CN107858882A - 一种轨道平顺度自动检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道平顺度检测相关技术领域，其公开了一种轨道平顺度自动检测机器人，所述轨道平顺度自动检测机器人所述轨道平顺度自动检测机器人包括外壳、四个支撑组件、主动轮、控制电路板、距离传感器及倾斜传感器，所述主动轮部分地收容于所述外壳内；所述支撑组件连接于所述外壳的外侧；所述控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，所述距离传感器及所述倾斜传感器分别电性连接于所述控制电路板。所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式。本发明的结构简单，降低了陈本，便于操作，且效率较高。

Description

一种轨道平顺度自动检测机器人

技术领域

本发明属于轨道平顺度检测相关技术领域，更具体地，涉及一种轨道平顺度自动检测机器人。

背景技术

轨道高低的平顺度是相对于铁路行车安全保障的一种重要指标，铁路工务部门监测病害以及指导线路维修时需要重点考察的一个安全指标就是轨道的高低平顺度，当轨道出现一定的竖向不平顺时，轨道相互作用加强就会导致列车的振动加剧，除影响乘客的乘坐舒适性、增大行车噪声外，严重情况下还会威胁到列车总行驶的安全性。对轨道平顺度进行检查得出的数据可以推进轨道状态的现代化管理，这对于轨道列车安全运行至关重要。同时，随着现代化建设的发展，全国铁路运输也在不断发展，其行车运行速度不断提升，这就导致铁路部门对铁路轨道高低不平顺柱体参数的要求越来越高，近年来国内外对于轨道平顺度的检测进行了非常多的研究及开发。

目前，轨道平顺度检测大多是利用传统的轨距尺或者惯性法进行测量，人工操作工作量大，且不连续，精确度和效率均较低。若采用大型的轨道检测车对各种不同轨道动态参数进行检测，虽然检测数据精确、可靠性强，但成本相当高，不利于普及，携带不便。相应地，本领域存在着发展一种成本较低的轨道平顺度自动检测机器人的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种轨道平顺度自动检测机器人，其基于现有轨道平顺度的检测特点，研究及设计了一种成本较低的轨道平顺度自动检测机器人。所述轨道平顺度自动检测机器人的控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，避免了检测环境对传感器的影响，提高了测量精度；所述轨道平顺度自动检测机器人为对称结构，结构简单，体积较小，降低了成本，提高了稳定性及测量精确度，且不需长时间的人工操作，节约劳动力。此外，所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式，提高了灵活性，模式转换简单，易于操作，适用性较强。

为实现上述目的，本发明提供了一种轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：

所述轨道平顺度自动检测机器人包括外壳、四个支撑组件、主动轮、控制电路板、距离传感器及倾斜传感器，所述主动轮部分地收容于所述外壳内；所述支撑组件连接于所述外壳的外侧；所述控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，所述距离传感器及所述倾斜传感器分别电性连接于所述控制电路板；

所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式，所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式时，所述支撑组件通过转动来带动所述轨道平顺度自动检测机器人移动，此时，所述主动轮悬空；所述轨道平顺度自动检测机器人处于铁轨检测模式时，所述控制电路板控制所述主动轮转动，所述主动轮与铁轨的顶面接触并带动所述轨道平顺度自动检测机器人沿所述铁轨移动以对所述铁轨进行平顺度检测。

进一步地，每个所述支撑组件包括支撑架大臂、转轴、支撑架小臂及支撑架导向轮，所述支撑架大臂连接于所述外壳，所述支撑架小臂通过所述转轴转动地连接于所述支撑架大臂，所述支撑架导向轮转动地连接于所述支撑架小臂。

进一步地，所述支撑架小臂呈三角形，其三个角部中的一个通过所述转轴转动地连接于所述支撑架大臂，另外两个分别转动地连接一个所述支撑架导向轮。

进一步地，两个所述支撑架导向轮的几何中心位于同一水平线上；所述支撑架小臂通过相对于所述支撑架大臂的转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式。

进一步地，所述支撑组件的数量为四个，四个所述支撑组件分别两两连接于所述外壳相背的两侧，且四个所述支撑组件与所述外壳之间的连接点分别位于同一矩形的四个顶点；四个所述支撑组件的支撑架导向轮通过沿所述铁轨的侧壁滚动，以防止所述轨道平顺度自动检测机器人脱轨。

进一步地，所述轨道平顺度自动检测机器人还包括电机安装座、设置在所述电机安装座上的减速电机、连接于所述减速电机且与所述减速电机同轴设置的里程编码传感器及联轴器，所述减速电机通过所述联轴器连接于所述主动轮的一侧，其用于驱动所述主动轮转动。

进一步地，所述轨道平顺度自动检测机器人还包括配重块，所述配重块通过一个所述联轴器连接于所述主动轮的另一侧。

进一步地，所述里程编码器、所述电机安装座及所述减速电机均收容于所述外壳内，且所述里程编码器、所述电机安装座及所述减速电机所组成的结构的重心与所述配重块的重心相对于所述主动轮的几何中心对称。

进一步地，述平顺度自动检测机器人还包括收容于所述外壳内且与所述主动轮间隔设置的从动轮，所述从动轮相背的两侧分别通过一个所述联轴器连接于一个所述配重块，连接于所述从动轮的两个所述配重块相对于所述从动轮的几何中心对称设置。

进一步地，四个所述联轴器的中心轴相互平行，所述联轴器为具有吸振功能的联轴器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的轨道平顺度自动检测机器人主要具有以下有益效果：

1.所述控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，避免了检测环境对传感器的影响，提高了测量精度；

2.所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式，提高了灵活性，模式转换简单，易于操作，适用性较强；

3.所述轨道平顺度自动检测机器人为对称结构，结构简单，体积较小，降低了成本，提高了稳定性及测量精确度，且不需长时间的人工操作，节约了劳动力；

4.主动轮的两侧及从动轮的两侧均通过具有吸振功能的联轴器连接于其他部件，减小了传感器受到的振动，由此提高了测量精度；

5.所述里程编码器、所述电机安装座及所述减速电机所组成的结构的重心与所述配重块的重心相对于所述主动轮的几何中心对称，且连接于所述从动轮的两个所述配重块相对于所述从动轮的几何中心对称设置，提高了稳定性，继而提高了测量精度。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的轨道平顺度自动检测机器人处于铁轨检测模式时的状态示意图；

图2是图1中的轨道平顺度自动检测机器人去除部分外壳后的示意图；

图3是图2中的轨道平顺度自动检测机器人的另一角度的示意图；

图4是图1中的轨道平顺度自动检测机器人的另一角度的示意图；

图5是图1中的轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式时的状态图；

图6是图1中的轨道平顺度自动检测机器人的各传感器与终端的连接框图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-外壳，2-支撑架大臂，2-1-转轴，3-支撑架小臂，4-支撑架导向轮，5-从动轮，6-铁轨，7-主动轮，8-联轴器，9-电机安装座，10-减速电机，11-里程编码传感器，12-配重块，13-电池，14-控制电路板，15-距离传感器，16-倾斜传感器，17-终端，18-数据采集模块，19-数据显示模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2、图3、图4及图6，本发明较佳实施方式提供的轨道平顺度自动检测机器人，所述轨道平顺度自动检测机器人为对称结构，其包括外壳1、支撑组件、从动轮5、主动轮7、联轴器8、电机安装座9、减速电机10、里程编码传感器11、配重块12、电池13、控制电路板14、距离传感器15、倾斜传感器16及终端17。所述支撑组件连接于所述外壳1的外侧，所述从动轮5与所述主动轮7均收容于所述外壳1内，且两者间隔设置。所述减速电机10设置在所述电机安装座9上，其通过所述联轴器8连接于所述主动轮7的一侧。所述里程编码传感器11与所述减速电机10同轴设置。所述配重块12通过所述联轴器8连接于所述主动轮7的另一侧。所述电池13及所述控制电路板14均收容于所述外壳1内，且两者电性连接。所述距离传感器15及所述倾斜传感器16均设置在外壳1的顶部，且两者收容于所述外壳1内。所述终端17分别与所述距离传感器15、所述倾斜传感器16及所述里程编码传感器11电性连接。

所述外壳1包括具有开口的矩形主壳体及四个具有开口的矩形盒，四个所述矩形盒分别两两设置于所述主壳体的相背的两侧，且位于所述主壳体同一侧的两个所述矩形盒间隔设置。本实施方式中，四个所述矩形盒分别位于同一矩形的四个角部。所述主壳体两侧分别开设有两个间隔设置的矩形通槽，四个所述矩形盒分别覆盖四个所述通槽，所述通槽用于供所述联轴器8穿过。所述主动轮7及所述从动轮5均收容于所述主壳体内，且两者通过所述主壳体的开口而凸出于所述主壳体。四个所述矩形盒分别用于收容所述里程编码传感器11、所述电机安装座9、所述减速电机10及所述配重块12。

所述支撑组件固定连接在所述矩形盒邻近所述主壳体的开口的侧壁上，其包括支撑架大臂2、转轴2-1、支撑架小臂3及支撑架导向轮4，所述支撑架大臂2固定连接于所述矩形盒，所述支撑架小臂3通过所述转轴2-1转动地连接于所述支撑架大臂2。所述支撑架导向轮4转动地连接于所述支撑架小臂3。所述支撑架小臂3通过相对于所述支撑架大臂2的转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式。

请参阅图5，所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式时，所述支撑架导向轮4接触地面，其通过转动来带动所述轨道平顺度自动检测机器人移动，此时所述主动轮7悬空；所述轨道平顺度自动检测机器人处于铁轨检测模式时，所述主动轮7及从动轮5分别与铁轨6的顶面接触，所述主动轮7通过转动来带动所述轨道平顺度自动检测机器人沿所述铁轨6移动以对所述铁轨6进行平顺度检测，此时，所述支撑架小臂3相对于所述支撑架大臂2转动以使所述支撑架导向轮4沿所述铁轨6的侧壁滚动，所述支撑架导向轮4与所述铁轨6相配合以防止所述轨道平顺度自动检测机器人脱轨。

本实施方式中，所述支撑架小臂3呈三角形，其三个角部中的一个通过所述转轴2-1转动地连接于所述支撑架大臂2，另外两个分别转动地连接一个所述支撑架导向轮4，且两个所述支撑架导向轮4的几何中心位于同一条水平线上；所述支撑组件的数量为四个，四个所述支撑组件分别固定连接于所述四个矩形盒，且四个所述支撑组件与四个所述矩形盒之间的连接点分别位于同一个矩形的四个顶点；可以理解，在其他实施方式中，所述支撑组件的数量可以根据实际需要改变，优选地，所述支撑组件的数量为偶数个，位于所述外壳1相背的两侧的所述支撑组件数量相等且对称设置。

所述主动轮7收容于所述主壳体内，其一侧通过所述联轴器8连接于所述减速电机10的输出轴。所述减速电机10通过所述联轴器8带动所述主动轮7转动。所述电机安装座9固定在所述矩形盒的侧壁上，其与所述支撑组件位于对应的所述矩形盒的侧壁相背的两侧。所述减速电机10设置在所述电机安装座9上，所述里程编码传感器11设置在所述减速电机10上，其与所述联轴器8分别位于所述减速电机10相背的两侧。本实施方式中，所述里程编码传感器11、所述电机安装座9及所述减速电机10位于同一个所述矩形盒内。所述里程编码器11用于测量所述主动轮7在所述铁轨6上的滑动距离，即所述轨道平顺度自动检测机器人的移动距离。

所述主动轮7的另一侧通过所述联轴器8连接于所述配重块12，所述配重块12位于一个所述矩形盒内，其重心与所述里程编码传感器11、所述电机安装座9及所述减速电机10所组成的结构的重心相对于所述主动轮7的几何中心对称，以使轨道平顺度自动检测机器人的重心与其自身的几何中心重合。本实施方式中，所述里程编码传感器11、所述电机安装座9及所述减速电机10所组成的结构的形状与质量与所述配重块12的形状及质量相对应。

所述从动轮5收容于所述主壳体内，其两侧分别通过一个所述联轴器8连接于一个所述配重块12，对应的两个所述配重块12相对于所述从动轮5的几何中心对称且两者分别收容于对应的矩形盒内。本实施方式中，所述联轴器8为具有吸振功能的联轴器，其可以减少所述外壳1受到的振动，进而减小所述距离传感器15、所述倾斜传感器16及所述里程编码传感器11受到的振动，提高了测量精度；四个所述联轴器8的中心轴相互平行。

所述电池13、所述控制电路板14、所述距离传感器15及所述倾斜传感器16间隔设置在所述主壳体的顶壁上，且均收容于所述主壳体内。所述电池13电性连接于所述控制电路板14，其用于为所述控制电路板14提供电能。本实施方式中，所述电池13为大容量可充电锂电池，其能够输出不同数值的电压。所述距离传感器15、所述倾斜传感器16及所述里程编码传感器11均电性连接于所述控制电路板14。所述距离传感器15采用接触式测量，其利用激光CCD三角测距技术来测量自身与所述铁轨6之间的垂直距离，由此根据测量结果来判断出所述轨道平顺度自动检测机器人的行走姿态，即可检测出所述铁轨的高矮、起伏等高低平顺度。所述倾斜传感器16为数字式倾斜传感器，其用于测量自身与所述铁轨6的平面之间的倾角，从而判断出所述轨道平顺度自动检测机器人的倾斜状态，即可检测所述铁轨6的倾斜状态，即平顺度。

所述控制电路板14还电性连接于所述减速电机10，其通过控制所述减速电机10以控制所述主动轮7的运动，进而控制所述轨道平顺度自动检测机器人在所述铁轨6上的移动。

本实施方式中，所述控制电路板14上集成有电机调速电路、传感器数据交换电路、电压检测电路及控制电路；所述控制电路板14的数量为两个，两个所述控制电路板14间隔设置。

所述终端17包括数据采集模块18及数据显示模块19，所述距离传感器15、所述倾斜传感器16及所述里程编码器11测量的数据传输至所述数据采集模块18，所述数据采集模块18将接收到的数据传输给所述数据显示模块19上，所述数据显示模块19用于将其接收到的数据进行显示，以使工作人员清楚、直观地观察轨道不平顺的情况及具体位置。

本发明提供的轨道平顺度自动检测机器人，其控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，避免了检测环境对传感器的影响，提高了测量精度；所述轨道平顺度自动检测机器人为对称结构，结构简单，体积较小，降低了成本，提高了稳定性及测量精确度，且不需长时间的人工操作，节约了劳动力。此外，所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式，提高了灵活性，模式转换简单，易于操作，适用性较强。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：

所述轨道平顺度自动检测机器人为对称结构，其包括外壳、四个支撑组件、主动轮、控制电路板、距离传感器及倾斜传感器，所述主动轮部分地收容于所述外壳内；所述支撑组件连接于所述外壳的外侧；所述控制电路板、所述距离传感器及所述倾斜传感器间隔设置在所述外壳的顶壁上且均收容于所述外壳内，所述距离传感器及所述倾斜传感器分别电性连接于所述控制电路板；

所述支撑组件通过转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式，所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式时，所述支撑组件通过转动来带动所述轨道平顺度自动检测机器人移动，此时，所述主动轮悬空；所述轨道平顺度自动检测机器人处于铁轨检测模式时，所述控制电路板控制所述主动轮转动，所述主动轮与铁轨的顶面接触并带动所述轨道平顺度自动检测机器人沿所述铁轨移动以对所述铁轨进行平顺度检测。

2.如权利要求1所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：每个所述支撑组件包括支撑架大臂、转轴、支撑架小臂及支撑架导向轮，所述支撑架大臂连接于所述外壳，所述支撑架小臂通过所述转轴转动地连接于所述支撑架大臂，所述支撑架导向轮转动地连接于所述支撑架小臂。

3.如权利要求2所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述支撑架小臂呈三角形，其三个角部中的一个通过所述转轴转动地连接于所述支撑架大臂，另外两个分别转动地连接一个所述支撑架导向轮。

4.如权利要求3所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：两个所述支撑架导向轮的几何中心位于同一水平线上；所述支撑架小臂通过相对于所述支撑架大臂的转动来使所述轨道平顺度自动检测机器人处于陆路行走模式或者铁轨检测模式。

5.如权利要求2所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述支撑组件的数量为四个，四个所述支撑组件分别两两连接于所述外壳相背的两侧，且四个所述支撑组件与所述外壳之间的连接点分别位于同一矩形的四个顶点；四个所述支撑组件的支撑架导向轮通过沿所述铁轨的侧壁滚动，以防止所述轨道平顺度自动检测机器人脱轨。

6.如权利要求1-5任一项所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述轨道平顺度自动检测机器人还包括电机安装座、设置在所述电机安装座上的减速电机、连接于所述减速电机且与所述减速电机同轴设置的里程编码传感器及联轴器，所述减速电机通过所述联轴器连接于所述主动轮的一侧，其用于驱动所述主动轮转动。

7.如权利要求6所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述轨道平顺度自动检测机器人还包括配重块，所述配重块通过一个所述联轴器连接于所述主动轮的另一侧。

8.如权利要求7所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述里程编码器、所述电机安装座及所述减速电机均收容于所述外壳内，且所述里程编码器、所述电机安装座及所述减速电机所组成的结构的重心与所述配重块的重心相对于所述主动轮的几何中心对称。

9.如权利要求7所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：所述平顺度自动检测机器人还包括收容于所述外壳内且与所述主动轮间隔设置的从动轮，所述从动轮相背的两侧分别通过一个所述联轴器连接于一个所述配重块，连接于所述从动轮的两个所述配重块相对于所述从动轮的几何中心对称设置。

10.如权利要求8所述的轨道平顺度自动检测机器人，其特征在于：四个所述联轴器的中心轴相互平行，所述联轴器为具有吸振功能的联轴器。