公路劃線機劃線導向機器人的設計
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4電機驅動履帶行走系統(tǒng)
機器人的移動方式有輪式、步行式和履帶式。步行式結構設計復雜且移動緩慢，但步行機器人可以適應條件較差的路面。輪式結構機動性強，但卻只適用于平坦的地形。而履帶式結構具有運動平穩(wěn)、爬坡能力強、不易傾倒等特點;克服了輪式移動機構越障能力、跨溝能力差及打滑等缺點[2-3]。
本文提出的劃線導向機器人應用于路況較好的公路，但考慮到本機器人是找尋公路的中線行走，輪式結構雖然機動性較好，但其在路面適應能力上遠不如履帶式移動方式。結合各種情況本機器人采用兩節(jié)并行履帶連接方式，其移動方式類似坦克的行走機構。兩邊的履帶安裝在前后輪上，后輪由直流電機驅動，通過履帶帶動前輪一起轉動。其結構示意圖如圖3所示。用履帶式結構機器人不僅可以直行，而且可以利用履帶的差動實現(xiàn)原地轉向。該結構簡單，不需要差動器，轉向機構等。控制方便，轉彎半徑小，電機既可以提供前進動力，也可以提供轉向動力[3]。
驅動輪直流電機選擇帶減速器的直流電機，電壓為24V。蓄電池的電壓為24V，包括工作蓄電池和備用蓄電池。工作蓄電池不僅給直流電機供電，還給控制單元供電。備用電池用于工作蓄電池損壞或突然無電的情況下。
圖3履帶式移動方式結構示意圖
Fig.3Thestructureofmovingway
5涂料噴涂系統(tǒng)
劃線機按標線所使用的材料分為：冷漆劃線機和熱塑劃線機。冷漆劃線機即在常溫下進行噴漆，它有兩種類型，即氣噴涂式和無氣噴涂式。氣噴涂是靠壓縮空氣將漆霧化，然后通過噴槍嘴噴涂于地面。無氣噴式劃線機是利用專用高壓泵對漆施加10～15Mpa的壓力，然后通過噴槍噴涂于地面。熱塑劃線機是將熱熔油漆或熱熔塑料（有顆粒狀和塊狀兩種）在熱熔罐中加熱至使用溫度后，再通過劃線裝置劃于地面的。其劃線裝置的劃線方式分為：刮涂式、擠壓式和噴涂式[4]。結合本文劃線機劃線導向機器人的應用重點是導向機器人給劃線機提供標線，所以導向機器人的涂料噴涂系統(tǒng)不會像劃線機上的噴涂系統(tǒng)那么復雜，只需要滿足能夠給劃線機提供可以識別的標線即可。
本文涂料噴涂系統(tǒng)采用冷塑無氣噴式，即在常溫下利用專用高壓泵和噴槍進行噴漆的方法。其基本組成有：高壓泵、涂料箱、噴槍及其控制噴槍的電機。涂料噴涂工作過程：高壓泵向涂料箱中進行加壓，當控制噴槍的電機得到控制單元的指令時，電機開始工作并使噴槍噴出涂料。本系統(tǒng)安裝在履帶式底盤后部，噴槍安在中線上，機器人行走時，噴槍對準地面進行噴漆。
6總結
與目前傳統(tǒng)的公路劃線機劃線過程相比，本機器人有以下幾個特點：第一，本機器人實行自主尋找中線方向，不需要人為操作。第二，本機器人給公路劃線機提供較精確的中線標線，不需要人工標線，大大地減輕了工人的工作量。第三，本機器人結構簡單，PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，能適應于惡劣的野外環(huán)境。
本文創(chuàng)新點：將PLC用于控制系統(tǒng)，適用于環(huán)境惡劣的野外作業(yè)，穩(wěn)定性強。應用了履帶式的移動結構，可應用于復雜的路況，機器人移動性能穩(wěn)定。
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