公路劃線機劃線導(dǎo)向機器人的設(shè)計
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4電機驅(qū)動履帶行走系統(tǒng)
機器人的移動方式有輪式、步行式和履帶式。步行式結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜且移動緩慢，但步行機器人可以適應(yīng)條件較差的路面。輪式結(jié)構(gòu)機動性強，但卻只適用于平坦的地形。而履帶式結(jié)構(gòu)具有運動平穩(wěn)、爬坡能力強、不易傾倒等特點;克服了輪式移動機構(gòu)越障能力、跨溝能力差及打滑等缺點[2-3]。
本文提出的劃線導(dǎo)向機器人應(yīng)用于路況較好的公路，但考慮到本機器人是找尋公路的中線行走，輪式結(jié)構(gòu)雖然機動性較好，但其在路面適應(yīng)能力上遠不如履帶式移動方式。結(jié)合各種情況本機器人采用兩節(jié)并行履帶連接方式，其移動方式類似坦克的行走機構(gòu)。兩邊的履帶安裝在前后輪上，后輪由直流電機驅(qū)動，通過履帶帶動前輪一起轉(zhuǎn)動。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。用履帶式結(jié)構(gòu)機器人不僅可以直行，而且可以利用履帶的差動實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。該結(jié)構(gòu)簡單，不需要差動器，轉(zhuǎn)向機構(gòu)等?？刂品奖?，轉(zhuǎn)彎半徑小，電機既可以提供前進動力，也可以提供轉(zhuǎn)向動力[3]。
驅(qū)動輪直流電機選擇帶減速器的直流電機，電壓為24V。蓄電池的電壓為24V，包括工作蓄電池和備用蓄電池。工作蓄電池不僅給直流電機供電，還給控制單元供電。備用電池用于工作蓄電池?fù)p壞或突然無電的情況下。
圖3履帶式移動方式結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.3Thestructureofmovingway
5涂料噴涂系統(tǒng)
劃線機按標(biāo)線所使用的材料分為：冷漆劃線機和熱塑劃線機。冷漆劃線機即在常溫下進行噴漆，它有兩種類型，即氣噴涂式和無氣噴涂式。氣噴涂是靠壓縮空氣將漆霧化，然后通過噴槍嘴噴涂于地面。無氣噴式劃線機是利用專用高壓泵對漆施加10～15Mpa的壓力，然后通過噴槍噴涂于地面。熱塑劃線機是將熱熔油漆或熱熔塑料（有顆粒狀和塊狀兩種）在熱熔罐中加熱至使用溫度后，再通過劃線裝置劃于地面的。其劃線裝置的劃線方式分為：刮涂式、擠壓式和噴涂式[4]。結(jié)合本文劃線機劃線導(dǎo)向機器人的應(yīng)用重點是導(dǎo)向機器人給劃線機提供標(biāo)線，所以導(dǎo)向機器人的涂料噴涂系統(tǒng)不會像劃線機上的噴涂系統(tǒng)那么復(fù)雜，只需要滿足能夠給劃線機提供可以識別的標(biāo)線即可。
本文涂料噴涂系統(tǒng)采用冷塑無氣噴式，即在常溫下利用專用高壓泵和噴槍進行噴漆的方法。其基本組成有：高壓泵、涂料箱、噴槍及其控制噴槍的電機。涂料噴涂工作過程：高壓泵向涂料箱中進行加壓，當(dāng)控制噴槍的電機得到控制單元的指令時，電機開始工作并使噴槍噴出涂料。本系統(tǒng)安裝在履帶式底盤后部，噴槍安在中線上，機器人行走時，噴槍對準(zhǔn)地面進行噴漆。
6總結(jié)
與目前傳統(tǒng)的公路劃線機劃線過程相比，本機器人有以下幾個特點：第一，本機器人實行自主尋找中線方向，不需要人為操作。第二，本機器人給公路劃線機提供較精確的中線標(biāo)線，不需要人工標(biāo)線，大大地減輕了工人的工作量。第三，本機器人結(jié)構(gòu)簡單，PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，能適應(yīng)于惡劣的野外環(huán)境。
本文創(chuàng)新點：將PLC用于控制系統(tǒng)，適用于環(huán)境惡劣的野外作業(yè)，穩(wěn)定性強。應(yīng)用了履帶式的移動結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于復(fù)雜的路況，機器人移動性能穩(wěn)定。
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