CN210847380U - 机器人多介质智能清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于动车组车辆转向架的机器人多介质智能清洗系统。本机器人多介质智能清洗系统包括清洗室、存放架和供转运装置行走的运行轨道，以及分别与控制器连接的烘干系统、换气系统、卷帘门、清洗室内设有至少1套清洗机械手、清洗部位检测装置、高压水清洗机、干冰清洗机、超声波清洗机、至少1个转运装置。通过转运装置将待清洗零部件及构架运送至清洗室，利用安装在清洗机械手上的清洗部位检测装置，自动规划清洗次数及清洗方式；利用快换装置快速实现干冰清洗、高压水清洗等多种介质清洗方式的切换。上述机器人多介质智能清洗系统结构简单，使用方便，占用空间小，可完成高难度清洗作业，具有很高的实用性。

Description

机器人多介质智能清洗系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通车辆检修领域，特别涉及一种机器人多介质智能清洗系统。

背景技术

动车组转向架是其走行机构中的核心部件，是列车安全可靠运行的重要保障，其维护检修是动车组车辆检修中的重要内容之一，而在转向架的维护检修过程中，转向架的清洗是一个重要的环节。在动车组的三级检修检修范围中，会对动车组转向架整体进行拆解、清洗、检修。

由于转向架结构复杂，零部件较多，使得动车组车辆的转向架清洗成本普遍较高，转向架清洗的效率和质量也无法得到充分保证。在现有技术中，常规的转向架清洗方式主要有人工清洗和固定高压水枪冲洗两种。其中，人工清洗存在清污效果差、劳动强度大、效率低、耗水量大等问题，而高压水枪冲洗则受转向架形状不规则、零部件多等因素的影响，容易形成清洗死角或盲区，存在清洗不彻底、清洗效果不佳的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种针对被洗物件复杂结构，适用多种污物高难度清洗的机器人多介质智能清洗系统。

为了实现上述实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种机器人多介质智能清洗系统，包括轨道、控制器、转运装置以及至少1 套清洗机械手，所述转运装置走行在轨道上，用于转运待清洗装置沿轨道运动，至少1套所述清洗机械手沿轨道设置，用于对待清洁装置进行清洁；所述控制器用于控制所述转运装置运动，并在到达指定位置时，控制所述清洗机械手对所述待清洗装置进行清洗。

还包括清洗室，设置在检修车间内，为清洗转向架提供一个密闭的操作空间，防止油渍、污物外溅，同时为烘干系统提供良好的操作空间。

较优的，在上述技术方案中，清洗室的墙壁材料为防火隔热材料；在轨道的与清洗室交接的位置均设有卷帘门，卷帘门宽度大于构架宽度，高度大于构架与转运装置高度和。

卷帘门，安装在清洗室，与控制器连接，用于转运装置通行。

较优的，在上述技术方案中，卷帘门为铝合金材质卷帘门，防火耐用；也可以是自动左右移动的金属移动门。

控制器，连接清洗机械手、转运装置、烘干系统、换气系统、卷帘门、高压水清洗机、干冰清洗机、超声波清洗机、清洗部位检测装置，控制器控制转运装置将待清洗零部件及构架沿轨道运转至清洗室，清洗室卷帘门升起，转运装置进入到清洗室目标位置，所述控制器发送操作命令给清洗机械手，清洗机械手完成预设的动作；清洗部位检测装置根据检测到的图像，生成待清洗部位特征以及清洗次数给控制器，控制器计算出清洗机械手最佳运动路径，控制清洗机械手进行对应的运动。控制器通过控制清洗机械手将零件放入到超声波清洗机；控制器控制清洗机械手更换快换装置，更换为高压水喷头时，高压水清洗机开始工作；控制器控制清洗机械手更换为干冰喷头时，干冰清洗机开始工作。

较优的为，控制器，包括显示器、存储装置、运算装置、通讯装置。所述通讯装置包括无线设备和有线设备，无线设备用于与转运装置通讯，有线设备用于与高压水清洗机、干冰清洗机、超声波清洗机、卷帘门、换气系统、烘干系统等通讯。

存放架，设置在清洗室内部，放置在所述清洗机械手的旁侧，用于存放清洗枪头，清洗枪头包括高压水喷枪头、干冰喷枪头等专用清洗枪头。

较优的，在上述技术方案中，清洗的水介质可以添加清洗剂。

运行轨道，贯穿清洗室，并与室外轨道连接，用于供转运装置行走。

较优的，在上述技术方案中，使用现有轨道，在现有轨道上建立清洗室。

烘干系统，设置在清洗室墙壁上，待清洗零部件和构架清洗完成后，烘干系统开启，提供热风进行烘干操作。

较优的，在上述技术方案中，烘干系统包括温度计、湿度计，可以设置烘干系统的烘干温度和调节风量大小。

换气系统，安装于清洗室顶部，用于通风换气，主要用于排除干冰清洗过程成产生的大量二氧化碳气体。

较优的，在上述技术方案中，换气系统包括二氧化碳传感器，可以实时检测清洗室内二氧化碳的浓度，当浓度超过预设值时，控制器开启换气系统；

较优的，在上述技术方案中，换气系统包括但不限于一个排风扇和一个空气净化装置。

清洗部位检测装置，包括至少1个摄像头和至少1个补光装置，所述摄像头安装在清洗机械手上，所述清洗部位检测装置检测出需要清洗的部位的特征、位置及清洗次数信息给所述控制器。

高压水清洗机，用于提供高压水的设备，与控制器连接，通过控制器控制所述高压水清洗机的开启、停止等操作；所述高压水清洗机的管路(包括水管、电路)与快换装置的端部连接。

较优的，在上述技术方案中，高压清水机可以调节水的压力。

干冰清洗机，用于提供干冰喷淋的设备，与控制器连接，通过控制器控制所述干冰清洗机的开启、停止等操作；所述干冰清洗机的管路(包括干冰喷射管、电路)与快换装置的端部连接。

较优的，在上述技术方案中，干冰清洗机可以调节喷射干冰的浓度和压力；

超声波清洗机，用于清洗零部件的设备，与控制器连接，通过控制器控制所述超声波清洗机的打开机盖、启动、关闭机盖、停止等操作。

所述转运装置行走在轨道上，所述转运装置包括车体、转向架安放架、多功能运输盘以及伺服动力系统，所述转向架安装架固定安装在所述车体的顶部，用于托运构架；所述多功能运输盘安装在所述转向架安放架上，并位于靠近所述车体中间的位置，用于盛放零部件；可最大化的提高被洗件的暴露面积，有助于清洗工作的完成；所述伺服动力系统包括伺服驱动器和伺服控制器，伺服控制器通过无线网络与机器人多介质智能清洗系统的控制器连接，机器人多介质智能清洗系统的控制器通过控制伺服控制器来控制转运装置的运行。

清洗机械手，包括安装台、第一机械臂、第二机械臂以及快换装置，所述安装台固定在地面上，所述第一机械臂的基座固定安装在所述安装台上，所述第二机械臂的基座通过法兰安装在所述第一机械臂的末端，所述快换装置安装在所述第二机械臂的末端，所述第一机械臂负载大于所述第二机械臂和快换装置的重量。安装在第二机械臂末端的清洗部位检测装置，在机械臂的运动中，实现对被清洗件的特征、位置及清洗次数的采集，通过清洗部位检测装置的智能算法，自动规划出最佳清洗路径；安装在第二机械臂的快换装置，可实现与末端喷枪头的水、电管路以及清洗介质管路的快速联通及切换。在清洗操作区内，配置有干冰清洗机、高压水清洗机以及超声波清洗机等多种清洗介质的清洗机，利用第二机械臂末端的快换装置，通过更换安放在存放架上的不同的清洗喷头装置的方式实现清洗方式的切换。

机器人多介质智能清洗系统清洗室按照其功能划分为如下功能区，物料储藏区，用于对清洗介质的储藏及运输；控制区，在控制区通过对清洗工艺以及清洗动作进行控制；清洗操作区，通过控制清洗机械手进行多介质切换。

较优的，在上述技术方案中，采用两台清洗机械臂，位于运行轨道的两侧，提高清洗效率。

本实用新型采用以上技术方案，达到的技术效果为：将两个六自由度的第一机械臂及第二机械臂串联使用，将原来的6自由度扩充为12自由度，能够更好的适应被清洗件的复杂表面；通过清洗部位检测装置，自动规划出清洗次数及清洗方式、路线；安装在第二机械臂的快换装置，实现对待清洗的转向架构架及零部件多介质、多方式清洗操作。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型提供的清洗室的示意图；

图2为本实用新型提供的转运装置的示意图；

图3为本实用新型提供的清洗室俯视图区域划分示意图；

图4为本实用新型提供的清洗室清洗操作区示意图；

图5为第一机械臂与第二机械臂串联结构图；

其中：1、工作空间；2、物流系统；3、清洗室；4、换气系统；5、烘干系统； 6、窗户；7、卷帘门；210、轨道；220、转运装置；221、多功能运输盘；222、转向架安放架；223、伺服动力系统；310、物料储藏区；320、控制区；321、控制器；330、清洗操作区；331、高压水清洗机；332、第一机械臂；333、第二机械臂；334、干冰清洗机；335、超声波清洗机；336、存放架；337、法兰； 338、第一机械臂基座；339、第二机械臂基座；340、快换装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图5所示，本实用新型提供的机器人多介质智能清洗系统，包括轨道、控制器321、转运装置220以及至少1套清洗机械手，转运装置220走行在轨道210上，用于转运待清洗装置沿轨道210运动，清洗机械手沿轨道210 设置，至少1套清洗机械手位于轨道210的一侧，可以同时对待清洗部件进行清洗，提升工作效率；控制器321用于控制转运装置220运动，并在到达指定位置时，控制清洗机械手对待清洗装置进行清洗。

可替代方案包括在清洗室设置独立的烘干室3和配套的烘干设备及烘干存放架，提供烘干手段。可替代方案还包括，清洗机械手不采用两个六轴机械臂串联的方式，仅使用1套多轴机械臂代替1套清洗机械手完成操作。可替代方案还包括，将干冰清洗机、高压水清洗机等多个清洗装置集成为一个清洗设备。可代替方案还包括，清洗喷头为水喷砂枪头，清洗设备还包括水喷砂清洗机，可以用于除锈、除漆的操作。

如附图1所示，该机器人多介质智能清洗系统由物流系统2、换气系统4、烘干系统5、清洗系统3、清洗部位检测装置等多个功能系统组成。这些功能系统集中在相对密闭的工作空间1中，采用集中控制的方式，来完成对动车组转向架的多介质、多方式的清洗工作。

如附图3所示的清洗系统3按照其功能划分为如下功能区，还包括清洗室 3，划分为物料储藏区310，用于对清洗介质的储藏及运输；控制区320，用于对清洗工艺以及清洗动作进行控制；清洗操作区330，用于执行清洗动作，控制器321、转运装置220以及至少1套清洗机械手均安置在清洗操作区330内。通过控制串联机械臂对被清洗的转向架构架及零部件进行多介质切换，多方式清洗等一系列清洗操作。

清洗室3，设置在检修车间内，为清洗转向架提供一个密闭的操作空间，防止油渍、污物外溅，同时为烘干系统5提供良好的操作空间。清洗室3的墙壁材料为防火隔热材料；在轨道210的与清洗室交接的位置均设有卷帘门7，卷帘门7宽度大于转向架宽度，高度大于转向架与转运装置220高度和；清洗室3 屋顶为拱形，有利于气体的汇聚，换气系统4安装在清洗室3顶部，易于将水汽和二氧化碳排除室外，四周墙壁有透明的窗户，利于巡检人员监控，室内设置有监控摄像头，便于远程监控室内工作情况。

卷帘门7，安装在清洗室3，与控制器321连接，用于转运装置220通行，卷帘门7为铝合金材质卷帘门，防火耐用，易于控制。

控制器321，连接清洗机械手、转运装置220、烘干系统5、换气系统4、卷帘门7、高压水清洗机331、干冰清洗机334、超声波清洗机335、清洗部位检测装置，控制器321控制转运装置将待清洗零部件及构架沿轨道210运转至清洗室3，清洗室3卷帘门7升起，转运装置220进入到清洗室3目标位置，控制器321发送操作命令给清洗机械手，清洗机械手完成预设的动作；较优的为，控制器321，包括显示器、存储装置、运算装置、通讯装置。通讯装置包括无线设备和有线设备，无线设备用于与转运装置220通讯，有线设备用于与高压水清洗机331、干冰清洗机334、超声波清洗机335、卷帘门7、换气系统4、烘干系统5等通讯。

清洗部位检测装置包括至少1个摄像头和至少1个补光装置，摄像头安装在清洗机械手上，根据检测到的图像，生成待清洗部位特征、位置及清洗次数给控制器321，控制器321计算出清洗机械手的最佳运动路径，并控制清洗机械手进行对应的运动。控制器321通过控制清洗机械手将零件放入到超声波清洗机335；控制器321控制清洗机械手更换快换装置340，更换为高压水喷头时，高压水清洗机331开始工作；控制器321控制清洗机械手更换为干冰喷头时，干冰清洗机334开始工作；

存放架336，设置在清洗室3内部，放置在清洗机械手的旁侧，用于存放清洗枪头，清洗枪头包括高压水喷枪头、干冰喷枪头、水喷砂枪头等专用清洗枪头；采用结实耐用、不易生锈的不锈钢材质。在本实施例中，将清洗枪头置于存放架336的顶部放置，存放架336有对应的沟槽，使清洗枪头的位置和姿态不容易发生改变，易于清洗机械手的快转装置340更换清洗枪头。

较优的为，清洗的水介质可以添加清洗剂，用于盛放水、干冰等介质的容器均有容量传感器，实时检测当前容量，当检测到少量时，控制器321生成通知信息给工作人员，提醒补充相应的介质；

运行轨道210，贯穿清洗室3，并与室外轨道210连接，用于供转运装置220 行走；较优的为，使用现有轨道210，在现有轨道210上建立清洗室3；

烘干系统5，设置在清洗室3墙壁上，待清洗零部件和构架清洗完成后，烘干系统5开启，提供热风进行烘干操作；较优的为，烘干系统5包括温度计、湿度计，可以设置烘干系统5的烘干温度和调节风量大小；控制器321可根据当前获清洗的方式结合温度计、湿度计的反馈信息作为参考数据，综合分析控制烘干系统5的适合的风量及温度。

还包括换气系统4，换气系统4与控制器连接，换气系统4至少包括1套排风扇及排风装置附件。换气系统4，安装于清洗室3顶部，用于通风换气，主要用于排除干冰清洗过程成产生的大量二氧化碳气体；较优的为，换气系统4包括二氧化碳传感器，可以实时检测清洗室3内二氧化碳的浓度，当浓度超过预设值时，控制器321开启换气系统4；较优的为，换气系统4包括4个排风扇和 1个空气净化装置；换气系统4采用风量大，低噪音的风扇。

高压水清洗机331，用于提供高压水的设备，与控制器321连接，通过控制器321控制高压水清洗机331的开启、停止等操作；高压水清洗机331的管路(包括水管、电路)与快换装置340的端部连接；较优的为，高压清水机331 可以调节水的压力；

干冰清洗机334，用于提供干冰喷淋的设备，与控制器321连接，通过控制器321控制干冰清洗机334的开启、停止等操作；干冰清洗机334的管路(包括干冰喷射管、电路)与快换装置340的端部连接；较优的为，干冰清洗机334 可以调节喷射干冰的浓度和压力；

超声波清洗机335，用于清洗零部件的设备，与控制器321连接，通过控制器321控制超声波清洗机335的打开机盖、启动、关闭机盖、停止等操作；

转运装置220行走在轨道210上，如图2所示包括车体、转向架安放架222、多功能运输盘221以及伺服动力系统223，转向架安装架固定安装在车体的顶部，用于托运构架；多功能运输盘221安装在转向架安放架222上，并位于靠近车体中间的位置，用于盛放零部件；可最大化的提高被洗件的暴露面积，有助于清洗工作的完成；伺服动力系统223包括伺服驱动器和伺服控制器，伺服控制器通过无线网络与机器人多介质智能清洗系统的控制器321连接，机器人多介质智能清洗系统的控制器321通过控制伺服控制器来控制转运装置220的运行。

清洗机械手，包括安装台、第一机械臂332、第二机械臂333以及快换装置 340，安装台固定在地面上，第一机械臂基座338固定安装在安装台上，第二机械臂基座339通过法兰337安装在第一机械臂332的末端，快换装置340安装在第二机械臂333的末端，第一机械臂332负载大于第二机械臂333和快换装置340的重量。安装在清洗机械手末端的清洗部位检测装置，在机械臂的运动中，实现对被清洗件的特征、位置及清洗次数的采集，通过清洗部位检测装置的智能算法，自动规划出清洗次数及清洗方式、路线；安装在第二机械臂333的快换装置340，可实现与末端喷枪头的水、电管路以及清洗介质管路的快速联通及切换。在清洗操作区330内，配置有干冰清洗机334、高压水清洗机331 以及超声波清洗机335等多种清洗介质的清洗机，利用第二机械臂333末端的快换装置340，通过更换安放在存放架336上的不同的清洗喷头装置的方式实现清洗方式的切换。

控制器321用于控制机器人多介质智能清洗系统中的所有带数据通讯接口的设备，接收清洗部位检测装置反馈的信息，并生成最佳机械手运动路径给清洗机械手，控制清洗机械手运动；接收温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器等多种传感器反馈的信息，控制烘干系统的开、关及温度和换气系统的开、关及风量。

本实用新型提供的机器人多介质智能清洗系统具有的有益效果描述：实现复杂结构，多种污物，高难度的清洗。

上述实施方式旨在举例说明本实用新型可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本实用新型包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人多介质智能清洗系统，包括轨道，其特征在于，还包括控制器、转运装置以及至少1套清洗机械手，所述转运装置走行在轨道上，用于转运待清洗装置沿轨道运动，至少1套所述清洗机械手沿轨道设置，用于对待清洁装置进行清洁；所述控制器用于控制所述转运装置运动，并在到达指定位置时，控制所述清洗机械手对所述待清洗装置进行清洗。

2.如权利要求1所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，所述转运装置包括车体、转向架安放架、多功能运输盘以及伺服动力系统，所述转向架安放架固定安装在所述车体的顶部，用于托运构架；所述多功能运输盘安装在所述转向架安放架上，并位于靠近所述车体中间的位置，用于盛放零部件；所述伺服动力系统包括伺服驱动器和伺服控制器，伺服控制器通过无线网络与机器人多介质智能清洗系统的控制器连接，机器人多介质智能清洗系统的控制器通过控制伺服控制器来控制转运装置的运行。

3.如权利要求1所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，所述清洗机械手包括安装台、第一机械臂、第二机械臂以及快换装置，所述安装台固定在地面上，第一机械臂基座固定安装在所述安装台上，第二机械臂基座通过法兰安装在所述第一机械臂的末端，所述快换装置安装在所述第二机械臂的末端，所述第一机械臂负载大于所述第二机械臂和快换装置的重量。

4.如权利要求3所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，还包括清洗部位检测装置，所述清洗部位检测装置包括至少1个摄像头和至少1个补光装置，所述摄像头安装在清洗机械手上；所述清洗部位检测装置，根据清洗机械手上摄像头采集到的图像信息确定需要清洗的部位特征、位置及所需清洗次数。

5.如权利要求3所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，还包括存放架，放置在所述清洗机械手的旁侧，用于存放清洗枪头，清洗枪头包括高压水喷枪头、干冰喷枪头等专用清洗枪头。

6.如权利要求1所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，还包括高压水清洗机，与所述清洗机械手放置在轨道的同侧，通过管路与所述清洗机械手连通，所述清洗机械手上安装的高压水喷枪头，用于对所述待清洗装置进行高压水清洗。

7.如权利要求1所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，还包括超声波清洗机，所述超声波清洗机位于轨道旁侧，位于所述清洗机械手活动范围内，所述清洗机械手抓取所述转运装置上的待清洗零部件，放入超声波清洗机内进行清洗。

8.如权利要求1所述的机器人多介质智能清洗系统，其特征在于，还包括干冰清洗机，与所述清洗机械手放置在轨道的不同侧，所述干冰清洗机通过管路与所述清洗机械手连通，所述清洗机械手上安装的干冰喷枪头，用于对所述待清洗装零部件进行干冰清洗。

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