公路劃線機(jī)劃線導(dǎo)向機(jī)器人的設(shè)計(jì)
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公路劃線機(jī)是用來在高等級公路及城市道路上劃各種路面標(biāo)線的專用機(jī)械。在道路的養(yǎng)護(hù)過程中也用于在舊標(biāo)線上劃新標(biāo)線[1]。目前劃線機(jī)種類很多，它們分別應(yīng)用于不同的場合，但其共同的特點(diǎn)都是先通過人工標(biāo)線，然后進(jìn)行機(jī)械噴涂。人工標(biāo)線工作量大，且工作進(jìn)度較慢，精度較差。針對這種現(xiàn)象本文介紹了公路劃線機(jī)劃線導(dǎo)向機(jī)器人，專門用于提供劃線機(jī)較準(zhǔn)確的路線，減輕了人工標(biāo)線的工作量，提高了劃線的準(zhǔn)確度。
2劃線導(dǎo)向機(jī)器人概述
劃線導(dǎo)向機(jī)器人的系統(tǒng)基本組成：導(dǎo)向控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶行走系統(tǒng)和涂料噴涂系統(tǒng)。本文劃線導(dǎo)向機(jī)器人主要用于公路中線的劃線導(dǎo)向，機(jī)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(jī)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(dòng)直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人快速地往中線上靠近，進(jìn)而在中線上行進(jìn)。當(dāng)行進(jìn)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(jī)提供較準(zhǔn)確的標(biāo)線。機(jī)器人控制示意圖如圖1所示。
圖1機(jī)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(jìn)，也可以滿足本文要求。目前的超聲波測距儀檢測距離可達(dá)到10m左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足本文的要求。
本機(jī)器人左右兩端分別對稱安裝一個(gè)超聲波測距模塊，左右兩個(gè)傳感器同時(shí)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(shí)間差值來判斷機(jī)器人是右偏還是左偏，進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而是機(jī)器人在公路的中線上行進(jìn)。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(jìn)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(shí)較短，則機(jī)器人偏向中線的右邊，那么右驅(qū)動(dòng)輪比左驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速快，如此不斷的調(diào)整，最后機(jī)器人位于公路中線上。穩(wěn)定后，控制單元將此時(shí)的超聲波傳回的數(shù)據(jù)儲存在存儲區(qū)中，以后機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪速度就以此時(shí)的速度勻速行進(jìn)，靠傳感器實(shí)時(shí)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)，電機(jī)才轉(zhuǎn)動(dòng)開始調(diào)整機(jī)器人與中線的距離，使其盡快在中線上行進(jìn)。
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(jī)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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