文/費(fèi)昕宇 陳永強(qiáng) 劉智峰 劉榮彪 張?zhí)扉?/p>

自動(dòng)折疊三角警示牌的可遠(yuǎn)程控制和移動(dòng)裝置，在警示危險(xiǎn)時(shí)，提高了公路的安全管理。文中介紹的自動(dòng)折疊三角警示牌，是一種可遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)裝置，在使用過(guò)程中，運(yùn)用其遠(yuǎn)程控制的功能，使警示牌在危險(xiǎn)的環(huán)境中，得到充分的運(yùn)用。

1 移動(dòng)裝置的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體組成

本文介紹 的自動(dòng)折疊三角警示牌，在具有可遠(yuǎn)程控制移動(dòng)的功能上，整個(gè)警示牌在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，以三角警示牌和可自動(dòng)行走的遠(yuǎn)控體，兩個(gè)主體部分組成。在三角警示牌的結(jié)構(gòu)部分中，以簡(jiǎn)單的三角形，以及三角警示牌的支撐桿結(jié)構(gòu)，組成警示牌三角牌的部分。在自動(dòng)移動(dòng)底座主體中，其機(jī)械結(jié)構(gòu)由電源、電機(jī)、傳動(dòng)裝置、底座、動(dòng)輪、行走輪部分組成。

1.2 盤(pán)底設(shè)計(jì)

1.2.1 盤(pán)底驅(qū)動(dòng)方式

自動(dòng)折疊三角警示牌的盤(pán)底設(shè)計(jì)，有兩種形式，第一種形式是以將盤(pán)部中的各個(gè)部件，以設(shè)計(jì)的方法的位置，在盤(pán)底進(jìn)行聯(lián)結(jié)，形成一種組裝的形式。這種聯(lián)接方式，使盤(pán)底在以后的修理過(guò)程中，方便快捷。第二種方法是將盤(pán)底中的各個(gè)部件，形成一個(gè)整體，這種方法，使盤(pán)底在制作的過(guò)程中，便于加工，也使盤(pán)底在移動(dòng)的過(guò)程中，具有較好的穩(wěn)定性。

1.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)

根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理，本文中盤(pán)底驅(qū)動(dòng)中的電機(jī)，采用的是直流減速電機(jī)，其主要參數(shù)如表1。

1.2.3 折疊三角警示牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

折疊三角警示牌在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，分為兩個(gè)部分，第一部分是三角警示牌中三角牌，折疊三角警示牌在使用的過(guò)程中，對(duì)三角警示牌所用的材料，有著輕便的要求，并要求材質(zhì)一定的硬度，因此，在材料選用的設(shè)計(jì)上，以硬質(zhì)塑料涂上反光材料構(gòu)成。折疊三角警示牌整體結(jié)構(gòu) 中的第二部分，是盤(pán)底部分。盤(pán)底是折疊三角警示牌的主體，機(jī)構(gòu)上有機(jī)座、電池、輪式行走機(jī)構(gòu)，及障礙檢測(cè)裝置。在內(nèi)部系統(tǒng)上，有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、警示系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)。

依照扭矩計(jì)算的公式，折疊三角警示牌存在三個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，在三個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的計(jì)算中，存在著三個(gè)等級(jí)的扭矩計(jì)算，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

第一級(jí)關(guān)節(jié)扭矩：三角警示牌轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)定三角警示牌重心到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離135mm,轉(zhuǎn)矩承受力為4N。

表1：36BL Y65直流減速電機(jī)主要參數(shù)

則： M1=135mmx4N=540kg.cm

第二級(jí)關(guān)節(jié)扭矩，是折疊三角警示牌中桿，及三角警示牌基座桿在關(guān)節(jié)處的扭矩，在這里，設(shè)定三角警示牌重心到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離為90mm, 轉(zhuǎn)矩承受力為3N。

則：M2=90mmX3.5N=315kg.cm

第三級(jí)關(guān)節(jié)扭矩，是折疊三角警示牌展開(kāi)時(shí)的扭矩，設(shè)定展開(kāi)的三角警示牌重心到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離150mm, 轉(zhuǎn)矩承受力為5N。

則：M3=150mmX5N=750kg.cm.

根據(jù)以上的計(jì)算數(shù)據(jù)，在折疊三角警示牌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以 MG996R 舵機(jī)作為警示牌的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制電路設(shè)計(jì)

可遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)折疊三角警示牌，是以一種移動(dòng)機(jī)器人的形式進(jìn)行，控制電路設(shè)計(jì)中，根據(jù)所選驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)，以及控制系統(tǒng)中設(shè)定的STM32F103RCT6芯片，在控制電路的設(shè)計(jì)中，為分電源 電路，系統(tǒng)控制電路，舵機(jī)電路、電機(jī)控制電路、總線電路等方面。系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)，則涉及到以下幾個(gè)方面：

2.1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

折疊三角警示牌，其硬件電路設(shè)計(jì)，要考慮本體的整體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)硬件中，電路的設(shè)計(jì)情況，本文中的警示牌，其硬件主要有：

（1）動(dòng)力系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)：折疊三角警示牌，整個(gè)機(jī)械是通過(guò)遙控系統(tǒng)，完成行走和移動(dòng)功能，在機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，需要使警示牌通過(guò)遙控裝置，進(jìn)行信號(hào)收發(fā)，完成折疊三角警示牌移動(dòng)的遠(yuǎn)程控制。

（2）警示牌顯示系統(tǒng)的燈光電路系統(tǒng)，警示牌以紅藍(lán)不同顏色的燈光，表示移動(dòng)狀態(tài)，燈光電路設(shè)計(jì)中，以電路和按鈕的結(jié)合，使燈光以不同的顏色，以顯示警示牌移動(dòng)狀況。

（3）控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，從電路設(shè)計(jì)的角度，進(jìn)行遙控器的選用，以低消耗和高功率為原則，并通過(guò)電路設(shè)計(jì)，對(duì)遙控器的接受和發(fā)射模板進(jìn)行選擇。

2.1.2 預(yù)定距離控制電路的設(shè)計(jì)

預(yù)定距離控制是折疊三角警示牌的重要功能，在電路設(shè)計(jì)中，以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，使這部分的系統(tǒng)在電路控制下，以進(jìn)行不同距離的設(shè)計(jì)，如50米、100米等不距離的設(shè)定，并在距離的設(shè)定上，運(yùn)用光電測(cè)量，進(jìn)行距離設(shè)定，也可通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)計(jì)的圓盤(pán)，通過(guò)電路的設(shè)計(jì)，以電機(jī)帶動(dòng)圓盤(pán)的方法進(jìn)行距離設(shè)定。

2.1.3 軟件系統(tǒng)中電路的設(shè)計(jì)

當(dāng)行駛的汽車(chē)發(fā)生故障，需要停止進(jìn)行檢修時(shí)，駕駛員以三角警示牌進(jìn)行示警時(shí)，通常情況下，來(lái)往汽車(chē)中的司機(jī)在發(fā)現(xiàn)示警信號(hào)，到避讓時(shí)，有一個(gè)時(shí)間和采取減速、剎車(chē)的過(guò)程，根據(jù)這個(gè)過(guò)程所需要的時(shí)間，以及汽車(chē)通常的行駛速度，司機(jī)所需要的距離大約在500米左右 。根據(jù)這種情況，三角警示牌設(shè)定的距離可為50米，100米、150米等不同距離，以根據(jù)不同情況，擺放警示牌。在自動(dòng)折疊三角警示牌中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以控制三角警示牌的移動(dòng)距離，并通過(guò)軟件系統(tǒng)中，電路的設(shè)計(jì)和控制，進(jìn)行系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制。

2.2 遙控通信協(xié)議

自動(dòng)折疊三角警示牌的搖控器，采用的是 QQF 六通道數(shù)字比例的搖控設(shè)備，在搖控設(shè)備的操作中，是通過(guò) PPM 信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)接收和發(fā)射，在操作過(guò)程中，以通過(guò)信號(hào)收發(fā)中的脈沖，對(duì)不同序列中的脈沖進(jìn)行調(diào)制，使不同序列的脈沖，在調(diào)制度中進(jìn)行相關(guān)位置的變化，以此形成不同的信號(hào)的收發(fā)，其協(xié)議配制。如圖1。

從圖1 可知，自動(dòng)折疊三角警示牌的可遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)遙控通信中，是以三種不同通道的中斷設(shè)定，進(jìn)行不同移動(dòng)距離的選擇和設(shè)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)輛行駛中，三角警示牌的使用，是汽車(chē)行駛過(guò)程中的安全知識(shí)，能幫助每位汽車(chē)駕駛者，在汽車(chē)行駛出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)好自己，也保護(hù)好他人。本文在自動(dòng)折疊三角警示牌的設(shè)計(jì)方面，通過(guò)對(duì)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)、以及系統(tǒng)、電路等方面的設(shè)計(jì)，顯示了自動(dòng)折疊三角警示牌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)的角度，講述了自動(dòng)折疊三角警示牌的設(shè)計(jì)思路和原理。

圖1：遙控通信協(xié)議配制