CN107458420B - 机车车辆车顶的整备机器人、作业装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明机车车辆车顶的整备机器人、作业装置及系统涉及机车装备技术领域，其目的是为了提供一种自动化程度、作业效率、安全系数高的机车车辆车顶整备作业机器人、作业装置及系统。本发明机车车辆车顶的整备机器人，包括：绝缘子清洗装置、受电弓检测装置、机械臂和机械臂控制系统；所述绝缘子清洗装置，用于清洗车顶的绝缘子；所述受电弓检测装置，用于检测受电弓的升弓压力；所述受电弓检测装置与所述绝缘子清洗装置均与所述机械臂连接；所述机械臂控制系统与所述机械臂连接，用于控制所述机械臂的运动。

Description

机车车辆车顶的整备机器人、作业装置及系统

技术领域

本发明涉及机车装备技术领域，特别是涉及一种机车车辆车顶的整备机器人、作业装置及系统。

背景技术

在机车整备作业场所，需要工作人员进行频繁的机车车辆车顶登高作业，事故发生不能有效杜绝。

目前，电力机车车辆车顶整备作业工作时间周期短、任务量大、重复性强、人为因素影响大以及检修与生产流程管理信息化程度不高，因此迫切需要将检修作业系统智能化来降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高机车检修的作业效率。同时，为了消除车顶作业人员触电伤亡事故发生的根源，保障机车的安全运行，开发一套安全可靠的电力机车整备作业装置具有重大的现实意义。

发明内容

基于电力机车整备作业中，系统安全系数低、任务繁重、资源浪费、自动化程度不高以及人工因素影响大等问题，本发明要解决的技术问题是提供一种自动化程度、作业效率、安全系数高的机车车辆车顶的整备机器人及作业装置和系统。

一种机车车辆车顶的整备机器人，包括：绝缘子清洗装置、受电弓检测装置、机械臂和机械臂控制系统；

所述绝缘子清洗装置，用于清洗车顶的绝缘子；

所述受电弓检测装置，用于检测受电弓的升弓压力；

所述受电弓检测装置与所述绝缘子清洗装置均与所述机械臂连接；

所述机械臂控制系统与所述机械臂连接，用于控制所述机械臂的运动。

在其中一个实施例中，所述绝缘子清洗装置包括固定架、第一支撑臂、第一清洗刷和第一驱动电机；所述固定架用于连接机械臂，所述第一支撑臂的第一端用于与所述固定架连接，所述第一支撑臂的第二端用于可拆卸地安装第一清洗刷；所述第一驱动电机用于驱动所述第一清洗刷转动以清洗绝缘子。

在其中一个实施例中，所述第一支撑臂上设有喷嘴，所述喷嘴连通清洗剂源和/或气源，用于向所述绝缘子和/或所述第一清洗刷喷洒清洗剂或吹风或喷洒雾化清洗剂。

在其中一个实施例中，所述受电弓检测装置包括安装板、测力机构、传感器和通讯单元；所述安装板固定在所述绝缘子清洗装置的固定架上；所述测力机构与所述安装板连接，用于测量受电弓的升弓压力，所述传感器与所述测力机构连接，用于将升弓压力转换为压力信号，所述通讯单元用于传输所述压力信号。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括大臂、小臂、腕部回转关节以及用于连接大臂和小臂的小臂回转关节，所述腕部回转关节与所述小臂的末端连接。

在其中一个实施例中，所述受电弓检测装置与所述绝缘子清洗装置均与所述腕部回转关节连接，且相对所述腕部回转关节相对设置。

在其中一个实施例中，所述绝缘子清洗装置的第一支撑臂与测力机构的测力方向平行设置，且测力机构和第一支撑臂上的第一清洗刷相对机械臂的腕部回转关节分别朝向外侧设置。

在其中一个实施例中，所述固定架为直角三角形支架，绝缘子清洗装置的第一支撑臂和受电弓检测装置的安装板分别安装在两条直角边的平面上，机械臂的腕部回转关节安装在所述安装板的安装平面上。

在其中一个实施例中，所述整备机器人还包括成像模块，所述成像模块设置在所述绝缘子清洗装置上，用于采集车顶图像信息，所述机械臂控制系统根据所述车顶图像信息控制所述机械臂运动。

在其中一个实施例中，所述成像模块还用于对绝缘子清洗前后的图像进行采集，判断清洗效果。

在其中一个实施例中，所述成像模块还用于采集车顶各组件的图像信息，判断所述车顶的各组件的异常情况；

所述车顶的各组件包括：受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述绝缘子清洗装置进一步包括第二支撑臂、第二清洗刷以及第二驱动电机，所述第二支撑臂的第一端用于与所述固定架连接，所述第二支撑臂的第二端用于可拆卸地安装所述第二清洗刷；

所述第二驱动电机用于驱动安装于所述第二支撑臂上的所述第二清洗刷转动以清洗绝缘子。

在其中一个实施例中，所述第二支撑臂与所述第一支撑臂能够相对运动使所述第一清洗刷与第二清洗刷靠近绝缘子或离开绝缘子。

在其中一个实施例中，所述绝缘子清洗装置还包括双向丝杠传动机构以及开合电机；

所述开合电机固定在所述固定架上，所述开合电机与所述双向丝杠传动机构传动连接；

所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端分别固定设置于所述双向丝杠传动机构上从而与固定架间接连接；

所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端分别通过所述双向丝杠传动机构反向往复运动。

在其中一个实施例中，所述固定架上设有滑轨，所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端通过所述滑轨与所述固定架滑动连接。

在其中一个实施例中，根据成像模块采集的车顶图像信息，所述机械臂控制系统对所述机械臂清洗动作进行干涉判别；

当清洗动作干涉判别有干扰物时，所述机械臂控制系统控制调整机械臂的清洗动作；

当清洗动作干涉判别无干扰物时，所述机械臂控制系统控制所述绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

在其中一个实施例中，根据成像模块获取所述受电弓的升弓过程图像信息，所述机械臂控制系统对所述机械臂摆出高度进行干涉识别；

当高度干涉识别有干扰物时，所述机械臂控制系统控制调整机械臂的摆出动作；

当高度干涉识别无干扰物时，所述机械臂控制系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

一种机车车辆车顶的整备作业装置，上述任一项所述的机车车辆车顶整备机器人、驱动机构和走行轨道；

所述驱动机构设置在所述走行轨道上，与所述机械臂连接，所述驱动机构能够带动所述机械臂在所述走行轨道行走。

在其中一个实施例中，驱动机构包括行走轨道车和行走驱动系统，所述行走轨道车滑动设置在所述走行轨道上，所述机械臂设置在所述行走轨道车上，所述行走驱动系统用于驱动所述行走轨道车。

在其中一个实施例中，所述驱动机构还包括悬臂组件，所述悬臂组件包括悬臂、回转支撑和旋转驱动系统；所述悬臂设置在所述回转支撑上，与所述机械臂连接；所述回转支撑转动设置在所述行走轨道车上，所述旋转驱动系统与所述回转支撑连接，用于控制所述回转支撑的转动。

在其中一个实施例中，所述整备机器人设置有两个，分别为第一整备机器人和第二整备机器人；

所述第一整备机器人为上述所述的整备机器人；

所述第二整备机器人为上述所述的整备机器人。

一种机车车辆车顶的整备作业系统，包括总控系统、定位装置、以及上述所述的车顶整备作业装置；

所述定位装置与所述总控系统连接，将获取的机车实际位置数据输送至所述总控系统；

所述总控系统与所述车顶整备作业装置连接，能够根据所述机车实际位置数据控制所述整备机器人相对机车移动、执行上述清洗或检测动作。

在其中一个实施例中，所述定位装置包括图像定位识别模块；

所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取所述机车实际位置数据，并将所述实际位置数据输送至所述总控系统。

在其中一个实施例中，所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取入位机车的车号、车型信息，并输送至所述总控系统；所述总控系统根据所述车号和/或所述车型信息获取对应的车顶组件位置信息。

上述机车车辆车顶整备机器人上同时设置有绝缘子清洗装置和受电弓检测装置，可同时具有受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等功能。由于采用智能整备机器人进行清洗绝缘子、受电弓检测作业，可大幅降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高作业效率和安全系数。

附图说明

图1为本发明机车车辆车顶整备作业装置的架设在三层平台上的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明机车车辆车顶整备作业装置的结构示意图；

图4为图3中整备机器人的侧视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明机车车辆车顶整备作业装置中的受电弓检测装置的检测升弓压力的状态图；

图7为单臂的绝缘子清洗装置的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为双臂的绝缘子清洗装置的结构示意图；

图10为本发明机车车辆车顶整备作业装置中的成像模块的结构示意图；

附图标记说明：

平台100；

整备机器人200；

绝缘子清洗装置210；固定架211；第一支撑臂212；第一清洗刷213；第二支撑臂214；第二清洗刷215；开合电机216；双向丝杠传动机构217；

受电弓检测装置220；测力机构221；安装板222；

机械臂230；大臂回转关节231；大臂232；小臂回转关节233；小臂234；腕部回转关节235；

控制柜240；

成像模块250；工业相机251；红外补光模组252；

走行轨道300；导轨310；

行走轨道车410；悬臂组件420；悬臂421；回转支撑422；配重块423；

第一整备机器人500；

第二整备机器人600；

受电弓700。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本发明的具体实施方案进行详细阐述，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1和图2，本发明的一个实施例中的机车车辆车顶整备作业装置，架设于三层平台100上，主要用于对机车车辆车顶的检测以及清洗作业，采用图像识别和动作路径智能规划技术，实现对车顶盖电气部件故障诊断、受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等的功能。总控系统对机车车辆车顶整备机器人的整备作业过程进行综合监控与控制管理。

如图4和图5所示，机车车辆车顶的整备机器人200包括绝缘子清洗装置210、受电弓检测装置220、机械臂230、机械臂控制系统。具体地，绝缘子清洗装置210用于清洗机车车辆车顶的绝缘子。受电弓检测装置220用于检测受电弓的静态压力。机械臂控制系统与机械臂230连接，用于控制机械臂230的运动。

绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220设置在机械臂230上，均与机械臂连接。在进行绝缘子清洗作业时，机械臂230调整各个回转关节，将绝缘子清洗装置210调整至清洗预定位置，此时调整受电弓检测装置220在机械臂的另一侧，不会妨碍到清洗工作的进行。当进行受电弓检测作业时，机械臂230调整各个回转关节，将受电弓检测装置220调整至测力预定位置，此时将绝缘子清洗装置210调整到机械臂230的另一侧，不会妨碍到测力工作的进行。

总控系统用于对整备作业过程的综合监控与控制管理，机械臂控制系统、绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220分别与总控系统相连接。总控系统控制机械臂控制系统进而控制机械臂230的运动，机械臂230按照预定路线带动绝缘子清洗装置210运动，总控系统控制绝缘子清洗装置210进行清洗作业。机械臂230按照预定路线带动受电弓检测装置220至受电弓的检测位置，对受电弓进行压力检测，最后受电弓检测装置220检测到的压力信息传回至总控系统。

上述的机车车辆车顶整备作业装置，整备机器人上同时设置有绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220，可同时具有受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等功能。由于采用智能整备机器人进行清洗绝缘子、受电弓检测作业，可大幅降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高作业效率和安全系数。并且，绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220均设置在机械臂上，可以同时动作，通过合理设置两者在机械臂230上的安装位置，当分别进行清洗作业和测力作业时，保证不会发生干涉。

具体地，绝缘子清洗装置210包括固定架211、喷淋组件、第一支撑臂212、第一清洗刷213，以及与总控系统连接的第一驱动电机。固定架211用于连接机械臂230，固定架211上设有固定法兰，固定架通过固定法兰固定在机械臂的腕部回转关节235。第一支撑臂212的第一端用于与固定架211连接，第一支撑臂212的第二端用于可拆卸地安装第一清洗刷213。第一驱动电机用于驱动清洗刷转动以清洗绝缘子。喷淋组件与清洗驱动系统连接，用于对绝缘子表面喷洒清洗剂。具体地，喷淋组件包括设置在第一支撑臂上的喷嘴、与喷嘴连通的清洗剂源和/或气源，用于向绝缘子和/或清洗刷喷洒清洗剂或吹风或喷洒雾化清洗剂。喷嘴为多个，每个所述喷嘴分别与清洗剂源和/或气源连通。在本实施例中，与喷嘴连通的清洗剂源为水箱，水箱可以设置在地面，通过水管与喷嘴连接。整备机器人200的机械臂控制系统集成在控制柜240中，控制柜240设置在悬臂421上。

可选地，第一清洗刷213至少包括两层刷毛，绝缘子的外表面一般具有层叠的盘状结构，至少双层刷毛能够与层叠的盘状结构相匹配，清洗到盘状结构的两侧的表面。可选地，两层刷毛分别设置于第一支撑臂212的两侧。当利用该装置清洗绝缘子时，由于刷毛分别位于第一支撑臂212的两侧，刷毛不会受到第一支撑臂的限制，能够方便地清洗到绝缘子的底端。第一清洗刷213采用软毛刷，以避免刷毛对绝缘子表面造成损坏。可选地，刷毛具有疏水性，有利于刷毛清洗后的保养处理。

具体地，受电弓检测装置包括安装板222、测力机构221、传感器和通讯单元。安装板222固定在绝缘子清洗装置的固定架211上。测力机构211与安装板222固定连接，测力机构221用于测量受电弓的升弓压力。传感器与测力机构连接，用于将升弓压力转换为压力信号，传感器具体为压力传感器。通讯单元用于传输压力信号至总控系统。测力机构221与受电弓接触的结构可以为测力钩或压板，分别采用上拉或下压形式测量受电弓的升弓压力。如图6所示，在本实施例中，采用压板下压形式测量升弓压力。测量受电弓700的升弓压力过程中，受电弓700升弓至2m后，在受电弓降至1.6m的过程中，压板下压在受电弓碳滑板下方的支架上，来测量受电弓700的升弓压力。

进一步地，机械臂230具体包括依次连接的大臂回转关节231、大臂232、小臂回转关节233、小臂234和腕部回转关节235，腕部回转关节235与小臂234的末端连接。可以理解的是，机械臂并不局限于本实施例中的结构，也可以采用多自由度的其他结构形式。

受电弓检测装置220与绝缘子清洗装置210均与腕部回转关节235连接，且相对腕部回转关节235相对设置。

进一步地，绝缘子清洗装置的第一支撑臂212与测力机构221的测力方向平行设置，且测力机构221和第一支撑臂上212的第一清洗刷213相对机械臂的腕部回转关节235分别朝向外侧设置。如图4所示，在进行绝缘子清洗作业时，机械臂调整各个回转关节，将绝缘子清洗装置210调整至清洗预定位置，此时绝缘子清洗装置的第一支撑臂212呈水平状态，将前端的清洗刷伸入至绝缘子处进行清洗，受电弓检测装置220的压板朝向清洗刷相反的方向，因此不会妨碍到清洗工作的进行。如图5所示，当进行受电弓检测作业时，机械臂调整各个回转关节，将受电弓检测装置220调整至测力预定位置，此时测力机构221的压板竖直向下压在受电弓700碳滑板下方的支架上，清洗刷朝向上方，因此不会妨碍到测力工作的进行。

具体地，如图6、图7所示，固定架211具体为直角三角形支架，绝缘子清洗装置的第一支撑臂212和受电弓检测装置的安装板222分别安装在两条直角边的平面上，机械臂的腕部回转关节235安装在所述安装板的安装平面上。

进一步地，整备机器人200还包括成像模块250，成像模块250与总控系统连接，用于采集车顶图像信息。如图9所示，成像模块250由工业相机251和高亮红外补光模组252组成。优选地，工业相机251为嵌入式黑白工业相机。该成像模块250安装于整备机器人200的机械臂230上，具体地，成像模块250安装于绝缘子清洗装置上，能够对绝缘子清洗前后的图像进行采集，并判断清洗效果。

在确认机车停车位置后，机械臂控制系统将机械臂230上的成像模块250运动至设定位置，总控系统将到位信号发送给车顶二维高清成像系统。车顶二维高清成像系统控制成像模块250完成采集后，将采集结束信号反馈至总控系统，从而实现车顶设定部件的二维图像采集。车顶各个部件的图像显示的位置信息，用于支持绝缘子清洗装置和受电弓检测装置的运动。机械臂控制系统根据所述的车顶图像信息控制机械臂230运动。确认了每个部件的位置后，总控系统分析得出绝缘子清洗作业和受电弓检测作业过程中机械臂的作业路线，针对不同的部件进行整备。

具体地，根据成像模块250采集的车顶图像信息，机械臂控制系统对机械臂清洗动作进行干涉判别；当清洗动作干涉判别有干扰物时，机械臂控制系统控制调整机械臂的清洗动作；当清洗动作干涉判别无干扰物时，机械臂控制系统控制绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

根据成像模块250获取受电弓的升弓过程图像信息，机械臂控制系统对机械臂摆出高度进行干涉识别；当高度干涉识别有干扰物时，机械臂控制系统控制调整机械臂的摆出动作；当高度干涉识别无干扰物时，机械臂控制系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

成像模块250还用于采集车顶各组件的图像信息，判断所述车顶的各组件的异常情况，检测车顶部件的损坏状况。车顶的各组件包括：受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门中的一种或多种。具体地是通过将机械臂230移动到每个组件周围的指定位置拍照，总控系统通过图像分析，识别该部件有无损坏。进一步地，还可以对车顶的绝缘子的紧固件进行故障诊断。

除此之外，通过成像模块250还可以辅助对受电弓的整备。机械臂230移动到指定位置拍摄碳滑板，识别碳滑板的厚度，受电弓升降弓过程中对受电弓的升降弓过程进行拍照，进一步计算受电弓的升降弓时间、降弓位置。并在升弓完成后，再对其进行降弓处理，使得受电弓距离接触网一定距离，然后用受电弓检测装置220中的测力机构221下压受电弓，检测受电弓的升弓压力。

进一步地，参照图8，绝缘子清洗装置进一步包括第二支撑臂214、第二清洗刷215以及第二驱动电机，第二支撑臂214的第一端用于与固定架连接，第二支撑臂214的第二端用于可拆卸地安装第二清洗刷215；第二驱动电机用于驱动安装于第二支撑臂上的第二清洗刷215转动以清洗绝缘子，形成双臂的绝缘子清洗装置。

具体地，第二支撑臂214与第一支撑臂212能够相对运动使第一清洗刷213与第二清洗刷215靠近绝缘子或离开绝缘子。

具体地，绝缘子清洗装置还包括双向丝杠传动机构217以及开合电机216；开合电机216固定在固定架211上，开合电机216与双向丝杠传动机构217传动连接；第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端分别固定设置于双向丝杠传动机构217上从而与固定架211间接连接；第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端分别通过双向丝杠传动机构217反向往复运动。

具体地，固定架211上设有滑轨，第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端通过滑轨与固定架211滑动连接。优选的，开合电机216为步进电机，第一驱动电机以及第二驱动电机为伺服电机。第一支撑臂212与第二支撑臂214相向往复运动的距离为200 mm~420 mm。

本发明机车车辆车顶整备作业装置包括上述的整备机器人200、驱动机构和走行轨道300。走行轨道300用于整备机器人200的行走，行走范围覆盖整个机车车辆车顶。驱动机构设置在走行轨道上，与机械臂连接，驱动机构能够带动机械臂在走行轨道行走。具体地，走行轨道300包括导轨310。

驱动机构包括滑动设置在导轨310上的行走轨道车410和与总控系统连接的行走驱动系统，行走轨道车滑动设置在走行轨道上，机械臂设置在行走轨道车上，行走驱动系统用于驱动行走轨道车。整备机器人200通过滑动的行走轨道车410实现行走功能。行走轨道车410可以为滑台、滑车等。

进一步地，如图3，驱动机构包括悬臂组件420，悬臂组件420悬臂组件420与机械臂230连接，用于支撑和固定机械臂230。悬臂组件420包括悬臂421、回转支撑422、以及与总控系统连接的旋转驱动系统。悬臂421转动设置在回转支撑422上，与机械臂230的大臂回转关节连接，机械臂230通过回转支撑422能够转动。回转支撑422转动设置在行走轨道车410上，旋转驱动系统与回转支撑422连接，用于控制回转支撑422的转动。其中，旋转驱动系统包括悬臂伺服驱动电机和旋转控制单元，悬臂伺服驱动电机与回转支撑422连接，旋转控制单元控制悬臂伺服驱动电机带动悬臂421在回转支撑422上转动。

具体地，回转支撑的旋转角度为0~90°，因此悬臂421的旋转角度范围也为0~90°，走行轨道300的导轨310为直线导轨310，悬臂421能够与导轨310平行和垂直设置。非工作状态时，悬臂421是平行于导轨310方向；工作状态时，通过旋转驱动系统，悬臂421能在00~90°范围内旋转，根据需要的位置制动停留。

进一步地，悬臂组件420还包括配重块423，配重块423设置在悬臂组件420远离机械臂230的一端，机械臂设置在悬臂的一端，配重块设置在悬臂的另一端。配重块423通过配重架与悬臂421固定。悬臂421为焊接框架组件，以减少自身重量。

为了提高整备效率，可以在走行导轨上设置两个整备机器人同时作业，具体地，如图2，两个整备机器人为第一整备机器人500和第二整备机器人600。

为了提高清洗的效率，第一整备机器人500采用单臂的绝缘子清洗装置，第二整备机器人600采用双臂的绝缘子清洗装置。设置双臂的绝缘子清洗装置，两组清洗刷，能够同时对绝缘子的两侧进行清理。但是由于机车车辆车顶的绝缘子数量众多，有的位置与车顶其他部件相距较近，没有充足的空间容纳双臂的绝缘子清洗装置，因此此时可以使用单臂的绝缘子清洗装置，依次清理绝缘子的单侧。在其他的实施例中，根据实际情况清洗需要，可以装配多个整备机器人200，分别安装单臂的绝缘子清洗装置或双臂的绝缘子清洗装置，分工对绝缘子进行清理作业。

工作时，机械臂230将第一清洗刷213放置到绝缘子的预设位置，喷淋系统对绝缘子表面喷清洗剂，喷淋时间2s左右，开合机构215闭合，清洗驱动系统214驱动第一清洗刷213高速旋转，实现对绝缘子的清洗。

在整个机车车辆车顶整备作业结束后，将检测结果进行分析，并通过用户界面进行显示，实现智能整备，最后作业人员可以根据检测结果进行其他相应地修理作业。

本发明涉及到的一种机车车辆车顶的整备作业系统，不仅包括总控系统、上述的车顶整备作业装置，还进一步包括定位装置。定位装置与总控系统连接，将获取的机车实际位置数据输送至所述总控系统。

进一步地，定位装置包括图像定位识别模块。图像定位识别模块，用于采入位机车的图像数据，根据入位机车实际位置数据并将实际位置数据输送至总控系统；总控系统能够根据实际位置数据控制整备机器人相对机车移动。

进一步地，图像定位识别模块能够通过获取入位机车的车号、车型信息，并输送至总控系统；总控系统根据入位机车对应的车顶组件分布数据信息，初步获取车顶的位置信息。首先，图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据对入位机车的实际位置信息进行采集，同时获取入位机车的车型、车号信息，并将入位机车的实际位置信息、入位机车的车型和/或车号信息输送至总控系统；然后，总控系统根据车型、车号信息所对应的车顶组件位置信息，初步获取车顶的位置信息；最后，总控系统根据入位机车的实际位置信息和车顶的位置信息控制整备机器人相对机车移动。

本发明机车车辆车顶整备作业装置及作业系统除了用于电机机车之外，还可以用于其他机车的车顶绝缘子清洗等整备作业，例如可以用于地铁车辆、动车车辆车顶设备等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (21)

1.一种机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，包括：绝缘子清洗装置、受电弓检测装置、机械臂和机械臂控制系统；

所述绝缘子清洗装置，用于清洗车顶的绝缘子；

所述受电弓检测装置，用于检测受电弓的升弓压力；

所述受电弓检测装置与所述绝缘子清洗装置均与所述机械臂连接；

所述机械臂控制系统与所述机械臂连接，用于控制所述机械臂的运动；

所述绝缘子清洗装置与所述受电弓检测装置分设于所述机械臂的两侧，在进行绝缘子清洗作业时，所述机械臂将所述绝缘子清洗装置调整至清洗预定位置，并使所述受电弓检测装置位于所述机械臂的另一侧，在进行受电弓检测作业时，所述机械臂将所述受电弓检测装置调整至测力预定位置，并使所述绝缘子清洗装置位于所述机械臂的另一侧；

所述机械臂包括大臂、小臂、腕部回转关节以及用于连接大臂和小臂的小臂回转关节，所述腕部回转关节与所述小臂的末端连接；所述受电弓检测装置与所述绝缘子清洗装置均与所述腕部回转关节连接，且相对所述腕部回转关节相对设置；所述绝缘子清洗装置的第一支撑臂与测力机构的测力方向平行设置，且测力机构和第一支撑臂上的第一清洗刷相对机械臂的腕部回转关节分别朝向外侧设置。

2.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述绝缘子清洗装置包括固定架、第一支撑臂和第一驱动电机；所述固定架用于连接机械臂，所述第一支撑臂的第一端用于与所述固定架连接，所述第一支撑臂的第二端用于可拆卸地安装第一清洗刷；所述第一驱动电机用于驱动所述第一清洗刷转动以清洗绝缘子。

3.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述第一支撑臂上设有喷嘴，所述喷嘴连通清洗剂源和/或气源，用于向所述绝缘子和/或所述第一清洗刷喷洒清洗剂或吹风或喷洒雾化清洗剂。

4.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述受电弓检测装置包括安装板、测力机构、传感器和通讯单元；所述安装板固定在所述绝缘子清洗装置的固定架上；所述测力机构与所述安装板连接，用于测量受电弓的升弓压力，所述传感器与所述测力机构连接，用于将升弓压力转换为压力信号，所述通讯单元用于传输所述压力信号。

5.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述固定架为直角三角形支架，绝缘子清洗装置的第一支撑臂和受电弓检测装置的安装板分别安装在两条直角边的平面上，机械臂的腕部回转关节安装在所述安装板的安装平面上。

6.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述整备机器人还包括成像模块，所述成像模块设置在所述绝缘子清洗装置上，用于采集车顶图像信息，所述机械臂控制系统根据所述车顶图像信息控制所述机械臂运动。

7.根据权利要求6所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述成像模块还用于对绝缘子清洗前后的图像进行采集，判断清洗效果。

8.根据权利要求6所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述成像模块还用于采集车顶各组件的图像信息，判断所述车顶的各组件的异常情况；

所述车顶的各组件包括：受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述绝缘子清洗装置进一步包括第二支撑臂、第二清洗刷以及第二驱动电机，所述第二支撑臂的第一端用于与所述固定架连接，所述第二支撑臂的第二端用于可拆卸地安装所述第二清洗刷；

所述第二驱动电机用于驱动安装于所述第二支撑臂上的所述第二清洗刷转动以清洗绝缘子。

10.根据权利要求9所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述第二支撑臂与所述第一支撑臂能够相对运动使所述第一清洗刷与第二清洗刷靠近绝缘子或离开绝缘子。

11.根据权利要求9所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述绝缘子清洗装置还包括双向丝杠传动机构以及开合电机；

所述开合电机固定在所述固定架上，所述开合电机与所述双向丝杠传动机构传动连接；

所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端分别固定设置于所述双向丝杠传动机构上从而与固定架间接连接；

所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端分别通过所述双向丝杠传动机构反向往复运动。

12.根据权利要求11所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，所述固定架上设有滑轨，所述第一支撑臂的第一端以及所述第二支撑臂的第一端通过所述滑轨与所述固定架滑动连接。

13.根据权利要求6-9任一项所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，根据成像模块采集的车顶图像信息，所述机械臂控制系统对所述机械臂清洗动作进行干涉判别；

当清洗动作干涉判别有干扰物时，所述机械臂控制系统控制调整机械臂的清洗动作；

当清洗动作干涉判别无干扰物时，所述机械臂控制系统控制所述绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

14.根据权利要求6-9任一项所述的机车车辆车顶的整备机器人，其特征在于，根据成像模块获取所述受电弓的升弓过程图像信息，所述机械臂控制系统对所述机械臂摆出高度进行干涉识别；

当高度干涉识别有干扰物时，所述机械臂控制系统控制调整机械臂的摆出动作；

当高度干涉识别无干扰物时，所述机械臂控制系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

15.一种机车车辆车顶的整备作业装置，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的机车车辆车的顶整备机器人、驱动机构和走行轨道；

所述驱动机构设置在所述走行轨道上，与所述机械臂连接，所述驱动机构能够带动所述机械臂在所述走行轨道行走。

16.根据权利要求15所述的机车车辆车顶的整备作业装置，其特征在于，所述驱动机构包括行走轨道车和行走驱动系统，所述行走轨道车滑动设置在所述走行轨道上，所述机械臂设置在所述行走轨道车上，所述行走驱动系统用于驱动所述行走轨道车。

17.根据权利要求16所述的机车车辆车顶的整备作业装置，其特征在于，所述驱动机构还包括悬臂组件，所述悬臂组件包括悬臂、回转支撑和旋转驱动系统；所述悬臂设置在所述回转支撑上，与所述机械臂连接；所述回转支撑转动设置在所述行走轨道车上，所述旋转驱动系统与所述回转支撑连接，用于控制所述回转支撑的转动。

18.根据权利要求15-17中任意一项所述的机车车辆车顶的整备作业装置，其特征在于，所述整备机器人设置有两个，分别为第一整备机器人和第二整备机器人；

所述第一整备机器人为根据权利要求1-8中任意一项所述的整备机器人；

所述第二整备机器人为根据权利要求9-12中任意一项所述的整备机器人。

19.一种机车车辆车顶的整备作业系统，其特征在于，包括总控系统、定位装置、以及如权利要求15-18任一项所述的机车车辆车顶的整备作业装置；

所述定位装置与所述总控系统连接，将获取的机车实际位置数据输送至所述总控系统；

所述总控系统与所述整备作业装置连接，能够根据所述机车实际位置数据控制所述整备机器人相对机车移动、执行上述清洗或检测动作。

20.根据权利要求19所述的机车车辆车顶的整备作业系统，其特征在于，所述定位装置包括图像定位识别模块；

所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取所述机车实际位置数据，并将所述实际位置数据输送至所述总控系统。

21.根据权利要求20所述的机车车辆车顶的整备作业系统，其特征在于，所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取入位机车的车号、车型信息，并输送至所述总控系统；所述总控系统根据所述车号和/或所述车型信息获取对应的车顶组件位置信息。