CN111103863B - 轨道交通车辆智能检修机器人、检修系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆智能检修机器人、检修系统及方法，包括里程定位装置、触发定位装置、驱动装置、故障检修装置和主控制器，主控制器用于根据里程定位装置和触发定位装置所获取的数据信息来控制驱动装置制动停车，并在驱动装置制动停车后，根据轨道交通车辆的底部关键部件的空间参数数据来控制故障检修装置对所述轨道交通车辆的底部关键部件进行故障采集和检修。本发明实现了对轨道交通车辆底部关键部件的故障自主检测和维修，达到了减轻轨道交通车辆运营单位人工检修工作力度的目的，提高了检修效率的同时保证了检修质量的稳定性。

Description

轨道交通车辆智能检修机器人、检修系统和方法

技术领域

本发明涉及轨道交通检修技术领域，尤其是涉及轨道交通车辆智能检修机器人、检修系统和方法。

背景技术

随着国内轨道交通运营里程和网络化规模扩大，以及轨道交通车辆开行密度的加大，轨道交通车辆检修效率和检修质量已经成为了确保高效安全运营和服务品质的关键因素。

目前轨道交通车辆采取人工进行检修的作业方式主要面临以下几大问题：

a)检修效率问题

1.轨道交通车辆结构复杂度高，细小部件数量多，检修作业人员较难记住复杂结构各零部件的正常状态形式，判断故障较难，人工检修效率不高。

2.轨道交通车辆库停时间较为集中，检修作业密度大,现场检修任务重，人工检修效率与检修任务之间的矛盾日益突出。

b)检修质量问题

1.轨道交通车辆检修作业主要采取人工检修作业方式，因此检修质量受检修人员的责任心、精神及身体状态影响大，作业质量难以得到可靠保障。

2.轨道交通车辆结构复杂度高，细小部件数量多，检修作业人员较难记住复杂结构各零部件的正常状态形式，判断故障较难，检修质量不高，且容易造成误检、漏检及漏修。

3.由于没有对所有轨道交通车辆零部件的检修状态记录，对于轨道交通车辆检修作业质量无法事后追踪和考核。

c)检修数据价值利用问题

1.人工快速检修作业方式，检修数据无法量化，同时无法对轨道交通车辆出现的故障情况进行准确的记录，且检修数据无法共享，检修数据价值利用率低。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种轨道交通车辆智能检修机器人，用于对所述轨道交通车辆进行故障采集和检修，所述轨道交通车辆智能检修机器人包括：

里程定位装置，用于获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离；

触发定位装置，用于采集轨道交通车辆的底部关键部件的空间参数数据；

驱动装置，用于使所述轨道交通车辆智能检修机器人制动停车；

故障检修装置，用于对所述轨道车辆进行故障采集和维修；

主控制器，用于根据所述里程定位装置和所述触发定位装置所获取的数据信息来控制所述驱动装置制动停车，并在所述驱动装置制动停车后，根据所述轨道交通车辆的底部关键部件的空间参数数据来控制所述故障检修装置对所述轨道交通车辆的底部关键部件进行故障采集和检修。

优选地，所述轨道交通车辆智能检修机器人还包括无线传输装置，用于将所述轨道交通车辆智能检修机器人的故障采集和检修数据传输至外部终端。

优选地，所述故障检修装置包括：

升降平移机构，能够沿垂直于所述轨道交通车辆底部的方向上下移动，以接近或远离所述轨道交通车辆底部；

检修单元，包括机械臂、设置在所述机械臂前端的前端检修组件以及车载检修组件，所述车载检修组件固定设置在所述轨道交通车辆智能检修机器人的车体上，所述机械臂设置在所述升降平移机构上，且所述机械臂具有多个自由度，以满足所述前端检修部件在不同方向和位置的检修要求。

根据本发明的第二方面，提出了一种轨道交通车辆智能检修系统，所述轨道交通车辆智能检修系统包括上述轨道交通车辆智能检修机器人、与所述轨道交通车辆智能检修机器人通讯连接的无线网络传输系统、以及分别与所述无线网络传输连接的现场终端和远程终端。

根据本发明的第三方面，提出了一种轨道交通车辆智能检修方法，包括以下步骤：

S1、现场终端将轨道交通车辆的信息传输至远程终端，所述远程终端向所述轨道交通车辆的信息和作业指令发送至轨道交通车辆智能检修机器人；

S2、所述轨道交通车辆智能检修机器人按照所述远程终端的作业指令进行故障采集和检修工作；

S3、所述轨道交通车辆智能检修机器人将故障采集和检修数据传输至所述远程终端进行存储、管理和识别。

优选地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、主控制器控制里程定位装置获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离，并将所获取的运行距离反馈至主控制器；

S22、主控制器控制触发定位装置采集轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据，并将所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据反馈至主控制器；

S23、主控制器将获取的轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离转化为当前运动距离信息，并将获取的所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据与其实际所对应的轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据进行对比；

S24、在所述主控制器识别所述触发定位装置所采集的轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据为所要检测的关键部件时，所述主控制器启动步骤S25，否则返回步骤S21；

S25、所述主控制器控制驱动装置进行制动停车；

S26、主控制器控制故障检修装置对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行故障采集和维修工作。

优选地，所述步骤S26具体包括以下步骤：

S261、主控制器根据所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据控制升降平移机构沿垂直于所述轨道交通车辆底部的方向移动，以满足前端检修组件和车载检修组件检修轨道交通车辆底部关键部件的高度要求；

S262、主控制器控制机械臂带动前端检修组件进行空间位置变化，以满足对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行检修的位置要求；

S263、主控制器控制前端检修组件和车载检修组件对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行故障采集和维修。

优选地，所述步骤S21采用以下方式获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离：

所述轨道交通车辆的轮轨轨道里设有包含里程信息的连续二维码或者条码码带，所述里程定位装置采用光学读码器对所述连续二维码或者条码码带进行读取以获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离。

优选地，所述步骤S21采用以下方式获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离：

根据所述轨道交通车辆智能检修机器人的齿轮齿条减速机的齿数比、齿轮轴与齿条的齿数比、伺服电机一圈所对应的驱动脉冲数量以及齿轮齿条轨道的齿条间隙获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离。

优选地，所述里程定位装置与所述主控制器之间、所述触发定位装置与所述主控制器之间以及所述无线传输装置与所述主控制器之间均通过硬连线或者以太网的方式进行通讯连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于，实现了对轨道交通车辆底部关键部件的故障自主检测和维修，达到了减轻轨道交通车辆运营单位人工检修工作力度的目的，提高了检修效率的同时保证了检修质量的稳定性。并且，本发明还实现了轨道交通车辆检修数据可查询、可追溯、可分析的效果，使检修工作从过去的孤立、依靠经验的计划维修模式走上了综合、依据动态状态的智能检修模式，实现了轨道交通车辆运用检修及高级修作业的状态化、无人化以及智能化。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1是根据本发明的轨道交通车辆智能检修机器人的结构示意图。

图2是根据本发明的轨道交通车辆智能检修机器人检修状态的结构示意图。

图3是根据本发明的轨道交通车辆智能检修系统的示意图。

图4是根据本发明的轨道交通车辆智能检修方法的流程图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的轨道交通车辆智能检修机器人4，用于对轨道交通车辆5进行故障采集和检修。图2显示了本发明的轨道交通车辆智能检修机器人4对轨道交通车辆5进行检修的状态示意图。

轨道交通车辆智能检修机器人4包括主控制器4.1、里程定位装置4.2(图1中未示出)、触发定位装置4.3、驱动装置4.4和故障检修装置4.0。

其中，里程定位装置4.2用于获取轨道交通车辆智能检修机器人4的运行距离。触发定位装置4.3用于采集轨道交通车辆5的底部关键部件的空间参数数据。驱动装置4.4用于使轨道交通车辆智能检修机器人4制动停车。故障检修装置4.0用于对轨道交通车辆5进行故障采集和维修。

主控制器4.1用于根据里程定位装置4.2和触发定位装置4.3所获取的数据信息来控制驱动装置4.4制动停车，并在驱动装置4.4制动停车后，根据轨道交通车辆5的底部关键部件的空间参数数据来控制故障检修装置4.0对轨道交通车辆5的底部关键部件进行故障采集和检修。优选地，轨道交通车辆智能检修机器人4还包括无线传输装置(图1中未示出)，用于将轨道交通车辆智能检修机器人4的故障采集和检修数据传输至外部终端。

在一实施例中，故障检修装置4.0包括升降平移机构4.6和检修单元。升降平移机构4.6能够沿垂直于轨道交通车辆5底部的方向上下移动，以接近或远离轨道交通车辆5的底部。检修单元包括机械臂4.5、设置在机械臂4.5前端的前端检修组件4.81以及车载检修组件4.82，前端检修组件4.81和车载检修组件4.82合称为故障采集/维修装置4.8。车载检修组件4.82固定设置在轨道交通车辆智能检修机器人4的车体上，机械臂4.5设置在升降平移机构4.6上，且机械臂4.5具有多个自由度，以满足前端检修部件4.81在不同方向和位置的检修要求。

在一具体的实施例中，前端检修组件4.81包括图像信息采集模块、声波信息采集模块、热源信息采集模块、振动信息故障采集模块以及维修装置模块，用于针对轨道车辆5底部的关键部件的裂纹、松脱、连接状态、老化、尺寸测量以及异物等故障进行采集和维修。

图3显示了根据本发明的轨道交通车辆智能检修系统，轨道交通车辆智能检修系统包括上述轨道交通车辆智能检修机器人4、与轨道交通车辆智能检修机器人4通讯连接的无线网络传输系统3、以及分别与无线网络传输系统3连接的现场终端2和远程终端1。

图4显示了依托本发明所述轨道交通车辆智能检修系统的检修方法，包括以下步骤：

S1、现场终端2将轨道交通车辆的信息传输至远程终端1，远程终端1向轨道交通车辆5的信息和作业指令发送至轨道交通车辆智能检修机器人4；

S2、轨道交通车辆智能检修机器人4按照远程终端1的作业指令进行故障采集和检修工作；

S3、轨道交通车辆智能检修机器人4将故障采集和检修数据传输至远程终端1进行存储、管理和识别。

在一种实施方式中，步骤S2具体包括以下步骤S21-S26。

在步骤S21中，里程定位装置4.2获取轨道交通车辆智能检修机器人4的运行距离，并将所获取的运行距离传送至主控制器4.1，主控制器4.1将获取的数据转化为轨道交通车辆智能检修机器人4的当前运动距离信息。

其中步骤S21可以采用以下两种方式获取轨道交通车辆智能检修机器人4的运行距离。其一，轨道交通车辆5的轮轨轨道里设有包含里程信息的连续二维码或者条码码带，里程定位装置4.2采用光学读码器对连续二维码或者条码码带进行读取，里程定位装置4.2通过硬连线或者以太网的方式将读取的数据实时传输至主控制器4.1，主控制器4.1将读取的数据转化为轨道交通车辆智能检修机器人4的当前运动距离信息。或者可选地，根据轨道交通车辆智能检修机器人4的齿轮齿条减速机的齿数比、齿轮轴与齿条的齿数比、伺服电机一圈所对应的驱动脉冲数量以及齿轮齿条轨道的齿条间隙获取轨道交通车辆智能检修机器人4的运行距离，里程定位装置4.2通过硬连线或者以太网的方式将读取的数据实时传输至主控制器4.1，主控制器4.1将获取的数据转化为轨道交通车辆智能检修机器人4的当前运动距离信息。

在步骤S22中，触发定位装置4.3采集轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据，并将轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据传送至主控制器4.1。可选地，触发定位装置4.3可以通过光学测量方式采集轨道交通车辆5底部关键部件的空间参数数据，实现方式可以是激光测距传感器或者激光雷达或三维相机等，本发明并不作限制。然后，触发定位装置4.3将采集的数据通过以太网通讯方式或者硬连线方式传输至主控制器4.1，主控制器4.1将获取的数据转化为轨道交通车辆智能检修机器人4的当前运动距离信息。

在步骤S23中，主控制器4.1将获取的轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据与其实际所对应的轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据进行对比。

在步骤S24中，在主控制器4.1识别触发定位装置4.3所采集的轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据为所要检测的关键部件时，主控制器4.1启动步骤S25。否则返回步骤S21，重新开始步骤，直到触发定位装置4.3所采集的轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据为所要检测的关键部件为止。

在步骤S25中，主控制器4.1控制驱动装置4.4进行制动停车。

在步骤S26中，故障检修装置4.8对轨道交通车辆5底部的关键部件进行故障采集和维修工作。步骤S26具体包括以下步骤：

S261、主控制器4.1根据轨道交通车辆5底部的关键部件的空间参数数据控制升降平移机构4.6沿垂直于轨道交通车辆5底部的方向移动，以满足前端检修组件4.81和车载检修组件4.82检修轨道交通车辆5底部关键部件的高度要求；

S262、主控制器4.1控制机械臂4.5带动前端检修组件4.81进行空间位置变化，以满足对轨道交通车辆5底部的关键部件进行检修的位置要求；

S263、主控制器4.1控制前端检修组件4.81和车载检修组件4.82对轨道交通车辆5底部的关键部件进行故障采集和维修。

工作时，轨道交通车辆智能检修机器人4的故障采集/维修装置4.8将故障采集和故障维修数据以以太网或者硬连线通讯的方式传输至主控制器4.1。主控制器4.1再通过以太网或者硬连线通讯的方式将该故障采集和故障维修数据传输至无线传输装置4.7，无线传输装置4.7通过无线通讯方式将故障采集和故障维修数据传输至远程终端1进行存储、管理和识别。若轨道交通车辆5底部的关键部件出现故障或者故障未按照标准完成维修的情况下，远程终端1进行报警、预警，并提示检修知道决策。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，采用轨道交通车辆智能检修系统实施，其中，

所述轨道交通车辆智能检修系统包括轨道交通车辆智能检修机器人和与所述轨道交通车辆智能检修机器人通讯连接的无线网络传输系统、以及分别与所述无线网络传输连接的现场终端和远程终端；

所述轨道交通车辆智能检修机器人包括：

里程定位装置，用于获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离；

触发定位装置，用于采集所述轨道交通车辆的底部关键部件的空间参数数据；

驱动装置，用于使所述轨道交通车辆智能检修机器人制动停车；

故障检修装置，用于对所述轨道车辆进行故障采集和维修；

主控制器，用于根据所述里程定位装置和所述触发定位装置所获取的数据信息来控制所述驱动装置制动停车，并在所述驱动装置制动停车后，根据所述轨道交通车辆的底部关键部件的空间参数数据来控制所述故障检修装置对所述轨道交通车辆的底部关键部件进行故障采集和检修；

无线传输装置，用于将所述轨道交通车辆智能检修机器人的故障采集和检修数据传输至外部终端；

所述检修方法包括以下步骤：

S1、现场终端将轨道交通车辆的信息传输至远程终端，所述远程终端向所述轨道交通车辆的信息和作业指令发送至轨道交通车辆智能检修机器人；

S2、所述轨道交通车辆智能检修机器人按照所述远程终端的作业指令进行故障采集和检修工作；包括如下子步骤：

S21、主控制器控制里程定位装置获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离，并将所获取的运行距离反馈至主控制器；

S22、主控制器控制触发定位装置采集轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据，并将所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据反馈至主控制器；

S23、主控制器将获取的轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离转化为当前运动距离信息，并将获取的所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据与其实际所对应的轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据进行对比；

S24、在所述主控制器识别所述触发定位装置所采集的轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据为所要检测的关键部件时，所述主控制器启动步骤S25，否则返回步骤S21；

S25、所述主控制器控制驱动装置进行制动停车；

S26、主控制器控制故障检修装置对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行故障采集和维修工作；

S3、所述轨道交通车辆智能检修机器人将故障采集和检修数据传输至所述远程终端进行存储、管理和识别。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，所述故障检修装置包括：

升降平移机构，能够沿垂直于所述轨道交通车辆底部的方向上下移动，以接近或远离所述轨道交通车辆底部；

检修单元，包括机械臂、设置在所述机械臂前端的前端检修组件以及车载检修组件，所述车载检修组件固定设置在所述轨道交通车辆智能检修机器人的车体上，所述机械臂设置在所述升降平移机构上，且所述机械臂具有多个自由度，以满足所述前端检修组件在不同方向和位置的检修要求。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，所述步骤S26具体包括以下步骤：

S261、主控制器根据所述轨道交通车辆底部的关键部件的空间参数数据控制升降平移机构沿垂直于所述轨道交通车辆底部的方向移动，以满足前端检修组件和车载检修组件检修轨道交通车辆底部关键部件的高度要求；

S262、主控制器控制机械臂带动前端检修组件进行空间位置变化，以满足对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行检修的位置要求；

S263、主控制器控制前端检修组件和车载检修组件对所述轨道交通车辆底部的关键部件进行故障采集和维修。

4.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，所述步骤S21采用以下方式获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离：

所述轨道交通车辆的轮轨轨道里设有包含里程信息的连续二维码或者条码码带，所述里程定位装置采用光学读码器对所述连续二维码或者条码码带进行读取以获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离。

5.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，所述步骤S21采用以下方式获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离：

根据所述轨道交通车辆智能检修机器人的齿轮齿条减速机的齿数比、齿轮轴与齿条的齿数比、伺服电机一圈所对应的驱动脉冲数量以及齿轮齿条轨道的齿条间隙获取所述轨道交通车辆智能检修机器人的运行距离。

6.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆智能检修方法，其特征在于，所述里程定位装置与所述主控制器之间、所述触发定位装置与所述主控制器之间以及所述无线传输装置与所述主控制器之间均通过硬连线或者以太网的方式进行通讯连接。

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