Робот-снегоуборщик

Авторы патента:

Пешков Евгений Валерьевич (RU)

Полубояринов Сергей Юрьевич (RU)

Герасимова Мария Викторовна (RU)

Сухова Ольга Михайловна (RU)

Углев Денис Александрович (RU)

Быкова Юлия Александровна (RU)

Орлова Наталья Николаевна (RU)

Макарова Маргарита Ильинична (RU)

Карпова Наталья Викторовна (RU)

Горшкова Ирина Анатольевна (RU)

Сницар Дмитрий Валерьевич (RU)

Кошаров Илья Игоревич (RU)

Полубояринов Алексей Сергеевич (RU)

Маслов Артем Алексеевич (RU)

Никитков Иван Максимович (RU)

Яковлев Владимир Николаевич (RU)

Артемьев Евгений Михайлович (RU)

E01H5/06 - с бесприводными элементами, например отвалы

B25J9/16 - программное управление (общее управление технологическим процессом, т.е. централизованное управление множеством станков G05B 19/418)

Владельцы патента RU 2636402:

Общество с ограниченной ответственностью "СМП Роботикс" (RU)

Изобретение относится к снегоуборочной технике и может быть использовано для уборки снега с улиц, площадей населенных пунктов и городов, с пешеходных дорожек и тротуаров. Робот-снегоуборщик состоит из самоходной колесной машины (1) и содержит блок управления (6), включающий в свой состав компьютер (7) с внутренней памятью. К компьютеру (7) подключены ультразвуковой локационный датчик (9), устройство тревожной сигнализации (10) и приемно-передающее устройство (11). В робот-снегоуборщик также введены три базовых приемно-передающих устройства (12, 13, 14), располагаемые по периметру обрабатываемого участка и обеспечивающие связь по соответствующим радиоканалам с приемно-передающим устройством (11) блока управления (6). При этом в блок управления (6) введен датчик пройденного пути (8), подключенный к компьютеру. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в улучшении маневренности и обеспечении работы робота-снегоуборщика круглые сутки. 5 ил.

Настоящее техническое решение относится к снегоуборочной технике и может быть использовано для уборки снега с улиц, площадей населенных пунктов и городов, с пешеходных дорожек и тротуаров.

Известна снегоуборочная машина [1], содержащая снегоочиститель, установленный впереди машины с возможностью подъема в вертикальной плоскости, и поворотный круг с возможностью поворота в плане.

Недостатками известной снегоуборочной машины являются:

- громоздкость и металлоемкость конструкции, что ограничивает ее применение на малых площадках;

- обязательное присутствие водителя снегоуборочной машины при выполнении работ по уборке снега.

Известна система беспроводного управления снегоочистителем [2], содержащая транспортное средство и блок управления транспортным средством, состоящий из компьютера, блока памяти и приемопередатчика:

Недостатком данной системы является отсутствие возможности автономного использования снегоочистителя без оператора.

Наиболее близким к заявляемому роботу-снегоуборщику является робот-снегоуборщик [3] на основе самоходной колесной машины, содержащий блок управления, включающий в свой состав компьютер (центральный процессор), запоминающее устройство и приемно-передающее устройство, а также связанные с компьютером блок управления, датчик близости и устройство тревожной сигнализации.

Недостатками данного робота-снегоуборщика являются:

- отсутствие возможности объезда препятствия при его обнаружении датчиком близости, то есть при наличии препятствия известный робот-снегоочиститель просто останавливается и прекращает работу;

- для определения местоположения и ориентации робота-снегоуборщика используется спутниковая навигация, реализованная в виде отдельного блока (LOI), содержащего GPS-датчик, компас и акселерометр. Однако спутниковой навигации присущи характерные недостатки. Самым явным недостатком использования любой такой системы является то, что до приемника при определенных условиях сигнал может и не доходить либо приходить, но со значительными задержками или искажениями. Большая облачность, характерная для снегопада, также может ухудшать прием сигнала со спутников. Сигнал GPS могут также исказить помехи, возникающие в результате магнитных бурь, или помехи от наземных источников радиосигнала. Все это влияет на точность движения робота-снегоуборщика, а также на надежность и качество его работы.

Целью изобретения являются улучшение маневренности и обеспечение работы робота-снегоуборщика круглые сутки при любых метеоусловиях и других мешающих факторах.

Для достижения поставленной цели в робот-снегоуборщик, состоящий из самоходной колесной машины, содержащий блок управления, включающий в свой состав компьютер с внутренней памятью, к которому подключены датчик близости, устройство тревожной сигнализации и приемно-передающее устройство, введены три базовых приемно-передающих устройства, расположенные по периметру обрабатываемого участка, обеспечивающие связь по соответствующим радиоканалам с приемно-передающим устройством блока управления, а в блок управления введен подключенный к компьютеру датчик пройденного пути.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- (фиг. 1) - общий вид робота-снегоуборщика сбоку;

- (фиг. 2) - общий вид робота-снегоуборщика сзади с поднятым ковшом;

- (фиг. 3) - общий вид робота-снегоуборщика спереди;

- (фиг. 4) - структурная схема блока управления;

- (фиг. 5) - принцип работы робота-снегоуборщика и координации его движения.

Робот-снегоуборщик состоит из самоходной колесной машины 1, выполненной с применением принципа «ломающейся» рамы и фронтально расположенным ковшом 2 (фиг. 1). Подъем ковша осуществляется приводом подъема 3 (выполненного, например, на основе линейного серводвигателя) посредством шарнирно соединенных между собой параллельных тяг 4, а зачерпывание (опрокидывание) осуществляется приводом зачерпывания 5 (фиг. 2). Управление ковшом 2 и движением самоходной колесной машины 1 осуществляется от блока управления 6 (фиг. 3 и 4), который включает в свой состав компьютер 7, к которому подключены датчик 8 пройденного пути (одометр), датчик близости (ультразвуковой локационный датчик 9, позволяющий определять препятствия, в том числе внутри снежного покрова), устройство 10 тревожной сигнализации (сирена и проблесковый фонарь, установленные на корпусе колесной машины 1) и приемно-передающее устройство 11.

Для координации движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту на местности в районе его работы устанавливают не менее трех базовых приемно-передающих устройств 12, 13, 14 (фиг. 4 и 5), обеспечивающих связь по соответствующим радиоканалам с блоком управления 6.

Перед практическим применением робота-снегоуборщика проводят подготовку убираемой территории (пешеходной дорожки или тротуара) 15 (фиг. 5) и «обучение» робота-снегоуборщика движению по заданному маршруту 16 уборки. С этой целью по периметру убираемой территории в пределах радиовидимости устанавливают базовые приемно-передающие устройства 12 (ППУ₁), 13 (ППУ₂), 14 (ППУ₃) (фиг. 5) и, с помощью геодезических приборов или спутниковых навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС), определяют их точное местоположение на местности в координатах (X₁, Y₁), (Х₂, Y₂), (Х₃, Y₃). Указанные координаты фиксируют на карте-схеме убираемой территории, отображаемой в соответствующем масштабе на мониторе вспомогательного компьютера (не показан). На этой же карте-схеме прокладывают траекторию движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту 16.

Далее оператор из вспомогательного компьютера заносит в память компьютера 7 блока управления 6 робота-снегоуборщика информацию о его маршруте движения в координатах (X_i, Y_i) через заданные расстояния r_зад.

В процессе движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту его приемно-передающее устройство 11 (фиг. 4) по команде с компьютера 7 периодически посылает радиосигналы на базовые приемно-передающие устройства ППУ₁-ППУ₃, которые переизлучают их обратно к приемно-передающему устройству 11 робота-снегоуборщика. Интервалы времени (t_1i, t_2i, t_3i) между моментами передачи радиосигналов приемно-передающим устройством 11 и их обратным приемом пересчитываются компьютером 7 робота-снегоуборщика в расстояния (r_1i, r_2i, r_3i) по известной формуле:

r_i=C⋅t_i,

где С - скорость распространения радиоволн.

Учитывая, что между текущими координатами (X_i, Y_i) робота-снегоуборщика на местности и измеренными расстояниями (r_1i, r_2i, r_3i) до базовых приемно-передающих устройств ППУ₁-ППУ₃, при известных координатах ППУ, существует прямая зависимость, то, контролируя расстояния (r_1i, r_2i, r_3i), компьютер 7 робота-снегоуборщика автоматически контролирует (и при необходимости корректирует) траекторию движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту.

В процессе движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту и заполнения его ковша 2 снегом робот разворачивается и выгружает снег из ковша 2 на обочину. Расстояние (r_p), проходимое роботом-снегоуборщиком между очередными разгрузками, задается оператором перед началом работы в память компьютера 7 робота-снегоуборщика по формуле:

r_p=N⋅r_зад,

где N - число, выбираемое оператором в зависимости от интенсивности ожидаемых осадков.

В случае появления на пути следования робота-снегоуборщика посторонних непреодолимых предметов они обнаруживаются ультразвуковым локационным датчиком 9 блока управления 6 и идентифицируются как непреодолимые. Робот-снегоуборщик обходит препятствие и, ориентируясь по ранее записанным в памяти компьютера 7 координатам, вновь выходит на заданную траекторию движения.

При невозможности дальнейшего движения робота-снегоуборщика по заданному маршруту компьютер 7 блока управления 6 формирует сигнал в устройство 10 тревожной сигнализации для включения сирены и проблескового фонаря с целью привлечения внимания дежурного оператора.

Литература

1 Патент RU 2143027 С1, МПК Е01Н 5/09 (аналог). Снегоуборочная машина. Опубликовано 20.12.1999.

2 Патент SU 20140052335 А1, МПК Е01Н 5/06 (аналог). Система беспроводного управления снегоочистителем. Опубликовано 20.02.2014.

3 Патент SU 20140180478 А1, МПК B25J 9/16 (прототип). Робот-снегоуборщик. Опубликовано 26.06.2014.

Робот-снегоуборщик, состоящий из самоходной колесной машины, содержащий блок управления, включающий в свой состав компьютер с внутренней памятью, к которому подключены ультразвуковой локационный датчик, устройство тревожной сигнализации и приемно-передающее устройство, отличающийся тем, что введены три базовых приемно-передающих устройства, располагаемых по периметру обрабатываемого участка, обеспечивающих связь по соответствующим радиоканалам с приемно-передающим устройством блока управления, а в блок управления введен подключенный к компьютеру датчик пройденного пути.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дорожным машинам, в частности к плужным снегоочистителям для уборки снега с дорог и тротуаров. Задний раздвигающийся поворотный отвал состоит из отвала, рамы, гидроцилиндра подъема-опускания рамы и гидроцилиндров.

Снегоуборочная машина // 2620649

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, в частности к снегоуборочным машинам. Снегоуборочная машина для сдвигания снега с городских дорог в транспортном потоке на маршрутах маршрутных транспортных средств содержит транспортное средство и пассивный рабочий орган для сдвигания снега.

Нож рабочего органа автогрейдера // 2613207

Изобретение относится к строительно-дорожным машинам, предназначенным для очистки дорожных покрытий дорог от уплотненных снежных образований и льда. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности процесса разрушения снежно-ледяного наката.

Рабочий орган снегоуборочной машины // 2601586

Изобретение относится к рабочему органу снегоуборочной машины, применяемой в коммунальном хозяйстве для сдвигания снега с городских дорог в транспортном потоке. Рабочий орган содержит пассивный рабочий орган для сдвигания снега, выполненный шириной захвата, равной ширине транспортного средства плюс 400 мм, минус 300 мм с обеих сторон и снабжен проходом или проходами с возможностью пропускания части снега.

Устройство для подметания улиц и уборки снега // 2576172

Изобретение относится к подметально-уборочной технике и может быть использовано для подметания проезжей части дорог, улиц и площадей. Устройство для подметания улиц и уборки снега имеет щетку (1) со скребком (2), которая надевается на черенок (4).

Снеговой плуг // 2567450

Изобретение относится к области очистки дорог. Отвал для уборки снега с поверхности дороги содержит щит, подрезной нож и жидкостный контур с форсункой для распыления противогололедной жидкости.

Универсальный снегоочиститель // 2555421

Изобретение относится к средствам для очистки улиц и дорог, а именно к прицепным снегоочистителям. Устройство содержит горизонтально лежащий стальной лист в виде прямоугольной трапеции, уголки, нож, тяги, шарнирное соединение тяг, шарнирное буксирное устройство.

Раздвижной снегоочистительный отвал // 2481435

Отвал для уборки снега // 2465393

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дорожным машинам и, в частности, к плужным снегоочистителям, применяемым для уборки снега с дорог и тротуаров и снабженных пассивным рабочим органом в виде отвала.

Устройство расфиксации // 2420626

Изобретение относится к устройствам расфиксации предназначенного для прохождения плугом твердого материала. .

Способ управления подвижным роботом // 2619542

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для управления мобильным роботом. Посредством камеры, установленной на подвижном роботе, получают изображение местности.

Способ работы системы позиционирования // 2618994

Изобретение относится к способу позиционирования конструктивного элемента (В), в частности, при монтаже конструкции самолета посредством системы (1) позиционирования.

Устройство для программного управления манипулятором // 2615940

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами. Изобретение направлено на создание устройства управления, обеспечивающего выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью типового манипулятора и дополнительных степеней его подвижности, перемещающих основание манипулятора вдоль протяженных объектов работ в любом направлении.

Самонастраивающийся электропривод манипулятора // 2608005

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания систем управления приводами манипуляторов. Технический результат заключается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки электропривода заданной степени подвижности робота.

Способ калибровки и программирования робота // 2605393

Изобретение относится к способу калибровки роботов без использования внешнего измерительного оборудования. При осуществлении способа обеспечивают, по меньшей мере, два робота, каждый из которых содержит сочленения и/или звенья, соединяющие базовый фланец и инструментальный фланец, формируют замкнутую цепь из, по меньшей мере, двух роботов, причем соединяющиеся фланцы, по меньшей мере, двух роботов не имеют общей оси вращения, воздействуют на, по меньшей мере, одно звено или сочленение в цепи, обеспечивая тем самым воздействие на другие звенья или сочленения в цепи, и затем оценивают кинематические модели для каждого робота на основе информации датчиков, связанной с сочленениями каждого из, по меньшей мере, двух роботов.

Устройство для программного управления манипулятором // 2604555

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами. Задачей заявляемого изобретения является создание устройства управления, которое обеспечит выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью типового манипулятора и дополнительной степени подвижности, перемещающей основание манипулятора вдоль протяженных объектов работ.

Способ, компьютерная программа и устройство для определения места захвата // 2594231

Изобретение относится к решению для манипулирования физическими объектами с помощью манипулятора и захватного приспособления, а именно к способу и устройству для определения места для захвата объекта в рабочем пространстве робота.

Способ управления по меньшей мере двумя роботами, имеющими соответствующие рабочие пространства, включающие в себя по меньшей мере одну общую область // 2593816

Изобретение относится к способу управления роботами (3, 4) с соответствующими рабочими пространствами, включающими по меньшей мере одну общую область, с обеспечением управления движениями роботов и предотвращения контакта между ними в их общей области.

Способ фильтрации изображений целевого объекта в роботехнической системе // 2592650

Изобретение относится к способу и системе для распознавания физических объектов (103-105). В способе объект (105) захватывают захватным устройством (112), прикрепленным к роботизированной руке (116).

Способ и средство управления роботом // 2587104

Изобретение относится к способу обучения робота и способу управления обученным роботом, обеспечивающим удобное и легкое использование робота. Для обучения робота помещают его в заданное положение Р0 в области рабочего места относительно объектов в окружении робота.

Способ очистки дорожного полотна магистрали от выпадающих снежных осадков и устройство для его осуществления // 2647077

Группа изобретений относится к области способов и устройств очистки дорожного полотна магистралей (улиц) от выпадающих снежных осадков. Способ включает воздействие тепловой энергии выхлопных газов автомобилей на снежный покров дорожного полотна. При этом каждый из проезжающих по магистрали во время снегопада автомобилей оснащают скребковым отвалом, представляющим собой в общем виде податливую полосу заданной высоты, равную по длине ширине автомобиля. Полосу выполняют из материала с гидрофобными и износостойкими свойствами и размешают в зоне выхлопной трубы глушителя консольно под заданным углом с быстросъемным креплением к несущим элементам конструкции автомобиля, например к днищу кузова, для удаления снега с дорожного полотна по направлению к обочине магистрали. Причем в месте схода удаляемого снега со скребкового отвала его подвергают воздействию тепловой энергии выхлопных газов, обеспечивая тем самым очистку дорожного полотна путем фазового перехода снежных осадков из твердого состояния в жидкое. Устройство состоит их скребкового отвала с элементами для быстросъемного крепления к несущим элементам автомобиля и приспособления для подвода выхлопных газов к месту схода удаляемого снега со скребкового отвала в виде податливой полосы, армированной по ее продольным кромкам силовыми элементами, например тросами. Полоса по бокам путем обтяжки подвижно прикреплена к Г-образным стойкам, а через их плоские пружинные кронштейны, служащие для обеспечения консольного расположения под заданным углом к несущим элементам автомобиля с применением крепежных приспособлений, например подобно струбцине, к днищу кузова и поджатия его к дорожному полотну и демпфирования при перегрузках в процессе очистки. Приспособление для подвода выхлопных газов к месту схода удаляемого снега со скребкового отвала выполнено в виде переходного гибкого патрубка заданной длины из теплостойкого материала с элементами крепления разъемно одного его конца к выхлопной трубе глушителя и другого к стойке скребкового отвала путем подвешивания. Технический результат заключается в осуществлении очистки дорожного полотна автономно в процессе снегопада мобильным устройством без использования дополнительной энергии и специальной техники, улучшение экологии и повышение безопасности движения транспорта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.