CN109353373A - 一种自带水箱的移动式上水机器人及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于旅客列车自动上水技术领域，具体涉及一种自带水箱的移动式上水机器人，包括机器人本体、控制柜、水箱、上水软管以及用于驱动机器人本体和水箱移动的横向移动机构；横向移动机构设置于车站股道之间，机器人本体以及水箱均设置于横向移动机构上；机器人本体的末端固定有上水接头，上水软管的一端固定于上水接头中，另一端与水箱连通。本发明提供自带水箱的移动式上水机器人的上水方法，根据列车的水位信息和停站时间计算上水量后并进行补水后，移动至列车注水口对应处，对列车水箱进行上水。本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人的上水效率高，可在列车进站前移动至相应位置，节约上水时间，并减少人工上水带来的安全隐患。

Description

一种自带水箱的移动式上水机器人及实施方法

技术领域

本发明属于旅客列车自动上水技术领域，具体涉及一种自带水箱的移动式上水机器人及实施方法。

背景技术

目前铁路旅客列车上水常用的上水方式是人工上水，即人工手动先打开上水阀，再人工将上水胶管与铁路旅客列车上的注水口对接，待水上满溢出后再关水阀，而近年来逐渐普及的动车组列车停靠时间很短，这样不仅工作人员的劳动强度大，难以保证列车全部车厢均在有限的停靠时间内完成上水，还易造成水资源浪费，此外，工作人员经常需在严寒或高温的环境中露天工作，工作环境较为艰苦。

随着机器人技术的发展和旅客列车上水技术的改进，全自动上水装置应用于旅客列车上水，但是目前的全自动上水装置大多是固定式的，其工作范围小，不同型号列车的注水口位置不同，固定的全自动上水装置难以实现与不同列车的注水口准确对接，上水效率低；其次，现有全自动上水装置的上水支管多是直接与上水干管连接的，没有流量控制模块，易造成水资源的浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种自带水箱的移动式上水机器人及实施方法，解决了传统人工上水效率低下、安全隐患大、水资源浪费现象严重、固定式上水装置工作范围小、难以适应不同型号列车的上水需求等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种自带水箱的移动式上水机器人，包括机器人本体、控制柜、水箱、上水软管以及用于驱动所述机器人本体和所述水箱沿股道方向移动的横向移动机构；所述横向移动机构设置于车站股道之间，所述机器人本体以及所述水箱均设置于所述横向移动机构上；所述机器人本体的末端固定有上水接头，所述上水软管的一端固定于所述上水接头中，另一端与所述水箱连通；所述机器人本体以及所述横向移动机构均与所述控制柜连接。

进一步地，所述水箱上设有补水口，所述横向移动机构的一侧设有补水管，所述补水管的出水端与所述补水口相对应。

更进一步地，所述水箱的补水口处设有转轴和盖板，所述转轴固定于所述补水口的上边缘，所述盖板的顶部与所述转轴转动连接，所述盖板的底部位于所述补水口下边缘的内侧。

更进一步地，所述车站股道之间设有上水干管，所述补水管与所述上水干管连通；所述补水管上设有流量传感器与第一电磁阀，所述流量传感器和所述第一电磁阀均与所述控制柜连接。

进一步地，所述水箱的顶部设有通气管，所述通气管的一端与所述水箱连通，另一端呈向下弯曲状。

进一步地，所述水箱的底部与泄水管连通，所述泄水管上设有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述控制柜连接。

更进一步地，所述车站股道之间还设有回水干管，所述回水干管与回水立管的底部连通，所述回水立管的顶部设有回水斗，所述回水斗与所述泄水管相对应。

进一步地，所述横向移动机构远离所述补水管的一侧设有用于为所述机器人本体提供充电的充电桩，所述充电桩与所述控制柜连接。

本发明还提供一种自带水箱的移动式上水机器人的上水方法，包括如下步骤：

1）当列车到站前，车站控制中心的计算机发送相应列车各车厢水箱液位信息至相应的自带水箱的移动式上水机器人；

2）机器人本体从充电端移动至补水端，根据列车水箱水位信息和停站时间来计算本次的上水量，然后打开补水管上的第一电磁阀对水箱进行补水，其中补水量为本次对列车水箱的上水量；

3）补水完成后，机器人本体通过横向移动机构移动至列车水箱的注水口对应的位置，等待列车到达；

4）当列车停稳后，机器人本体将上水软管插入列车的注水口中，启动直流加压泵对列车水箱进行上水；

5）上水完成后机器人本体收回上水接头，并移动至充电端，进行充电，并打开水箱底部的泄水管上的第二电磁阀，将水箱内少量的余水排空。

进一步地，根据列车水箱水位信息和列车停站时间分别计算本次所需上水量V₁和本次最大上水量V₂，当V₁≥V₂时，补水量取V₂；当V₁＜V₂时，补水量取V₁。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人的上水效率高，上水机器人在列车进站前可移动至相应位置，列车停稳后直接进行上水，节约上水时间，避免上水工人在股道间穿梭，减少安全隐患；

（2）本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人与控制柜采用无线通讯，且机器人本体内置电池，避免电源线、通讯总线干扰机器人移动，增加机器人灵活性；

（3）本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人的上水工作范围大，配置横向移动机构的移动式上水机器人较固定式上水设备具有更大的工作范围，允许不同车次列车停靠位置存在一定差异；

（4）本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人自带水箱与直流加压泵，加压泵扬程高，通过直流加压泵将水从水箱中抽出并送至列车水箱中，在单位时间内上水效率远高于传统利用管网余压的上水方式；

（5）本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人每次上水前计算最优上水量，并据此对水箱进行补水，上水时，当将水箱内的水上完后，机器人自动停止上水，该判断上水终止的措施简便可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的水箱的侧视图；

图4为本发明实施例提供的水箱的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的水箱的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人的工作流程图；

图7为本发明实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人的水箱补水量计算原理示意图；

图中：1、控制柜，2、充电桩，3、导轨，4、移动底座，5、水箱，6、回水干管，7、上水干管，8、补水管，9、泄水管，10、回水斗，11、回水立管，12、溢流管，13、通气管，14、防虫罩，15、机器人底座，16、管箍，17、上水软管，18、第一臂杆，19、第一关节，20、第二臂杆，21、第二关节，22、第三臂杆，23、第三关节，24、第四臂杆，25、第四关节，26、第五臂杆，27、第五关节，28、上水接头，29、补水口，30、转轴，31、盖板，32、流量传感器，33、第一电磁阀，34、第二电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图2所示，本发明实施例提供一种自带水箱的移动式上水机器人，包括机器人本体、控制柜1、水箱5、上水软管17以及用于驱动所述机器人本体和所述水箱5沿股道方向移动的横向移动机构；所述横向移动机构设置于车站股道之间，所述机器人本体以及所述水箱5均设置于所述横向移动机构上；所述机器人本体的末端固定有上水接头28，所述上水软管17的一端固定于所述上水接头28中，另一端通过直流加压泵与所述水箱5连通；所述机器人本体、所述横向移动机构以及所述直流加压泵均与所述控制柜1连接。本发明提供的自带水箱的移动式上水机器人的上水效率高，上水机器人在列车进站前可移动至相应位置，列车停稳后直接进行上水，节约上水时间，避免上水工人在股道间穿梭，减少安全隐患；同时配置横向移动机构的移动式上水机器人可以扩大工作范围，解决固定式上水装置工作范围小，难以适应不同型号列车的上水需求等问题。

本实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人的具体位置与数量可根据不同车型的注水口位置及数量进行调整，即每节车厢对应一台或多台移动式上水机器人。直流加压泵可设置于移动底座4内，通过直流加压泵将水从水箱5中抽出，然后通过上水软管17和上水接头28送至列车水箱中。上水软管17通过管箍16固定于机器人本体的臂杆外壁上，上水接头28固定于机器人本体的臂杆末端，上水软管17在机器人本体的臂杆末端嵌入上水接头28中。本实施例中的列车水箱内设有液位传感器，便于车站控制中心的计算机在当列车到站前发送相应列车各车厢水箱液位信息至相的自带水箱的移动式上水机器人，根据列车水箱水位信息和停站时间来计算本次的上水量，然后进行补水。

进一步地，如图3所示，所述水箱5上设有补水口29，所述横向移动机构的一侧设有补水管8，所述补水管8的出水端与所述补水口29相对应。补水管8的出水端正对补水口29，当机器人本体移动至补水管8的一端时，补水管8的出水端伸入补水口29内对水箱5进行补水。

更进一步地，如图4和图5所示，所述水箱5的补水口29处设有转轴30和盖板31，所述转轴30固定于所述补水口29的上边缘，所述盖板31的顶部与所述转轴30转动连接，所述盖板31的底部位于所述补水口29下边缘的内侧。盖板31可绕转轴30进行转动，当水箱5靠近补水管8时，补水管8的出水端能将盖板31顶起进行加水，补水后，水箱5远离补水管8时，盖板31在重力作用下自动关闭。同时盖板31的底部位于补水口29下边缘的内侧，以防止虫鼠或者其他杂物进入水箱5中。

更进一步地，如图1所示，所述车站股道之间设有上水干管7，所述补水管8与所述上水干管7连通；所述补水管8上依次设有第一电磁阀33与流量传感器32，所述流量传感器32和所述第一电磁阀33均与所述控制柜1连接。本实施例中的上水干管7沿股道间排水沟侧壁敷设，通过管道支架、管卡固定。在列车到站前，就已经根据列车水箱水位信息和停站时间来计算本次的上水量，打开第一电磁阀33进行上水，流量传感器32进行流量监测，并将信息反馈至控制柜1，达到计算的上水量时，控制柜1控制第一电磁阀33关闭，完成上水。

进一步地，如图1和图3所示，所述水箱5的顶部设有通气管13，所述通气管13的一端与所述水箱5连通，另一端呈向下弯曲状，防止灰尘等通过通气管13进入水箱5内。通气管13向下弯的末端设有防虫罩14，防止虫鼠进入堵塞通气管13。

进一步地，如图1所示，所述水箱5的底部与泄水管9连通，所述泄水管9上设有第二电磁阀34，所述第二电磁阀34与所述控制柜1连接。当机器人本体移动至充电端时，泄水管9的末端正对回水立管10上的回水斗10，机器人本体进行充电时，通过泄水管9排出水箱5内的水，以便下一次列车来时，根据计算的上水量对水箱5进行上水，以避免水箱5内的水量超出列车水箱的所需量过多，造成水资源的浪费。第二电磁阀34与列车水箱内的液位传感器都与机器人底座15中的无线信号传输装置连接，该无线信号传输装置能与控制柜1进行无线数据传输。

更进一步地，如图1所示，所述车站股道之间还设有回水干管6，所述回水干管6与回水立管11的底部连通，所述回水立管11的顶部设有回水斗10，所述回水斗10与所述泄水管9相对应。本实施例中的回水干管6沿股道间排水沟侧壁敷设，通过管道支架、管卡固定。回水干管6内的水最终回流至车站回用水池，回水干管以2‰~5‰的坡度坡向回用水池。

进一步地，所述横向移动机构远离所述补水管8的一侧设有用于为所述机器人本体提供充电的充电桩2，所述充电桩2与所述控制柜1连接。充电桩2与控制柜1位于横向移动机构的一侧，与补水管8相对，充电桩2中有电源线从控制柜1引出；机器人本体内置电池，避免电源线、通讯总线干扰机器人本体移动路线，增加机器人灵活性，底座内的直流电源为移动底座4和机器人本体的各关节供电，充电桩2对机器人本体的充电方式可以是无线充电或接触式充电。

作为一种实施方式，如图1所示，所述横向移动机构包括导轨3和移动底座4，所述移动底座4滑动设置于导轨3上，所述机器人本体和水箱5均设置于所述移动底座4上。移动底座4可以沿导轨3进行平移，作为一种实现方式，导轨3上设有滑槽，移动底座4的；底部设有可沿滑槽滑动的滚轮，通过滚轮滑动带动移动底座4的移动；也可以通过在导轨3的两内侧设置导轨卡齿，在移动底座4的两外侧设置齿轮，通过齿轮与导轨卡齿配合实现移动底座4的平移，并最终实现机器人本体和水箱5的平移，进一步扩大机器人本体的可操作范围，能够有效地解决不同车次列车停靠位置存在一定差异导致列车水箱注水口位置有所差异的问题。

如图1和图2所示，本实施例提供的机器人本体为六自由度关节型机器人，包括机器人底座15、第一臂杆18、第二臂杆20、第三臂杆22、第四臂杆24以及第五臂杆26，机器人底座15的底部固定于移动底座4上，机器人底座15的顶部与第一臂杆18的底部固定，第一臂杆18的顶部通过第一关节19与第二臂杆20的底部铰接，第二臂杆20的顶部通过第二关节21与第三臂杆22的底部铰接，第三臂杆22的的顶部通过第三关节23与第四臂杆24的底部铰接，第四臂杆24的的顶部通过第四关节25与第五臂杆26的底部铰接，第五臂杆26的顶部通过第五关节27与上水接头28的底部铰接。本实施例中的机器人本体运动轴分定制运动轴和模块式运动轴两种，其中模块式运动轴具有标准长度，可根据不同车站的具体需求进行拼接，而对于部分现场条件复杂的车站，可根据其具体情况进行定制运动轴，长度、宽度作适当调整。

如图6所示，本发明实施例还提供一种自带水箱的移动式上水机器人的上水方法，包括如下步骤：

1）当列车到站前，车站控制中心的计算机发送相应列车各车厢水箱液位信息至相应的自带水箱的移动式上水机器人；

2）机器人本体从充电端移动至补水端，根据列车水箱水位信息和停站时间来计算本次的上水量，然后打开补水管上的第一电磁阀33对水箱5进行补水，其中补水量为本次对列车水箱的上水量；

3）补水完成后，机器人本体通过移动底座4移动至列车水箱的注水口对应的位置，等待列车到达；

4）当列车停稳后，机器人本体将上水软管17插入列车的注水口中，启动直流加压泵对列车水箱进行上水；

5）上水完成后机器人本体收回上水接头28，并移动至充电端，进行充电，并打开水箱5底部的泄水管9上的第二电磁阀34，将水箱5内少量的余水排空。

采用本实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人进行上水，上水效率高，对行车影响小，工作范围大，节约水资源。每上完一次水，通过泄水管9排出水箱5内的水，以便下一次列车来时，根据计算的列车水箱的上水量对水箱5进行上水，以避免水箱5内的水量超出列车水箱的所需量过多，造成水资源的浪费。本实施例提供的机器人本体末端的两侧分别设有两个CCD相机，且各个CCD相机均与控制柜1连接，用于获取操作环境中的三维图像信息，并将该三维图像信息传送至中控室的监控计算机上，由监控计算机根据上水接头28与注水口的相对位置，计算机器人本体的平移量以及各个关节的转动角度，并将计算结果发送至车站相应的控制柜1，控制柜1控制机器人本体的平移以及各个关节的旋转实现上水接头28与列车注水口的对接，实现上水。

进一步地，如图7所示，根据列车水箱水位信息和列车停站时间分别计算本次所需上水量V₁和本次最大上水量V₂，当V₁≥V₂时，补水量取V₂；当V₁＜V₂时，补水量取V₁。采用本实施例提供的自带水箱的移动式上水机器人上水，且每次上水前计算最优上水量，并据此对水箱5进行补水，上水时将水箱5内的水上完后机器人本体自动停止上水，该判断上水终止的措施简便可靠。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：包括机器人本体、控制柜（1）、水箱（5）、上水软管（17）以及用于驱动所述机器人本体和所述水箱（5）沿股道方向移动的横向移动机构；所述横向移动机构设置于车站股道之间，所述机器人本体以及所述水箱（5）均设置于所述横向移动机构上；所述机器人本体的末端固定有上水接头（28），所述上水软管（17）的一端固定于所述上水接头（28）中，另一端与所述水箱（5）连通；所述机器人本体以及所述横向移动机构均与所述控制柜（1）连接。

2.如权利要求1所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述水箱（5）上设有补水口（29），所述横向移动机构的一侧设有补水管（8），所述补水管（8）的出水端与所述补水口（29）相对应。

3.如权利要求2所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述水箱（5）的补水口（29）处设有转轴（30）和盖板（31），所述转轴（30）固定于所述补水口（29）的上边缘，所述盖板（31）的顶部与所述转轴（30）转动连接，所述盖板（31）的底部位于所述补水口（29）下边缘的内侧。

4.如权利要求2所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述车站股道之间设有上水干管（7），所述补水管（8）与所述上水干管（7）连通；所述补水管（8）上设有流量传感器（32）与第一电磁阀（33），所述流量传感器（32）和所述第一电磁阀（33）均与所述控制柜（1）连接。

5.如权利要求1所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述水箱（5）的顶部设有通气管（13），所述通气管（13）的一端与所述水箱（5）连通，另一端呈向下弯曲状。

6.如权利要求1所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述水箱（5）的底部与泄水管（9）连通，所述泄水管（9）上设有第二电磁阀（34），所述第二电磁阀（34）与所述控制柜（1）连接。

7.如权利要求6所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述车站股道之间还设有回水干管（6），所述回水干管（6）与回水立管（11）的底部连通，所述回水立管（11）的顶部设有回水斗（10），所述回水斗（10）与所述泄水管（9）相对应。

8.如权利要求1所述的一种自带水箱的移动式上水机器人，其特征在于：所述横向移动机构远离所述补水管（8）的一侧设有用于为所述机器人本体提供充电的充电桩（2），所述充电桩（2）与所述控制柜（1）连接。

9.一种自带水箱的移动式上水机器人的上水方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）当列车到站前，车站控制中心的计算机发送相应列车各车厢水箱液位信息至相应的自带水箱的移动式上水机器人；

2）机器人本体从充电端移动至补水端，根据列车水箱水位信息和停站时间来计算本次的上水量，然后打开补水管上的第一电磁阀（33）对水箱（5）进行补水，其中补水量为本次对列车水箱的上水量；

3）补水完成后，机器人本体通过横向移动机构移动至列车的注水口对应的位置，等待列车到达；

4）当列车停稳后，机器人本体将上水软管（17）插入列车的注水口中，启动直流加压泵对列车水箱进行上水；

5）上水完成后机器人本体收回注水管，并移动至充电端，进行充电，并打开水箱（5）底部的泄水管（9）上的第二电磁阀（34），将水箱（5）内的余水排空。

10.如权利要求9所述的一种自带水箱的移动式上水机器人的上水方法，其特征在于：根据列车水箱水位信息和列车停站时间分别计算本次所需上水量V₁和本次最大上水量V₂，当V₁≥V₂时，补水量取V₂；当V₁＜V₂时，补水量取V₁。