CN211617713U - 一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，包括：轨道、机架、第一抱臂机构、第二抱臂机构、行走轮机构、侧挡轮机构和驱动部，轨道安装在置于地面的水泥墩上，为行走系统提供支撑和导向；机架置于轨道的上方，第一抱臂机构和第二抱臂机构左右间隔设置在机架上，第一抱臂机构和第二抱臂机构与火车接触连接，实现行走系统与火车进行强制共速；行走轮机构置于机架的下方，行走轮机构的底端与轨道相连，侧挡轮机构安装在机架的下方，侧挡轮机构的底端与轨道侧面相连，侧挡轮机构位于行走轮机构的一侧；驱动部安装在机架上，为行走系统提供动力。本实用新型可实现与火车共速，可保证行走系统良好运行，使用齿轮齿条机构传动定位精度高。

Description

一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统

技术领域

本实用新型涉及铁路摘钩机器人技术领域，尤其涉及一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统。

背景技术

目前我国编组站货运编组提钩工作都是由人工完成的，其基本作业形式是：提钩人员手持调车作业计划单，沿着推峰路线，随着推峰列车小跑，边走边记车辆通过数，待压钩动作完成后手握提钩杆并迅速提起，然后护钩员凭经验估计车钩分开的位置(即分钩点处在峰顶平台或压钩坡的位置)，当所提钩车到达分钩点时，压紧的车钩便在钩车自身重力的驱动下自动开启，完成提钩工作。

人工提钩工况复杂、劳动强度大、安全事故发生率高，风、霜、雨、雪、雾等恶劣天气，会损毁提钩人员手中的调车作业单，致使解体车辆排序紊乱，溜放编码顺序与预订计划不符，造成错钩、漏钩的现象，即便一些大型编组站采用了大屏幕和广播辅助提钩人员作业的方式，但部分提钩错误依然无法完全避免。为了排除错钩、漏钩等错误，需要抽调各个岗位上的工作人员对本次解体涉及的所有股道逐次排查，直至找到错钩车辆，在推峰机车的辅助下，拉回推峰段，重新进行编组作业，从而降低了驼峰解体效率。

综合国内外各自动提钩技术研究结果，可以发现，国外研究的成果并不能直接拿来用于我国编组站使用，而我国研究的成果又不适用于现场需要，部分成果由于成本、技术等原因而没有研究出成果或没有广泛应用。综合来看，自动提钩技术实现上主要具有以下难点。

(1)车辆车钩结构形式不同。我国车辆的种类繁杂，车钩的形式也很多，尚未形成统一标准，车辆自身的钩把和钩舌形式各异，车辆提钩把手的位置也不是固定的。车钩形式问题使得机器人不能通过简单重复的机械动作完成摘钩，给摘钩机械手进行摘钩动作造成了一定的困难。

(2)车辆车钩状态不同。我国铁路有一部分使用次数较多的车辆存在车钩变形的问题，这种车辆在与其它车辆连接时，常需使用铁丝等加固材料辅助捆绑，一般提钩力和方向不易将其拉开，给机器人自动提钩增加了难度。

(3)车辆在运动过程中难以保持稳定。由于提钩作业中，车辆和提钩作业人员均需要保持相对地面运动，因此车钩摘取动作时机难以把控：如果过早摘钩，车辆行进过程中钩舌会自然下落，使得车辆再一次连接，如果过迟摘钩，摘钩动作受到外界干扰导致车钩把手目标丢失，易出现摘钩失败的情况。

(4)单次提钩动作时间较短。完成提钩作业的有效区域长度范围一般是5-8m，列车行进的速度一般为3-7km/h，在这种情况下，外勤提钩作业员进行一次摘钩动作的时间只有3-5秒，利用机器人代替人在如此短的时间内完成准确的提钩存在一定的技术难度。

(5)提钩动作完成空间狭小。列车车辆之间的间距比较小，一般在1.2m左右，同时在车辆的连接处还存在着闸制动杆、风管路接头、制动踏板等其他结构，自动提钩系统不能像一般工厂内机器人那样具有较大自由活动空间。这要求提钩机器人必须能够准确的判断到车辆间隙，并在小空间内通过伸缩手臂完成车钩识别和提钩动作，在技术上存在一定的难度。

(6)钩车编组较为复杂。由于钩车编组组合复杂，从单车辆构车以至整列车为一钩，因此，提钩点的位置变化范围很大。同时，列车的车辆数组合随机性很大，要求提钩点来回变化，提钩并不是在某一固定地点发生的，实际作业中提钩点的变化范围可能在10m以上。这种情况使得提钩自动化技术存在较大的难点。

综合分析国内外各类编组站驼峰自动提钩机器人与装置，研究重点主要是能够解决现场提钩复杂情况的需要，同时满足现场作业条件，具体来看，主要有以下几点：

(1)与列车运动保持同步性

为了完成提钩工作，提钩作业人员或机器人应与列车相对静止以便进行作业，因此提钩机器人要完成对运动着的列车进行提钩，前提条件是保证火车提钩机器人与火车运动同步。如果同步性高的话就相当于是对静止的列车进行提钩，这样才能保证提钩的准确性。因此在设计提钩机器人行走机构时应注重设计提钩机器人与列车协同系统。

(2)提钩动作的平稳性

在设计机器人时，无论设计何种形式的提钩机械手，都应在提钩过程中保持一个相对平稳的工作状态，否则机器手臂产生振动或者冲击将影响整个提钩动作。这就要求提钩机械手安装在一个运动相对平稳的载体上。这个载体在将机械手送至提钩位置的过程中以及在提钩动作进行过程中必须能够保持一定的平稳性。因此在设计这个载体时就要考虑到它在运动过程中是否满足平稳性的要求。

(3)提钩动作的快速性

列车提钩是对推峰行进过程中的列车进行提钩，这是一个时间间隔很短的过程。所以要求火车提钩机器人在一个时间相对较短的范围内准确识别车钩，并且完成提钩动作，同时还要迅速将提钩机械手收回，以便为下一钩做好准备。这样，在设计提钩机器人具体结构时应考虑到其快速性和灵活性。

(4)整体系统结构简单化、模块化

提钩机器人为多关节联动机器人，各部分在工作过程中相互影响。在进行本体结构设计时，结构应该尽量简单，减少传动误差，并具有模块性以便于修理和更换。同时简化模型有助于对其结构进行具体的运动学与动力学分析。

(5)轻量化设计

在满足强度与性能要求的前提下应该尽量使提钩机器人结构轻量化，这不仅有利于提钩机器人速度的提高，同时还可保证相邻两钩的效率。

(6)行走方式合理性

无论是采用轮胎式或是轨道式走行方式，自动提钩机器人的走行范围必须固定，必须满足提钩作业走行要求，同时不能影响编组站其它作业和人员正常行走。

因此，综上所述，有必要提供一种新型行走系统以解决现有技术的不足。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统。本实用新型主要利用机架、行走轮机构、侧挡轮机构和驱动部，使行走系统在轨道上稳定行走，利用第一抱臂机构和第二抱臂机构，实现行走系统与火车共速。本实用新型采用的技术手段如下：

一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，包括：轨道、机架、第一抱臂机构、第二抱臂机构、行走轮机构、侧挡轮机构和驱动部，所述轨道安装在置于地面的水泥墩上，为行走系统提供支撑和导向；所述机架置于轨道的上方，所述第一抱臂机构和所述第二抱臂机构左右间隔设置在所述机架上，所述第一抱臂机构和所述第二抱臂机构与火车接触连接，实现行走系统与火车进行强制共速；所述行走轮机构置于所述机架的下方，所述行走轮机构的底端与所述轨道相连，所述侧挡轮机构安装在所述机架的下方，所述侧挡轮机构的底端与所述轨道侧面相连，所述侧挡轮机构位于所述行走轮机构的一侧；所述驱动部安装在机架上，为行走系统提供动力。

进一步地，所述轨道主要由固定在水泥墩是上的第一底板、置于第一底板上的底架、轻型导轨、压板和齿条组成，所述底架由纵向方管和钢板焊接制成，两侧所述纵向方管间垂直连接有间隔设置的若干横向方管，所述方管的长度小于或等于6m，方便买料及运输；所述齿条垂直固定于所述底架的横向方管上，所述轻型导轨通过所述压板平行固定于所述底架两侧的纵向方管上，所述轻型导轨以所述齿条的侧面为基准进行安装；所述第一底板的上安装面和下安装面、所述齿条的安装面均采用机床加工制成，以保证所述轻型导轨安装后的整体平面度，减少行走系统在运动过程中的颠簸。上述轨道必须采用水泥作为基础，防止冬夏地面热胀冷缩、地震、其它外力等原因造成轻型轨道发生变形，影响摘钩机器人的正常使用。在制作水泥墩时将所有的底板作为二次预埋件进行找平后固定其上，水泥固化后才能进行安装其它部件的工作。

进一步地，所述轨道中各部件的安装方式为：将一组底架按照加工时编号顺序摆放到底板上，以齿条的安装作为基准将底架进行找正，找正后如果架体和底板之间出现缝隙，则使用垫片进行填充；将齿条用内六角螺钉固定到架体上，以齿条侧面为基准，安装轻型导轨，并用压板将其固定在底架上，安装时必须保证三者之间相互平行。

进一步地，所述机架由方管和钢板焊接制成，所述机架上设有13个安装定位面，均采用机床机型二次加工，保证安装精度；其中，13个所述安装定位面包括驱动部安装定位面、第一抱臂机构安装定位面、第二抱臂机构安装定位面、6个行走轮机构安装定位面和4个侧挡轮机构安装定位面。

进一步地，所述驱动部主要由固定在机架上的电机座、变频电机、与所述齿条啮合连接的齿轮和盖板组成，所述变频电机固定在所述电机座上，所述变频电机与所述齿轮相连，所述变频电机通过所述齿轮与所述齿条啮合传动，控制行走系统的运行速度，保证行走系统与火车同步；所述盖板安装在所述齿轮的端部，防止螺栓松动，导致齿轮松动脱落。

进一步地，所述第一抱臂机构包括与火车的后夹持点相连的抱臂Ⅰ和用于驱动抱臂Ⅰ转动的第一驱动装置；所述第二抱臂机构包括与火车的前夹持点相连的抱臂Ⅱ和用于驱动抱臂Ⅱ转动的第二驱动装置；通过所述抱臂Ⅰ和所述抱臂Ⅱ完成摘钩机器人与火车的共速作业。

进一步地，所述第一驱动装置包括气缸固定底座、直线气缸、浮动接头和抱臂支撑座，所述气缸固定底座固定于所述机架上，所述直线气缸的末端与所述气缸固定底座相连，所述直线气缸的气缸推杆的前端连接有所述浮动接头，所述抱臂Ⅰ通过末端连接的所述抱臂支撑座固定于所述机架上，所述抱臂Ⅰ上设有抱臂连接块，所述抱臂连接块与所述浮动接头相连；所述抱臂Ⅰ上与火车车身接触端设有缓冲弹垫；其中，所述抱臂Ⅰ与所述抱臂支撑座通过铰链轴进行铰接，所述抱臂Ⅰ绕铰链轴旋转，所述抱臂Ⅰ的旋转角度为0-90°；所述抱臂连接块与所述浮动接头通过铰链轴进行铰接。

进一步地，所述第二驱动装置包括底板、滑轨、滑块、工字钢、直线气缸、气缸支板、气缸连接板、滑台连接架、气缸连接块和压臂气缸，所述底板固定于所述机架上，所述滑轨至少设有两条，且平行安装在所述底板上，所述滑轨上方与所述滑块相连，所述气缸连接板通过所述工字钢与所述滑块上部固定连接，所述压臂气缸通过所述气缸连接块与所述气缸连接板相连，所述压臂气缸上设有压臂，所述压臂与所述抱臂Ⅱ相连；

两条所述滑轨中间置有所述直线气缸，所述直线气缸通过所述气缸支板固定于所述底板上，所述直线气缸的气缸推杆与所述滑台连接架相连，所述滑台连接架与所述气缸连接板固定连接，所述气缸推杆的往复运动带动所述气缸连接板沿所述滑轨进行直线运动；

所述抱臂Ⅱ上与火车车身接触端固定有缓冲弹垫；所述抱臂Ⅱ由所述压臂气缸驱动并随所述压臂进行旋转；所述抱臂Ⅱ的旋转角度为0-90°。

进一步地，所述行走轮机构主要由调整垫Ⅰ、行走轮架、行走轮轴、下挡轮弯板和行走轮组成，所述行走轮架为T形结构，包括顶板和垂直于顶板间隔设置的两个支板；所述调整垫Ⅰ通过四角设置的螺钉与所述顶板的上方相连，所述顶板通过螺钉固定在所述机架的下方；所述行走轮通过所述行走轮轴安装在两个所述支板之间；两个所述下挡轮弯板对称设置在两个所述支板的外侧；所述下挡轮弯板上垂直连接有下挡轮，是指所述下挡轮的中轴线与所述下挡轮弯板上安装下挡轮的面垂直；

所述行走轮的外圆柱面与所述轻型导轨的上方接触连接，所述下挡轮的外圆柱面与所述轻型导轨上翼板的下底面接触连接，通过所述行走轮和所述下挡轮限制行走系统发生倾翻动作；所述下挡轮弯板的弯曲角度与所述轻型导轨上翼板的下底面的倾斜角度相同，以保证所述下挡轮与所述轻型导轨的接触强度。所述行走轮和所述下挡轮均采用钢制材质，整体强度高，环境温度适应性好，抗磨损。

进一步地，所述侧挡轮机构主要由侧挡轮和侧挡轮座组成，所述侧挡轮座通过螺钉固定在所述机架的下方，所述侧挡轮座与所述机架之间连接有调整垫Ⅱ；所述侧挡轮连接有偏心轴，所述偏心轴通过螺母固定在所述侧挡轮座的下方，所述侧挡轮的外圆柱面与所述轻型导轨的侧面接触连接，通过所述偏心轴调整所述侧挡轮与所述轻型导轨之间的间隙。所述侧挡轮采用钢制材质，整体强度高，环境温度适应性好，抗磨损。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，采用轻型导轨做导向，符合铁路部门技术规范，而且轻型导轨精度高，保证行走系统良好运行。

2、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，采用变频电机驱动，可以随意控制电机转速，进而控制行走机构的速度，可以实时报火车共速。

3、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，采用齿轮齿条结构，可以提供长距离不间断动力输出，避免摩擦轮结构打滑缺陷，有可弥补同步带结构传动受带长影响，并且该机构传动定位精度高。

4、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，使用第一抱臂机构和第二抱臂机构抱住火车转向架实现行走系统与火车强制共速，不会因为传感器带来的微小误差造成摘钩定位失败的可能性。

5、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，第一抱臂机构和第二抱臂机构使用气缸作为驱动，单电控电磁阀控制，储气罐供气的结构、当电力系统发生故障后两个夹紧臂可以快速缩回，防止事故发生。

6、本实用新型提供的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，行走轮和挡轮采用钢制材质，没有采用常用的存在容易脱胶、开裂、老化等缺陷的聚氨酯复合轮，考虑到钢制材质整体强度高，环境温度适应性好，抗磨损。

基于上述理由本实用新型可在使用铁路摘钩机器人进行摘钩作业等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型摘钩机器人行走系统的结构示意图。

图2为本实用新型摘钩机器人行走系统的正视图。

图3为本实用新型中I处的滚轮和轨道配合局部放大图。

图4为本实用新型中轨道的结构示意图。

图5为本实用新型中驱动部装配示意图。

图6为本实用新型中第二抱臂机构的结构示意图。

图7为本实用新型中第一抱臂机构的结构示意图。

图8为本实用新型中行走轮机构示意图。

图9为本实用新型中侧挡轮机构示意图。

图中：1、轨道；11、第一底板；12、底架；13、轻型导轨；14、压板；15、齿条；2、驱动部；21、变频电机；22、电机座；23、齿轮；24、盖板；3、第二抱臂机构；313、气缸支板；314、滑轨；315、滑块；316、工字钢；317、气缸连接板；318、滑台连接架；319、气缸连接块；320、抱臂Ⅱ；321、压臂气缸；322、压臂；323、底板；4、第一抱臂机构；403、气缸固定底座；404、气缸；405、气缸推杆；406、浮动接头；407、抱臂连接块；408、抱臂支撑座；409、缓冲弹垫；410、抱臂Ⅰ；5、机架；6、行走轮机构；61、调整垫Ⅰ；62、行走轮架；63、行走轮轴；64、下挡轮弯板；65、下挡轮；66、行走轮；7、侧挡轮机构；71、偏心轴；72、侧挡轮；73、螺母；74、侧挡轮座；75、调整垫Ⅱ。

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。

如图所示，本实用新型提供了一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，包括：轨道1、机架5、第一抱臂机构4、第二抱臂机构3、行走轮机构6、侧挡轮机构7和驱动部2，所述轨道1安装在置于地面的水泥墩上，为行走系统提供支撑和导向；所述机架5置于轨道1的上方，所述第一抱臂机构4和所述第二抱臂机构3左右间隔设置在所述机架5上，所述第一抱臂机构4和所述第二抱臂机构3与火车接触连接，实现行走系统与火车进行强制共速；所述行走轮机构6置于所述机架5的下方，所述行走轮机构6的底端与所述轨道1相连，所述侧挡轮机构7安装在所述机架5的下方，所述侧挡轮机构7的底端与所述轨道1侧面相连，所述侧挡轮机构7位于所述行走轮机构6的一侧；所述驱动部2安装在机架5上，为行走系统提供动力。

优选的，所述轨道1主要由固定在水泥墩是上的第一底板11、置于第一底板11上的底架12、轻型导轨13、压板14和齿条15组成，所述底架12由纵向方管和钢板焊接制成，两侧所述纵向方管间垂直连接有间隔设置的若干横向方管，所述方管的长度小于或等于6m，方便买料及运输；所述齿条15垂直固定于所述底架12的横向方管上，所述轻型导轨13通过所述压板14平行固定于所述底架12两侧的纵向方管上，所述轻型导轨13以所述齿条15的侧面为基准进行安装；所述第一底板11的上安装面和下安装面、所述齿条15的安装面均采用机床加工制成，以保证所述轻型导轨13安装后的整体平面度，减少行走系统在运动过程中的颠簸。上述轨道1必须采用水泥作为基础，防止冬夏地面热胀冷缩、地震、其它外力等原因造成轻型轨道1发生变形，影响摘钩机器人的正常使用。在制作水泥墩时将所有的底板323作为二次预埋件进行找平后固定其上，水泥固化后才能进行安装其它部件的工作。

进一步地，所述轨道1中各部件的安装方式为：将一组底架12按照加工时编号顺序摆放到底板323上，以齿条15的安装作为基准将底架12进行找正，找正后如果架体和底板323之间出现缝隙，则使用垫片进行填充；将齿条15用内六角螺钉固定到架体上，以齿条15侧面为基准，安装轻型导轨13，并用压板14将其固定在底架12上，安装时必须保证三者之间相互平行。

优选的，所述机架5由方管和钢板焊接制成，所述机架5上设有13个安装定位面，均采用机床机型二次加工，保证安装精度；其中，13个所述安装定位面包括驱动部2安装定位面、第一抱臂机构4安装定位面、第二抱臂机构3安装定位面、6个行走轮机构6安装定位面和4个侧挡轮机构7安装定位面。

优选的，所述驱动部2主要由固定在机架5上的电机座22、变频电机21、与所述齿条15啮合连接的齿轮23和盖板24组成，所述变频电机21固定在所述电机座22上，所述变频电机21与所述齿轮23相连，所述变频电机21通过所述齿轮23与所述齿条15啮合传动，使用变频电机21可以随意控制行走系统的运行速度，保证行走系统与火车同步；所述盖板24安装在所述齿轮23的端部，防止螺栓松动，导致齿轮23松动脱落。

优选的，所述第一抱臂机构4包括与火车的后夹持点相连的抱臂Ⅰ410和用于驱动抱臂Ⅰ410转动的第一驱动装置；所述第二抱臂机构3包括与火车的前夹持点相连的抱臂Ⅱ320和用于驱动抱臂Ⅱ320转动的第二驱动装置；通过所述抱臂Ⅰ410和所述抱臂Ⅱ320完成摘钩机器人与火车的共速作业。

优选的，所述第一驱动装置包括气缸固定底座403、直线气缸404、浮动接头406和抱臂支撑座408，所述气缸固定底座403固定于所述机架5上，所述直线气缸404的末端与所述气缸固定底座403相连，所述直线气缸404的气缸推杆405的前端连接有所述浮动接头406，所述抱臂Ⅰ410通过末端连接的所述抱臂支撑座408固定于所述机架5上，所述抱臂Ⅰ410上设有抱臂连接块407，所述抱臂连接块407与所述浮动接头406相连；所述抱臂Ⅰ410上与火车车身接触端设有缓冲弹垫409；其中，所述抱臂Ⅰ410与所述抱臂支撑座408通过铰链轴进行铰接，所述抱臂Ⅰ410绕铰链轴旋转，所述抱臂Ⅰ410的旋转角度为0-90°；所述抱臂连接块407与所述浮动接头406通过铰链轴进行铰接。

优选的，所述第二驱动装置包括底板323、滑轨314、滑块315、工字钢316、直线气缸404、气缸支板313、气缸连接板317、滑台连接架318、气缸连接块319和压臂气缸321，所述底板323固定于所述机架5上，所述滑轨314至少设有两条，且平行安装在所述底板323上，所述滑轨314上方与所述滑块315相连，所述气缸连接板317通过所述工字钢316与所述滑块315上部固定连接，所述压臂气缸321通过所述气缸连接块319与所述气缸连接板317相连，所述压臂气缸321上设有压臂322，所述压臂322与所述抱臂Ⅱ320相连；

两条所述滑轨314中间置有所述直线气缸404，所述直线气缸404通过所述气缸支板313固定于所述底板323上，所述直线气缸404的气缸推杆405与所述滑台连接架318相连，所述滑台连接架318与所述气缸连接板317固定连接，所述气缸推杆405的往复运动带动所述气缸连接板317沿所述滑轨314进行直线运动；

所述抱臂Ⅱ320上与火车车身接触端固定有缓冲弹垫409；所述抱臂Ⅱ320由所述压臂气缸321驱动并随所述压臂322进行旋转；所述抱臂Ⅱ320的旋转角度为0-90°。

优选的，所述行走轮机构6主要由调整垫Ⅰ61、行走轮架62、行走轮轴63、下挡轮65下挡轮弯板64和行走轮66组成，所述行走轮架62为T形结构，包括顶板和垂直于顶板间隔设置的两个支板；所述调整垫Ⅰ61通过四角设置的螺钉与所述顶板的上方相连，所述顶板通过螺钉固定在所述机架5的下方；所述行走轮66通过所述行走轮轴63安装在两个所述支板之间；两个所述下挡轮65下挡轮弯板64对称设置在两个所述支板的外侧；所述下挡轮65下挡轮弯板64上垂直连接有下挡轮65，是指所述下挡轮65的中轴线与所述下挡轮65下挡轮弯板64上安装下挡轮65的面垂直；

所述行走轮66的外圆柱面与所述轻型导轨13的上方接触连接，所述下挡轮65的外圆柱面与所述轻型导轨13上翼板的下底面接触连接，通过所述行走轮66和所述下挡轮65限制行走系统发生倾翻动作；所述下挡轮65下挡轮弯板64的弯曲角度与所述轻型导轨13上翼板的下底面的倾斜角度相同，以保证所述下挡轮65与所述轻型导轨13的接触强度。所述行走轮66和所述下挡轮65均采用钢制材质，整体强度高，环境温度适应性好，抗磨损。

优选的，所述侧挡轮机构7主要由侧挡轮72和侧挡轮座74组成，所述侧挡轮座74通过螺钉固定在所述机架5的下方，所述侧挡轮座74与所述机架5之间连接有调整垫Ⅱ75；所述侧挡轮72连接有偏心轴71，所述偏心轴71通过螺母73固定在所述侧挡轮座74的下方，所述侧挡轮72的外圆柱面与所述轻型导轨13的侧面接触连接，通过所述偏心轴71调整所述侧挡轮72与所述轻型导轨13之间的间隙。所述侧挡轮72采用钢制材质，整体强度高，环境温度适应性好，抗磨损。

实施例1

如图1-9所示，一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统主要由轨道1、机架5、第一抱臂机构4、第二抱臂机构3、行走轮机构6、侧挡轮机构7和驱动部2组成。轨道1安装在地面的水泥墩上，作为行走系统的支撑和起到导向作用。

机架5上面安装驱动部2，通过螺钉将电机座22与机架5连接在一起。驱动部2上的齿轮23与轨道1上面的齿条15配合，结合变频电机21，为行走系统提供动力。适合长距离运动的行走驱动常见有摩擦轮结构、齿轮23齿条15、同步带、钢丝绳等结构，因整套行走系统重量相对轻，采用摩擦轮结构在遇到雨雪天气时容易出现打滑等问题；同步带传动受带长和延伸率的影响不能很好的控制精度；因为传动机构是水平摆放，钢丝绳如何涨紧会存在一定的下挠度，容易在传动过程中造成钢丝绳脱轮的故障发生。综合上述考虑，采用大模数的齿轮23齿条15结构，虽然成本略有提升，但完全满足使用要求。常用电机有三相异步电动机、变频电机21、伺服电机、步进电机，三相异步电动机调速性能差，控制与火车的共速先对麻烦，而且伺服电机和步进电机功率很少有大于10KW以上的，如果有，价钱也非常贵，因此选用变频电机21既符合实际使用要求，又可降低成本。

机架5下面安装六个行走轮机构6，用螺钉将行走轮架62与机架5连接在一起，通过调整垫Ⅰ61调整六个行走轮机构6的平面度。行走轮机构6上面的行走轮66和下挡轮65分别与轻型导轨13上翼板的上下两个面接触，行走轮66为行走系统提供滚动支撑，下挡轮65防止行走系统发生倾翻。每根轻型导轨13上面都有三个行走轮66和下挡轮65与其接触，保证其使用寿命。

机架5下面安装四个侧挡轮机构7，用螺钉将侧挡轮座74与机架5连接在一起，侧挡轮机构7中的侧挡轮72与两根轻型导轨13外侧面相接触，保证行走系统不会左右跑偏。

机架5上面分别间隔安装第二抱臂机构3和第一抱臂机构4，这两套夹紧臂保证行走系统与火车进行强制共速。第二抱臂机构3和第一抱臂机构4使用气缸作为驱动，单电控电磁阀控制，储气罐供气的结构，当电力系统发生故障后两个夹紧臂可以快速缩回，防止事故发生。如果采用液压机构也可以起到保护作用，但是冬天时液压软管频繁动作造成爆管的风险，而且液压系统维护和造价非常高。当采用电动系统驱动两个夹紧臂就不能进行断电保护动作。

第一抱臂机构4和第二抱臂机构3安装在机架5上，机架5在外驱动力作用下，以低于火车运行速度在机器人轨道1上与火车同向移动。当火车夹持点A运行至第一抱臂机构4时，第一抱臂机构4开始动作。由于抱臂Ⅰ410铰接于抱臂支撑座408上，抱臂连接块407与浮动接头406铰链连接，第一抱臂机构41中的直线气缸404驱动气缸推杆405伸出时，通过抱臂连接块407和抱臂支撑座408进而驱动抱臂Ⅰ410旋转；当直线气缸404达到最大行程时，抱臂Ⅰ410恰好旋转90°，同时缓冲弹垫409运动至夹持点A，此时抱臂Ⅰ410由与机架5平行的状态转变为垂直于机架5；由于火车行驶速度大于机架5运行速度，当抱臂Ⅰ410打开后与火车作用于夹持点A位置，火车带动机架5向前运动。

当第一抱臂机构4完成抱臂动作后，第二抱臂机构3开始动作，此时，压臂气缸321启动，通过压臂322使使抱臂Ⅱ320旋转90°，并与抱臂Ⅰ410水平；第二抱臂机构3的直线气缸404驱动气缸推杆405带动气缸连接板317、抱臂Ⅱ320向靠近第一抱臂机构4方向移动，当缓冲弹垫409运动至夹持点B时，直线气缸404达到最大行程，停止动作；至此可完成摘钩机器人与火车的共速作业。

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 (9)

1.一种铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，包括：轨道(1)、机架(5)、第一抱臂机构(4)、第二抱臂机构(3)、行走轮机构(6)、侧挡轮机构(7)和驱动部(2)，所述轨道(1)安装在置于地面的水泥墩上，为行走系统提供支撑和导向；所述机架(5)置于轨道(1)的上方，所述第一抱臂机构(4)和所述第二抱臂机构(3)左右间隔设置在所述机架(5)上，所述第一抱臂机构(4)和所述第二抱臂机构(3)与火车接触连接，实现行走系统与火车进行强制共速；所述行走轮机构(6)置于所述机架(5)的下方，所述行走轮机构(6)的底端与所述轨道(1)相连，所述侧挡轮机构(7)安装在所述机架(5)的下方，所述侧挡轮机构(7)的底端与所述轨道(1)侧面相连，所述侧挡轮机构(7)位于所述行走轮机构(6)的一侧；所述驱动部(2)安装在机架(5)上，为行走系统提供动力。

2.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述轨道(1)主要由固定在水泥墩上的第一底板(11)、置于第一底板(11)上的底架(12)、轻型导轨(13)、压板(14)和齿条(15)组成，所述底架(12)由纵向方管和钢板焊接制成，两侧所述纵向方管间垂直连接有间隔设置的若干横向方管，所述方管的长度小于或等于6m；所述齿条(15)垂直固定于所述底架(12)的横向方管上，所述轻型导轨(13)通过所述压板(14)平行固定于所述底架(12)两侧的纵向方管上，所述轻型导轨(13)以所述齿条(15)的侧面为基准进行安装；所述第一底板(11)的上安装面和下安装面、所述齿条(15)的安装面均采用机床加工制成，以保证所述轻型导轨(13)安装后的整体平面度，减少行走系统在运动过程中的颠簸。

3.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述机架(5)由方管和钢板焊接制成，所述机架(5)上设有13个安装定位面，均采用机床机型二次加工，保证安装精度；其中，13个所述安装定位面包括驱动部(2)安装定位面、第一抱臂机构(4)安装定位面、第二抱臂机构(3)安装定位面、6个行走轮机构(6)安装定位面和4个侧挡轮机构(7)安装定位面。

4.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述驱动部(2)主要由固定在机架(5)上的电机座(22)、变频电机(21)、与齿条(15)啮合连接的齿轮(23)和盖板(24)组成，所述变频电机(21)固定在所述电机座(22)上，所述变频电机(21)与所述齿轮(23)相连，所述变频电机(21)通过所述齿轮(23)与所述齿条(15)啮合传动，控制行走系统的运行速度，保证行走系统与火车同步；所述盖板(24)安装在所述齿轮(23)的端部。

5.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述第一抱臂机构(4)包括与火车的后夹持点相连的抱臂Ⅰ(410)和用于驱动抱臂Ⅰ(410)转动的第一驱动装置；所述第二抱臂机构(3)包括与火车的前夹持点相连的抱臂Ⅱ(320)和用于驱动抱臂Ⅱ(320)转动的第二驱动装置；通过所述抱臂Ⅰ(410)和所述抱臂Ⅱ(320)完成摘钩机器人与火车的共速作业。

6.根据权利要求5所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述第一驱动装置包括气缸固定底座(403)、直线气缸(404)、浮动接头(406)和抱臂支撑座(408)，所述气缸固定底座(403)固定于所述机架(5)上，所述直线气缸(404)的末端与所述气缸固定底座(403)相连，所述直线气缸(404)的气缸推杆(405)的前端连接有所述浮动接头(406)，所述抱臂Ⅰ(410)通过末端连接的所述抱臂支撑座(408)固定于所述机架(5)上，所述抱臂Ⅰ(410)上设有抱臂连接块(407)，所述抱臂连接块(407)与所述浮动接头(406)相连；所述抱臂Ⅰ(410)上与火车车身接触端设有缓冲弹垫(409)；其中，所述抱臂Ⅰ(410)与所述抱臂支撑座(408)通过铰链轴进行铰接，所述抱臂Ⅰ(410)绕铰链轴旋转，所述抱臂Ⅰ(410)的旋转角度为0-90°；所述抱臂连接块(407)与所述浮动接头(406)通过铰链轴进行铰接。

7.根据权利要求5所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述第二驱动装置包括底板(323)、滑轨(314)、滑块(315)、工字钢(316)、直线气缸(404)、气缸支板(313)、气缸连接板(317)、滑台连接架(318)、气缸连接块(319)和压臂气缸(321)，所述底板(323)固定于所述机架(5)上，所述滑轨(314)至少设有两条，且平行安装在所述底板(323)上，所述滑轨(314)上方与所述滑块(315)相连，所述气缸连接板(317)通过所述工字钢(316)与所述滑块(315)上部固定连接，所述压臂气缸(321)通过所述气缸连接块(319)与所述气缸连接板(317)相连，所述压臂气缸(321)上设有压臂(322)，所述压臂(322)与所述抱臂Ⅱ(320)相连；

两条所述滑轨(314)中间置有所述直线气缸(404)，所述直线气缸(404)通过所述气缸支板(313)固定于所述底板(323)上，所述直线气缸(404)的气缸推杆(405)与所述滑台连接架(318)相连，所述滑台连接架(318)与所述气缸连接板(317)固定连接，所述气缸推杆(405)的往复运动带动所述气缸连接板(317)沿所述滑轨(314)进行直线运动；

所述抱臂Ⅱ(320)上与火车车身接触端固定有缓冲弹垫(409)；所述抱臂Ⅱ(320)由所述压臂气缸(321)驱动并随所述压臂(322)进行旋转；所述抱臂Ⅱ(320)的旋转角度为0-90°。

8.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述行走轮机构(6)主要由调整垫Ⅰ(61)、行走轮架(62)、行走轮轴(63)、下挡轮(65)下挡轮弯板(64)和行走轮(66)组成，所述行走轮架(62)为T形结构，包括顶板和垂直于顶板间隔设置的两个支板；所述调整垫Ⅰ(61)通过四角设置的螺钉与所述顶板的上方相连，所述顶板通过螺钉固定在所述机架(5)的下方；所述行走轮(66)通过所述行走轮轴(63)安装在两个所述支板之间；两个所述下挡轮(65)下挡轮弯板(64)对称设置在两个所述支板的外侧；所述下挡轮(65)下挡轮弯板(64)上垂直连接有下挡轮(65)；

所述行走轮(66)的外圆柱面与轻型导轨(13)的上方接触连接，所述下挡轮(65)的外圆柱面与所述轻型导轨(13)上翼板的下底面接触连接，通过所述行走轮(66)和所述下挡轮(65)限制行走系统发生倾翻动作；所述下挡轮(65)下挡轮弯板(64)的弯曲角度与所述轻型导轨(13)上翼板的下底面的倾斜角度相同，以保证所述下挡轮(65)与所述轻型导轨(13)的接触强度。

9.根据权利要求1所述的铁路驼峰作业摘钩机器人行走系统，其特征在于，所述侧挡轮机构(7)主要由侧挡轮(72)和侧挡轮座(74)组成，所述侧挡轮座(74)通过螺钉固定在所述机架(5)的下方，所述侧挡轮座(74)与所述机架(5)之间连接有调整垫Ⅱ(75)；所述侧挡轮(72)连接有偏心轴(71)，所述偏心轴(71)通过螺母(73)固定在所述侧挡轮座(74)的下方，所述侧挡轮(72)的外圆柱面与轻型导轨(13)的侧面接触连接，通过所述偏心轴(71)调整所述侧挡轮(72)与所述轻型导轨(13)之间的间隙。

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