CN111452018A - 一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，包括布管主机、横向滑轨组件和纵向滑轨组件；横向滑轨组件包括第一矩形框架和安装在第一矩形框架的四个角部的四个第一万向轮，第一矩形框架由横向齿条、横向导轨与两根纵向连接杆固定连接形成；纵向滑轨组件包括第二矩形框架和安装在第二矩形框架的四个角部的四个第二万向轮，第二矩形框架由纵向齿条、纵向导轨与两根横向连接杆固定连接形成；布管主机通过与纵向齿条、纵向导轨、横向齿条、横向导轨的配合而前、后、左、右移动和上下浮动，带动带接头软管在车厢内进行排布。采用本发明能代替人工进行带接头软管的自动排布，提高布管效率和作业安全性，提升车厢内的装载量。

Description

一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置

技术领域

本发明属于带接头软管的自动撤收领域，具体涉及一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置。

背景技术

由于软管（即软质管线）具有折叠卷绕，管路敷设和撤收容易，车载携行效率高等特点，其在消防、长距离输水及输油作业中得到了广泛应用。软管通常采用在编织带内层或内外两层敷胶的工艺进行生产，质地柔软可以折叠，为了便于敷设，通常按一定长度裁剪并在两端连接硬质管接头，敷设时将多段软管通过硬质接头首尾相连实现长距离输送。消防系统中常用软管一般口径较小，通常单根收卷成盘，便于储存。在远程供水、供油应用中，尤其是远程供水应用中常常采用大口径软管，很难靠人工单根收卷成盘，通常将整个管路连同硬质接头一起通过机械收卷机构收卷，再由人工折叠排布到车厢中存放（参见图1）。这种操作方式，作业人员须在车厢中来回走动，劳动强度大；尤其当车辆行驶在崎岖山路时，为了保证作业人员作业时的安全性，带接头软管不能装得太满，否则作业人员在车厢中由于重心过高，容易从车厢中甩出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，以代替人工进行带接头软管的排布，提高布管效率和作业安全性，提升车厢内带接头软管的装载量。

本发明所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，包括布管主机、横向滑轨组件和纵向滑轨组件；所述横向滑轨组件包括第一矩形框架和分别安装在第一矩形框架的四个角部的四个第一万向轮，第一矩形框架由横向齿条、横向导轨与两根纵向连接杆固定连接形成；所述纵向滑轨组件包括第二矩形框架和分别安装在第二矩形框架的四个角部的四个第二万向轮，第二矩形框架由纵向齿条、纵向导轨与两根横向连接杆固定连接形成；所述布管主机与纵向齿条、纵向导轨配合，布管主机运动能带动第一矩形框架通过第一万向轮在车厢左、右侧壁上的滑动而前后移动和上下浮动，所述布管主机与横向齿条、横向导轨配合，布管主机运动能带动第二矩形框架通过第二万向轮在车厢前、后壁上的滑动而左右移动和上下浮动。布管作业时，带接头软管的一部分穿过布管主机且被压在布管主机下面，布管主机前、后、左、右移动带动带接头软管在车厢内排布，一层布满之后，布管主机在软管层的支撑下向上浮动，带动横向滑轨组件和纵向滑轨组件也向上浮动，然后再进行另一层的排布，随着软管层层数的不断增加，机器人装置不断向上浮动，且布管主机始终压在最上层的带接头软管上，机器人装置的重量有压实带接头软管的作用。在机器人装置移动和上下浮动过程中，四个第一万向轮、四个第二万向轮避免了第一矩形框架、第二矩形框架运动时出现倾斜卡滞现象，保证了排布的顺畅性。

优选的，所述布管主机包括主机框架、两个无动力上辊轮、两个无动力下辊轮、检测单元、行走驱动单元、软管拖拽单元和控制单元，检测单元、行走驱动单元、软管拖拽单元分别通过信号线与控制单元连接；检测单元安装在主机框架上，能检测布管主机的位置，并将布管主机的位置信息发送给控制单元；行走驱动单元安装在主机框架上，与横向齿条、横向导轨、纵向齿条、纵向导轨配合，在控制单元的控制下能驱动布管主机在整个车厢范围内前、后、左、右移动，并将能反映布管主机的移动速度的信息反馈给控制单元；软管拖拽单元安装在主机框架内，在控制单元的控制下能对收卷机构回收的带接头软管进行拖拽，使之穿过布管主机并随布管主机的运动（包括前、后、左、右移动和上下浮动）而排布到车厢内形成软管层；两个无动力上辊轮分别安装在主机框架上侧的两个角部上，能对拖拽的带接头软管进行导引，减少摩擦阻力，两个无动力下辊轮分别安装在主机框架下侧的两个角部上，能在软管层表面滚动，实现对布管主机的行走导引及对软管层中带接头软管的压实。

优选的，所述主机框架由左框架板、右框架板和位于左框架板与右框架板之间的连接件固定连接形成，左框架板与右框架板相互平行；所述的两个无动力上辊轮、两个无动力下辊轮都位于左框架板与右框架板之间，两个无动力上辊轮的一端分别与左框架板上侧的两个角部连接，两个无动力上辊轮的另一端分别与右框架板上侧的两个角部连接，两个无动力下辊轮的一端分别与左框架板下侧的两个角部连接，两个无动力下辊轮的另一端分别与右框架板下侧的两个角部连接。

优选的，所述检测单元包括第一、第二纵向接近传感器和第一、第二横向接近传感器，第一、第二纵向接近传感器和第一、第二横向接近传感器都安装在主机框架上且分别通过信号线与控制单元连接，第一纵向接近传感器朝前伸出，将检测的布管主机是否与车厢前壁接触的信息发送给控制单元，第二纵向接近传感器朝后伸出，将检测的布管主机是否与车厢后壁接触的信息发送给控制单元，第一横向接近传感器朝左伸出，将检测的布管主机是否与车厢左侧壁接触的信息发送给控制单元，第二横向接近传感器朝右伸出，将检测的布管主机是否与车厢右侧壁接触的信息发送给控制单元。

优选的，所述检测单元还包括第三、第四纵向接近传感器和第三、第四横向接近传感器，第三、第四纵向接近传感器和第三、第四横向接近传感器分别通过信号线与控制单元连接，第三纵向接近传感器安装在右框架板前部且朝前伸出，将检测的布管主机是否与车厢前壁接触的信息发送给控制单元，第四纵向接近传感器安装在右框架板后部且朝后伸出，将检测的布管主机是否与车厢后壁接触的信息发送给控制单元，第三横向接近传感器安装在左框架板后部且朝左伸出，将检测的布管主机是否与车厢左侧壁接触的信息发送给控制单元，第四横向接近传感器安装在右框架板后部且朝右伸出，将检测的布管主机是否与车厢右侧壁接触的信息发送给控制单元；所述第一纵向接近传感器安装在左框架板前部，第二纵向接近传感器安装在左框架板后部，第一横向接近传感器安装在左框架板前部，第二横向接近传感器安装在右框架板前部。

优选的，所述行走驱动单元包括横向移动驱动单元和纵向移动驱动单元。所述横向移动驱动单元包括横向驱动电机、横向减速机、两个第一横向导轮、两个第二横向导轮和两个第三横向导轮，横向驱动电机和横向减速机安装在左框架板上，横向驱动电机通过信号线与控制单元连接，横向驱动电机与横向减速机传动连接，横向减速机的带齿输出轴与横向齿条啮合，两个第一横向导轮位于横向齿条下方与横向齿条接触配合，且分别可转动的连接在两个第一支座上，两个第一支座分别固定在左框架板下部和右框架板下部，两个第二横向导轮位于横向导轨上方与横向导轨接触配合，且分别可转动的连接在两个第二支座上，两个第二支座分别固定在左框架板下部和右框架板下部，两个第三横向导轮位于横向导轨下方与横向导轨接触配合，且分别可转动的连接在两个第三支座上，两个第三支座分别固定在左框架板下部和右框架板下部。所述纵向移动驱动单元包括纵向驱动电机、纵向减速机、两个第一纵向导轮、两个第二纵向导轮和一个第三纵向导轮，纵向驱动电机和纵向减速机安装在左框架板上，纵向驱动电机通过信号线与控制单元连接，纵向驱动电机与纵向减速机传动连接，纵向减速机的带齿输出轴与纵向齿条啮合，两个第一纵向导轮位于纵向齿条下方与纵向齿条接触配合，且分别可转动的连接在两个第四支座上，两个第四支座间隔固定在左框架板下部，纵向减速机的带齿输出轴与两个第一纵向导轮呈三角形布置，两个第二纵向导轮位于纵向导轨下方与纵向导轨接触配合，且分别可转动的连接在两个第五支座上，两个第五支座间隔固定在右框架板下部，一个第三纵向导轮位于纵向导轨上方与纵向导轨接触配合，且可转动的连接在一个第六支座上，第六支座固定在右框架板下部，两个第二纵向导轮与一个第三纵向导轮呈三角形布置。

优选的，所述软管拖拽单元有两种结构形式：第一种软管拖拽单元包括两个齿轮、两个纺车转轮和两个辊电机，每个纺车转轮都包括一个轴套、n根弹簧、n根左辐条和n根右辐条，n根左辐条与n根右辐条结构尺寸相同，n根左辐条沿轴套径向均匀分布且内端与轴套的外壁左端部焊接，n根右辐条沿轴套径向均匀分布且内端相对应的与轴套的外壁右端部焊接（即n根左辐条与n根右辐条在轴套轴向分别对齐），n根弹簧沿轴套圆周方向均匀分布且左端分别与n根左辐条的外端部垂直连接、右端分别相对应的与n根右辐条的外端部垂直连接，n根弹簧分别与n根左辐条、n根右辐条垂直，作为纺车转轮的经线，两个纺车转轮并排布置且其轴线之间的距离d满足：2r+t＜d＜2r+2t，两个辊电机分别嵌装在两个轴套内通过信号线与控制单元连接且能带动轴套转动（相应的能带动两个纺车转轮转动），两个辊电机的左端轴伸都固定支撑在左框架板上，两个辊电机的右端轴伸都固定支撑在右框架板上，两个齿轮分别固定安装在两个轴套的左端或者右端且相互啮合，齿轮能跟随轴套转动，用于同步两纺车转轮的转动；其中，n为整数且n≥3，r表示轴套的外径，t表示左辐条沿轴套径向的长度（稍微大于一个纺车转轮的弹簧到其轴套的外壁的距离）。第二种软管拖拽单元包括两个齿轮、两个纺车转轮、一个辊电机和一根连接轴，每个纺车转轮都包括一个轴套、n根弹簧、n根左辐条和n根右辐条，n根左辐条与n根右辐条结构尺寸相同，n根左辐条沿轴套径向均匀分布且内端与轴套的外壁左端部焊接，n根右辐条沿轴套径向均匀分布且内端相对应的与轴套的外壁右端部焊接（即n根左辐条与n根右辐条在轴套轴向分别对齐），n根弹簧沿轴套圆周方向均匀分布且左端分别与n根左辐条的外端部垂直连接、右端分别相对应的与n根右辐条的外端部垂直连接，n根弹簧分别与n根左辐条、n根右辐条垂直，作为纺车转轮的经线，两个纺车转轮并排布置且其轴线之间的距离d满足：2r+t＜d＜2r+2t，辊电机嵌装在一个轴套内通过信号线与控制单元连接且能带动该轴套转动（相应的能带动该纺车转轮转动），辊电机的左端轴伸固定支撑在左框架板上，辊电机的右端轴伸固定支撑在右框架板上，另一个轴套可转动的套在连接轴上，连接轴的两端分别固定支撑在左、右框架板上，两个齿轮分别固定安装在两个轴套的左端或者右端且相互啮合，辊电机带动一个轴套转动，该轴套带动其上的齿轮转动，该齿轮带动另一个齿轮同步转动，另一个齿轮带动另一个轴套转动（相应的带动另一个纺车转轮转动），从而实现两纺车转轮的同步转动；其中，n为整数且n≥3，r表示轴套的外径，t表示左辐条沿轴套径向的长度（稍微大于一个纺车转轮的弹簧到其轴套的外壁的距离）。采用弹簧作为经线，伸缩自如，硬质接头能顺利通过软管拖拽单元；当硬质接头进入两纺车转轮之间时，弹簧将受挤压而伸长但始终包裹硬质接头使之随纺车转轮的转动被传送拖拽，随布管主机的移动被平铺到车厢内。

优选的，所述n的取值为6，相邻两根左辐条或者右辐条之间的夹角为60°。带接头软管穿过两个纺车转轮之间，由于弹簧的作用使得带接头软管被推挤形成S弯，两个纺车转轮相对转动时将产生很大的摩擦力便于拖拽带接头软管通过，从而在不压迫带接头软管的条件下获得了较大的拖拽摩擦力，对带接头软管损伤小。

优选的，所述连接件为四根中间连接杆，四根中间连接杆与左、右框架板相互垂直，其中两根中间连接杆的一端与左框架板的前部固定连接、另一端与右框架板的前部固定连接，另外的两根中间连接杆的一端与左框架板的后部固定连接、另一端与右框架板的后部固定连接；所述左框架板上设置有控制盒，所述控制单元安装在控制盒内。

本发明具有如下效果：

（1）采用布管主机加横向滑轨组件和纵向滑轨组件的方式，装置结构简单，占用空间少，便于布置在车厢内部。

（2）机器人装置由电力驱动，可以直接利用汽车电源，无需液压等复杂的辅助装置。

（3）机器人装置高度尺寸小，无需留出更多车厢上层空间，安全作业条件下能布放更多带接头软管，提高了布管效率和作业安全性，提升了车厢内带接头软管的装载量。

（4）机器人装置直接在已布放的软管层上移动，保证了布管的准确性，其重量还有压实的作用。

附图说明

图1为现有的带接头软管在车厢内排布的示意图。

图2为实施例1的结构示意图。

图3为实施例1中布管主机的主视图。

图4为实施例1中布管主机的右视图。

图5为实施例1中布管主机的俯视图。

图6为实施例1中软管拖拽单元的俯视图。

图7为实施例1中软管拖拽单元拖拽带接头软管的示意图。

图8为实施例1中带接头软管的硬质接头通过两个纺车转轮时的示意图。

图9为带接头软管撤收时实施例1的机器人装置工作的俯视图。

图10为带接头软管撤收时实施例1的机器人装置工作的主视图。

图11为实施例2中软管拖拽单元拖拽带接头软管的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：如图1至图8所示的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，包括布管主机1、横向滑轨组件（与车厢内部横向尺寸相匹配）和纵向滑轨组件（与车厢内部纵向尺寸相匹配）。

横向滑轨组件包括第一矩形框架和分别安装在第一矩形框架的四个角部的四个第一万向轮5，第一矩形框架由长度相同的横向齿条2、横向导轨3与相同的两根纵向连接杆4固定连接形成。纵向滑轨组件包括第二矩形框架和分别安装在第二矩形框架的四个角部的四个第二万向轮6，第二矩形框架由长度相同的纵向齿条7、纵向导轨8与相同的两根横向连接杆9固定连接形成。

布管主机1包括主机框架、两个无动力上辊轮10、两个无动力下辊轮11、检测单元、行走驱动单元、软管拖拽单元和控制单元。

主机框架由左框架板12、右框架板13和位于左框架板12与右框架板13之间的四根中间连接杆14固定连接形成。左框架板12与右框架板13相互平行，四根中间连接杆14与左框架板12、右框架板13相互垂直，其中两根中间连接杆14的一端与左框架板12的前部固定连接，两根中间连接杆14的另一端与右框架板13的前部固定连接，另外的两根中间连接杆14的一端与左框架板12的后部固定连接，另外的两根中间连接杆14的另一端与右框架板13的后部固定连接，左框架板12上设置有控制盒39，控制单元安装在控制盒39内。两个无动力上辊轮10、两个无动力下辊轮11都位于左框架板12与右框架板13之间，两个无动力上辊轮10的一端分别与左框架板12上侧的两个角部连接，两个无动力上辊轮10的另一端分别与右框架板13上侧的两个角部连接，两个无动力下辊轮11的一端分别与左框架板12下侧的两个角部连接，两个无动力下辊轮11的另一端分别与右框架板13下侧的两个角部连接。两个无动力上辊轮10能对拖拽的带接头软管进行导引，减少摩擦阻力，两个无动力下辊轮11能在软管层表面滚动，实现对布管主机的行走导引及对软管层的压实。

检测单元包括第一纵向接近传感器15、第二纵向接近传感器16、第三纵向接近传感器19、第四纵向接近传感器20和第一横向接近传感器17、第二横向接近传感器18、第三横向接近传感器21、第四横向接近传感器22。第一纵向接近传感器15通过信号线与控制单元连接且可调节的安装在左框架板12前部朝前伸出，能检测布管主机是否与车厢43前壁接触，并将布管主机是否与车厢前壁接触的信号发送给控制单元；第二纵向接近传感器16通过信号线与控制单元连接且可调节的安装在左框架板12后部朝后伸出，能检测布管主机是否与车厢43后壁接触，并将布管主机是否与车厢后壁接触的信号发送给控制单元；第三纵向接近传感器19通过信号线与控制单元连接且可调节的安装在右框架板13前部朝前伸出，能检测布管主机是否与车厢43前壁接触，并将布管主机是否与车厢前壁接触的信号发送给控制单元，第四纵向接近传感器20通过信号线与控制单元连接且可调节的安装在右框架板13后部朝后伸出，能检测布管主机是否与车厢43后壁接触，并将布管主机是否与车厢后壁接触的信号发送给控制单元。第一、第三纵向接近传感器朝前伸出的长度可以调节，第二、第四纵向接近传感器朝后伸出的长度可以调节。第一横向接近传感器17通过信号线与控制单元连接且安装在左框架板12前部朝左伸出，能检测布管主机是否与车厢43左侧壁接触，并将布管主机是否与车厢左侧壁接触的信号发送给控制单元，第二横向接近传感器18通过信号线与控制单元连接且安装在右框架板13前部朝右伸出，能检测布管主机是否与车厢43右侧壁接触，并将布管主机是否与车厢右侧壁接触的信号发送给控制单元。

第三横向接近传感器21通过信号线与控制单元连接且安装在左框架板12后部朝左伸出，能检测布管主机是否与车厢43左侧壁接触，并将布管主机是否与车厢左侧壁接触的信号发送给控制单元，第四横向接近传感器22通过信号线与控制单元连接且安装在右框架板13后部朝右伸出，能检测布管主机是否与车厢43右侧壁接触，并将布管主机是否与车厢右侧壁接触的信号发送给控制单元。

行走驱动单元包括横向移动驱动单元和纵向移动驱动单元。横向移动驱动单元包括横向驱动电机23、横向减速机24、两个第一横向导轮25、两个第二横向导轮26和两个第三横向导轮27，横向驱动电机23和横向减速机24安装在左框架板12上，左框架板12下部靠前位置和右框架板13下部靠前位置对应开设有两个前方孔，横向齿条2从两个前方孔内穿过，左框架板12下部靠后位置和右框架板13下部靠后位置对应开设有两个后方孔，横向导轨3从两个后方孔内穿过。横向驱动电机23通过信号线与控制单元连接，横向驱动电机23与横向减速机24传动连接，横向减速机24的带齿输出轴241与横向齿条2啮合，两个第一横向导轮25位于横向齿条2下方与横向齿条2接触配合，且分别可转动的连接在两个第一支座上，两个第一支座分别固定在左框架板12下部靠前位置和右框架板13下部靠前位置，横向齿条2被夹持在横向减速机24的带齿输出轴241与第一横向导轮25之间；两个第二横向导轮26位于横向导轨3上方与横向导轨3接触配合，且分别可转动的连接在两个第二支座上，两个第二支座分别固定在左框架板12下部靠后位置和右框架板13下部靠后位置，两个第三横向导轮27位于横向导轨3下方与横向导轨3接触配合，且分别可转动的连接在两个第三支座上，两个第三支座分别固定在左框架板12下部靠后位置和右框架板13下部靠后位置，横向导轨3被夹持在第二横向导轮26与第三横向导轮27之间。纵向移动驱动单元包括纵向驱动电机28、纵向减速机29、两个第一纵向导轮30、两个第二纵向导轮31和一个第三纵向导轮32，纵向驱动电机28和纵向减速机29安装在左框架板12上，纵向齿条7位于左框架板12之外，纵向导轨8位于右框架板13之外，纵向驱动电机28通过信号线与控制单元连接，纵向驱动电机28与纵向减速机29传动连接；纵向减速机29的带齿输出轴291与纵向齿条7啮合，两个第一纵向导轮30位于纵向齿条7下方与纵向齿条7接触配合，且分别可转动的连接在两个第四支座上，两个第四支座间隔固定在左框架板12下部靠前位置和靠后位置，纵向减速机29的带齿输出轴291与两个第一纵向导轮30呈三角形布置，纵向齿条7被夹持在纵向减速机29的带齿输出轴291与第一纵向导轮30之间；两个第二纵向导轮31位于纵向导轨8下方与纵向导轨8接触配合，且分别可转动的连接在两个第五支座上，两个第五支座间隔固定在右框架板13下部靠前位置和靠后位置，一个第三纵向导轮32位于纵向导轨8上方与纵向导轨8接触配合，且可转动的连接在一个第六支座上，第六支座固定在右框架板13下部靠中间位置，两个第二纵向导轮31与一个第三纵向导轮32呈三角形布置，纵向导轨8被夹持在第二纵向导轮31与一个第三纵向导轮32之间。

控制单元控制横向驱动电机23带动横向减速机24转动，横向减速机24的带齿输出轴241转动，使布管主机1相对于横向齿条2、横向导轨3左右移动（即横向移动），并带动第二矩形框架通过第二万向轮6在车厢43前、后壁上的滑动而左右移动；控制单元控制纵向驱动电机28带动纵向减速机29转动，纵向减速机29的带齿输出轴291转动，使布管主机1相对于纵向齿条7、纵向导轨8前后移动（即纵向移动），并带动第一矩形框架通过第一万向轮5在车厢43左、右侧壁上的滑动而前后移动。在移动过程中，横向驱动电机23、纵向驱动电机28会将转速信息（能反映布管主机的移动速度的信息）反馈给控制单元，控制单元可以根据此信息控制布管主机的移动速度，进而实现与收卷机构的联动以及速度匹配和连锁保护。

软管拖拽单元包括两个齿轮33、两个纺车转轮和两个辊电机38，每个纺车转轮都包括一个轴套34、六根弹簧35、六根左辐条36和六根右辐条37，六根左辐条36与六根右辐条37结构尺寸相同，六根左辐条36沿轴套径向均匀分布且内端与轴套的外壁左端部焊接（相邻两根左辐条之间的夹角为60°），六根右辐条37沿轴套径向均匀分布且内端相对应的与轴套34的外壁右端部焊接（即六根左辐条36与六根右辐条37在轴套轴向分别对齐，相邻两根右辐条之间的夹角为60°），六根弹簧35沿轴套圆周方向均匀分布且左端分别与六根左辐条36的外端部垂直连接、右端分别相对应的与六根右辐条37的外端部垂直连接（即六根弹簧35分别与六根左辐条36、六根右辐条37垂直，作为纺车转轮的经线），两个纺车转轮并排布置且其轴线之间的距离d满足：2r+t＜d＜2r+2t，两个辊电机38分别嵌装在两个轴套34内通过信号线与控制单元连接，且能带动轴套34转动（相应的能带动两个纺车转轮转动），两个辊电机38的左端轴伸381都穿过左框架板12且都固定支撑在左框架板12上，两个辊电机38的右端轴伸382都穿过右框架板13且固定支撑在右框架板13上，两个齿轮33分别固定安装在两个轴套34的右端且相互啮合，齿轮能跟随轴套转动，用于同步两纺车转轮的转动；其中，r表示轴套34的外径，t表示左辐条36沿轴套径向的长度（稍微大于一个纺车转轮的弹簧35到轴套34的外壁的距离）。控制单元控制两个辊电机38转动，两个齿轮33啮合使两个纺车转轮相对同步转动，对收卷机构42回收的带接头软管41进行拖拽，使之穿过布管主机1并随布管主机1的运动（包括前、后、左、右移动和上下浮动）而排布到车厢43内形成软管层。

如图7至图10所示，横向滑轨组件和纵向滑轨组件最初放置于车厢内部底面，布管主机1位于车厢内部底面左前角，在开始带接头软管撤收作业（即布管作业）时，收卷机构42送入的带接头软管41穿过软管拖拽单元的两个纺车转轮之间，由于弹簧35的作用使得带接头软管41被推挤形成S弯，纺车转轮相对转动时将产生很大的摩擦力拖拽带接头软管41，随着收卷机构42送入的带接头软管41的增加，布管主机1带动横向滑轨组件一起沿纵向齿条7、纵向导轨8逐渐向后移动，布设的软管层被压在布管主机1下面，布管主机1的移动速度与带接头软管的收卷速度相匹配。当布管主机1带动横向滑轨组件移动到车厢后部与车厢后壁接触时（通过第二、第四纵向接近传感器判断），布管主机1带动横向滑轨组件改变移动方向沿纵向齿条7、纵向导轨8逐渐向前移动，同时布管主机沿横向齿条2、横向导轨3向右移动，布管主机1向右移动的速度满足当布管主机1移动到与车厢前壁接触时（通过第一、第三纵向接近传感器判断），布管主机1刚好向右移动带接头软管周长一半的距离（即带接头软管压扁后的宽度）；当布管主机1移动到与车厢前壁接触时，布管主机1改变方向重新向后移动，同时布管主机1停止向右移动，直到布管主机1再次移动到与车厢后壁接触，改变前后移动方向，重复上述动作。当布管主机1移动到车厢最右侧与车厢右侧壁接触时（通过第二、第四横向接近传感器判断），此时布管主机1停止右移，但继续向前或向后移动直到与车厢前壁或后壁接触，完成一层软管的布放，布管主机1在软管层的支撑下向上浮动，带动横向滑轨组件和纵向滑轨组件也向上浮动，然后改变布管主机1的前后移动方向，同时布管主机1以一定速度向左移动，移动速度与前面描述一致；当布管主机1移动到车厢最左侧与车厢左侧壁接触时（通过第一、第三横向接近传感器判断），此时布管主机1停止左移，但继续向前或向后移动直到与车厢前壁或后壁接触，再完成一层软管的布放；不断重复上述动作，随着软管层层数的不断增加，布管主机1、横向滑轨组件、纵向滑轨组件不断向上浮动，且布管主机1始终压在最上层的带接头软管上（即最上面的一层软管层上）并以软管层作为支撑；最终完成带接头软管撤收后在车厢内的排布。

实施例2：本实施例中的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置的结构以及大部分工作原理与实施例1相同，不同之处仅在于：如图11所示，软管拖拽单元包括两个齿轮33、两个纺车转轮、一个辊电机38和一根连接轴40，辊电机38嵌装在一个轴套34内通过信号线与控制单元连接，且能带动该轴套34转动（相应的能带动该纺车转轮转动），辊电机38的左端轴伸381穿过左框架板12且固定支撑在左框架板12上，辊电机38的右端轴伸382穿过右框架板13且固定支撑在右框架板13上，另一个轴套34可转动的套在连接轴40上，连接轴40的两端分别穿过左、右框架板且固定支撑在左、右框架板上，辊电机38带动一个轴套34转动，一个纺车转轮转动，该轴套34带动其上的齿轮33转动，该齿轮33带动另一个齿轮33同步转动，另一个齿轮33带动另一个轴套34转动（相应的带动另一个纺车转轮转动），从而实现两个纺车转轮的相对同步转动。

Claims (10)

1.一种用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：包括布管主机（1）、横向滑轨组件和纵向滑轨组件；所述横向滑轨组件包括第一矩形框架和分别安装在第一矩形框架的四个角部的四个第一万向轮（5），第一矩形框架由横向齿条（2）、横向导轨（3）与两根纵向连接杆（4）固定连接形成；所述纵向滑轨组件包括第二矩形框架和分别安装在第二矩形框架的四个角部的四个第二万向轮（6），第二矩形框架由纵向齿条（7）、纵向导轨（8）与两根横向连接杆（9）固定连接形成；所述布管主机（1）与纵向齿条（7）、纵向导轨（8）配合，能带动第一矩形框架通过第一万向轮在车厢左、右侧壁上的滑动而前后移动和上下浮动，所述布管主机（1）与横向齿条（2）、横向导轨（3）配合，能带动第二矩形框架通过第二万向轮在车厢前、后壁上的滑动而左右移动和上下浮动，所述布管主机（1）前、后、左、右移动和上下浮动能带动带接头软管（41）在车厢内进行排布。

2.根据权利要求1所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述布管主机（1）包括主机框架、两个无动力上辊轮（10）、两个无动力下辊轮（11）、检测单元、行走驱动单元、软管拖拽单元和控制单元，检测单元、行走驱动单元、软管拖拽单元分别通过信号线与控制单元连接；检测单元安装在主机框架上，能检测布管主机的位置，并将布管主机的位置信息发送给控制单元；行走驱动单元安装在主机框架上，与横向齿条（2）、横向导轨（3）、纵向齿条（7）、纵向导轨（8）配合，在控制单元的控制下能驱动布管主机在整个车厢范围内前、后、左、右移动，并将能反映布管主机的移动速度的信息反馈给控制单元；软管拖拽单元安装在主机框架内，在控制单元的控制下能对收卷机构回收的带接头软管进行拖拽，使之穿过布管主机并随布管主机的运动而排布到车厢内形成软管层；两个无动力上辊轮（10）分别安装在主机框架上侧的两个角部上，能对拖拽的带接头软管进行导引，两个无动力下辊轮（11）分别安装在主机框架下侧的两个角部上，能在软管层表面滚动。

3.根据权利要求2所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述主机框架由左框架板（12）、右框架板（13）和位于左框架板（12）与右框架板（13）之间的连接件固定连接形成，左框架板（12）与右框架板（13）相互平行；所述的两个无动力上辊轮（10）、两个无动力下辊轮（11）都位于左框架板（12）与右框架板（13）之间，两个无动力上辊轮（10）的一端分别与左框架板（12）上侧的两个角部连接、另一端分别与右框架板（13）上侧的两个角部连接，两个无动力下辊轮（11）的一端分别与左框架板（12）下侧的两个角部连接、另一端分别与右框架板（13）下侧的两个角部连接。

4.根据权利要求3所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述检测单元包括第一、第二纵向接近传感器（15、16）和第一、第二横向接近传感器（17、18），第一、第二纵向接近传感器（15、16）和第一、第二横向接近传感器（17、18）都安装在主机框架上且分别通过信号线与控制单元连接，第一纵向接近传感器（15）朝前伸出，将检测的布管主机是否与车厢前壁接触的信息发送给控制单元，第二纵向接近传感器（16）朝后伸出，将检测的布管主机是否与车厢后壁接触的信息发送给控制单元，第一横向接近传感器（17）朝左伸出，将检测的布管主机是否与车厢左侧壁接触的信息发送给控制单元，第二横向接近传感器（18）朝右伸出，将检测的布管主机是否与车厢右侧壁接触的信息发送给控制单元。

5.根据权利要求4所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述检测单元还包括第三、第四纵向接近传感器（19、20）和第三、第四横向接近传感器（21、22），第三、第四纵向接近传感器（19、20）和第三、第四横向接近传感器（21、22）分别通过信号线与控制单元连接，第三纵向接近传感器（19）安装在右框架板（13）前部且朝前伸出，将检测的布管主机是否与车厢前壁接触的信息发送给控制单元，第四纵向接近传感器（20）安装在右框架板（13）后部且朝后伸出，将检测的布管主机是否与车厢后壁接触的信息发送给控制单元，第三横向接近传感器（21）安装在左框架板（12）后部且朝左伸出，将检测的布管主机是否与车厢左侧壁接触的信息发送给控制单元，第四横向接近传感器（22）安装在右框架板（13）后部且朝右伸出，将检测的布管主机是否与车厢右侧壁接触的信息发送给控制单元；所述第一纵向接近传感器（15）安装在左框架板（12）前部，第二纵向接近传感器（16）安装在左框架板（12）后部，第一横向接近传感器（17）安装在左框架板（12）前部，第二横向接近传感器（18）安装在右框架板（13）前部。

6.根据权利要求3所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述行走驱动单元包括横向移动驱动单元和纵向移动驱动单元；

所述横向移动驱动单元包括横向驱动电机（23）、横向减速机（24）、两个第一横向导轮（25）、两个第二横向导轮（26）和两个第三横向导轮（27），横向驱动电机（23）和横向减速机（24）安装在左框架板（12）上，横向驱动电机（23）通过信号线与控制单元连接，横向驱动电机（23）与横向减速机（24）传动连接，横向减速机（24）的带齿输出轴（241）与横向齿条（2）啮合，两个第一横向导轮（25）位于横向齿条（2）下方与横向齿条（2）接触配合，且分别可转动的连接在两个第一支座上，两个第一支座分别固定在左框架板（12）下部和右框架板（13）下部，两个第二横向导轮（26）位于横向导轨（3）上方与横向导轨（3）接触配合，且分别可转动的连接在两个第二支座上，两个第二支座分别固定在左框架板（12）下部和右框架板（13）下部，两个第三横向导轮（27）位于横向导轨（3）下方与横向导轨（3）接触配合，且分别可转动的连接在两个第三支座上，两个第三支座分别固定在左框架板（12）下部和右框架板（13）下部；

所述纵向移动驱动单元包括纵向驱动电机（28）、纵向减速机（29）、两个第一纵向导轮（30）、两个第二纵向导轮（31）和一个第三纵向导轮（32），纵向驱动电机（28）和纵向减速机（29）安装在左框架板（12）上，纵向驱动电机（28）通过信号线与控制单元连接，纵向驱动电机（28）与纵向减速机（29）传动连接，纵向减速机（29）的带齿输出轴（291）与纵向齿条（7）啮合，两个第一纵向导轮（30）位于纵向齿条（7）下方与纵向齿条（7）接触配合，且分别可转动的连接在两个第四支座上，两个第四支座间隔固定在左框架板（12）下部，纵向减速机（29）的带齿输出轴（291）与两个第一纵向导轮（30）呈三角形布置，两个第二纵向导轮（31）位于纵向导轨（8）下方与纵向导轨（8）接触配合，且分别可转动的连接在两个第五支座上，两个第五支座间隔固定在右框架板（13）下部，一个第三纵向导轮（32）位于纵向导轨（8）上方与纵向导轨（8）接触配合，且可转动的连接在一个第六支座上，第六支座固定在右框架板（13）下部，两个第二纵向导轮（31）与一个第三纵向导轮（32）呈三角形布置。

7.根据权利要求3所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述软管拖拽单元包括两个齿轮（33）、两个纺车转轮和两个辊电机（38），每个纺车转轮都包括一个轴套（34）、n根弹簧（35）、n根左辐条（36）和n根右辐条（37），n根左辐条（36）与n根右辐条（37）结构尺寸相同，n根左辐条（36）沿轴套径向均匀分布且内端与轴套的外壁左端部焊接，n根右辐条（37）沿轴套径向均匀分布且内端相对应的与轴套的外壁右端部焊接，n根弹簧（35）沿轴套圆周方向均匀分布且左端分别与n根左辐条（36）的外端部垂直连接、右端分别相对应的与n根右辐条（37）的外端部垂直连接，两个纺车转轮并排布置且其轴线之间的距离d满足：2r+t＜d＜2r+2t，两个辊电机（38）分别嵌装在两个轴套（34）内通过信号线与控制单元连接，且能带动轴套（34）转动，两个辊电机（38）的左端轴伸（381）都固定支撑在左框架板（12）上，两个辊电机（38）的右端轴伸（382）都固定支撑在右框架板（13）上，两个齿轮（33）分别固定安装在两个轴套的左端或者右端且相互啮合，能跟随轴套转动；其中，n为整数且n≥3，r表示轴套（34）的外径，t表示左辐条（36）沿轴套径向的长度。

8.根据权利要求3所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述软管拖拽单元包括两个齿轮（33）、两个纺车转轮、一个辊电机（38）和一根连接轴（40），每个纺车转轮都包括一个轴套（34）、n根弹簧（35）、n根左辐条（36）和n根右辐条（37），n根左辐条（36）与n根右辐条（37）结构尺寸相同，n根左辐条（36）沿轴套径向均匀分布且内端与轴套的外壁左端部焊接，n根右辐条（37）沿轴套径向均匀分布且内端相对应的与轴套的外壁右端部焊接，n根弹簧（35）沿轴套圆周方向均匀分布且左端分别与n根左辐条（36）的外端部垂直连接、右端分别相对应的与n根右辐条（37）的外端部垂直连接，两个纺车转轮并排布置且其轴线之间的距离d满足：2r+t＜d＜2r+2t，辊电机（38）嵌装在一个轴套（34）内通过信号线与控制单元连接，且能带动该轴套（34）转动，辊电机（38）的左端轴伸（381）固定支撑在左框架板（12）上，辊电机（38）的右端轴伸（382）固定支撑在右框架板（13）上，另一个轴套（34）可转动的套在连接轴（40）上，连接轴（40）的两端分别固定支撑在左、右框架板上，两个齿轮（33）分别固定安装在两个轴套的左端或者右端且相互啮合，能跟随轴套转动；其中，n为整数且n≥3，r表示轴套（34）的外径，t表示左辐条（36）沿轴套径向的长度。

9.根据权利要求7或8所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述n的取值为6，相邻两根左辐条或者右辐条之间的夹角为60°。

10.根据权利要求3至9任一项所述的用于实现带接头软管在车厢内自动排布的机器人装置，其特征在于：所述连接件为四根中间连接杆（14），四根中间连接杆（14）与左、右框架板（12、13）相互垂直，其中两根中间连接杆（14）的一端与左框架板（12）的前部固定连接、另一端与右框架板（13）的前部固定连接，另外的两根中间连接杆（14）的一端与左框架板（12）的后部固定连接、另一端与右框架板（13）的后部固定连接；所述左框架板（12）上设置有控制盒（39），所述控制单元安装在控制盒（39）内。

Images