一种车载三脚架部署机器人结构仿真设计

摘要

为解决高速公路故障车辆人工摆放警示三脚架时，作业人员暴露于高速车流的安全隐患，研发车载式自动折叠警示三脚架部署机器人，实现三脚架自主移动、自动展开与精准投放的自动化作业。研究以高灵活性、高路面适应性为核心原则，依据电动转向、电池供电等功能要求，采用模块化设计构建车架与车轮、三脚架部署、车架与电池三大核心系统，增设减震装置提升复杂路面运行稳定性。车架与车轮系统搭载麦克那姆轮实现四轮独立全向驱动，三脚架部署系统通过双伺服电机协同驱动多连杆机构，配合磁吸定位与铰接副预紧完成三脚架收展，车架与电池系统采用双电池包并联供电。经参数优化标定，机器人直行车速≥0.8m/s、最小转弯半径≤0.2m，磁吸块吸附力≥15N且断电0.3s内释放，可在湿滑、碎石路面瞬时启停，适配应急车道狭小空间作业。研究完成机器人整体结构仿真设计与核心参数设定，其结构合理、性能优异，可有效替代人工完成高危作业，各项指标满足高速公路应急需求，为道路应急警示设备自动化发展及同类车载机器人研发提供设计方案与参数参考。关键词警示三脚架部署；麦克那姆轮；高速公路应急【基金项目】广西大学生创新性训练项目（项目编号：202513520005）；广西高校中青年教师科研能力提升项目（项目编号：2024KY0897）。【作者简介】彭冰心（2004-），女，中国广西贺州人，本科，从事交通机器人结构设计研究。【通讯作者】胡树良（1994-），男，中国广西南宁人，硕士，讲师，从事道路交通安全与管理研究。1 引言高速公路故障车辆停车检修时，需在规定距离摆放警示三脚架以提醒后方来车，而人工摆放过程中，作业人员暴露在高速车流中，易引发交通事故，存在极大的安全隐患[1]。随着智能制造与机器人技术的发展，利用自动化设备替代人工完成高危环境下的作业成为行业发展的趋势[2]。针对这一问题，本文设计一款车载三脚架部署机器人，通过电动控制实现机器人的自主移动、三脚架的自动折叠与展开及精准投放，从根本上解决人工摆放的安全问题。该机器人兼具轻量化、高灵活性和高稳定性特点，能够适应高速公路应急车道的复杂路面环境，满足应急场景下的快速部署需求，具有重要的工程应用价值。