CN109094442A - 一种用于混凝土坝施工的无人运输车 - Google Patents

一种用于混凝土坝施工的无人运输车 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种用于混凝土坝施工的无人运输车，其包括控制模块、驱动组件、车斗和底板；所述控制模块包括电源、MegaPi主控板、蓝牙模块、超声波传感器、红外线传感器和动力电机驱动；所述驱动组件包括车轮和动力电机；车轮设置于底板下方；动力电机与动力电机驱动连接；动力电机的输出端与车轮连接；车斗设置于底板上表面。本发明结构简单，操作方便，使用成本低，能够自动运行，运输效率高，能够有效保障施工安全，降低人力成本，提高施工效率。

Description

一种用于混凝土坝施工的无人运输车
技术领域
本发明属于水利水电工程施工技术领域，具体涉及一种用于混凝土坝施工的无人运输车。
背景技术
随着水利工程建设的机械化程度逐步提高，以往依赖人海战术及以小型机械装备为主的施工方式，正逐步被采用较为先进的大中型工程机械的施工方式所取代。在混凝土运输方面，目前常用的运输工具有混凝土搅拌运输车、自卸汽车、泵送混凝土等，当运距较远时，自卸汽车以及搅拌运输车等较为适用。
大中型混凝土坝施工现场的混凝土运输往往具有以下特点：环境封闭，道路固定，行驶路线短，车速慢。环境封闭意味着工区内外来车辆和人员极少，路况相对简单。道路固定是指混凝土运输车的运输路线为从工程自建的搅拌站到指定的倾倒点，由于搅拌站的位置固定，倾倒点的位置可根据需要设定，其间的运输路线相对固定。行驶路线短是指从搅拌站到混凝土倾倒点的距离一般只有几公里。车速较慢是指工区内的混凝土运输车辆一般限速每小时40公里以下，由于车速较慢，如果使用无人运输车，其在自动行进过程中，无需选择价格昂贵的激光雷达等识别设备对路况进行判断，只需采用相对便宜的普通识别设备即可。基于上述因素考虑，可以认为，在大中型混凝土坝施工现场，采用无人运输车输送混凝土具有较大的可行性。此外，我国的大型水利水电工程未来将更多地在高寒高海拔地区以及自然环境较差的欠发达国家进行施工，采用无人运输车，有利于保障施工人员人身安全，改善工作环境，降低人工成本，提高施工的安全性，便于施工管理，有效缩短工期，提高施工效率和精度。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术中大中型混凝土坝施工现场的混凝土运输过程中存在的运输设备适用性差，使用成本高，效果不佳，缺少自动化运输装置等不足，提供一种用于混凝土坝施工的无人运输车，其结构简单，制造、使用成本低，运输效率高，能够有效保障施工安全，降低人力成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于混凝土坝施工的无人运输车，其包括控制模块、驱动组件、车斗和底板。
所述控制模块包括电源、MegaPi主控板、蓝牙模块、超声波传感器、红外线传感器和动力电机驱动。所述电源、MegaPi主控板、蓝牙模块、超声波传感器、红外线传感器和动力电机驱动均设置于所述底板上；所述电源与所述MegaPi主控板连接；所述蓝牙模块和所述动力电机驱动均与所述MegaPi主控板连接；所述超声波传感器和所述红外线传感器分别与超声波传感器驱动和红外线传感器驱动连接，所述超声波传感器驱动和所述红外线传感器驱动均设置于所述底板上，且均与所述MegaPi主控板连接。较佳地，所述电源为锂电池。较佳地，所述动力电机驱动为编码/直流复用驱动。
所述驱动组件包括车轮和动力电机；所述车轮设置于所述底板下方；所述动力电机较佳地为编码电机，如185RPM编码电机；所述动力电机与所述控制模块的动力电机驱动连接；所述动力电机的输出端与所述车轮连接。较佳地，所述车轮包括设置于所述底板前部下方的前轮组车轮和设置于所述底板后部下方的后轮组车轮，所述动力电机的输出端与所述后轮组车轮连接。
所述车斗设置于所述底板的上表面。所述车斗的形状、尺寸可根据实际需要进行选择；所述车斗与所述底板的连接方式可为现有技术中的常规连接方式。
MegaPi主控板是一种市售可得的高度自由化的开发板，包括多个功能区域，每个功能区域可以配套接插相应的模块，以实现电机驱动、无线通讯、功率器件驱动、传感器驱动等功能。其中，电源输入口可***锂电池包等电源；电机电源接口可分别与多个编码电机相连接；无线通讯模块接口可与蓝牙模块相连接；USB-B type接口可以通过Arduino软件上传程序或恢复原程序。MegaPi主控板内置固定程序，当接通电源后，通过蓝牙模块可实现远程无线控制。此外，可以利用Arduino编程软件设计无人运输车的行驶路线程序，并将该程序上传至MegaPi主控板，以控制无人运输车按照既定程序行驶。对于行驶前方障碍物的规避，可通过预先编程或者通过超声波传感器检测等方式进行，当行驶路线前方出现障碍物时，超声波传感器可将障碍物信息转换为数字信号并传输至主控芯片，以控制无人运输车规避障碍。
进一步地，所述用于混凝土坝施工的无人运输车还包括角度调节机构，以便实现自动卸载。所述角度调节机构设置于所述底板的上表面；所述角度调节机构包括控制电机、控制齿轮和驱动齿轮；所述控制电机通过电机支架与竖向梁连接；所述控制电机较佳地为编码电机，如86RPM编码电机；所述控制电机与控制电机驱动连接；所述控制电机驱动设置于所述底板上，且与所述MegaPi主控板连接；所述电机支架可为现有技术中常规使用的支架结构，其形状和尺寸可根据实际需要进行选择；所述竖向梁包括相对设置的两根梁体；所述两根梁体竖直向上设置，其底部与所述底板连接；所述两根梁体之间设置可旋转的光轴；所述驱动齿轮与所述控制电机的输出端连接；所述控制齿轮设置于所述光轴上，能够带动所述光轴转动；所述驱动齿轮与所述控制齿轮啮合连接；所述车斗通过车斗支架与所述光轴连接，所述车斗能够随所述光轴的转动而转动；所述车斗支架可为现有技术中常规使用的支架结构，其形状和尺寸可根据实际需要进行选择；所述车斗为前端开口且顶部敞开的结构。
在不违背本领域常识的基础上，本发明各优选技术特征可任意组合。
有益效果：本发明的用于混凝土坝施工的无人运输车结构简单，制造、使用成本低，能够自动运行，运输效率高，能够有效保障施工安全，降低人力成本。通过采用轮式移动方式，本发明的无人运输车运行灵活、精准，便于操作，能源利用率高，对地形和施工环境的适应性强；可通过预先编制运行程序，设定行驶线路，使本发明的无人运输车严格按照预定路线行驶，不受其他主观及客观因素的影响，运行路线精准；通过设置超声波传感器和红外线传感器，可快速监测到运行前方的障碍物、人员及动物，并及时响应，停止运行，保障安全；通过设置蓝牙模块，可实现远程无线控制，操作方便快捷；通过设置角度调节机构，可实现无人运输车的自动卸载，进一步节约了人力成本，提高了施工效率。
附图说明
图1是本发明用于混凝土坝施工的无人运输车的外观立体图；
图2是本发明用于混凝土坝施工的无人运输车的外观左视图（为便于观察，图2中省略了各连接线）；
图3是本发明用于混凝土坝施工的无人运输车的外观俯视图（为便于观察，图3中省略了车斗和各连接线）；
图4是本发明用于混凝土坝施工的无人运输车的工作流程图；
图2~3中：1-后轮组车轮，2-底板，3-MegaPi主控板，4-电源，5-蓝牙模块，6-超声波传感器驱动，7-红外线传感器驱动，8-第一动力电机驱动，9-第二动力电机驱动，10-控制电机驱动，11-控制电机，12-车斗支架，13-控制齿轮，14-前轮组车轮，15-车斗，16-超声波传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：如图1~3所示，一种用于混凝土坝施工的无人运输车，其包括控制模块、驱动组件、车斗15、底板2和角度调节机构。
所述控制模块包括电源4、MegaPi主控板3、蓝牙模块5、超声波传感器16、红外线传感器和动力电机驱动。所述电源4、MegaPi主控板3、蓝牙模块5、超声波传感器16、红外线传感器和动力电机驱动均设置于所述底板2上；所述电源4、蓝牙模块5和动力电机驱动均与所述MegaPi主控板3连接；所述超声波传感器16和所述红外线传感器分别与超声波传感器驱动6和红外线传感器驱动7连接；所述超声波传感器驱动6和所述红外线传感器驱动7均设置于所述底板2上，且均与所述MegaPi主控板3连接。所述电源4为锂电池；所述动力电机驱动为编码/直流复用驱动；所述动力电机驱动包括第一动力电机驱动8和第二动力电机驱动9。
所述驱动组件包括车轮和动力电机；所述车轮设置于所述底板2的下方；所述车轮包括设置于所述底板2前部下方的前轮组车轮14和设置于所述底板2后部下方的后轮组车轮1；所述前轮组车轮14包括两只前轮，所述后轮组车轮1包括两只后轮。所述动力电机包括第一动力电机和第二动力电机，二者均为185RPM编码电机；所述第一动力电机与所述控制模块的第一动力电机驱动8连接；所述第二动力电机与所述控制模块的第二动力电机驱动9连接；所述第一动力电机的输出端和所述第二动力电机的输出端分别与两只后轮连接。
所述角度调节机构设置于所述底板2的上表面；所述角度调节机构包括控制电机11、控制齿轮13和驱动齿轮；所述控制电机11通过电机支架与竖向梁连接；所述控制电机11为86RPM编码电机；所述控制电机11与控制电机驱动10连接；所述控制电机驱动10设置于所述底板2上，且与所述MegaPi主控板3连接；所述电机支架为现有技术中常规使用的支架结构，其形状和尺寸可根据实际需要进行选择；所述竖向梁包括相对设置的两根梁体；所述两根梁体竖直向上设置，其底部与所述底板2连接；所述两根梁体之间设置可旋转的光轴；所述驱动齿轮与所述控制电机11的输出端连接；所述控制齿轮13设置于所述光轴上，能够带动所述光轴转动；所述驱动齿轮与所述控制齿轮13啮合连接；所述车斗15通过车斗支架12与所述光轴连接，所述车斗15能够随所述光轴的转动而转动；所述车斗支架12为现有技术中常规使用的支架结构，其形状和尺寸可根据实际需要进行选择。所述车斗15为前端开口且顶部敞开的结构。
如图4所示，接通电源后，将混凝土装载至无人运输车的车斗内，无人运输车按照设定路线行驶，其行驶过程可通过蓝牙模块接收无线信号进行控制，或者通过编制Arduio软件程序进行设置；当超声波传感器或者红外线传感器检测到前方有障碍物时，无人运输车停止前进，结束行程；如果行驶过程中未检测到障碍物，则无人运输车行驶至目的地后，结束行程或者返回至起点，继续装载并运输混凝土。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是用于阐明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，包括控制模块、驱动组件、车斗（15）和底板（2）；所述控制模块包括电源（4）、MegaPi主控板（3）、蓝牙模块（5）、超声波传感器（16）、红外线传感器和动力电机驱动；所述电源（4）、MegaPi主控板（3）、蓝牙模块（5）、超声波传感器（16）、红外线传感器和动力电机驱动均设置于所述底板（2）上；所述电源（4）与所述MegaPi主控板（3）连接；所述蓝牙模块（5）和所述动力电机驱动均与所述MegaPi主控板（3）连接；所述超声波传感器（16）和所述红外线传感器分别与超声波传感器驱动（6）和红外线传感器驱动（7）连接；所述超声波传感器驱动（6）和所述红外线传感器驱动（7）均设置于所述底板（2）上，且均与所述MegaPi主控板（3）连接；所述驱动组件包括车轮和动力电机；所述车轮设置于所述底板（2）下方；所述动力电机与所述控制模块的动力电机驱动连接；所述动力电机的输出端与所述车轮连接；所述车斗（15）设置于所述底板（2）的上表面。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，所述电源（4）为锂电池。
3.根据权利要求1所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，所述动力电机驱动为编码/直流复用驱动。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，所述动力电机为编码电机。
5.根据权利要求1所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，所述车轮包括设置于所述底板（2）前部下方的前轮组车轮（14）和设置于所述底板（2）后部下方的后轮组车轮（1），所述动力电机的输出端与所述后轮组车轮（1）连接。
6.根据权利要求1~5任一项所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，还包括角度调节机构；所述角度调节机构设置于所述底板（2）的上表面；所述角度调节机构包括控制电机（11）、控制齿轮（13）和驱动齿轮；所述控制电机（11）通过电机支架与竖向梁连接；所述控制电机（11）与控制电机驱动（10）连接；所述控制电机驱动（10）设置于所述底板（2）上，且与所述MegaPi主控板（3）连接；所述竖向梁包括相对设置的两根梁体；所述两根梁体竖直向上设置，其底部与所述底板（2）连接；所述两根梁体之间设置可旋转的光轴；所述驱动齿轮与所述控制电机（11）的输出端连接；所述控制齿轮（13）设置于所述光轴上，能够带动所述光轴转动；所述驱动齿轮与所述控制齿轮（13）啮合连接；所述车斗（15）通过车斗支架（12）与所述光轴连接，所述车斗（15）能够随所述光轴的转动而转动；所述车斗（15）为前端开口且顶部敞开的结构。
7.根据权利要求6所述的用于混凝土坝施工的无人运输车，其特征在于，所述控制电机（11）为编码电机。
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