CN209879338U - 轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轨道巡检机器人，包括底盘、行走装置、控制装置和检测装置，行走装置、控制装置和检测装置均设置在底盘上；行走装置包括依次连接的驱动电机、传动件和传动轴，传动轴的两端分别连接有第一车轮和第二车轮，第一车轮和第二车轮分别用于承载在相对设置的第一轨道和第二轨道上；检测装置包括轨距检测装置、轨道高差检测装置、站台检测装置和雨棚检测装置，控制装置与行走装置和检测装置通讯连接，以控制机器人的行走状态和检测动作。本实用新型能够代替人工进行轨道巡检作业，提高测量数据的精度，避免人为操作造成的测量误差，同时还降低了劳动强度，提高劳动安全性。

Description

轨道巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及铁路轨道检测技术，尤其涉及一种轨道巡检机器人。

背景技术

近些年，我国铁路行业发展迅猛，铁路线路总长度逐年递增，铁路轨道巡检的工作量也越来越大，铁路轨道巡检主要是为了检查轨道线路有无缺陷，以防止列车运行时出现安全事故。

现有技术中，铁路轨道巡检工作主要靠人工来完成。巡检人员通过驾驶综合巡检车或人力推动巡检小车在铁路轨道上行走，综合巡检车比较庞大，需要铁路系统整体调度，使用不方便，成本较高；巡检小车上装载有各种测量工具，巡检过程中，每隔一段固定的距离，巡检人员即利用工具测量轨道的一些基本参数，以保障列车的正常运行。

但是，现有技术的测量方式需要测量人员一直在轨道作业，安全性低，工作劳动强度大，人工成本高；同时，测量工具稍有摆放不正，都会产生极大测量误差，测量数据的精度低。

实用新型内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种轨道巡检机器人，本实用新型能够提高测量精度，避免人为操作造成的测量误差，降低劳动强度，提高劳动安全性。

本实用新型一实施例提供一种轨道巡检机器人，包括底盘、行走装置、控制装置和检测装置，所述行走装置、控制装置和检测装置均设置在所述底盘上；所述行走装置包括依次连接的驱动电机、传动件和传动轴，所述传动轴的两端分别连接有第一车轮和第二车轮，所述第一车轮和第二车轮分别用于承载在相对设置的第一轨道和第二轨道上；所述检测装置包括轨距检测装置、轨道高差检测装置、站台检测装置和雨棚检测装置，所述控制装置与所述行走装置和检测装置通讯连接，以控制所述机器人的行走状态和检测动作。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴和第二传动轴均与所述底盘连接，所述驱动电机通过所述驱动件带动所述第一传动轴转动以驱动所述机器人沿轨道行走。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述第一传动轴通过第一轴承座与所述底盘连接，所述第二传动轴通过第二轴承座与所述底盘连接；所述传动件包括减速机、第一链轮、第二链轮和链条，所述链条连接所述第一链轮和第二链轮，所述第二链轮套设在所述第一传动轴上，所述驱动电机的输出端通过所述减速机连接所述第一链轮，以带动所述第一传动轴转动。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述第二传动轴上还设有编码器，所述编码器与所述控制装置通讯连接，用于检测所述第二传动轴转动的圈数。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，还包括夹紧装置，所述夹紧装置设置在所述底盘靠近所述第一轨道的一侧，所述夹紧装置用于夹紧所述第一轨道，以使所述第一车轮沿所述第一轨道行走。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，沿轨距方向，所述第二车轮的宽度大于所述第一车轮的宽度。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述底盘上还设有与所述第一车轮和第二车轮相适配的刮屑板。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述控制装置包括存储器、处理器和电气元件，所述存储器与所述处理器通讯连接，用于存储所述检测装置的测量数据，所述处理器通过所述电气元件连接所述行走装置和检测装置，以控制所述机器人的行走状态和检测动作。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述轨距检测装置包括相对设置的第一距离传感器和第二距离传感器，所述第一距离传感器和第二距离传感器沿轨距方向分别设置在所述底盘的两侧；所述第一距离传感器靠近所述第一轨道设置，所述第二距离传感器靠近所述第二轨道设置；所述第一距离传感器用于检测该第一距离传感器与第一轨道内侧面的距离，所述第二距离传感器用于检测该第二距离传感器与第二轨道内侧面的距离。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述轨道高差检测装置包括倾角传感器，所述倾角传感器用于测量所述底盘的倾斜角度。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述站台检测装置包括至少一个第三距离传感器和第四距离传感器，所述第三距离传感器和第四距离传感器可沿垂直于所述底盘的方向上下移动，所述第三距离传感器用于检测站台距所述机器人的距离，所述第四距离传感器用于检测所述第三距离传感器移动的高度。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述雨棚检测装置包括环境传感器，所述环境传感器用于检测所述机器人行走方向前方的环境。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，还包括防碰撞装置，所述防碰撞装置与所述控制装置通讯连接；所述防碰撞装置包括第五距离传感器和接触传感器，所述第五距离传感器用于检测所述机器人行走方向前方的障碍物，并在距障碍物的距离小于预设值时向所述控制装置发送停止指令，所述接触传感器用于在接触到物体后向所述控制装置发送停止指令。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，还包括电源，所述电源与所述行走装置、控制装置和检测装置电连接。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，还包括壳体，所述壳体设置在所述底盘上，所述壳体与所述底盘之间形成用于容纳电路板的容纳腔。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述壳体表面还设有显示装置和控制按钮，所述显示装置和控制按钮与所述控制装置通讯连接。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，所述控制装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于连接外部设备。

如上所述的轨道巡检机器人，可选地，还包括支撑轮，所述支撑轮设置在所述底盘下方，且位于所述第一车轮和第二车轮之间，所述支撑轮的底端与所述底盘的距离大于所述第一车轮与所述底盘之间的距离且小于所述第一轨道与所述底盘之间的距离。

本实用新型提供的轨道巡检机器人，通过设置行走装置可以实现在轨道上的行走，控制装置可以设置机器人的行走距离和数据检测的间隔距离，并通过检测装置获取轨道及其周边环境的参数，从而能够代替人工进行轨道巡检作业，提高测量数据的精度，避免人为操作造成的测量误差，同时还降低了劳动强度，提高劳动安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的轨道巡检机器人的结构简图；

图2为图1的侧视结构简图；

图3为图1的主视结构简图；

图4为本实用新型一实施例提供的主动机构的结构简图；

图5为本实用新型一实施例提供的从动机构的结构简图。

附图标记：

100-底盘； 210-主动机构；

211-驱动电机； 212-减速机；

213-第一链轮； 214-链条；

215-第一传动轴； 216-第一轴承座；

217-第一车轮； 218-第二车轮；

221-第二传动轴； 222-编码器；

223-带轮； 224-同步带；

225-第二轴承座； 220-从动机构；

230-支撑轮； 240-刮屑板；

300-夹紧装置； 400-壳体；

510-轨距检测装置； 520-轨道高差检测装置；

530-站台检测装置； 540-雨棚检测装置；

610-第五距离传感器； 620-接触传感器；

700-显示装置； 800-控制按钮；

900-电源； 1000-控制装置；

1100-第一轨道； 1200-第二轨道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本实用新型一实施例提供的轨道巡检机器人的结构简图；图2为图1的侧视结构简图；图3为图1的主视结构简图；图4为本实用新型一实施例提供的主动机构的结构简图；图5为本实用新型一实施例提供的从动机构的结构简图；请参照图1-图5。

本实施例提供一种轨道巡检机器人，包括底盘100、行走装置、控制装置1000和检测装置，行走装置、控制装置1000和检测装置均设置在底盘100上；行走装置包括依次连接的驱动电机211、传动件和传动轴，传动轴的两端分别连接有第一车轮217和第二车轮218，第一车轮217和第二车轮218分别用于承载在相对设置的第一轨道1100和第二轨道1200上；检测装置包括轨距检测装置510、轨道高差检测装置520、站台检测装置530和雨棚检测装置540，控制装置1000与行走装置和检测装置通讯连接，以控制机器人的行走状态和检测动作。

本实施例中，底盘100可以由高强度铝合金或铝型材加工而成，以便减轻机器人的重量，提高强度。

使用时，通过控制装置1000预选设定机器人的行走距离，并设定相邻两侧测量之间的间距，机器人通过行走机构在第一轨道1100和第二轨道1200上行走，每间隔设定的距离即停下进行数据测量。测量的数据包括轨距、第一轨道1100和第二轨道1200的高度差、站台高度及站台距轨道中心的距离、雨棚外轮廓尺寸等。可选地，控制装置1000包括存储器、处理器和电气元件，存储器与处理器通讯连接，用于存储机器人的测量数据，处理器通过电气元件连接行走装置和检测装置，以控制机器人的行走状态和检测动作。测量的数据可存储在存储器中，或通过处理器与存储器中预先设定的标准数据进行比对，以发现轨道的缺陷。

本实施例提供的轨道巡检机器人，通过设置行走装置可以实现在轨道上的行走，控制装置1000可以设置机器人的行走距离和数据检测的间隔距离，并通过检测装置获取轨道及其周边环境的各种几何参数，从而能够代替人工进行轨道巡检作业，提高测量数据的精度，避免人为操作造成的测量误差，同时还降低了劳动强度，提高劳动安全性。

具体的，本实施例的行走装置包括主动机构210和从动机构220，主动机构210包括驱动电机211和传动件，传动轴包括位于主动机构210上的第一传动轴215和位于从动机构220上的第二传动轴221，第一传动轴215和第二传动轴221均与底盘100固定连接，驱动电机211通过驱动件带动第一传动轴215转动，以使第一传动轴215两侧的第一车轮217和第二车轮218沿轨道行走，第二传动轴221在底盘100的作用下随着第一传动轴215转动，带动第二传动轴221两侧的第一车轮217和第二车轮218沿轨道行走以实现机器人的行走。

进一步地，第一传动轴215通过第一轴承座216与底盘100固定连接，第二传动轴221通过第二轴承座225与底盘100固定连接；第一轴承座216以及第二轴承座225可以采用螺栓连接的方式固定在底盘100上。传动件包括减速机212、第一链轮213、第二链轮和链条214，链条214连接第一链轮213和第二链轮，第二链轮套设在第一传动轴215上，驱动电机211的输出端通过减速机212连接第一链轮213，以带动第一传动轴215转动。

第二传动轴221上可设有编码器222，编码器222与控制装置1000通讯连接，用于记录机器人的行走距离。具体的，编码器222与第二传动轴221通过带轮223和同步带224连接，机器人行走时，编码器222能够记录第二传动轴221转过的圈数，从而可以通过计算获得机器人行走过的距离。

进一步地，本实施例还包括夹紧装置300，夹紧装置300设置在底盘100靠近第一轨道1100的一侧，夹紧装置300用于夹紧第一轨道1100，以使第一车轮217沿第一轨道1100行走。

夹紧装置包括相对设置的定轮机构和夹紧轮机构，定轮机构的定轮始终抵顶在第一轨道1100的第一侧面上，夹紧轮机构包括浮动轮和预紧机构，预紧机构用于向浮动轮施加预紧力，以使浮动轮抵顶在轨道1000的第二侧面上。在轨道巡检机器人进行巡检作业前，根据被测量第一轨道1100的实际尺寸，调节预紧机构向浮动轮施加预紧力的大小，使得浮动轮能够抵顶在第一轨道1100的第二侧面上，定轮抵顶在第一轨道1100的第一侧面上，从而从第一轨道1100的两侧夹紧轨道，使得轨道巡检机器人在行走时不会与被夹紧的第一轨道1100发生晃动和偏移，即能够使得轨道巡检机器人始终以被夹紧的第一轨道1100为基准进行检测作业，从而消除了轨道巡检机器人检测结果的误差，提高了检测结果的精准度。

可选地，沿轨距方向，第二车轮218的宽度大于第一车轮217的宽度。由于铁路轨道的轨距具有一定的公差，将第二车轮218的宽度设置成大于第二轨道1200上端面的宽度，使得第二车轮218能够具有一定的浮动空间，在轨距公差值变化时也能够保证第二车轮218始终在第二轨道1200上行走，从而提高了机器人的行走效率。

可选地，底盘100上还设有与第一车轮217和第二车轮218相适配的刮屑板240，刮屑板240可以清除机器人行走前方轨道上的石子、积雪、污泥、树叶等，保证机器人的正常通行。

可选地，轨距检测装置510包括相对设置的第一距离传感器和第二距离传感器，第一距离传感器和第二距离传感器沿轨距方向分别设置在底盘100的两侧。通过第一距离传感器和第二距离传感器分别获取与两侧轨道的间距，再加上第一距离传感器和第二距离传感器之间的固定间距，即可得到轨道的轨距。其中，第一距离传感器和第二距离传感器均可选为激光传感器。

可选地，轨道高差检测装置520包括倾角传感器，倾角传感器可以设置在底盘100上，倾角传感器用于测量底盘100的倾斜角度，通过测量底盘100的倾斜角度，再根据所测轨距，由控制装置1000计算出轨道高差。

可选地，站台检测装置530包括至少一个第三距离传感器和第四距离传感器，第三距离传感器和第四距离传感器可沿垂直于底盘100的方向上下移动，第三距离传感器用于检测站台距机器人的距离，第四距离传感器用于检测第三距离传感器移动的高度。

具体的，站台检测装置530可靠近站台一侧设置，第三距离传感器和第四距离传感器均可选为激光传感器，站台检测装置530可以包括移动滑台，移动滑台设有三个固定角度的第三距离传感器，第三距离传感器可随移动滑台上下移动，第三距离传感器边运动边测量到站台侧面的距离，通过控制装置1000计算出轨道中心到站台侧面的最小距离和站台到轨道面的高度。

可选地，雨棚检测装置540包括环境传感器，环境传感器用于检测机器人行走方向前方的环境。

具体的，环境传感器可选为雷达，当机器人在某一位置停止时，雷达扫描相对轨道中心270°范围内的物体距轨道中心的距离，通过控制装置1000拟合出站台和雨棚的截面轮廓，并与标准轮廓界限对比，判断是否有侵限。

可选地，还包括防碰撞装置，防碰撞装置与控制装置1000通讯连接；防碰撞装置包括第五距离传感器610和接触传感器620，第五距离传感器610用于检测机器人行走方向前方的障碍物，并在距障碍物的距离小于预设值时向控制装置1000发送控制指令。

具体的，第五距离传感器610可选为激光传感器，接触传感器620可选为压力传感器，第五距离传感器610由测量范围为3m的主传感器和测量范围为1m的辅传感器组成，当机器人行走前方3m处有障碍物时，机器人开始减速，当机器人前方1m处有障碍物时，机器人停止；主传感器发射的光呈90°扇形，辅传感器与主传感器夹角45°，保证机器人运动前方完全覆盖。当第五距离传感器610失效时，接触传感器620碰到障碍物，机器人立即停止。

可选地，还包括电源900，电源900与行走装置、控制装置1000和检测装置电连接。电源900可采用直流48V电池，电池推拉摆放于底盘100上，方便更换。

可选地，还包括壳体400，壳体400设置在底盘100上，壳体400与底盘100之间形成用于容纳其他装置的容纳腔。

可选地，壳体400表面还设有显示装置700和控制按钮800，显示装置700和控制按钮800与控制装置1000通讯连接。显示装置700能够实时显示测量的图像，控制按钮800至少包括启动按钮、急停按钮和工作指示灯等。

可选地，控制装置1000还包括无线通讯模块，无线通讯模块用于连接外部设备。外部设备可以为电脑或手机等装置，从而实现远距离控制和数据采集。

可选地，轨道巡检机器人还包括支撑轮230，支撑轮230设置在底盘100下方，且位于第一车轮217和第二车轮218之间，支撑轮230的底端与底盘100的距离大于第一车轮217与底盘100之间的距离且小于第一轨道1100与底盘100之间的距离。这样可以保证机器人在轨道上的正常行走，同时，当将机器人从轨道上取下后，能够使得支撑轮230与地面接触，防止第一车轮217和第二车轮218的损坏，提高使用寿命。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、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至少一个该特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种轨道巡检机器人，其特征在于，包括底盘、行走装置、控制装置和检测装置，所述行走装置、控制装置和检测装置均设置在所述底盘上；所述行走装置包括依次连接的驱动电机、传动件和传动轴，所述传动轴的两端分别连接有第一车轮和第二车轮，所述第一车轮和第二车轮分别用于承载在相对设置的第一轨道和第二轨道上；所述检测装置包括轨距检测装置、轨道高差检测装置、站台检测装置和雨棚检测装置，所述控制装置与所述行走装置和检测装置通讯连接，以控制所述机器人的行走状态和检测动作。

2.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴和第二传动轴均与所述底盘连接，所述驱动电机通过驱动件带动所述第一传动轴转动以驱动所述机器人沿轨道行走。

3.根据权利要求2所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述第一传动轴通过第一轴承座与所述底盘连接，所述第二传动轴通过第二轴承座与所述底盘连接；所述传动件包括减速机、第一链轮、第二链轮和链条，所述链条连接所述第一链轮和第二链轮，所述第二链轮套设在所述第一传动轴上，所述驱动电机的输出端通过所述减速机连接所述第一链轮，以带动所述第一传动轴转动。

4.根据权利要求2所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述第二传动轴上还设有编码器，所述编码器与所述控制装置通讯连接，用于检测所述第二传动轴转动的圈数。

5.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，还包括夹紧装置，所述夹紧装置设置在所述底盘靠近所述第一轨道的一侧，所述夹紧装置用于夹紧所述第一轨道，以使所述第一车轮沿所述第一轨道行走。

6.根据权利要求5所述的轨道巡检机器人，其特征在于，沿轨距方向，所述第二车轮的宽度大于所述第一车轮的宽度。

7.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述底盘上还设有与所述第一车轮和第二车轮相适配的刮屑板。

8.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述控制装置包括存储器、处理器和电气元件，所述存储器与所述处理器通讯连接，用于存储所述检测装置的测量数据，所述处理器通过所述电气元件连接所述行走装置和检测装置，以控制所述机器人的行走状态和检测动作。

9.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述轨距检测装置包括相对设置的第一距离传感器和第二距离传感器，所述第一距离传感器和第二距离传感器沿轨距方向分别设置在所述底盘的两侧；所述第一距离传感器靠近所述第一轨道设置，所述第二距离传感器靠近所述第二轨道设置；所述第一距离传感器用于检测该第一距离传感器与第一轨道内侧面的距离，所述第二距离传感器用于检测该第二距离传感器与第二轨道内侧面的距离。

10.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述轨道高差检测装置包括倾角传感器，所述倾角传感器用于测量所述底盘的倾斜角度。

11.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述站台检测装置包括至少一个第三距离传感器和第四距离传感器，所述第三距离传感器和第四距离传感器可沿垂直于所述底盘的方向上下移动，所述第三距离传感器用于检测站台距所述机器人的距离，所述第四距离传感器用于检测所述第三距离传感器移动的高度。

12.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述雨棚检测装置包括环境传感器，所述环境传感器用于检测所述机器人行走方向前方的环境。

13.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，还包括防碰撞装置，所述防碰撞装置与所述控制装置通讯连接；所述防碰撞装置包括第五距离传感器和接触传感器，所述第五距离传感器用于检测所述机器人行走方向前方的障碍物，并在距障碍物的距离小于预设值时向所述控制装置发送停止指令，所述接触传感器用于在接触到物体后向所述控制装置发送停止指令。

14.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，还包括电源，所述电源与所述行走装置、控制装置和检测装置电连接。

15.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，还包括壳体，所述壳体设置在所述底盘上，所述壳体与所述底盘之间形成用于容纳电路板的容纳腔。

16.根据权利要求15所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述壳体表面还设有显示装置和控制按钮，所述显示装置和控制按钮与所述控制装置通讯连接。

17.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，所述控制装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于连接外部设备。

18.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人，其特征在于，还包括支撑轮，所述支撑轮设置在所述底盘下方，且位于所述第一车轮和第二车轮之间，所述支撑轮的底端与所述底盘的距离大于所述第一车轮与所述底盘之间的距离且小于所述第一轨道与所述底盘之间的距离。