CN114248729A - 铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法 - Google Patents

铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法，涉及铁路货车清扫的技术领域。铁路货车车厢外部清扫机器人包括框架、控制器、脉冲冲洗组件和移动方向平行与铁轨的跟随组件；控制器和跟随组件均设置在框架上，跟随组件与控制器连接；脉冲冲洗组件设置在跟随组件上，且随跟随组件同步移动；框架和跟随组件两者上均设置有用于监测车厢位置的激光传感器。达到了方便安全的对相邻两车厢之间间隙进行清洗的技术效果。

Description

铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及铁路货车清扫技术领域，具体而言，涉及铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法。
背景技术
港口铁路车厢在装料后会使两节车厢连接处外部及顶部散落许多料屑，车运部门要求必须清扫干净，因现全靠人力去清扫，作业环境差，清扫任务繁重，危险系数较高，潜在的安全隐患较多。
因此，提供一种安全方便清扫车厢外部及顶部的铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁路货车车厢外部清扫机器人及其控制方法，以缓解现有技术中人工清扫车厢外部安全隐患大的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人，包括框架、控制器、脉冲冲洗组件和移动方向平行与铁轨的跟随组件；
所述控制器和所述跟随组件均设置在所述框架上，所述跟随组件与所述控制器连接；
所述脉冲冲洗组件设置在所述跟随组件上，且随所述跟随组件同步移动；
所述框架和所述跟随组件两者上均设置有用于监测车厢位置的激光传感器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述跟随组件包括第一动力件、移动件和导向杆；
所述移动件与所述第一动力件传动连接，所述脉冲冲洗组件固定设置在所述移动件上，且所述移动件滑动设置在所述导向杆上；
所述第一动力件与所述控制器连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述移动件包括固定座、丝杆和丝杆螺母；
所述丝杆与所述第一动力件传动连接，所述丝杆螺母套设在所述丝杆上；
所述固定座固定设置在所述丝杆螺母上，且所述固定座的两端均设置有滑座，所述滑座滑动设置在所述导向杆上；
所述脉冲冲洗组件固定设置在所述固定座上。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述脉冲冲洗组件包括喷水管；
所述喷水管开设有多个喷水口，且所述喷水口上插设有喷嘴。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述喷嘴的轴线与所述喷水管的轴线成锐角。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述固定座上设置有第二动力件、曲柄、连杆、摇杆和承载座；
所述曲柄设置在第二动力件的输出端，以使所述第二动力件带动曲柄转动，所述曲柄远离所述第二动力件的一端铰接有连杆，所述连杆远离所述曲柄的一端与所述承载座铰接；
所述摇杆的一端铰接在所述固定座上，另一端与所述承载座固定连接；
所述喷水管固定设置在所述承载座上；
所述第二动力件与所述控制器连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于清扫车厢顶部的清扫组件；
所述清扫组件包括第三动力件、旋臂、清扫头、顶升件、配重线和配重件；
所述旋臂铰接在所述框架上，所述旋臂伸向铁轨的一端为第一端，另一端为第二端，所述清扫头设置在所述旋臂的第一端，所述第三动力件位于所述旋臂的第二端，且所述第三动力件与所述清扫头传动连接；
所述顶升件设置在所述框架上，且所述顶升件的伸出端能够与所述旋臂的第二端抵接，以使所述顶升件的伸出端完全伸出时保持所述旋臂处于水平状态；
所述框架上设置有定滑轮，所述旋臂上设置有接线孔，所述配重线的一端与所述接线孔连接，另一端经过所述定滑轮连接所述配重件连接，所述接线孔与所述配重件分别位于所述旋臂与所述框架两者铰接处的两侧；
所述第三动力件与所述控制器连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于升降所述旋臂的升降组件；
所述升降组件包括第四动力件、平移件和支撑座；
所述第四动力件和所述平移件两者固定设置在所述框架上，且所述第四动力件与所述平移件传动连接，所述支撑座设置在所述平移件上，所述旋臂和所述顶升件两者均设置在所述支撑座上；
所述第四动力件与所述控制器连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于检测火车车厢高度的高度检测件；
所述高度检测件设置在所述框架的一旁，所述高度检测件与所述控制器连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法，包括以下步骤：
检测车厢是否移动进入清洗范围，
如果是：
通过高度检测件获取车厢高度，通过升降组件调节清扫组件的高度以清扫车厢的顶部；
通过多个激光传感器获取相邻两节车厢之间的间隙位置；
跟随组件携带脉冲冲洗组件加速追赶到已通过车厢的尾端，然后减速移动以使脉冲冲洗组件对车厢端部及相邻两节车厢之间的间隙进行冲洗，在脉冲冲洗组件移动至未通过前端时，跟随组件再次携带脉冲冲洗组件加速追赶到已通过车厢的尾端，以使脉冲冲洗组件再次进行清洗工作，随后退回到原点，处于待命状态；
如果否：
关闭顶升件，以使旋臂上摆远离车厢。
有益效果：
本发明实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人，包括框架、控制器、脉冲冲洗组件和移动方向平行与铁轨的跟随组件；控制器和跟随组件均设置在框架上，跟随组件与控制器连接；脉冲冲洗组件设置在跟随组件上，且随跟随组件同步移动；框架和跟随组件两者上均设置有用于监测车厢位置的激光传感器。
具体的，在对车厢进行清扫工作时，通过设置在框架和跟随组件两者上的激光传感器能够检测到驶过的相邻两个车厢之间的间隙位置，从而控制器可以控制脉冲冲洗组件对相邻两个车厢之间的间隙进行冲洗工作，具体为，当设置在框架和跟随组件两者上的激光传感器监测到相邻两个车厢之间的间隙后，跟随组件会带着脉冲冲洗组件快速移动并追赶到已通过车厢的尾端，然后跟随组件减速移动，此时脉冲冲洗组件对车厢进行冲洗工作，当脉冲冲洗组件冲洗到未通过车厢的前端时，跟随组件可以再次加速移动带动脉冲冲洗组件追赶到已通过车厢的尾端，然后减速再次进行冲洗工作，通过循环多次完成对车厢间隙的冲洗，无需人工清洗，保证人工安全。
本发明实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法，包括以下步骤：检测车厢是否移动进入清洗范围，如果是：通过高度检测件获取车厢高度，通过升降组件调节清扫组件的高度以清扫车厢的顶部；通过多个激光传感器获取相邻两节车厢之间的间隙位置；跟随组件携带脉冲冲洗组件加速追赶到已通过车厢的尾端，然后减速移动以使脉冲冲洗组件对车厢端部及相邻两节车厢之间的间隙，在脉冲冲洗组件移动至未通过车厢的前端时，跟随组件再次携带脉冲冲洗组件加速追赶到已通过车厢的尾端，以使脉冲冲洗组件继续清洗工作直至完成清洗工作；如果否：关闭顶升件，以使旋臂上摆远离车厢。铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人使用时的示意图；
图2为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人设置在铁轨旁的示意图；
图3为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人的示意图；
图4为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人的侧视图；
图5为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用链传动结构的示意图；
图7为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用带传动结构的示意图；
图8为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用气压缸或者液压缸传动结构的示意图；
图9为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用齿轮齿条传动结构的示意图；
图10为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用直线电机传动结构的示意图；
图11为本发明实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人中跟随组件采用电动滑轨传动结构的示意图。
图标：
100-框架；
200-控制器；
300-脉冲冲洗组件；310-喷水管；
400-跟随组件；410-第一动力件；420-移动件；421-固定座；422-丝杆；423-丝杆螺母；430-导向杆；
510-第二动力件；520-曲柄；530-摇杆；540-承载座；550-连杆；
600-清扫组件；610-第三动力件；620-旋臂；621-接线孔；630-清扫头；640-顶升件；650-配重线；660-配重件；670-定滑轮；
700-升降组件；710-第四动力件；720-平移件；730-支撑座；
800-高度检测件；
900-车厢；910-前端；920-尾端。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人，包括框架100、控制器200、脉冲冲洗组件300和移动方向平行与铁轨的跟随组件400；控制器200和跟随组件400均设置在框架100上，跟随组件400与控制器200连接；脉冲冲洗组件300设置在跟随组件400上，且随跟随组件400同步移动；框架100和跟随组件400两者上均设置有用于监测车厢900位置的激光传感器。
具体的，在对车厢900进行清扫工作时，通过设置在框架100和跟随组件400两者上的激光传感器能够检测到驶过的相邻两个车厢900之间的间隙位置，从而控制器200可以控制脉冲冲洗组件300对相邻两个车厢900之间的间隙进行冲洗工作，具体为，当设置在框架100和跟随组件400两者上的激光传感器监测到相邻两个车厢900之间的间隙后，跟随组件400会带着脉冲冲洗组件300快速移动并追赶到已通过车厢900的尾端920，然后跟随组件400减速移动，此时脉冲冲洗组件300对车厢900进行冲洗工作，当脉冲冲洗组件300冲洗到未通过车厢900的尾端920时，跟随组件400可以再次加速移动带动脉冲冲洗组件300追赶到已通过车厢900的尾端920，然后减速再次进行冲洗工作，通过循环多次完成对车厢900间隙的冲洗，无需人工清洗，保证人工安全。
其中，在进行冲洗工作时，根据冲洗强度和冲洗效果跟随组件400可以多次提速追赶已通过车厢900的尾端920，然后对相邻两车厢900间的间隙进行多次冲洗工作。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，跟随组件400包括第一动力件410、移动件420和导向杆430；移动件420与第一动力件410传动连接，脉冲冲洗组件300固定设置在移动件420上，且移动件420滑动设置在导向杆430上；第一动力件410与控制器200连接。
具体的，第一动力件410受控制器200启动工作后，能够带动移动件420移动，从而带动脉冲冲洗组件300移动，并且脉冲冲洗组件300能够沿导向杆430移动，使得脉冲冲洗组件300能够至追赶上已通过车厢900的尾端920然后减速进行冲洗工作。
其中，第一动力件410可以采用电机，另外，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择第一动力件410的类型，在此不再进行赘述。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，移动件420包括固定座421、丝杆422和丝杆螺母423；丝杆422与第一动力件410传动连接，丝杆螺母423套设在丝杆422上；固定座421固定设置在丝杆螺母423上，且固定座421的两端均设置有滑座，滑座滑动设置在导向杆430上；脉冲冲洗组件300固定设置在固定座421上。
具体的，移动件420采用丝杆422传动结构，通过第一动力件410带动丝杆422转动，从而带动丝杆螺母423沿丝杆422移动，进而使得脉冲冲洗组件300随丝杆螺母423移动。
需要指出的是，移动件420可以采用丝杆422传动结构，也可以采用链传动结构、带传动结构、气缸传动结构、液压缸传动结构、齿轮齿条传动结构、直线电机传动结构或者电动滑轨传动结构等，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，脉冲冲洗组件300包括喷水管310；喷水管310开设有多个喷水口，且喷水口上插设有喷嘴。
具体的，脉冲冲洗组件300包括喷水管310，喷水管310通过压缩机与水源连接，并且喷水管310还与空压机连接，使得喷水管310内喷出的液体内含有气体，从而提高清洗能力。
另外，喷水管310上的喷水口处设置有喷嘴，通过喷嘴提高喷出水流的速度，提高冲洗能力。
本实施例的可选方案中，喷嘴的轴线与喷水管310的轴线成锐角。
具体的，喷水口处插设的喷嘴可以呈任意角度，即，通过改变喷嘴的插设角度，使得从喷嘴喷出的水流能够对尾端920或者前端910进行冲洗。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，固定座421上设置有第二动力件510、曲柄520、摇杆530和承载座540；曲柄520设置在第二动力件510的输出端，以使第二动力件510带动曲柄520转动，曲柄520远离第二动力件510的一端铰接有连杆550，连杆550远离曲柄520的一端与承载座540铰接；摇杆530的一端铰接在固定座421上，另一端与承载座540固定连接；喷水管310固定设置在承载座540上；第二动力件510与控制器200连接。
具体的，通过曲柄520摇杆530结构的设置，能够调整脉冲冲洗组件300的俯仰角度，从而提高脉冲冲洗组件300的冲洗效果。
具体的，在冲洗过程中，第二动力件510带动曲柄520转动，驱动带动连杆550摆动，连杆550会带动承载座540摆动，通过这样的设置可以调节脉冲冲洗组件300的俯仰角度。
其中，第二动力件510可以采用电机，另外，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择第二动力件510的类型，在此不再进行赘述。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于清扫车厢900顶部的清扫组件600；清扫组件600包括第三动力件610、旋臂620、清扫头630、顶升件640、配重线650和配重件660；旋臂620铰接在框架100上，旋臂620伸向铁轨的一端为第一端，另一端为第二端，清扫头630设置在旋臂620的第一端，第三动力件610位于旋臂620的第二端，且第三动力件610与清扫头630传动连接；顶升件640设置在框架100上，且顶升件640的伸出端能够与旋臂620的第二端抵接，以使顶升件640的伸出端完全伸出时保持旋臂620处于水平状态；框架100上设置有定滑轮670，旋臂620上设置有接线孔621，配重线650的一端与接线孔621连接，另一端经过定滑轮670连接配重件660连接，接线孔621与配重件660分别位于旋臂620与框架100两者铰接处的两侧；第三动力件610与控制器200连接。
具体的，通过清扫组件600可以对车厢900的顶部进行清扫。当清扫组件600工作时，第三动力件610带动清扫头630转动，使得清扫头630能够对车厢900的顶部进行清扫。
并且，当车站停电时，顶升件640断电使得顶升件640收缩，使得顶升件640无法继续顶住旋臂620，旋臂620在配重件660的作用下能够使得旋臂620的第二端向下转动，从而抬起旋臂620的第一端，使得设置在第一端上的清扫头630向上抬起，避免清扫头630与车厢900发生撞击。其中，旋臂620可达到向上抬起60度。
其中，第三动力件610可以采用电机，另外，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择第三动力件610的类型，在此不再进行赘述。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于升降旋臂620的升降组件700；升降组件700包括第四动力件710、平移件720和支撑座730；第四动力件710和平移件720两者固定设置在框架100上，且第四动力件710与平移件720传动连接，支撑座730设置在平移件720上，旋臂620和顶升件640两者均设置在支撑座730上；第四动力件710与控制器200连接。
具体的，通过升降组件700可以升降旋臂620，从而使得清扫组件600能够适应不同高度的车厢900，从而对不同高度的车厢900进行清扫工作。
具体的，第四动力件710工作可以带动平移件720工作，从而带动支撑座730上下移动，支撑座730能够带动旋臂620上下移动。
参见图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，其中，平移件720可以采用丝杆422传动结构，也可以采用链传动结构、带传动结构、气缸传动结构、液压缸传动结构、齿轮齿条传动结构、直线电机传动结构或者电动滑轨传动结构等，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择。
其中，第四动力件710可以采用电机，另外，本领域技术人员可以根据实际需求自行选择第四动力件710的类型，在此不再进行赘述。
参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，铁路货车车厢外部清扫机器人还包括用于检测火车车厢900高度的高度检测件800；高度检测件800设置在框架100的一旁，高度检测件800与控制器200连接。
具体的，还设置有高度检测件800，通过高度检测件800检测车厢900的高度，控制器200通过高度检测件800的数据控制升降组件700的工作，从而调节清扫头630的高度，使得清扫头630能够对车厢900的顶部进行清扫工作。
其中，高度检测件800设置在框架100的一旁，车厢900先经过高度检测件800再经过框架100。
需要指出的是，在框架100上设置有第二激光传感器，在随组件上设置有第三激光传感器和第四激光传感器，在高度检测件800上设置有第一激光传感器，其中第一传感器、第二激光传感器、第三激光传感器和第四激光传感器依次设置，第三激光传感器和第四激光传感器之间的间距较小，可以设置为5cm；在工作过程中，通过第一传感器和第二激光传感器能够检测到车厢900的车速，并通过第三激光传感器和第四激光传感器能够检测到车厢900的端部，从而通过第三激光传感器和第四激光传感器能够检测到已通过车厢900的尾端920和相邻的未通过车厢900的前端910，从而获取到相邻两节车厢900之间的间距，通过这样的设置，控制器200可以通过获取的数据控制第一动力件410、第二动力件510、第三动力件610和第四动力件710工作，从而完成对车厢900的清洗工作。
其中，当第三激光传感器检测到物体，而第四激光传感器未检测到时，则表明检测到未通过车厢900的前端910；第四激光传感器检测到物体，而第三激光传感器未检测到时，则表面检测到未通过车厢的已通过车厢900的尾端920。
参见图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供了一种铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法，包括以下步骤：检测车厢900是否移动，如果是：通过高度检测件800获取车厢900高度，通过升降组件700调节清扫组件600的高度以清扫车厢900的顶部；通过多个激光传感器获取相邻两节车厢900之间的间隙位置；跟随组件400携带脉冲冲洗组件300加速追赶到已通过车厢900的尾端920，然后减速移动以使脉冲冲洗组件300对车厢900端部及相邻两节车厢900之间的间隙进行冲洗，在脉冲冲洗组件300移动至未通过车厢900的尾端920时，跟随组件400再次携带脉冲冲洗组件300加速追赶到已通过车厢900的尾端920，以使脉冲冲洗组件300再次进行清洗工作，随后退回原点，处于待命状态；如果否：关闭顶升件640，以使旋臂620上摆远离车厢900。
本实施例提供的铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法具体步骤为：当激光传感器检测到未通过车厢900的前端910时，加速追赶到已通过车厢900的尾端920然后开始减速，时刻保证脉冲冲洗组件300处于两节车厢900间进行冲洗工作。并且，脉冲冲洗组件300在移动的同时也在喷水，完成车厢900间料屑的清理工作。并且，跟随组件400的整个过程分为追赶、清洗、归位三个步骤。
追赶过程(0～t1时刻)：当激光传感器先后检测到已通过车厢900的车厢900后端和未通过车厢900的前端910时，标识出需要清扫的车厢900间隔后，第一动力件410开始驱动丝杆422匀速运动，此过程脉冲冲洗组件300往已通过车厢900前进方向的位移为：
Figure BDA0003417368970000151
Figure BDA0003417368970000152
表示脉冲冲洗组件300在(0～t1时段)的速度；
v1表示清洗过程车厢900的行进速度，Δl表示车厢900间的间隔长度；
清洗过程(t1～t2～t3时刻)：包含对车厢900的两次清洗，分别是t1～t2时段，脉冲冲洗组件300快速移动至已通过车厢900后端清洗后，减速移动到未通过车厢900的前端910清洗，完成第一次清洗，此过程脉冲冲洗组件300往车厢900前进方向的位移为：
Figure BDA0003417368970000153
Figure BDA0003417368970000154
表示脉冲冲洗组件300在(t1～t2时段)的速度；
在t2～t3时段，脉冲冲洗组件300从未通过车厢900的前端910再次加速到已通过车厢900的车厢900后端完成第二次清洗过程。此过程装置往车厢900前进方向的位移为：
Figure BDA0003417368970000155
Figure BDA0003417368970000156
表示脉冲冲洗组件300在(t2～t3时段)的速度；
清洗过程完成后，脉冲冲洗组件300往车厢900运动方向的位移为：
Figure BDA0003417368970000164
归位过程(t3～t4时刻)：电机驱动脉冲冲洗组件300回到原点：
Figure BDA0003417368970000161
Figure BDA0003417368970000162
表示脉冲冲洗组件300在(t3～t4时段)的速度；
由于丝杆422长度有限，考虑脉冲冲洗组件300的位移约束。在完成追赶与清洗过程后，脉冲冲洗组件300的总位移需满足：
Figure BDA0003417368970000163
因此，整个系统只需要考虑到车厢900的行进速度v1，设定清洗装置的合理运动位移Xtotal，便可推算出整个清洗作业过程所用时间t3，再通过运动过程设计确定v2，t1，t2。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，包括：框架(100)、控制器(200)、脉冲冲洗组件(300)和移动方向平行与铁轨的跟随组件(400)；
所述控制器(200)和所述跟随组件(400)均设置在所述框架(100)上，所述跟随组件(400)与所述控制器(200)连接；
所述脉冲冲洗组件(300)设置在所述跟随组件(400)上，且随所述跟随组件(400)同步移动；
所述框架(100)和所述跟随组件(400)两者上均设置有用于监测车厢(900)位置的激光传感器。
2.根据权利要求1所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，所述跟随组件(400)包括第一动力件(410)、移动件(420)和导向杆(430)；
所述移动件(420)与所述第一动力件(410)传动连接，所述脉冲冲洗组件(300)固定设置在所述移动件(420)上，且所述移动件(420)滑动设置在所述导向杆(430)上；
所述第一动力件(410)与所述控制器(200)连接。
3.根据权利要求2所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，所述移动件(420)包括固定座(421)、丝杆(422)和丝杆螺母(423)；
所述丝杆(422)与所述第一动力件(410)传动连接，所述丝杆螺母(423)套设在所述丝杆(422)上；
所述固定座(421)固定设置在所述丝杆螺母(423)上，且所述固定座(421)的两端均设置有滑座，所述滑座滑动设置在所述导向杆(430)上；
所述脉冲冲洗组件(300)固定设置在所述固定座(421)上。
4.根据权利要求3所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，所述脉冲冲洗组件(300)包括喷水管(310)；
所述喷水管(310)开设有多个喷水口，且所述喷水口上插设有喷嘴；
所述喷嘴的轴线与所述喷水管(310)的轴线成锐角。
5.根据权利要求4所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，所述固定座(421)上设置有第二动力件(510)、曲柄(520)、连杆(550)、摇杆(530)和承载座(540)；
所述曲柄(520)设置在第二动力件(510)的输出端，以使所述第二动力件(510)带动曲柄(520)转动，所述曲柄(520)远离所述第二动力件(510)的一端铰接有所述连杆(550)，所述连杆(550)远离所述曲柄(520)的一端与所述承载座(540)铰接；
所述摇杆(530)的一端铰接在所述固定座(421)上，另一端与所述承载座(540)固定连接；
所述喷水管(310)固定设置在所述承载座(540)上；
所述第二动力件(510)与所述控制器(200)连接。
6.根据权利要求5所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，还包括用于清扫车厢(900)顶部的清扫组件(600)；
所述清扫组件(600)包括第三动力件(610)、旋臂(620)、清扫头(630)、顶升件(640)、配重线(650)和配重件(660)；
所述旋臂(620)铰接在所述框架(100)上，所述旋臂(620)伸向铁轨的一端为第一端，另一端为第二端，所述清扫头(630)设置在所述旋臂(620)的第一端，所述第三动力件(610)位于所述旋臂(620)的第二端，且所述第三动力件(610)与所述清扫头(630)传动连接；
所述顶升件(640)设置在所述框架(100)上，且所述顶升件(640)的伸出端能够与所述旋臂(620)的第二端抵接，以使所述顶升件(640)的伸出端完全伸出时保持所述旋臂(620)处于水平状态；
所述框架(100)上设置有定滑轮(670)，所述旋臂(620)上设置有接线孔(621)，所述配重线(650)的一端与所述接线孔(621)连接，另一端经过所述定滑轮(670)连接所述配重件(660)连接，所述接线孔(621)与所述配重件(660)分别位于所述旋臂(620)与所述框架(100)两者铰接处的两侧；
所述第三动力件(610)与所述控制器(200)连接。
7.根据权利要求6所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，还包括用于升降所述旋臂(620)的升降组件(700)；
所述升降组件(700)包括第四动力件(710)、平移件(720)和支撑座(730)；
所述第四动力件(710)和所述平移件(720)两者固定设置在所述框架(100)上，且所述第四动力件(710)与所述平移件(720)传动连接，所述支撑座(730)设置在所述平移件(720)上，所述旋臂(620)和所述顶升件(640)两者均设置在所述支撑座(730)上；
所述第四动力件(710)与所述控制器(200)连接。
8.根据权利要求7所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，还包括用于检测火车车厢(900)高度的高度检测件(800)；
所述高度检测件(800)设置在所述框架(100)的一旁，所述高度检测件(800)与所述控制器(200)连接。
9.根据权利要求2所述的铁路货车车厢外部清扫机器人，其特征在于，所述移动件还可以采用链传动结构、带传动结构、气缸传动结构、液压缸传动结构、齿轮齿条传动结构、直线电机传动结构或者电动滑轨传动结构。
10.一种铁路货车车厢外部清扫机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测车厢(900)是否移动进入清洗范围，
如果是：
通过高度检测件(800)获取车厢(900)高度，通过升降组件(700)调节清扫组件(600)的高度以清扫车厢(900)的顶部；
通过多个激光传感器获取相邻两节车厢(900)之间的间隙位置；
跟随组件(400)携带脉冲冲洗组件(300)加速追赶到已通过车厢(900)的尾端(920)，然后减速移动以使脉冲冲洗组件(300)对车厢(900)端部及相邻两节车厢(900)之间的间隙进行冲洗，在脉冲冲洗组件(300)移动至未通过的车厢(900)的前端(910)时，跟随组件(400)再次携带脉冲冲洗组件(300)加速追赶到已通过车厢(900)的尾端(920)，以使脉冲冲洗组件(300)再次清洗工作直至完成清洗工作，随后退回到远点，处于待命状态；
如果否：
关闭顶升件(640)，以使旋臂(620)上摆远离车厢(900)。
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