交通锥双拨齿轮投放装置协同控制技术研究

介绍了一种全新的交通锥自动布放工程车的布放模式及其核心工作部件双拨齿轮投放装置,基于这种双拨齿轮投放装置的作业要求,分析了其作业特点、作业过程及作业关键控制点,在此基础上设计了双拨齿轮的伺服驱动系统及相关的硬件配置方案,并详细阐述了如何实现双拨齿轮的主从驱动、原点标定、动态协同控制、交通锥自动投放间距控制,并提出了异常工况的预防措施等。

交通锥自动摆放与回收装置设计与研究

为消除道路上人工摆放和回收交通锥的劳动强度大、危险系数高、效率低及交通锥间距不均匀等问题,设计一款交通锥自动摆放和回收装置。通过对装置传送机构、抓取机构、摆放回收机构的设计、运动分析及力学性能计算,实现交通锥自动摆放和回收装置稳定可靠工作。

《交通锥》标准解析

结合国家标准《交通锥》的编制过程,对该标准的主要内容及其编制依据进行描述和解释,并对其可能产生的效益进行分析,有利于该标准的实施。

交通锥领域专利技术分析

交通锥主要用于分隔车流、引导交通。本文以专利数据库中的检索结果为样本,对交通锥技术的专利申请进行分析,通过对现有技术进行了分析、梳理和展望,对交通锥的发展具有一定的借鉴意义。

基于激光雷达与相机融合的交通锥桶检测

针对广泛应用在自动驾驶场景中的交通锥桶,对于单一传感器在自动驾驶目标检测中的局限性问题,提出一种基于激光雷达与相机融合的实时、鲁棒的交通检测锥桶方法。该方法利用交通锥桶的独特几何结构,通过激光雷达与相机检测交通锥桶的三维位置和颜色信息,将激光雷达三维点云投影到二维图像平面,对结果进行后融合。实验表明,该方法能够稳定、准确地检测出交通锥桶,在不同环境光照条件和复杂环境下检测准确率均在96%以上。

基于改进的YOLOv5的交通锥标检测系统

针对中国大学生无人驾驶方程式赛车目标检测系统当前算法检测速度较慢,在不同场景下容易出现检测精度低,漏检、误检现象严重等问题,文章设计了一种适用于锥标颜色的整体检测系统,在识别模块中,首先,为了提高原YOLOv5基础模型检测速度和识别精度,采用CIoU作为边界框回归损失函数,针对训练时收敛速度慢和算法识别精确度低的问题,将原加权非极大抑制方式更改为DIoU_NMS,测试精度为0.963,相较于原算法提高了2.1%,结果表明改进后的算法更适合比赛场景下锥标颜色识别。其次,在跟踪模块中,对深度表观特征锥标颜色重识别模型进行训练,将单目标跟踪算法改为可以对多种类别目标进行跟踪,相比于单一的目标检测算法,有效降低漏检现象,最后,添加测距模块,利用检测框高度信息进行车载摄像头到锥桶的测距,90 m以内的平均误差小于9%。整个系统的帧率达到20 FPS,实现锥标颜色识别和距离的有效测量,为比赛提供更多的数据支持。

交通锥回收机械手液压缸铰接点位置优化

基于一种交通锥回收机械手液压缸铰接点位置对交通锥回收稳定性的影响,研究了其液压缸铰接点位置与交通锥运动、受力之间的关系,建立了以最小化交通锥水平加速度峰值为目标的液压缸铰接点位置优化模型,通过罚函数将有约束优化问题转化为无约束优化问题,形成了新的目标函数,利用粒子群优化算法,求得液压缸铰接点位置的最优解。对优化前后的模型进行仿真,仿真结果表明,在满足液压缸最大工作压力限值的前提下,液压缸铰接点位置的优化大幅度降低了交通锥水平加速度的峰值,提高了交通锥回收的稳定性。

基于Yolo算法的交通锥标颜色检测

为了解决中国大学生无人驾驶方程式大赛的赛车检测交通锥标速度较慢和鲁棒性差的问题,文章采用自制数据集,提出一种使用自制数据集的Yolo实时目标检测方法。针对交通锥标较为细长、尺寸小的特点,Yolo使用K-means聚类算法对数据集中的真值进行聚类,选取合适的边界框数量,使目标检测算法融合本数据集的类别并实现锥桶检测以及三种颜色的分类。实验结果表明,在不同的外界环境中,Yolov5网络的交通锥标颜色分类检测模型的检测准确率高、鲁棒性好、计算速度快。在少量数据的情况下召回率达到88.84%,准确率达到86.87%,比Yolov3算法提高了36.78%,比原始算法提高了44.8%,检测速度(34 f/s)满足赛事需求。

基于沟槽凸轮关节的交通锥回收机械臂设计及轨迹优化

基于一种双平行四杆机构与齿轮关节串联式的交通锥回收机械臂,针对其存在的回收效率低,且固定传动比的齿轮关节难以实现最优运动轨迹的问题,采用可变传动比的沟槽凸轮关节对其进行改进设计。首先,在对机械臂进行运动分析的基础上,以最小主臂转角为优化目标,根据交通锥运动要求确定约束条件,建立运动轨迹优化模型,求得机械臂最优运动轨迹;然后,根据优化后的运动轨迹,采用解析法求解沟槽凸轮的理论轮廓线,进而得到沟槽凸轮的实际轮廓线;最后,利用Adams进行仿真验证。结果表明,交通锥回收机械臂主臂转角减小8.1%,缩短了液压缸的工作行程,改善了液压缸的受力情况,提高了交通锥回收机械臂的工作效率。

基于微分同胚变换的智慧交通锥反步编队控制

为解决智慧交通锥的摆放和回收,对于一类装有标准交通锥模型的移动机器人,提出了一种基于微分同胚变换的反步编队控制方法。根据编队摆放和回收条件,将反步技术应用于智慧交通锥的动态误差方程中;用构造Lyapunov函数,设计了系统的控制量。将微分同胚变换与传统的反步方法相结合,解决控制输入限制的问题。用Matlab仿真和机器人操作系统(ROS)实验平台进行了仿真与实验验证。结果表明:本控制方法智慧交通锥的线速度为-0.5~0.5 m/s,角速度为-0.5~0.5rad/s;编队距离误差均收敛到小于10 cm。相较于传统的反步编队控制方法,该文的反步编队控制方法可以更有效地控制智慧锥的线速度和角速度,使其稳定在规定范围内且变化平缓,能够保证智慧锥线速度和角速度的有界性,实现了斜线摆放以及回收工况下的编队控制。

交通锥回收机械手摆动控制研究与仿真

在对交通锥回收机械手摆动控制系统工作过程中所存在问题进行分析的基础上,介绍了一种电液比例摆动控制系统,推导出了该系统的数学模型,并利用Matlab/Simulink进行仿真分析,仿真结果表明系统具有较好的动态性能,但其相位裕度不满足工程实践稳定性储备的要求。为此,设计了PID调节器对系统进行校正,再次仿真结果表明,校正后的系统比校正前具有更高的相位裕度和幅值裕度,提高了系统的稳定性储备。

基于边缘卷积的交通锥筒点云数据分割方法

本研究以用于构建临时道路中的交通锥筒为研究目标,以多线激光雷达采集的临时道路三维点云数据为输入,提出一种基于图理论的图神经网络模型,该模型可实现点云数据分割,并提升模型对无序性点云数据学习效果。以无人驾驶方程式赛车为实验平台,针对交通锥筒进行网络训练与测试,实验结果表明,图神经网络模型对交通锥筒的分割准确率达到88.6%,比PointNet模型提升了约10%,此外,该模型在稀疏雷达点云数据下还具有一定泛化能力,有较好的适用性。

一种交通锥自动回收装置的设计研究

目前,道路工人在对交通锥进行回收的过程中常面临着劳动强度过大、危险系数高、操作繁琐、效率低等问题。通过对回收装置动力系统、抓取机构、传送机系统进行设计,对传输状态、速度进行分析,实现交通锥的高效回收。

液压式半自动交通锥收放系统的设计

在路政施工特别高速公路的养护工作中,必然会使用到交通锥。现有的养护人员在摆放交通锥时通常使用人工摆放的方式。该方式在小范围养护工作中无可厚非,但当需要进行大范围养护时,人工摆放将会非常不便,且在车流密集的区域或高速公路上,会造成非常大的安全隐患。基于上述原因,介绍一款液压式半自动交通锥收放系统的设计,该系统需要安装于工程车辆上,通过示例的系统结构设计及电路逻辑设计,使车辆在行进时系统通过自动检测交通锥的状态,根据系统参数设置控制液压系统运行从而驱动交通锥拾取摆臂的动作来实现交通锥的收放,该设计已在试制样品中实现,经测试可有效提高道路养护和交通维护等交通锥收放时的安全性和效率。

交通锥回收机械手摆动控制系统仿真分析

在对交通锥回收机械手摆动控制系统工作过程中所存在问题进行分析的基础上,介绍一种电液比例摆动控制系统,推导出该系统的数学模型,设计模糊控制器,并利用Matlab/Simulink进行仿真分析。仿真结果表明经模糊控制器校正后的系统具有更好的动态性能。

交通锥回收机械手参数优化

针对单自由度齿轮连杆式交通锥回收机械手,在运动学分析的基础上,研究了杆件尺寸、传动比等参数对回收机械手末端执行器速度及轨迹的影响。基于减小所占空间、主臂转角以及水平加速度峰值等优化目标建立了数学模型,利用Matlab软件对主臂转角,主臂、副臂水平夹角及齿轮传动比等参数进行优化。根据优化前后的设计参数,通过ADAMS软件对回收机械手进行了动力学仿真验证,结果表明,优化后回收机械手尺寸减少了10.3%,主臂转角减小了13.6%,水平加速度峰值减小了19.8%。

基于Udwadia-Kalaba方程的交通锥机器人编队摆放控制方法

针对交通锥摆放问题,以一类装有标准交通锥模型的移动机器人为研究对象,提出一种新的编队摆放动态控制方法。该方法根据编队摆放条件,构造出交通锥机器人编队摆放的运动学约束,并将编队摆放约束视为控制目标。基于Udwadia-Kalaba方程,建立满足编队摆放的动力学模型,设计基于模型的编队摆放控制器。研究结果表明:所提控制方法能够实现交通锥机器人的编队要求,可进一步解决当前交通锥有序摆放问题。相较于基于领航者-跟随者模型的模型预测控制和基于神经动力学反步控制,所提出的基于模型设计的控制方法,具有编队距离误差收敛速度快和扭矩易于优化等特点。并借助MATLAB仿真软件和物理试验平台,对所提控制方法进行了仿真与试验验证,实现了三角形工况以及直线工况下交通锥机器人的编队摆放控制。试验结果验证了该控制系统的实用性和有效性,为交通锥的摆放提供了一个新的研究思路。

高速公路交通锥回收机器人设计

设计的交通锥回收机器人利用已有的移动机器人和视觉捕捉及处理模块,采用单自由度回转臂设计,配合楔形块直线运动与手爪杠杆运动相结合的传动设计,搭配直流伺服电机与框型电磁铁,利用巨阻磁抗传感器作为交通锥位置测量的元件,能成功完成对交通锥的回收,有效解决了这一难题。

高速公路改扩建施工期智慧交通策略

改革开放40多年来,我国大力进行基础建设,经济实力迅速增强。交通行业作为经济发展的基石,也在蓬勃发展,高速公路的路网密度不断增加,但是与日益增长的交通需求还有差距。目前,高速公路在改扩建期间的交通冲突日益严重,许多安全问题亟待解决。因此,在高速公路改扩建施工区采取智慧交通策略解决交通安全、提高效率和经济性显得尤为重要。

道路交通安全路锥自动收放控制系统

基于道路交通安全的路锥自动收放控制系统采用先进的机械控制、电力控制系统相结合方法，通过简单的按键操作能够自动完成作业区路锥的放置和回收，其施放、收取和储存方式都有独到的技术特点，能有效地降低道路养护维修设置放置路锥的危险性和操作人员劳动量，填补国内在此领域的空白。