模拟人通行工装技术方案思维导图模板

闸机简介

闸机有上下两排红外

下排红外主要用于判断闸机内是否有人，在触发状态下，门不会关闭以保证不会夹到人

上排红外主要用于判断是存在尾随现象

分为进出两个方向，进门有设置一个读卡器一，出门一个读卡器四。（这个一和四是闸机上的定义）

闸门有三种，目前主要是摆闸为主，虽然两个机器会比较复杂，但是目前实现的功能可能不是那么的智能，还是以实现低阶需求为主

闸机的判断区域介绍

闸机测试点

正常通行功能

正常通行模式

人员a.b.c分别正向刷卡通过，数量可以更多

人员a.b.c分别反向向刷卡通过，数量可以更多

多人双向逗留通行

进门侧

人员a进门侧刷卡，进入闸机某个位置（可设置），逗留在其中的时间可设置

人员b进门侧刷卡，进入闸机某个位置（可设置），逗留在其中的时间可设置

出门侧在进门侧测完之后开始循环

反向闯入检测功能

步骤一：a进门侧刷卡，不通过

步骤二：人员b出门侧刷卡，并通行

步骤三：人员a通过闸机

步骤四：b出门侧刷卡，不通过

步骤五：人员a进门侧刷卡，并通行

步骤六：人员b通过闸机

依次循环

记忆模式功能

记忆模式使用场景是景区刷团体票等，连续刷x张票，可通过x个人，闸机检测到x个人通过之后，闸门关闭

场景一：刷卡人数与通行人数一致

Step1：正向刷3次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷3次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

场景二：刷卡人数大于通行人数

Step1：正向刷4次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷4次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

场景三：刷卡人数小于通行人数

Step1：正向刷2次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷2次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

尾随检测功能

正常尾随

正向刷1次卡，人员a,b依次通过闸机，其中a,b的最好是可以调节的

反向向刷1次卡，人员b,a依次通过闸机，回到初始位置

开始下一个循环

尾随检测（行李）

尾随检测（儿童）

翻越检测功能

人员a未刷卡进入闸机，从闸门底部钻过去

防夹功能

正在开门防夹检测

Step1：正向开门，人员a开门瞬间进入到A点，保持X秒

Step2：人员a退回原始位置

Step3：开始下一个循环

正在关门防夹检测

Step1：正向开门，人员b关门瞬间进入到B点，保持X秒

Step2：人员b退回原始位置

Step3：开始下一个循环

不像电子，搭好，基本也就能

刷卡工装功能

功能要求

卡片总数量500张，可循环（循环方式参考我的设计，如有更好的设计，请沟通反馈）

吸取卡片后刷卡操作，可以刷两个位置（可设置刷哪个）

这个功能，以闸机为例，进出门都有读卡器，但两侧都放置一台刷卡工装，比较浪费

现阶段解决方案方案为，将读卡器四外部接线引出，放在读卡器一旁，一台刷卡工装就可以满足闸机测试的需求

该工装可以单独使用，但也可以配合其他工装模块使用，如闸机中，搭配的是模拟人员通行工装

可单独使用

刷卡工装的另外一些功能需求主要还是参考刷卡工装的详细设计文档

预留接口

预留IO接口，可扩展使用刷卡工装作为一个较为基础的模块，带IO接口方便其他工装调用

方案一：预留IO，输入信号可以触发特定动作不需要关心，内部卡片是如何循环的，只需要在需要刷卡的时候，给出一个信号，工装刷卡，刷卡完毕后反馈一个信号，类似于HITA的实现方式

信号输入1：刷读卡器一（位置一）

信号输入2：刷读卡器四（位置四）

信号输出1：动作执行完成后的信号输出

这里也可以一个间隔内外发信号，不断告知传感器的位置，在电脑上可以做一个简单的动画，根据传感器的信号状态，实时反馈现在机械手的状态，但是就增加了很大的复杂性

方案二：预留动作接口，动作序列自定义设置，可以实现更复杂的功能，但是也比较麻烦，因为供应商提供的新方案里有滑台，

RS485转TCP/IP接口

在单独使用该模块的时候，通过该接口接入网络，使其可以被远程监控

注意点

适配性

1.高度适应多种设备，设备的可升降可能会导致一些不稳定因素的引入

可置于桌面测试的设备：读卡器、台式一体机、门口机等

台式一体机，大的那一款操作方式和其他的区别比较大，在这款设备中不准备做兼容

办公室桌面约0.75m+设备本身高度至少0.05m

立式人证一体机、闸机等

该设备一般按人体工学设计，刷卡高度约1m左右

闸机：在闸机测试中，闸机虽然刷卡高度也在1m左右，但是因为要配合模拟人员通行工装一起使用，因此高度还会更高一些

2.卡片是否吸取成功，需要做判断，避免出现空运行的状态

模拟人通行工装

背景：闸机在真实使用场景中，一般通过的人流量比较大，目前业内主要还是通过人工来实现，主要起验证产品某些方面是没有问题的，在出现问题的时候，还是需要人工介入分析。之前，使用的是环形循环轨道，置于闸机中间，模型上粘着卡片，在循环通行的同时，刷卡。但是在这样子的条件下，覆盖的情况比较简单。在新版设计中，将刷卡及模拟人员通行分为模块来制作，而其中刷卡模块是比较通用的，可以用于多种设备。

分支主题

机械结构简介

方案对比介绍

环形轨道

环轨的几种形式

在闸机内部循环

这也是现有的形式，灵活度不够，只能模拟单人在闸机中来回走动；无法满足如多人单向连续通行的测试需求

分支主题

在闸机外部循环（一般采用环形轨道的方式）

底部的环形轨道

挂着的环形轨道

分支主题

直线轨道

面临的问题

问题一及解决方案

一条轨道上的模型从一侧运动到另一侧，那么只能再运动回来。如果要模拟多人从一侧运动到另一侧，那么就需要设置多条轨道

解决方案：导轨上的模型使用剪叉式，能够升降，在回位时可以降至最低，在不触发底排红外的情况下回到初始位置，使得一条导轨能够模拟多个人依次从一侧通过

驱动方式

双行程气缸

双行程气缸，存在三个状态量：最大行程：将剪叉式机构升至最高中行程：中等高度，模拟孩童（低于）完全收缩：降至最低，用于回位

电机+丝杆

升降式机构降至最低时，仍会触发底排红外，针对这个情况，闸机的安装底座根据机器需要的高度，安装在更高的底座上。

问题二及解决方案

机器很难做到低于闸机底排红外，特别是高端闸机下排红外的高度只有不到10cm

解决方案

在闸机安装底座上做改动，这个安装底座是规划在十楼上的固化场地，可以整体抬高，给模拟通行的机器留下空间，让他底部可以不那么受限

在直线轨道的基础上

在闸机内一共设置两条直线轨道，目前的几款闸机通道宽度为1.8m

通用的技术要求

使用闭环步进（伪伺服）或者伺服电机

可以分别报价

同步带带动滑块方式，这里选用的是Igus的塑料轴承系列

直线导轨一

模拟人手脚的摆动，但是不可升降

能够模拟真实场景中的，人的不同手臂摆动情况，会不会误触发一些报警信号

实现方式

摆动频率与模型行进速率相匹配

以下数据参考中国长三角地区人体各部分平均尺寸（男）

分支主题

手脚参数

脚

转动半径：大腿根部到脚底的距离

0.9m

步伐大小

大步前进

每步900mm左右

摆动幅度±30度

小步前进

每步450mm（稍宽于一个人的肩宽）

摆动幅度≈±15度

形状

手

转动半径：手臂根部到手指末端

0.7m

手臂摆动幅度

大幅摆动

摆动幅度±60°

小幅摆动

摆动幅度±30°

手臂的摆动在人的行走中起到的作用是保持平衡：

在一侧脚迈出去时，会产生惯性将人那一侧甩出，而另一侧的手摆动则可在一定程度上抵消这个惯性，保持身体的平衡。而同手同脚，同侧手脚同时迈/甩出，会在人走路时将身体腰部前（后）摆，所以会显得走路不自然

因此在一般情况下人大步走的时候一般手的摆动幅度也会比较大，小步走的时候摆动幅度也较小

形状

实际中有这四种情况

大步模式（脚大步前进，±30°摆动，一步900mm），大幅度摆手(±60°摆动)

0.7m/s

0.9/0.7≈1.286 S/步，即1.286s左右摆60度，包含加减速时间

1.4m/s

0.9/1.4≈0.643 S/步

小步模式（脚小步前进，±15°摆动，一步450mm)，小幅度摆手（±30°摆动）

0.7m/s

0.45/0.7≈0.643 S/步

1.4m/s

0.45/1.4≈0.643 S/步

具体手脚设计数据

实现方式

手脚分别驱动

结构设计

示意图

分支主题

主动轴

一端装同步带轮，方便电机通过同步带方式带动他

中间的齿轮将动力传递给从动轴

末端连接手脚模型的，采用法兰盘形式，连接稳固，方便以后替换不同尺寸人

两端使用轴承支撑

驱动电机扭矩计算

计算过程.xmind

参考这里的计算，进行电机选型，计算以手脚材料密度等同ABS计算，厂家可重新计算，按实际效果选型

从动轴

由主动轴通过齿轮传动，末端连接也是法兰盘形式

优缺点

优点：手脚分别驱动，其摆动幅度可以自由控制，两者的比例关系可调

缺点：

重心较高：驱动源电机安装在手脚附近，整体重心较高，除直线导轨本身之外，还需要另外设置导向机构

计算中，小步快走的情况，脚步需要电机有16NM的力矩，不使用减速机很难实现，重量可能也会比较大

手脚联动

结构设计

将电机安装在模型底部，通过同步带带动脚部，脚部再由同步带传动到手（传动比1:2），脚转15°，手转30°，呈2倍形式

优缺点

优点

手脚的摆动角度比例可通过更换同步带轮来实现

安装在底部，电机规格可以选用高一点，甚至配上减速机使用。

缺点

手脚的转动角度比例固定，如果要变换的话，需要更换同步带轮，改变齿比

同步带较长，需要经常紧皮带

驱动方式

步进减速电机

伺服电机（是否使用减速机）

要求

要求没有特别精确

直线导轨二

运行速度、升降的高度、位置可调，可设置

机械结构

直线导轨部分和导轨一要求一致，主要还是针对

示意图

分支主题

剪叉式升降机构

杆件长度

剪叉式作为框架，侧面装布，用于遮挡红外

剪叉式架子

杆长L=320mmx5

气缸第一段行程10mm，第二段90mm

最低档宽=310mm 5° 气缸0mm 最低位置

分支主题

中档宽=303mm 杆与平面夹角=15°，气缸+10mm 低于摆闸底部，高于闸机红外

分支主题

宽=218mm 杆与平面夹角=47°，气缸+100mm 最高位置，模拟成人

分支主题

驱动，目前使用双行程气缸驱动

功能需求

主要功能需求，可以参见上面的闸机测试点

另外，带有红外对射开关，用于检测闸门是否正确打开，作为一个保护措施

整体底部带轮子，带手推车一样的把手，方便移动

软件需求

该专机用于闸机测试中，配合刷卡工装（模块）使用

实际操作使用流程

调校刷卡工装，相应的IO接口接至模拟人通行工装

轨道1

默认模式下，四个模式轮循

本次运行速度，两个边界值（0.7与1.4m/s）

模拟人的模式

大步模式

小步模式

轨道2

可设置参数

本次运行速度

成人模式

儿童模式

电机需要频繁正反转，来模拟人的手脚摆动，因此需要选用性能较好的电机，如果单独驱动，需要使用两个

两个工装的配合使用说明

闸机测试点

正常通行功能

正常通行模式

人员a.b.c分别正向刷卡通过，数量可以更多

人员a.b.c分别反向向刷卡通过，数量可以更多

以正常通行功能为例

正向通过

刷卡工装刷读卡器一，刷卡到位后，反馈信号

检测到闸门打开

得到反馈后，轨道一上模型按照预设的速度、模式（大、小步）正向通过闸机，到位后，开始下一个人通过的流程

刷卡工装刷读卡器一，刷卡到位后，反馈信号

得到反馈后，轨道二上模型按照预设的速度、模式（高、低）正向通过闸机，到位后，

轨道二到位后，下降至最低，快速回位，回位完毕后

刷卡工装刷读卡器一，刷卡到位后，反馈信号

得到反馈后，轨道二上模型按照预设的速度、模式（高、低）正向通过闸机，到位后，

正向通过三个人的循环结束

反向通过

刷卡工装刷读卡器四，刷卡到位后，反馈信号

检测到闸门打开

得到反馈后，轨道一上模型按照预设的速度、模式（大、小步）反向通过闸机，到位后，开始下一个人通过的流程

刷卡工装刷读卡器四，刷卡到位后，反馈信号

得到反馈后，轨道二上模型按照预设的速度、模式（高、低）反向通过闸机，到位后，

轨道二到位后，下降至最低，快速回位，回位完毕后

刷卡工装刷读卡器四，刷卡到位后，反馈信号

得到反馈后，轨道二上模型按照预设的速度、模式（高、低）反向通过闸机，到位后，

反向循环结束，开始正向循环

直线导轨一的四种模式，在正反循环中轮循

多人双向逗留通行

进门侧

人员a进门侧刷卡，进入闸机某个位置（可设置），逗留在其中的时间可设置

人员b进门侧刷卡，进入闸机某个位置（可设置），逗留在其中的时间可设置

出门侧在进门侧测完之后开始循环

反向闯入检测功能

步骤一：a进门侧刷卡，不通过

步骤二：人员b出门侧刷卡，并通行

步骤三：人员a通过闸机

步骤四：b出门侧刷卡，不通过

步骤五：人员a进门侧刷卡，并通行

步骤六：人员b通过闸机

依次循环

记忆模式功能

记忆模式使用场景是景区刷团体票等，连续刷x张票，可通过x个人，闸机检测到x个人通过之后，闸门关闭

场景一：刷卡人数与通行人数一致

Step1：正向刷3次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷3次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

场景二：刷卡人数大于通行人数

Step1：正向刷4次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷4次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

场景三：刷卡人数小于通行人数

Step1：正向刷2次卡，人员a,b,c依次通过闸机

Step2：反向刷2次卡，人员c,b,a依次通过闸机

Step3：开始下一个循环

尾随检测功能

正常尾随

正向刷1次卡，人员a,b依次通过闸机，其中a,b的最好是可以调节的

反向向刷1次卡，人员b,a依次通过闸机，回到初始位置

开始下一个循环

尾随检测（行李）

尾随检测（儿童）

翻越检测功能

人员a未刷卡进入闸机，从闸门底部钻过去

防夹功能

正在开门防夹检测

Step1：正向开门，人员a开门瞬间进入到A点，保持X秒

Step2：人员a退回原始位置

Step3：开始下一个循环

正在关门防夹检测

Step1：正向开门，人员b关门瞬间进入到B点，保持X秒

Step2：人员b退回原始位置

Step3：开始下一个循环

每个测试模式做一个配置界面？

能够导出配置

分支主题