坐标系内的位置信息；最终将每个交通锥的相对位置信息均记录在巡航坐标系内；S3、自动巡航及倒锥识别；每隔时间t2，交通锥倒锥复位智能机器人根据上述巡航坐标系沿固定路线自动巡航；在巡航过程中，控制器的图像识别处理模块获得雷达对路线上的障碍物的实时探测信号，在发现障碍物的情况下控制器的机器人行驶动力控制模块根据障碍物位置信息进行自动绕行避障；在巡航过程中，全景摄像头每隔时间t3对交通锥进行一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄颖，林航，许永吉，曾思通，
申请(专利权)人：福建船政交通职业学院，
类型：发明
国别省市：福建,35