CN110806750A - 一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，包括中央控制器、通信网络、机器人以及在每条检修轨道的地沟内设置的升降平台，每个升降平台分别设置有升降控制器，中央控制器通过通信网络接收机器人发送的机器人状态信息并将其转发给升降控制器，升降控制器控制升降平台进行对应的升降动作，并且中央控制器通过通信网络接收升降控制器发送的升降平台状态信息并将其反馈给机器人，机器人判断升降平台处于正确位置时驶入或驶出升降平台。本发明采用交互式的控制方式，无需人为干预的实现自动升降转运，高安全性和可靠性，无需对基础结构进行大改造，安装快速简便，投入成本低，灵活可调性高，有效提高机器人检修效率。

Description

一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统
技术领域
本发明涉及轨道交通检测技术领域，尤其涉及一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统。
背景技术
地铁车辆是城市轨道交通中重要的组成部分，在轨道上行驶，负责运载客人。地铁车辆结构复杂，为保障地铁车辆的日常安全运营，地铁车辆在每日执行完运载任务后，都需要回到专用检修库进行检修。检修内容主要包含地铁车辆的部件松动、断裂、缺失、变形等。为了提高检修作业效率，采用机器人来替代传统的人工检修作业方式已越来越广泛。现有检修库中平行间隔设置了若干的检修轨道，检修轨道由沿轨道长度方向间隔设置的立柱支撑，在检修轨道下方开设了沿轨道长度方向的地沟，并且相邻检修轨道的地沟之间设置有分隔用的台阶，机器人沿着地沟行走来对检修轨道上的地铁车辆进行检修。
目前所采用的用于检修的机器人重量大、行走灵活性低，难以跨越台阶从一条地沟转移到另一条地沟中，极大的限制了机器人的作业范围。目前普遍的做法是在每条地沟内分别设置一个机器人，从而无需转移机器人，但此种方式所需的机器人的数量多，成本投入过高，管理繁琐复杂；还有采用起吊设备将机器人从一条地沟中吊运起来再转运到其他地沟中，此种方式效率低下，存在机器人撞伤、跌落受损的风险，转运可靠性较差；还有在每条地沟内设置斜坡的方式，机器人沿着斜坡驶出地沟，再沿着其他地沟上的斜坡进入另一条地沟，但此种方式基础结构改造工作量大，会对检修库的基础结构完整性造成破坏，实施难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，解决目前技术中实现检修用的机器人在地沟间转运的方式投入成本高、转运可靠性低的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，包括中央控制器、通信网络、机器人以及在每条检修轨道的地沟内设置的升降平台，每个升降平台分别设置有用于控制升降平台工作的升降控制器，所述的中央控制器通过通信网络接收机器人发送的机器人状态信息并将其转发给升降控制器，升降控制器控制升降平台进行对应的升降动作，并且中央控制器通过通信网络接收升降控制器发送的升降平台状态信息并将其反馈给机器人，机器人判断升降平台处于正确位置时驶入或驶出升降平台。本发明所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统将机器人、升降平台通过中央控制器集中交互控制管理，无需人为干预的实现机器人的自动升降转运，保障机器人在检修轨道的地沟间转运的稳定性和安全性，避免出现机器人与升降平台未对应而导致机器人坠落或撞击升降平台的事故，保障机器人的完好性和使用寿命，投入成本低，机器人的转运可靠性高。
进一步的，所述的升降平台固定在地沟侧壁以及检修轨道的立柱上，无需对基础结构进行大改造，实现升降平台的快速安装，不会对地沟以及立柱造成破坏，保障检修库的基础结构完整性和使用寿命。
进一步的，所述升降平台包括用于承载机器人的托板，所述托板由动力组件带动升降，并且托板由竖向的导轨进行升降导向，所述的动力组件设置在托板对角的两侧，所述的导轨设置在托板另一对角的两侧，保障升降平台的外部载荷均匀分布，确保升降平台做稳定的直线升降运动，提高升降可靠性，避免出现机器人跌落受损的状况，保障机器人的完好性和使用寿命。
进一步的，所述的升降平台上设置有称重传感器，升降控制器在进行升降动作前对升降平台进行自检，判断是否超出额定载荷，保障对机器人升降动作的可靠性。
进一步的，所述的升降平台上设置有用于检测机器人是否超出升降平台承载区域边界的边界传感器，升降控制器在进行升降动作前对升降平台进行自检，确保机器人完全进入承载区域，避免出现机器人部分超出在升降平台外而在升降过程中发生坠落的状况，提高升降可靠性和安全性，保障机器人的完好性。
进一步的，所述的升降平台将机器人提升至地沟间的台阶高度，机器人从检修轨道的立柱之间驶过转换至其他的地沟，利用现有结构来供机器人在地沟间的转运，无需对基础结构进行大改造，投入成本低，可适用于各种检修库。
进一步的，所述的升降平台的提升高度根据地沟间的台阶高度自适应可调，使用范围广、灵活性好。
进一步的，所述的机器人设置有若干台，其中的一部分或全部机器人通过同一升降平台进入一条检修轨道的地沟内同时对一架地铁车辆进行检修作业，可根据实际需要灵活调整机器人分配状况，作业效率高。
进一步的，所述的机器人采用SLAM导航系统进行路径导航及定位，利用SLAM导航系统执行路径规划、自主探索、导航等，使得机器人能在地沟内灵活精确的移动，自动避让，避免发生碰撞的状况，也无需在升降平台内设置固定标识点。
上述适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统的工作流程，机器人到达临近升降平台的指定位置处，机器人通过通信网络向中央控制器发送其状态信息，中央控制器将机器人的状态信息转发至对应的升降控制器，升降控制器驱动升降平台进行对应的升降动作后将升降平台状态信息通过通信网络发送给中央控制器，中央控制器再将升降平台状态信息反馈给机器人，机器人处理升降平台状态信息判断升降平台处于正确位置时机器人驶入升降平台，升降控制器对升降平台自检后再进行升降动作，升降平台动作完成后升降控制器发送升降平台状态信息至中央控制器，中央控制器再将升降平台状态信息反馈给机器人，机器人处理升降平台状态信息判断升降平台处于正确位置时机器人驶出升降平台，最后升降控制器控制升降平台复位。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统采用交互式的控制方式，无需人为干预的实现机器人的自动升降转运，保障机器人在检修轨道的地沟间转运的安全性和可靠性，有效避免机器人受损，保障机器人的完好性和使用寿命，无需对基础结构进行大改造，安装快速简便，适用于几乎所有的现有地铁检修库，投入成本低，灵活可调性高，有效提高机器人检修效率。
附图说明
图1为适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统的结构示意图；
图2为适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统的工作流程示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开的一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，无需对基础结构进行改造，适用于各种类型的检修库，自动化程度高，无需人工干预，转运可靠性高、安全性好，保障机器人的完好性，投入成本低。
如图1所示，一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，主要包括中央控制器1、通信网络2、机器人3以及在每条检修轨道的地沟内设置的升降平台4，通信网络优选采用wifi制式的无线网络，无需布线，安装快捷方便。每个升降平台4分别设置有用于控制升降平台4动作的升降控制器5，中央控制器1通过通信网络2接收机器人3发送的机器人状态信息并将其转发给升降控制器5，并且中央控制器1通过通信网络2接收升降控制器5发送的平台状态信息并将其反馈给机器人3，升降控制器5在接收到机器人状态信息后控制升降平台4进行相应的升降动作，机器人3接收到升降平台状态信息后判断升降平台4处于正确位置时驶入或驶出升降平台4，所述的机器人3采用SLAM导航系统进行路径导航及定位，使得机器人能在地沟内灵活精确的移动，自动避让，避免发生碰撞的状况，也无需在升降平台内设置固定标识点，确保机器人3能更稳定的进出升降平台4。
升降平台4采用化学螺栓固定在地沟侧壁以及检修轨道的立柱上，无需对基础结构进行大规模改造，实现升降平台的快速安装，不会对地沟以及立柱造成破坏，保障检修库的基础结构完整性和使用寿命，升降平台4包括动力组件和用于承载机器人3的托板，所述托板由动力组件带动升降，动力组件采用丝杆副升降机构，丝杆副升降机构主要由丝杆和螺母配套组成，沿着竖向的丝杆由电机进行驱动，托板与螺母连接，电机带动丝杆转动来使螺母沿着丝杆的轴向运动进而实现托板的升降，升降动作可靠性高、稳定性好，并且托板由竖向的导轨进行升降导向，在本实施例中，所述的动力组件设置在托板对角的两侧，所述的导轨设置在托板另一对角的两侧，采用此种对角分布的结构能有效增加结构稳定性，保障升降平台4的外部载荷均匀分布，升降平台4做稳定的直线升降运动，提高升降可靠性。具体的，丝杆副升降机构、导轨都沿着立柱设置，无需对地沟的地面挖坑设置行程区，无需对基础结构进行大改造，承载着机器人3托板提升至与地沟间的台阶等高后，机器人3从检修轨道的立柱之间驶过转换至其他的地沟，机器人3的宽度小于850mm，机器人3在原地的旋转直径小于1300mm，并且机器人3处于最低姿态(机械臂收缩状态)时机器人3的高度小于950mm，从而确保机器人3能够顺畅灵活的从检修轨道的立柱之间转换到其他地沟中。并且所述的升降平台4的提升高度根据地沟间的台阶高度自适应可调，可在托板靠台阶一侧设置红外检测器，在托板超出台阶顶面红外检测器检测不到台阶时便停止提升，自动适应不同高度的台阶，适配于各种检修库，适用范围广。
所述的升降平台4上设置有称重传感器，并且所述的升降平台4上还设置有用于检测机器人是否超出升降平台承载区域(即托板)边界的边界传感器，在升降平台4进行升降动作前以及升降过程中，升降控制器5对升降平台4进行自检，判断机器人3是否超出承载区域边界以及是否超出额定载荷等，保障升降平台4对机器人3升降动作的可靠性，避免出现机器人3坠落受损的状况。
为了提高灵活可调性以及检修效率，所述的机器人3设置有若干台，其中的一部分或全部机器人3通过同一升降平台4进入一条检修轨道的地沟内同时对一架地铁车辆进行检修作业，多台机器人3同时工作可以极大的提高检修效率，缩短地铁车辆的检修时间，一个检修库内的机器人3的数量可以随需要灵活增减，提高作业效率的同时也避免出现机器人3闲置的状况，避免成本投入过高。
如图2所示，上述适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统的具体工作流程包括：
当机器人3需要转运时，机器人3到达临近升降平台4的指定位置处，机器人3通过通信网络2向中央控制器1发送机器人状态信息(包括机器人编号、机器人位置信息、需要进入的升降平台的编号信息等)；
中央控制器1通过通信网络2向机器人3所要进入的升降平台4的升降控制器5发送机器人状态信息，升降控制器5根据机器人状态信息使升降平台4动作到机器人3所在高度准备就绪(机器人3在地沟内时则升降平台4下降到地沟底面，机器人3在台阶上时则升降平台4上升到台阶高度)；
然后升降控制器5向中央控制器1反馈升降平台就绪状态信息；
中央控制器1再将升降平台就绪状态信息通过通信网络2反馈给机器人3；
机器人3处理升升降平台的就绪状态信息判断升降平台4处于正确位置时驶入升降平台4内，并且机器人3向中央控制器1发送机器人驶入完成状态信息；
中央控制器1将机器人驶入完成状态信息转发给对应的升降控制器5；
升降控制器5对升降平台4进行自检(包括机器人是否超出边界、重量信息、平衡信息、高度信息、工作状态等)，边界传感器、称重传感器等部件工作，判断机器人3是否超出承载区域边界以及是否超出额定载荷；
在自检完成合格后(机器人3未超出承载区域边界、机器人3未超出额定载荷)，升降控制器5驱使升降平台4开始进行升降动作将机器人3升降到所需的位置，在升降平台4的升降过程中，升降控制器5持续进行自检，确保提升过程的可靠性，避免出现机器人3坠落受损的状况；
在升降平台4升降到位时，升降控制器5向中央控制器1反馈升降平台到位状态信息；
中央控制器1将升降平台到位状态信息再反馈给机器人3；
机器人3处理升降平台到位状态信息判断升降平台4处于正确位置时驶出升降平台4，并向中央控制器1发送机器人驶出完成状态信息；
中央控制器1再将机器人驶出完成状态信息发送给对应的升降控制器5；
升降控制器5对升降平台4进行自检，边界传感器、称重传感器等部件工作，判断机器人3是否还处于承载区域内以及是否超出空载载荷等；
在自检完成合格后，升降平台4复位并通过升降控制器5向中央控制器1反馈升降平台复位状态信息。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，包括中央控制器(1)、通信网络(2)、机器人(3)以及在每条检修轨道的地沟内设置的升降平台(4)，每个升降平台(4)分别设置有升降控制器(5)，所述的中央控制器(1)通过通信网络(2)接收机器人(3)发送的机器人状态信息并将其转发给升降控制器(5)，升降控制器(5)控制升降平台(4)进行对应的升降动作，并且中央控制器(1)通过通信网络(2)接收升降控制器(5)发送的升降平台状态信息并将其反馈给机器人(3)，机器人(3)判断升降平台(4)处于正确位置时驶入或驶出升降平台(4)。
2.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的升降平台(4)固定在地沟侧壁以及检修轨道的立柱上。
3.根据权利要求2所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述升降平台(4)包括用于承载机器人(3)的托板，所述托板由动力组件带动升降，并且托板由竖向的导轨进行升降导向，所述的动力组件设置在托板对角的两侧，所述的导轨设置在托板另一对角的两侧。
4.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的升降平台(4)上设置有称重传感器。
5.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的升降平台(4)上设置有用于检测机器人(3)是否超出升降平台承载区域边界的边界传感器。
6.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的升降平台(4)将机器人(3)提升至地沟间的台阶高度，机器人(3)从检修轨道的立柱之间驶过转换至其他的地沟。
7.根据权利要求6所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的升降平台(4)的提升高度根据地沟间的台阶高度自适应可调。
8.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的机器人(3)设置有若干台，其中的一部分或全部机器人(3)通过同一升降平台(4)进入一条检修轨道的地沟内同时对一架地铁车辆进行检修作业。
9.根据权利要求1所述的适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统，其特征在于，所述的机器人(3)采用SLAM导航系统进行路径导航及定位。
10.权利要求1至9任一项所述适用于地铁车辆列检机器人的自动转运系统的工作流程，其特征在于，机器人(3)到达临近升降平台(4)的指定位置处，机器人(3)通过通信网络(2)向中央控制器(1)发送其状态信息，中央控制器(1)将机器人(3)的状态信息转发至对应的升降控制器(5)，升降控制器(5)驱动升降平台(4)进行对应的升降动作后将升降平台(4)的状态信息通过通信网络(2)发送给中央控制器(1)，中央控制器(1)再将升降平台(4)的状态信息反馈给机器人(3)，机器人(3)处理升降平台(4)的状态信息判断升降平台(4)处于正确位置时机器人(3)驶入升降平台(4)，升降控制器(5)对升降平台(4)自检后进行升降动作，升降平台(4)动作完成后升降控制器(5)发送升降平台(4)的状态信息至中央控制器(1)，中央控制器(1)再将升降平台(4)的状态信息反馈给机器人(3)，机器人(3)处理升降平台(4)的状态信息判断升降平台(4)处于正确位置时机器人(3)驶出升降平台(4)，最后升降控制器(5)控制升降平台(4)复位。
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