修路机器人的制作方法

本实用新型涉及沥青公路微破损修技术领域，尤其涉及一种修路机器人。

背景技术：

随着我国经济的不断发展，公路的里程越来越长，而我国城市的公路主要以沥青路面为主，在此背景下，路面出现破损的概率越来越大。沥青路面的破损往往是从微小破损开始，随着车辆的不断碾压，裂纹或破碎处逐渐扩大，直至形成影响车辆通行的破损路面，公路一旦出现大裂纹破损，则会影响该条道路乃至附近数条道路的交通。对于小面积的破损，一般是由施工人员将修路装置对准破损处进行修复，但是路面多处出现破损时，施工人员逐一对准进行路面修复时会造成进度缓慢，效率低下等问题。

为了解决上述问题，本领域的技术人员应设计一种减少人工，提高效率的修路机器人满足工作人员的需要。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的缺点，提供了修路机器人，用于沥青路面的微破损修复，实现自动、快速、精准的定位，解决了人工定位效率低下的问题，结构简单、实用性强。

本实用新型中的修路机器人，包括修路机器人系统以及用于控制所述修路机器人系统作业的上位控制计算机，所述修路机器人系统包括限位结构和用于修复路面的修复机构，所述上位控制计算机通过所述限位结构控制所述修复机构的移动；

所述限位结构包括第一级导轨、第二级导轨、第一底盘和第二底盘，所述第一底盘滑动连接在第一级导轨的上方，所述第二级导轨固设在第一底盘的表面，所述第二底盘滑动连接在第二级导轨的上方，所述第二级导轨垂直于第一级导轨；

所述第一底盘和第二底盘的移动受控于所述上位控制计算机，能在动力机构的驱动下各自沿第一级和第二级导轨滑动；

所述第二底盘上铰接有能在动力机构的驱动下转动的结构臂，所述结构臂的自由端与修复机构固定连接。

进一步的，用于驱动所述第一底盘滑动的动力机构为第一级丝杠丝杆机构，所述第一级丝杠丝杆机构的并排于所述第一级导轨设置，所述第一底盘与所述第一级丝杠丝杆机构的丝杠部分固定连接，所述第一级丝杠丝杆机构的丝杆部分传动连接有第一伺服电机，所述第一伺服电机的转动受控于所述上位控制计算机。

进一步的，用于驱动所述第二底盘滑动的动力机构为第二级丝杠丝杆机构，所述第二级丝杠丝杆机构的并排于所述第二级导轨的设置在所述第一底盘上，所述第二底盘与所述第二级丝杠丝杆机构的丝杠部分固定连接，所述第二级丝杠丝杆机构的丝杆部分传动连接有第二伺服电机，所述第二伺服电机的转动受控于所述上位控制计算机。

进一步的，所述第二底盘上设有用于驱动所述结构臂绕其铰接点旋转的减速伺服电机。

进一步的，所述修复机构包括液压缸体和风机，所述液压缸体呈截面成环形圆柱状，中心处为贯通的安装空间，所述液压缸体的缸室位于所述中心处以外的周壁内，缸室内设有与缸室配合的内活塞，该内活塞的伸缩受控于所述上位控制计算机；所述内活塞一端伸出所述缸室外，形成一中空圆柱形的中空安装部；

所述中空安装部内固设有空心舵机机体，所述中空安装部的端面为用于固定空心舵机机体的缸盖；所述空心舵机机体内设有舵机转子，所述舵机转子上开设有贯通安装空间与外界的风洞和出料口，所述缸盖上开设两个有能同时与风洞和出料口对齐的孔洞，所述风机位于安装空间内并受控于上位控制计算机能向所述风洞出风，所述出料口连接有受控于上位控制计算机以供给沥青的管路，所述空心舵机受控于上位控制计算机驱动所述舵机转子旋转。

进一步的，所述液压缸体内沿径向方向依次设立多个独立的缸室，所述每个缸室内均设有活塞，所述内活塞位于最靠内的缸室内，除内活塞外，其他活塞伸出缸室外的部分为一环形的末端压头，所述末端压头及所述中空安装部从外到内依次同心的嵌套在一起，且相互间滑动配合。

进一步的，所述风机内还设有用于加热空气的电热丝，所述电热丝的启闭受控于所述上位控制计算机。

本实用新型的有益效果为：操作者可通过上位控制计算机的控制，第一底盘沿第一级导轨运动，第二底盘沿第二级导轨运动，在适当的位置再控制旋转结构臂，使得将修复机构的工作端对准路面破损处上方，避免人工移动修复机构，在节省人力的同时，还利用对执行机构的精确控制提高精准定位，提高了工作效率，实用性强。

利用本实用新型中的修复机构，在液压缸体内增设空心舵机机体，空心舵机机体上外设有缸盖，空心舵机机体内设有舵机转子，舵机转子在空心舵机机体的驱动下旋转，当舵机转子上的风洞与缸盖上的的孔洞重合时，打开风机，以强冷风模式对路面破损处进行吹洗，清除杂质碎屑。然后关闭风机后可让沥青从出料口流出，填补路面微破损；而后通过液压推动活塞伸缩，从而利用缸盖对已填补的沥青坑洞进行进一步压实，达到修复沥青路面微破损坑洞的效果，在压实过程中还可以通过中空舵机将风洞和出料口转至被缸盖遮挡的状态，以避免杂物进入风洞和出料口转，同一机构可进行清洁、出料和压实，操作实用性强，结构简单，占用的安装空间大幅减小。

附图说明

图1为本实用新型实施例修路机器人折叠状态的示意图；

图2为本实用新型实施例中修路机器人展开状态的示意图；

图3为本实用新型实施例中修复机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中修复机构的液压缸体的剖视图。

图中的附图标记为：上位控制计算机1、第一级导轨2、第一级丝杆电机21、第一底盘22、换向器23、第一伺服电机24、第二级导轨3、第二级丝杆电机31、第二底盘32、码盘321、减速伺服电机322、液压油箱5、液压分配器51、液压泵52、沥青料箱6、供料泵61、液压缸体7、外活塞71、中活塞72、内活塞73、空心舵机机体74、缸盖75、舵机转子76、风洞761、出料口762、风机77。

具体实施方式

本实用新型提供的修路机器人，如图1所示，固设在一车辆的车厢内以方便转移，修路机器人包括上位控制计算机1和修路机器人系统，以本实施例为平台，操作者可以利用上位控制计算机1指挥修路机器人系统的各执行机构动作，以完成沥青公路微破损修复，可以通过单独操作各个执行机构，也可以通过编程来进行自动工作，具体的指令和代码都是本领域技术人员所熟知的常用技术手段，也不是本实用新型所要保护的技术方案，在此不做赘述。

如图1所示，修路机器人系统包括限位结构和修复机构，上位控制计算机1旁安装有车载电源，为修路机器人系统供电。限位结构包括第一级导轨2、第二级导轨3、换向器23，第一级导轨2设有两根，且两根第一级导轨2平行设置，位于两根第一级导轨2的中间设有第一级丝杠丝杆机构。第一级丝杠丝杆机构上方设有第一底盘22，第一级丝杠丝杆机构驱动第一底盘22沿第一级导轨2做来回的直线运动，在第一底盘22的表面设有两根垂直于第一级导轨2的第二级导轨3，第一底盘22的表面设有第二级丝杠丝杆机构，第二级丝杠丝杆机构上设有第二底盘32，第二级丝杠丝杆机构驱动第二底盘32沿第二级导轨3做直线运动。第一级和第二级丝杠丝杆机构均采用伺服电机24精准控制丝杆的旋转从而控制各自丝杠上的第一底盘22和第二底盘32的运动。如图中所示，第一级丝杠丝杆机构通过换向器23和第一伺服电机24传动连接，从而节约整体的安装空间，另外如图中所示，盛放液压油的液压油箱5和用于盛放沥青的沥青料箱6均紧凑的布局在车厢内。

如图2所示，第二底盘32上安装有码盘321和减速伺服电机32224，结构臂的一端铰接在第二底盘32，减速伺服电机32224的输出端与该端的结构臂固定连接，进而可以驱动结构臂绕铰接点旋转。结构臂的自由端与修复机构背向地面的一端固定连接，修复机构的中轴线垂直于结构臂的中轴线，于是结构臂向外旋转时也带动了修复机构转向地面，并且使得修复机构朝向地面的一端相较于结构臂更接近地面。

如图3所示，修复机构包括一液压缸体7，该液压缸体7为中空圆柱体，且在液压缸体7内部沿径向方向从内到外同心的被分割为三个相互独立的，且横截面为环形的缸室，而最内部的中心处则留有一贯通的安装空间，三个缸室内由外到内分别设有外活塞71、中活塞72和内活塞73，外活塞71的一端与液压缸体7最外侧缸体配合，另一端穿过最外侧的缸体露在液压缸体7外；中活塞72的一端与液压缸体7中间的缸室配合，另一端穿过中间的缸室露在液压缸体7外；内活塞73的一端与液压缸体7的内缸室配合，另一端穿过内的缸室露在液压缸体7外；外活塞71和中活塞72伸出液压缸体7外的部分均为环形的末端压头，内活塞73伸出液压缸体7外的部分则是已一圆柱形中空安装部，它们从外到内依次嵌套并且相互间滑动配合。车体内还设置有与液压油箱5连通的液压泵52，液压泵52分别通过软管与各个缸室连通，通过向各个缸室内泵入液压油或抽出液压油驱动各活塞在液压缸体7内上下运动，进而驱动与各活塞连接的末端压头上下运动，实施对已经填补的微破损路面的压实，本实施例中采用一个液压泵52配合液压分配器51来实施对每个腔室分别泵入和抽出液压油。

中空安装部的中心空心处固定的安装有空心舵机机体74，空心舵机机体74呈圆柱体，空心舵机机体74的腔室内转动连接有舵机转子76。空心舵机机体74通过穿过安装空间的电源线与车载电源连通，当启动舵机机体时，舵机转子76在空心舵机机体74的驱动下可顺时针和逆时针旋转。中空安装部朝向地面一端为卡接的缸盖75，用于固定空心舵机机，增加空心舵机机的稳定性，同时方便拆卸。

如图4所示，舵机转子76上开有两个通孔，一个为风洞761，另一个为出料口762，风洞761和出料口762位于舵机转子76轴线的两侧。舵机转子76朝向安装空间内的一端上固设有风机77，风机77的出风口通向风洞761，通过穿过安装空间的电源线与车载电源连通，同时风机77内还设有加热空气用的电热丝，风机77可被控的在强冷风模式和高温热模式间切换，即在风起启动时开始或关闭电热丝发热。缸盖75上开设有与风洞761等大的第一孔洞以及与出料口762等大的第二孔洞，第一孔洞与第二孔洞的位置设置使得他们可以与风洞761和出料口762相互配合，也就是说，风洞761可在随着舵机转子76转动至与第一孔洞同轴，同时出料口762也与第二孔洞同轴。启动电源，空心舵机机体74驱动舵机转子76旋转，舵机转子76转至将风洞761与缸盖75的第一孔洞重合，风机77以强冷风模式对路面破损处进行吹洗，清除杂质碎屑；出料口762通过穿过安装空间的管路连至沥青料箱6，沥青料箱6上安装有供料泵61，于是沥青料箱6可通过供料泵61向出料口762提供沥青料，在沥青料流出填补路面破损的坑洞后，再次将舵机转子76转动使风洞761与缸盖75的孔洞重合，切换至风机77的高温热模式对沥青进行烘烤。

本实施例的工作过程为：将车辆行驶至路面破损处附近，操作者操作上位控制计算机1发出指令使第一底盘22沿第一级导轨2运动，第二底盘32沿第二级导轨3运动，并在合适的位置控制减速伺服电机322驱动结构臂向车辆外旋转以展开修路机器人系统，此时修复机构被移动至路面破损处上方，启动舵机转子76使其转至将风洞761与缸盖75上预留的孔洞重合，风机77打开，以强冷风模式对路面破损处进行吹洗，清除杂质碎屑。而后风机77关闭，供料泵61打开，沥青从出料口762流出，填补路面破损坑洞一部分。随后风机77再次打开，以高温热风模式烘烤已填部分沥青的坑洞。烘烤结束后风机77关闭，旋转舵机转子76，关闭风洞761和出料口762，避免异物进入到风洞761和出料口762中，本例中舵机转子76的旋转量为逆时针或顺时针旋转90度，启闭闭风洞761及出料口762式时的旋转方向相反。液压泵52将液压油泵入给液压缸体7控制内活塞73的独立缸室，液压泵52工作，推动内活塞73对已填部分沥青的坑洞进行第一步压实。

第一步压实结束后，重复以上过程，期间根据需求的不同，通过相应的液压缸可让另外两个环形压头也参与压实，以扩大每次压实的面积，直至路面微破损坑洞被完全修复，然后上位控制计算机1控制修路机器人系统从展开状态回到折叠状态，限位结构控制修复机构回到初始位置，关闭车厢，将车辆行驶至下一个路面破损处，又重复以上过程，对路面破损处进行修复。本实施例中上位控制计算机1对各执行机构的控制，如伺服电机、减速伺服电机、风机、液压泵、液压分配器供料泵和空心舵机机体的控制执行电路，均为现代自动控制领域中常见的基础控制技术手段，本领域技术人员均十分熟知，在此不做赘述。

以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

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