公路劃線機劃線導(dǎo)向機器人的設(shè)計
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公路劃線機是用來在高等級公路及城市道路上劃各種路面標線的專用機械。在道路的養(yǎng)護過程中也用于在舊標線上劃新標線[1]。目前劃線機種類很多，它們分別應(yīng)用于不同的場合，但其共同的特點都是先通過人工標線，然后進行機械噴涂。人工標線工作量大，且工作進度較慢，精度較差。針對這種現(xiàn)象本文介紹了公路劃線機劃線導(dǎo)向機器人，專門用于提供劃線機較準確的路線，減輕了人工標線的工作量，提高了劃線的準確度。
2劃線導(dǎo)向機器人概述
劃線導(dǎo)向機器人的系統(tǒng)基本組成：導(dǎo)向控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動履帶行走系統(tǒng)和涂料噴涂系統(tǒng)。本文劃線導(dǎo)向機器人主要用于公路中線的劃線導(dǎo)向，機器人兩端安裝有超聲波測距模塊，分別測量公路兩邊的公路沿到機器人的距離，通過西門子S7-200PLC軟件程序的處理后得出的信號來驅(qū)動直流電機的運動，使機器人快速地往中線上靠近，進而在中線上行進。當行進穩(wěn)定后，涂料噴涂系統(tǒng)中的噴槍開始對地面噴灑涂料，給劃線機提供較準確的標線。機器人控制示意圖如圖1所示。
圖1機器人控制示意圖
Fig.1Thediagramofcontrol
3導(dǎo)向控制系統(tǒng)
導(dǎo)向控制系統(tǒng)基本組成：超聲波測距模塊和PLC控制單元。
超聲波測距模塊一般包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括控制單元、超聲波傳感器、發(fā)射和接收電路等;軟件部分即是固定在控制單元中的程序。目前市場上出現(xiàn)的超聲波測距儀，可以稍加以改進，也可以滿足本文要求。目前的超聲波測距儀檢測距離可達到10m左右，遠遠滿足本文的要求。
本機器人左右兩端分別對稱安裝一個超聲波測距模塊，左右兩個傳感器同時向兩邊發(fā)射超聲波，通過比較左右傳感器發(fā)射接收的時間差值來判斷機器人是右偏還是左偏，進而控制驅(qū)動輪直流電機的運動，從而是機器人在公路的中線上行進。PLC控制單元在接收到兩邊超聲波測距模塊傳送的數(shù)據(jù)后，將兩組數(shù)據(jù)進行比較。如果右邊的數(shù)據(jù)較小，發(fā)出的超聲波在右邊返回的用時較短，則機器人偏向中線的右邊，那么右驅(qū)動輪比左驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速快，如此不斷的調(diào)整，最后機器人位于公路中線上。穩(wěn)定后，控制單元將此時的超聲波傳回的數(shù)據(jù)儲存在存儲區(qū)中，以后機器人的驅(qū)動輪速度就以此時的速度勻速行進，靠傳感器實時傳回的數(shù)據(jù)進行調(diào)整。調(diào)整范圍限制在一定的值域內(nèi)，超過該值域時，電機才轉(zhuǎn)動開始調(diào)整機器人與中線的距離，使其盡快在中線上行進。
PLC控制單元軟件包括：主程序、讀超聲波測距模塊數(shù)據(jù)子程序和電機調(diào)整子程序。其程序流程圖如圖2所示。
圖2程序流程圖
Fig.2Thechartofprogramflow
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