CN109508018A - 一种道路斑马线划线机器人及方法 - Google Patents

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刘杨
邢建平
陈建超
李智全
于明卫
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Abstract

本公开提供了一种道路斑马线划线机器人及方法，设置有用于获取机器人本体三维坐标、前进方向和速度的GNSS定位定向设备、控制器和机载处理器，机载处理器获取GNSS定位定向设备的采集数据，并存储有设计图纸，被配置为根据机器人本体的三维坐标、划线机器人前进方向及速度计算机器人本体的划线机构坐标与设计图纸中斑马线坐标的差值，并设计出划线机构到达待画斑马线处的路线，将计算结果发送给控制器；控制器控制机器人本体的行走机构按照设定的方向、速度进行运行，所述机器人本体上的划线机构随着机器人本体的行走而进行划线。

Description

一种道路斑马线划线机器人及方法
技术领域
本公开涉及一种道路斑马线划线机器人及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
现有的划线机器人在进行道路斑马线划线时,一般是由施工人员根据设计图纸进行现场放样，并用石灰做好点标记；再使用标线绳画出斑马线的外部轮廓标的基准线；最后通过手扶式划线机器人涂敷。
因此，传统的划线方式至少需要2-3人，并在放样和画基准线两步中，耗费了大量的时间，浪费人力、物力。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种道路斑马线划线机器人及方法，本公开具有划线速度块、作业精度高的优点，在工作整个过程中只需一名工作人员即可。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种道路斑马线划线机器人，包括划线机器人本体，所述划线机器人本体上设置有用于获取机器人本体三维坐标、前进方向和速度的GNSS定位定向设备、控制器和机载处理器，其中：
所述机载处理器获取GNSS定位定向设备的采集数据，并存储有设计图纸，被配置为根据机器人本体的三维坐标、划线机器人前进方向及速度计算机器人本体的划线机构坐标与设计图纸中斑马线坐标的差值，并设计出划线机构到达待画斑马线处的路线，将计算结果发送给控制器；
所述控制器控制机器人本体的行走机构按照设定的方向、速度进行运行，所述机器人本体上的划线机构随着机器人本体的行走而进行划线。
作为进一步的限定，所述机载处理器接收划线机构在WGS-84坐标系下的三维坐标、划线机器人前进方向及速度；接收斑马线的设计图纸中在WGS-84坐标系下的图像，将划线机构和标志线图纸中的点进行地图匹配，绘制到同一地图上。
作为进一步的限定，所述机载处理器与机器人本体的划线机构控制器通讯，在划线过程中，当划线机构处于斑马线图纸中的标志线范围内，向划线机构控制器发送划线命令，实现辅助划线机构精确划线的目的。
作为进一步的限定，所述GNSS定位定向设备包括至少两台，分别为主机和辅机，所述主机设置于划线机器人本体前端，辅机设置于划线机器人本体后端，且主机和辅机的连线与划线机器人本体的前进方向平行。
作为进一步的限定，所述GNSS定位定向设备的主机设置于划线机构外侧的正上方。
作为进一步的限定，所述GNSS定位定向设备的主机通过支撑杆设置于划线机构正上方。
作为进一步的限定，所述机载处理器根据主机和辅机构成的基线，根据GNSS定向原理，求出所述基线与正北方向的夹角，进而得到划线机器人的前进方向。
作为进一步的限定，所述划线机构为划线斗。
基于上述***的工作方法，包括以下步骤：
将设计的斑马线图纸中所有点坐标归算到WGS-84坐标系下，把图纸转导入至机载处理器中；
根据GNSS定位定向设备得到划线机器人的前进方向、速度和划线机构外侧点的在WGS-84坐标系下三维坐标；
机载处理器接收由GNSS定位定向设备得到的划线机器人的方向、速度和坐标，根据导入的斑马线坐标图纸计算出划线斗坐标与斑马线坐标的差值，并设计出划线机器人到达待画斑马线处的路线；
机载处理器将设计的路线信号发送给控制器，由控制器完成划线机器人自动行驶至目的地，打开划线机构，进行划线。
作为进一步的限定，设计的斑马线图纸中包括斑马线的位置、尺寸和数目。
作为进一步的限定，根据主机和辅机构成的基线，根据GNSS定向原理，求出所述基线与正北方向的夹角，进而得到划线机器人的前进方向。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开具有划线速度块、作业精度高的优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本公开的主、辅机安装位置俯视图；
图2是本公开的主机安装位置侧视图；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
一种划线机器人，包括划线机器人本体，所述划线机器人上设置有：
GNSS定位定向设备：获取机器人在WGS-84下的三维坐标及前进方向；
电机：为机器人的运动产生驱动；
控制器：控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作；
机载处理器：接收划线斗在WGS-84坐标系下的三维坐标、划线机器人前进方向及速度；接收斑马线的设计图纸(WGS-84坐标系下)；计算划线斗坐标与斑马线坐标的差值，并设计出划线机器人到达待画斑马线处的路线，将信号发送给控制器，由控制器完成划线机器人自动行驶至目的地，进行划线。
将划线斗和标志线图纸中的点进行地图匹配，绘制到同一地图上；
在划线机器人划线过程中，当划线斗处于斑马线图纸中的标志线范围内，向划线机器人控制器发送划线命令，实现辅助划线机器人精确划线的目的。
如图1所示，GNSS定位定向设备包括GNSS主、辅机，且依据定位定向原理：安装在划线机器人前端与后端的GNSS接收机需与划线机器人前进方向平行。前端的主机通过支撑杆设置于划线斗外侧的正上方，且支撑杆的长度可量测。根据GNSS定位原理，可以得到漏斗外侧点在WGS-84坐标系下的三维坐标；两台接收机构成了一条基线，根据GNSS定向原理，可以求出基线与正北方向的夹角，进而得到划线机器人的前进方向。同时，GNSS主机还能实时得到划线机器人前进的速度值。
划线机器人使用场景为斑马线划线。首先在道路图纸中设计斑马线，主要包括：
①斑马线的位置、尺寸和数目，并将该图纸中所有点坐标归算到WGS-84坐标系下，把图纸转导入至机载处理器中；
②由GNSS主、辅机可得到划线机器人的前进方向、速度和划线斗外侧点的三维坐标(WGS-84坐标系下)；
③机载处理器接收由GNSS接收机得到的参数：方向、速度、坐标，根据导入的斑马线坐标图纸计算出划线斗坐标与斑马线坐标的差值，并设计出划线机器人到达待画斑马线处的路线；
差值的计算过程，划线斗三维坐标(x1,y1,h1)，斑马线坐标(x2,y2,h3),差值坐标(x1-x2,y1-y2,h1-h2),此处(x1-x2)为北方向差值，(y1-y2)为东方向差值，东和北方向用于设计机器人到达目的地的路线。
④机载处理器将设计的路线信号发送给控制器，由控制器完成划线机器人自动行驶至目的地，进行划线；
⑤到达目的地后，划线机器人停止运动并提示操作人员打开漏斗阀门，并启动划线程序，划线机器人自动进行划线直至结束。
道路划线机器人本体结构为现有技术，利用任何一组能够有行走能力和划线机构的机器人都可以适用于本公开的技术。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种道路斑马线划线机器人，其特征是：包括划线机器人本体，所述划线机器人本体上设置有用于获取机器人本体三维坐标、前进方向和速度的GNSS定位定向设备、控制器和机载处理器，其中：
所述机载处理器获取GNSS定位定向设备的采集数据，并存储有设计图纸，被配置为根据机器人本体的三维坐标、划线机器人前进方向及速度计算机器人本体的划线机构坐标与设计图纸中斑马线坐标的差值，并设计出划线机构到达待画斑马线处的路线，将计算结果发送给控制器；
所述控制器控制机器人本体的行走机构按照设定的方向、速度进行运行，所述机器人本体上的划线机构随着机器人本体的行走而进行划线。
2.如权利要求1所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述机载处理器接收划线机构在WGS-84坐标系下的三维坐标、划线机器人前进方向及速度；接收斑马线的设计图纸中在WGS-84坐标系下的图像，将划线机构和标志线图纸中的点进行地图匹配，绘制到同一地图上。
3.如权利要求1所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述机载处理器与机器人本体的划线机构控制器通讯，在划线过程中，当划线机构处于斑马线图纸中的标志线范围内，向划线机构控制器发送划线命令，实现辅助划线机构精确划线的目的。
4.如权利要求1所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述GNSS定位定向设备包括至少两台，分别为主机和辅机，所述主机设置于划线机器人本体前端，辅机设置于划线机器人本体后端，且主机和辅机的连线与划线机器人本体的前进方向平行。
5.如权利要求4所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述GNSS定位定向设备的主机设置于划线机构外侧的正上方。
6.如权利要求5所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述GNSS定位定向设备的主机通过支撑杆设置于划线机构正上方。
7.如权利要求5所述的一种道路斑马线划线机器人，其特征是：所述机载处理器根据主机和辅机构成的基线，根据GNSS定向原理，求出所述基线与正北方向的夹角，进而得到划线机器人的前进方向。
8.基于权利要求1-7中任一项所述的***的工作方法，其特征是：包括以下步骤：
将设计的斑马线图纸中所有点坐标归算到WGS-84坐标系下，把图纸转导入至机载处理器中；
根据GNSS定位定向设备得到划线机器人的前进方向、速度和划线机构外侧点的在WGS-84坐标系下三维坐标；
机载处理器接收由GNSS定位定向设备得到的划线机器人的方向、速度和坐标，根据导入的斑马线坐标图纸计算出划线斗坐标与斑马线坐标的差值，并设计出划线机器人到达待画斑马线处的路线；
机载处理器将设计的路线信号发送给控制器，由控制器完成划线机器人自动行驶至目的地，打开划线机构，进行划线。
9.如权利要求8中所述的工作方法，其特征是：设计的斑马线图纸中包括斑马线的位置、尺寸和数目。
10.如权利要求8中所述的工作方法，其特征是：根据主机和辅机构成的基线，根据GNSS定向原理，求出所述基线与正北方向的夹角，进而得到划线机器人的前进方向。
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