CN118422561A - 一种无人标线机器人及道路标线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人标线机器人及道路标线方法，涉及道路标线技术领域，该机器人包括：道路数字孪生平台，用于存储道路信息和标线信息；喷绘系统，包括喷头、用于带动喷头运动的横向导轨，以及与喷头相连通的涂料储存装置，涂料储存装置用于储存涂料。本发明通过引入数字孪生技术，实现道路标线的自动化和智能化，使控制系统给驱动系统发送工作指令，可以使驱动系统驱动无人标线机器人行驶进行道路标线，实现了无人标线机器人的自动驾驶，节省了人力成本，通过使控制系统给导轨和控制伺服电机工作开始停止喷绘信号，发送工作指令，可以使横向导轨带动喷头自动绘制出不同样式的道路标线，提升了道路标线的绘制效率。
Description
技术领域
本发明涉及道路标线技术领域，具体为一种无人标线机器人及道路标线方法。
背景技术
随着城市化进程的加速和人们出行需求的不断增长，汽车保有量在全球范围内呈现出显著的增长趋势。这一增长不仅为人们的日常生活带来了便利，同时也对道路交通安全和管理提出了更高的要求，其中，道路标线作为道路行车的重要指引，其清晰度和准确性直接关系到道路交通的安全与顺畅，道路标线为驾驶员提供了明确的行驶指示和交通规则信息。
道路标线通过在地面上绘制不同颜色、形状和宽度的线条、箭头、文字等，为驾驶员提供关键信息；道路标线中的箭头和线条可以明确指示车辆应该行驶的方向，确保交通流畅；通过绘制不同宽度的线条，将道路划分为不同的车道，使车辆各行其道，减少交通事故的发生；道路标线还包括各种交通标志的线条和文字，如停车线、斑马线、禁止停车标志等，提醒驾驶员遵守交通规则；部分道路标线采用反光材料制作，能够在夜间或低光环境下反射光线，提高驾驶员的视认性。
目前的道路标线方式主要是人工使用划线机进行标线，然而，人工使用划线机进行标线的标线方式耗费人力成本，现在虽然有差分GPS定位的标线车精度10mm的误差，需要预标线效率和精度差，在无卫星导航引导下无法作业。因此，现有的道路标线方式还存在耗费人力成本较高且标线绘制效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种无人标线机器人及道路标线方法，它能够在节省人力成本的基础上，提升道路标线的绘制效率。
本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种无人标线机器人，该机器人包括：
道路数字孪生平台，用于存储道路信息和标线信息；
喷绘系统，包括喷头、用于带动喷头运动的横向导轨，以及与喷头相连通的涂料储存装置，涂料储存装置用于储存涂料；
定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元，用于获取无人车在道路中的三维坐标和姿态信息；
驱动系统，用于驱动无人标线机器人行驶；
控制系统，能够接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，并向横向导轨和驱动系统发送工作指令，以控制喷头的定位和涂料的喷绘。
进一步地，所述道路数字孪生平台可根据新建道路建立虚拟模型，以及接收并发送多种标线样式及喷绘顺序至控制系统。
更进一步地，所述喷绘系统中的横向导轨设置有伺服电机，该伺服电机接收控制系统发送的工作指令，并带动喷绘系统定位并控制喷头的喷绘动作。
更进一步地，所述驱动系统用于接收控制系统发送的驱动信号，并依据该驱动信号驱动无人标线机器人按照数字孪生平台输入的喷绘路线进行行驶，实现无人标线机器人的自动驾驶，所述控制系统包括自主导航模块，用于根据道路数字孪生平台中的道路信息，自动规划无人车的行驶路径。
更进一步地，该机器人还包括障碍物检测模块和废气处理单元，所述障碍物检测模块用于在行驶过程中检测并避开道路上的障碍物，所述废气处理单元涂料废气处理方法包括在画线口上方设一个收集箱，收集箱连接负压发生器。
一种无人标线机器人道路标线方法，该方法包括：
在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息；
通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息；
控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置；
控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘。
进一步地，所述在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息，包括：
使用道路勘测和测量设备对现实世界中的道路进行详细的测量和数据收集，同时，收集与标线相关的标线的类型、颜色、宽度、样式信息；
对收集到的道路和标线数据进行清洗和整理，确保数据的准确性和一致性，根据需要对数据进行转换和格式化，以适应数字孪生平台的数据输入要求；
根据收集到的道路数据建立道路的虚拟模型，在虚拟模型中，根据实际需求，预设标线的样式和喷绘顺序。
更进一步地，所述通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息，包括：
无人标线机器人启动其定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元核心组件；
全站型电子测速仪接收来自地球静态卫星的信号，这些信号包含有关机器人位置和时间的信息；
通过分析接收到的卫星信号，无人标线机器人计算出自身在地球表面的精确三维坐标；
惯性测量单元通过内置的加速度计和陀螺仪传感器，测量机器人在空间中的加速度和角速度运动状态信息；
利用惯性测量单元测量的数据，无人标线机器人计算出自身的姿态信息，这些姿态信息描述了机器人在三维空间中的朝向和姿态；
无人标线机器人将计算得到的三维坐标和姿态信息输出给控制系统，以供后续的道路标线任务使用。
更进一步地，所述控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序信息并对接收到的信息进行解析，识别出每一条标线的具体参数和喷绘要求；
根据解析得到的标线信息，控制系统结合无人标线机器人当前在道路中的位置和姿态信息，规划出从当前位置到标线起点的最优行驶路径；
控制系统将规划好的行驶路径转换为具体的工作指令，并发送给无人标线机器人的驱动系统；
无人标线机器人的驱动系统接收到控制系统发送的工作指令后，驱动车辆执行相应的行驶动作；
在无人车行驶过程中，控制系统通过无人车的定位系统实时获取其在道路中的位置信息，并与规划好的行驶路径进行比对，发现车辆偏离了规划路径或者遇到了障碍物异常情况，控制系统实时调整工作指令，引导车辆重新回归正确的行驶路径；
经过一系列的行驶动作和实时调整，无人标线机器人准确的行驶到标线的指定位置，准备开始喷绘作业。
更进一步地，所述控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线喷绘指令，根据接收到的喷绘指令和无人标线机器人当前的位置信息，控制系统规划出喷头的喷绘路径；
控制系统将规划好的喷绘路径转换为伺服电机的控制指令，并通过控制器发送给伺服电机，伺服电机接收到指令后，开始按照预定的速度和方向进行旋转；
伺服电机通过传动装置带动喷头小车在横向导轨上进行横向往返运动，喷头小车上的喷头根据伺服电机的旋转角度和速度，精确地移动到指定的喷绘位置；
为了确保喷头的精确运动，X轴和Y轴机构分别通过光栅尺实现喷头的实时位置、速度反馈，控制系统根据反馈的信息实时调整伺服电机的位置、转速，确保喷头能够按照程序设定的轨迹进行喷涂；
当喷头移动到指定位置后，控制系统会发送喷绘指令给喷绘系统，控制喷头开始喷绘，喷头根据预设的喷绘参数进行喷绘；
在喷绘过程中，控制系统通过监测喷头的运动状态和喷绘效果，实时调整喷绘参数和工作指令，确保喷绘的准确性和质量；
按照预定的喷绘顺序和路径，控制系统控制伺服电机带动喷头完成整个标线的喷绘工作，喷绘完成后，控制系统会发送停止指令给伺服电机和喷绘系统，结束喷绘过程。
与现有技术相比，该无人标线机器人及道路标线方法具备如下有益效果：
本发明通过引入数字孪生技术，实现道路标线的自动化和智能化，使控制系统给驱动系统发送工作指令，可以使驱动系统驱动无人标线机器人行驶进行道路标线，实现了无人标线机器人的自动驾驶，节省了人力成本，通过使控制系统给导轨和控制伺服电机工作开始停止喷绘信号，发送工作指令，可以使横向导轨带动喷头自动绘制出不同样式的道路标线，提升了道路标线的绘制效率。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种无人标线机器人的结构示意图；
图2为一种无人标线机器人道路标线方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种无人标线机器人，该机器人包括：
道路数字孪生平台，用于存储道路信息和标线信息；
道路数字孪生平台可根据新建道路建立虚拟模型，以及接收并发送多种标线样式及喷绘顺序至控制系统。
道路数字孪生平台首先具备强大的数据集成和管理能力，它不仅能够接收和存储道路的基本信息（如道路名称、长度、宽度、曲率），还能整合各类传感器数据（如交通流量、车辆速度、天气状况），以及历史标线数据和维修记录，通过集成这些多元化数据，平台能够为无人标线机器人提供全面的道路信息支持。
道路数字孪生平台支持对新建道路进行虚拟建模，通过高精度地图和三维建模技术，构建出与真实道路高度一致的虚拟道路模型，在虚拟环境中，用户可以模拟各种道路条件和标线作业场景，对无人标线机器人的作业效果进行预测和评估。
基于丰富的道路信息和历史数据，道路数字孪生平台能够智能规划无人标线机器人的作业路径和标线顺序，通过算法优化，平台能够找到最优的作业方案，以最小的成本和时间完成标线任务。
道路数字孪生平台具备远程监控和操控功能，用户可以通过平台实时查看无人标线机器人的工作状态、作业进度和标线质量，在必要时，用户还可以远程操控机器人，进行手动干预和调整，这种远程监控和操控功能增强了作业的灵活性和可控性。
道路数字孪生平台具备强大的数据分析能力，通过对历史数据和实时数据的分析，平台可以评估无人标线机器人的作业效率、标线质量和能耗指标，并找出潜在的问题和改进点。
喷绘系统，包括喷头、用于带动喷头运动的横向导轨，以及与喷头相连通的涂料储存装置，涂料储存装置用于储存涂料；
喷绘系统中的横向导轨设置有伺服电机，该伺服电机接收控制系统发送的工作指令，并带动喷绘系统定位并控制喷头的喷绘动作。
喷绘系统是无人标线机器人的另一个关键部分，它负责将涂料精确地喷涂到道路上，喷绘系统包括喷头、横向导轨和涂料储存装置，喷头是喷涂涂料的主要工具，能够根据控制系统发送的指令进行精准定位和调整，横向导轨用于带动喷头进行横向移动，确保标线在道路上的连续性和一致性，涂料储存装置则负责储存涂料，为喷头提供稳定的涂料供应。
定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元，用于获取无人车在道路中的三维坐标和姿态信息；
全站型电子测速仪通过测量机器人与多个已知位置之间的距离和角度，可以精确计算出机器人在三维空间中的位置，IMU则通过测量机器人的加速度、角速度和地球重力物理量，确定机器人的姿态和运动状态，两者结合使用，可以确保无人标线机器人在任何环境下的高精度定位。
驱动系统，用于驱动无人标线机器人行驶；驱动系统用于接收控制系统发送的驱动信号，并依据该驱动信号驱动无人标线机器人按照数字孪生平台输入的喷绘路线进行行驶，实现无人标线机器人的自动驾驶。
驱动系统负责驱动无人标线机器人行驶，包括电机、传动装置和车轮部件，控制系统通过向驱动系统发送指令，控制电机的转速和转向，从而驱动机器人按照预定的路线和速度进行行驶，驱动系统还需要具备足够的动力和稳定性，以确保机器人在各种道路条件下都能平稳运行。
控制系统，能够接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，并向横向导轨和驱动系统发送工作指令，以控制喷头的定位和涂料的喷绘。
控制系统包括自主导航模块，用于根据道路数字孪生平台中的道路信息，自动规划无人车的行驶路径。
控制系统负责接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，并向横向导轨和驱动系统发送工作指令，控制系统通过解析标线样式和喷绘顺序，计算出喷头需要移动的路径和速度，以及机器人需要行驶的路线和速度，然后，控制系统将这些指令发送给横向导轨和驱动系统，控制喷头进行精准定位和涂料喷涂，同时驱动机器人按照预定的路线进行行驶，控制系统还需要具备足够的智能和灵活性，以适应不同道路条件和标线要求的变化。
该机器人还包括障碍物检测模块和废气处理单元，障碍物检测模块用于在行驶过程中检测并避开道路上的障碍物，废气处理单元涂料废气处理方法包括在画线口上方设一个收集箱，收集箱连接负压发生器。
具体的，废气处理单元涂料废气处理方法包括:
方法1.活性炭吸附法:在画线口上方设一个收集箱，收集箱连接正压发生器，产生的负压将废气通过管道送到活性炭罐过滤有害物质，处理完的气体通过管道排出。
方法2.在画线口上方设一个收箱连接正压发生器，产生的负压将废气通过管道送到装有低温等离子发生器的过滤器分解有害物质，处理完的气体通过管道排出。
方法3.在画线口上方设一个收箱连接正压发生器，产生的负压将废气通过管道送到装有紫外线发生器的过滤器分解有害物质，处理完的气体通过管道排出。
方法4.在画线口上方设一个收箱连接正压发生器，产生的负压将废气通过管道送到装有沸石的过滤器有害物质，处理完的气体通过管道排出。
方法5.在画线口上方设一个收箱连接正压发生器，产生的负压将废气通过管道送到装有酸或碱过滤器有害物质，处理完的气体通过管道排出。
综上，该无人标线机器人通过整合道路数字孪生平台、喷绘系统、定位系统、驱动系统和控制系统多个技术元素，实现了道路标线的自动化和智能化，它不仅节省了大量的人力成本，还提高了标线绘制的效率和准确性，为道路建设和维护带来了革命性的变革。
实施例
一种无人标线机器人道路标线方法，该方法包括：
在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息；
首先，通过道路勘测和测量设备收集道路的实际信息，如道路宽度、长度、曲率、交通流量，并将这些信息输入到道路数字孪生平台中。
在道路数字孪生平台上创建道路的虚拟模型，并基于交通规则和实际需求，在虚拟模型中预设标线样式及喷绘顺序，包括标线的类型、颜色、宽度、位置。
通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息；
启动无人标线机器人的定位系统，利用全站型电子测速仪和惯性测量单元实时获取无人车在道路中的精确三维坐标和姿态信息。
通过传感器和摄像头环境感知设备，实时检测周围环境，包括其他车辆、行人、障碍物，以确保行驶安全。
控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置；
控制系统接收道路数字孪生平台提供的标线样式及喷绘顺序信息，并结合无人标线机器人在道路中的实时位置，规划最优的行驶路径。
控制系统向驱动系统发送工作指令，驱动无人标线机器人按照规划路径行驶至指定位置，准备进行标线喷绘。
控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘。
在无人标线机器人到达指定位置后，控制系统根据标线样式及喷绘顺序，向喷绘系统的横向导轨发送精确的工作指令。
伺服电机接收工作指令，精确控制横向导轨的移动，带动喷头进行标线喷绘。同时，根据标线样式的要求，调整喷头的涂料颜色、喷绘宽度参数。
在标线喷绘过程中，控制系统通过传感器和摄像头设备实时监控喷绘效果，包括标线的颜色、宽度、位置是否符合要求。
如果发现喷绘效果不符合要求，控制系统会实时调整喷绘参数，如喷头高度、涂料流量，以确保标线质量。
控制系统还会根据环境感知设备检测到的障碍物信息，实时调整行驶路径和喷绘策略，确保无人标线机器人的安全。
当一条标线喷绘完成后，控制系统会记录该标线的喷绘完成情况，并将其反馈到道路数字孪生平台上，以便后续的管理和维护。
如果需要继续喷绘其他标线，控制系统会重复上述步骤，直至完成所有标线的喷绘任务。
实施例
在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息，包括：
使用道路勘测和测量设备（如GPS、激光扫描仪、相机）对现实世界中的道路进行详细的测量和数据收集；这包括道路的长度、宽度、曲率、交通流量基本信息，同时，收集与标线相关的标线的类型（中心线、边缘线、导向箭头）、颜色、宽度、样式信息，对收集到的道路和标线数据进行清洗和整理，确保数据的准确性和一致性，根据需要对数据进行转换和格式化，以适应数字孪生平台的数据输入要求；
根据收集到的道路数据建立道路的虚拟模型，这包括道路网络模型、道路几何形状、拓扑结构，在虚拟模型中，根据实际需求，预设标线的样式和喷绘顺序，这可以通过在模型中绘制标线或设置标线参数来实现。
对建立的道路数字孪生模型进行验证和测试，确保模型的准确性和可靠性，通过模拟实际道路情况，检查标线的位置和样式是否符合要求，以及喷绘顺序是否合理。
随着道路情况的变化（如道路维修、扩建），及时更新道路数字孪生模型中的相关信息，根据交通规则和实际需求的变化，调整标线的样式和喷绘顺序。
将道路数字孪生平台与无人标线机器人的控制系统进行集成，确保控制系统能够实时获取道路信息和标线信息，在控制系统中实现与道路数字孪生平台的通信和数据交换，以便根据道路情况和标线信息进行准确的定位和喷绘。
记录道路数字孪生模型的建立过程、参数设置、验证结果信息，以便后续查询和参考，对每次更新和维护操作进行记录，确保模型的变更历史可追溯。
通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息，包括：
无人标线机器人启动其定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元核心组件，全站型电子测速仪接收来自地球静态卫星的信号，这些信号包含有关机器人位置和时间的信息，通过分析接收到的卫星信号，无人标线机器人计算出自身在地球表面的精确三维坐标，这通常涉及到对信号传输时间、卫星位置以及地球形状因素的复杂计算；
惯性测量单元通过内置的加速度计和陀螺仪传感器，测量机器人在空间中的加速度和角速度运动状态信息，利用惯性测量单元测量的数据，无人标线机器人计算出自身的姿态信息，包括俯仰角、偏航角和翻滚角，这些姿态信息描述了机器人在三维空间中的朝向和姿态；
为了提高定位精度和可靠性，采用数据融合技术，将来自不同传感器的数据进行综合处理，可以将GPS和IMU的数据进行融合，以消除单一传感器可能存在的误差；
无人标线机器人将计算得到的三维坐标和姿态信息输出给控制系统，以供后续的道路标线任务使用，在整个过程中，无人标线机器人的定位系统能够实时、准确地获取其在道路中的三维坐标和姿态信息，为机器人的精准定位和导航提供重要支持，同时，这些信息也是控制系统进行道路标线绘制的基础数据之一。
控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序信息，这些信息详细描述了需要在道路上绘制的标线的类型、颜色、宽度、位置以及喷绘的顺序并对接收到的信息进行解析，识别出每一条标线的具体参数和喷绘要求，这包括标线的起点、终点、路径、速度关键信息，根据解析得到的标线信息，控制系统结合无人标线机器人当前在道路中的位置和姿态信息，规划出从当前位置到标线起点的最优行驶路径，这个路径考虑了道路条件、交通状况、障碍物分布多种因素；
控制系统将规划好的行驶路径转换为具体的工作指令，并发送给无人标线机器人的驱动系统，这些指令包括了无人车的前进、后退、转向、速度调整动作指令，无人标线机器人的驱动系统接收到控制系统发送的工作指令后，驱动车辆执行相应的行驶动作，通过精确控制车辆的行驶轨迹和速度，确保无人车能够准确地行驶到标线的指定位置；
在无人车行驶过程中，控制系统通过无人车的定位系统实时获取其在道路中的位置信息，并与规划好的行驶路径进行比对，发现车辆偏离了规划路径或者遇到了障碍物异常情况，控制系统实时调整工作指令，引导车辆重新回归正确的行驶路径，经过一系列的行驶动作和实时调整，无人标线机器人准确的行驶到标线的指定位置，准备开始喷绘作业，此时，控制系统会发送下一步的喷绘指令给喷绘系统，开始标线的绘制工作。
在整个过程中，控制系统起到了核心的作用，它根据道路数字孪生平台提供的标线信息，结合无人标线机器人的实时位置信息，规划出最优的行驶路径，并通过精确的控制指令引导车辆准确地行驶到指定位置，为后续的标线喷绘作业提供了坚实的基础。
控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线喷绘指令，包括标线的样式、颜色、宽度、位置以及喷绘的顺序；根据接收到的喷绘指令和无人标线机器人当前的位置信息，控制系统规划出喷头的喷绘路径，这个路径需要确保喷头能够按照预定的标线样式和喷绘顺序进行精确喷绘，控制系统将规划好的喷绘路径转换为伺服电机的控制指令，并通过控制器发送给伺服电机，伺服电机接收到指令后，开始按照预定的速度和方向进行旋转；
伺服电机通过传动装置带动喷头小车在横向导轨上进行横向往返运动，喷头小车上的喷头根据伺服电机的旋转角度和速度，精确地移动到指定的喷绘位置，为了确保喷头的精确运动，X轴和Y轴机构分别通过光栅尺实现喷头的实时位置、速度反馈，控制系统根据反馈的信息实时调整伺服电机的位置、转速，确保喷头能够按照程序设定的轨迹进行喷涂；
当喷头移动到指定位置后，控制系统会发送喷绘指令给喷绘系统，控制喷头开始喷绘，喷头根据预设的喷绘参数进行喷绘，在喷绘过程中，控制系统通过监测喷头的运动状态和喷绘效果，实时调整喷绘参数和工作指令，确保喷绘的准确性和质量，如果发现喷绘效果不理想或出现异常情况，控制系统会及时发出警报并采取相应的调整措施；
按照预定的喷绘顺序和路径，控制系统控制伺服电机带动喷头完成整个标线的喷绘工作，喷绘完成后，控制系统会发送停止指令给伺服电机和喷绘系统，结束喷绘过程。
在整个过程中，控制系统起到了关键的作用，它通过精确控制伺服电机的运动，实现了喷头在横向导轨上的精确移动和喷绘，同时，实时位置反馈和喷绘监控机制确保了喷绘的准确性和质量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种无人标线机器人，其特征在于，该机器人包括：
道路数字孪生平台，用于存储道路信息和标线信息；喷绘系统，包括喷头、用于带动喷头运动的横向导轨，以及与喷头相连通的涂料储存装置，涂料储存装置用于储存涂料；定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元，用于获取无人车在道路中的三维坐标和姿态信息；驱动系统，用于驱动无人标线机器人行驶；控制系统，能够接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，并向横向导轨和驱动系统发送工作指令，以控制喷头的定位和涂料的喷绘。
2.根据权利要求1所述的一种无人标线机器人，其特征在于，所述道路数字孪生平台可根据新建道路建立虚拟模型，以及接收并发送多种标线样式及喷绘顺序至控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种无人标线机器人，其特征在于，所述喷绘系统中的横向导轨设置有伺服电机，该伺服电机接收控制系统发送的工作指令，并带动喷绘系统定位并控制喷头的喷绘动作。
4.根据权利要求1所述的一种无人标线机器人，其特征在于，所述驱动系统用于接收控制系统发送的驱动信号，并依据该驱动信号驱动无人标线机器人按照数字孪生平台输入的喷绘路线进行行驶，实现无人标线机器人的自动驾驶，所述控制系统包括自主导航模块，用于根据道路数字孪生平台中的道路信息，自动规划无人车的行驶路径。
5.根据权利要求1所述的一种无人标线机器人，其特征在于，该机器人还包括障碍物检测模块和废气处理单元，所述障碍物检测模块用于在行驶过程中检测并避开道路上的障碍物，所述废气处理单元涂料废气处理方法包括在画线口上方设一个收集箱，收集箱连接负压发生器。
6.一种无人标线机器人道路标线方法，其特征在于，该方法包括：在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息；通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息；控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置；控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘。
7.根据权利要求6所述的一种无人标线机器人道路标线方法，其特征在于，所述在道路数字孪生平台上预设道路信息和标线信息，包括：使用道路勘测和测量设备对现实世界中的道路进行详细的测量和数据收集，同时，收集与标线相关的标线的类型、颜色、宽度、样式信息；对收集到的道路和标线数据进行清洗和整理，确保数据的准确性和一致性，根据需要对数据进行转换和格式化，以适应数字孪生平台的数据输入要求；根据收集到的道路数据建立道路的虚拟模型，在虚拟模型中，根据实际需求，预设标线的样式和喷绘顺序。
8.根据权利要求6所述的一种无人标线机器人道路标线方法，其特征在于，所述通过无人标线机器人的定位系统获取其在道路中的三维坐标和姿态信息，包括：
无人标线机器人启动其定位系统，包括全站型电子测速仪和惯性测量单元核心组件；
全站型电子测速仪接收来自地球静态卫星的信号，这些信号包含有关机器人位置和时间的信息；
通过分析接收到的卫星信号，无人标线机器人计算出自身在地球表面的精确三维坐标；
惯性测量单元通过内置的加速度计和陀螺仪传感器，测量机器人在空间中的加速度和角速度运动状态信息；
利用惯性测量单元测量的数据，无人标线机器人计算出自身的姿态信息，这些姿态信息描述了机器人在三维空间中的朝向和姿态；
无人标线机器人将计算得到的三维坐标和姿态信息输出给控制系统，以供后续的道路标线任务使用。
9.根据权利要求6所述的一种无人标线机器人道路标线方法，其特征在于，所述控制系统根据道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序，向驱动系统发送工作指令，使无人标线机器人行驶至指定位置，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线样式及喷绘顺序信息并对接收到的信息进行解析，识别出每一条标线的具体参数和喷绘要求；
根据解析得到的标线信息，控制系统结合无人标线机器人当前在道路中的位置和姿态信息，规划出从当前位置到标线起点的最优行驶路径；
控制系统将规划好的行驶路径转换为具体的工作指令，并发送给无人标线机器人的驱动系统；
无人标线机器人的驱动系统接收到控制系统发送的工作指令后，驱动车辆执行相应的行驶动作；
在无人车行驶过程中，控制系统通过无人车的定位系统实时获取其在道路中的位置信息，并与规划好的行驶路径进行比对，发现车辆偏离了规划路径或者遇到了障碍物异常情况，控制系统实时调整工作指令，引导车辆重新回归正确的行驶路径；
经过一系列的行驶动作和实时调整，无人标线机器人准确的行驶到标线的指定位置，准备开始喷绘作业。
10.根据权利要求6所述的一种无人标线机器人道路标线方法，其特征在于，所述控制系统向喷绘系统的横向导轨发送工作指令，控制伺服电机带动喷头进行标线喷绘，包括：
控制系统接收道路数字孪生平台输入的标线喷绘指令，根据接收到的喷绘指令和无人标线机器人当前的位置信息，控制系统规划出喷头的喷绘路径；
控制系统将规划好的喷绘路径转换为伺服电机的控制指令，并通过控制器发送给伺服电机，伺服电机接收到指令后，开始按照预定的速度和方向进行旋转；
伺服电机通过传动装置带动喷头小车在横向导轨上进行横向往返运动，喷头小车上的喷头根据伺服电机的旋转角度和速度，精确地移动到指定的喷绘位置；
为了确保喷头的精确运动，X轴和Y轴机构分别通过光栅尺实现喷头的实时位置、速度反馈，控制系统根据反馈的信息实时调整伺服电机的位置、转速，确保喷头能够按照程序设定的轨迹进行喷涂；
当喷头移动到指定位置后，控制系统会发送喷绘指令给喷绘系统，控制喷头开始喷绘，喷头根据预设的喷绘参数进行喷绘；
在喷绘过程中，控制系统通过监测喷头的运动状态和喷绘效果，实时调整喷绘参数和工作指令，确保喷绘的准确性和质量；
按照预定的喷绘顺序和路径，控制系统控制伺服电机带动喷头完成整个标线的喷绘工作，喷绘完成后，控制系统会发送停止指令给伺服电机和喷绘系统，结束喷绘过程。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119146366A (zh) * | 2024-11-19 | 2024-12-17 | 山东省建筑科学研究院有限公司 | 一种基于人工智能的地下管道智能检测系统及方法 |
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2024
- 2024-07-04 CN CN202410890123.0A patent/CN118422561A/zh active Pending
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