CN215589155U - 一种单轨道巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单轨道巡检机器人,该巡检机器人包括机体,机体设有行走装置、接触网检测装置、位置检测装置和处理控制中心,行走装置包括底架,底架上设有至少两个行走轮,行走轮配设有行走驱动模块和转向驱动模块;处理控制中心分别与接触网检测装置、位置检测装置和行走装置连接,位置检测装置用于检测机体与单轨道的位置关系,处理控制中心根据位置检测装置的检测信息控制行走驱动模块和转向驱动模块运行使行走轮保持在单轨道顶面上行走。本实用新型的巡检机器人可自动连续跟踪测量接触网的几何参数,大大提升了检测效率和检测精度,同时也大幅减轻了检测人员的劳力劳作,进一步提升了工作效率。
Description
技术领域
本实用新型属于轨道交通设备领域,具体涉及一种单轨道巡检机器人。
背景技术
接触网是在电气化铁路和城市轨道中,沿钢轨上空“之”字形架设的,供受电弓取流的高压输电线,是铁路电气化工程的主构架,是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触网是向电力机车供电的高压输电线,担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给列车使用的任务。接触网几何参数最关键的两个参数为接触网导线的导高和拉出值,二者分别定义为导线距离轨道上平面的垂直距离和导线偏离轨道中心线的水平距离。根据我国铁路的建设特点,接触网在空间中的几何位置比较容易发生改变,特别是在高速动车组大批投入运行的情况下,各个几何参数需要经常测量修正。因此,准确可靠地测量接触网的真实状态是电气化铁路正常运营和安全行车的重要保障,并为接触网的日常维护和检修提供理论依据。
随着我国城市化进程不断加快,城市交通需求的总量也在急剧增长,地铁作为城市交通的重要工具,具有运量大、速度快、准时、方便、节能环保等优点,因此,地铁成为城市轨道的主要交通工具得以飞速发展和建设。为了保证地铁的正常、安全、高速的运营,接触网的建设及维护尤其重要。因此,准确、安全、可靠、便捷的测量接触网的运行状态,将成为地铁正常运营和安全行车的一个重要环节,也为地铁接触网的日常维护和检修提供理论依据。
当前检测接触网几何参数主要有以下几种方法:1)接触式测量,如坠线法、绝缘测量杆法。接触式测量需要人工将测量设备与接触线接触,该方法表现为效率低、工作量大、测量精度低、人工劳动强度大、耗时长等缺点;2)非接触式定点测量,如超声波测量法,激光雷达法,图像检测法。此类方法采用人工操作检测设备进行定点测量。该方法虽然为非接触式检测,在工作效率、测量精度等方面有所提升,但仍然存在较大的人工劳动强度、效率不高、工作量大、安装复杂、标定繁琐、标定不准、测量精度低、测量点少等缺点。3)非接触式连续测量。此类方法采用连续行走的自动测量,相较于以前有了很大的提升,但仍然存在大量的问题,如测量精度低、体积庞大、需在双轨上行走、安装复杂、人工操作难度大、工作效率不高等缺点。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题之一,本实用新型目的在于提供一种单轨道巡检机器人。
本实用新型所采用的技术方案为:一种单轨道巡检机器人,包括机体,所述机体设有行走装置、接触网检测装置、位置检测装置和处理控制中心,所述行走装置包括底架,所述底架上设有至少两个行走轮,所述行走轮配设有行走驱动模块和转向驱动模块;所述处理控制中心分别与接触网检测装置、位置检测装置和行走装置连接,所述位置检测装置用于检测机体与单轨道的位置关系,处理控制中心根据位置检测装置的检测信息控制行走驱动模块和转向驱动模块运行使所述行走轮保持在单轨道顶面上行走。
作为可选方式,所述接触网检测装置包括非接触式检测模块,所述非接触式检测模块用于巡检机器人在行走过程中探测接触线的位置并发送至处理控制中心,处理控制中心计算接触线与非接触式检测模块之间的距离,获得接触网的几何参数值。
作为可选方式,所述底架上设有四个行走轮,四个行走轮包括一个主动轮和三个从动轮,且主动轮和三个从动轮单排排列,主动轮转轴中垂面和从动轮转轴中垂面共面。
作为可选方式,所述行走驱动模块包括驱动电机,所述驱动电机与行走轮连接;所述转向驱动模块包括转向驱动电机,所述转向驱动电机配设有与底架连接的转向架,转向驱动电机的输出端连接有前叉杠,所述行走轮与前叉杠连接。
作为可选方式,所述处理控制中心控制行走驱动模块和转向驱动模块运行使所述行走轮在单轨道顶面上行走过程中,巡检机器人的重心投影点位于单轨道的中心线上。
作为可选方式,还包括轨道检测装置、运行状态采集装置、无线通信装置、报警装置、陀螺平衡装置、姿态检测装置、供电装置、显示装置、图像检测装置,所述处理控制中心分别与轨道检测装置、运行状态采集装置、无线通信装置、报警装置、陀螺平衡装置、姿态检测装置、供电装置和显示装置连接;所述无线通信装置连接有监控服务移动终端;所述轨道检测装置用于检测轨道的几何参数;所述运行状态采集装置用于对巡检机器人的运行状态信息进行实时采集处理,并通过显示装置显示出来,或通过无线通信装置发送至监控服务移动终端,监控服务移动终端对巡检机器人的运行状态信息进行实时监控;所述监控服务移动终端内置数据库,实时保存检测数据和分析报告,监测巡检机器人的工作状态;所述图像检测装置用于接触网图像信息、轨道图像信息的采集和检测。
本实用新型的有益效果为:
本实用新型提供了一种单轨道巡检机器人,行走装置能够驱使巡检机器人在单轨道上平稳行走,巡检机器人可自动连续跟踪测量接触网的几何参数,大大提升了检测效率和检测精度,同时也大幅减轻了检测人员的劳力劳作,进一步提升了工作的效率。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种单轨道巡检机器人的结构示意图;
图2是本实用新型提供的一种单轨道巡检机器人中行走装置的正面结构示意图;
图3是本实用新型提供的一种单轨道巡检机器人中行走装置的背面结构示意图;
图4是本实用新型提供的一种单轨道巡检机器人中行走驱动模块及转向驱动模块的结构示意图;
图5是本实用新型提供的一种单轨道巡检机器人的处理控制框图;
图中:1-机体;2-接触网检测装置;3-位置检测装置;4-底架;5-主动轮;6-从动轮;7-行走驱动模块;8-转向驱动模块;9-处理控制中心;10-驱动电机;11-转向驱动电机;12-转向架;13-前叉杠;14-轨道检测装置;15-运行状态采集装置;16-无线通信装置;17-报警装置;18-陀螺平衡装置;19-姿态检测装置;20-监控服务移动终端;21-供电装置;22-显示装置;23-行走装置;24-图像检测装置。
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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型实施例的描述中,需要说明的是,指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接。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。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。
如图1所示,本实施例提供了一种单轨道巡检机器人,包括机体1,所述机体1设有行走装置23、接触网检测装置2、位置检测装置3和处理控制中心9,行走装置23设置在机体1底部,用于驱动机体1沿着单轨道行走。接触网检测装置2设置在机体1顶部,用于检测接触网的几何参数,具体包括接触网接触线的导高和拉出值等。位置检测装置3设置在机体1表面,位置检测装置3用于检测机体1与单轨道的位置关系。
如图2和图3所示,所述行走装置23包括底架4,所述底架4上设有至少两个行走轮,行走轮的数量可根据实际需求进行设置,两个行走轮包括一个主动轮5和一个从动轮6,所述主动轮5配设有行走驱动模块7和转向驱动模块8。主动轮5和从动轮6具有一定的距离,整个巡检机器人的重心靠近底架4中心位置,有利于巡检机器人跨越轨道道岔区域。行走驱动模块7驱动主动轮5运转,主动轮5和从动轮6均在单轨道表面滚动,实现巡检机器人的行走功能,当轨道处于弯道区域时,转向驱动模块8驱动主动轮5转弯,保证主动轮5和从动轮6可以沿着单轨道行走。
所述处理控制中心9分别与接触网检测装置2、位置检测装置3、行走驱动模块7和转向驱动模块8连接,所述位置检测装置3用于检测机体1与单轨道的位置关系,处理控制中心9根据位置检测装置3的检测信息控制行走驱动模块7和转向驱动模块8运行,使所述主动轮5和从动轮6保持在单轨道顶面上行走。本实用新型提供了一种单轨道巡检机器人,行走驱动模块7能够驱使巡检机器人在单轨道上行走,巡检机器人可自动连续跟踪测量接触网的几何参数,大大提升了检测效率和检测精度,同时也大幅减轻了检测人员的劳力劳作,进一步提升了工作的效率。
接触网检测装置2可以是相机,也可以是激光测距传感器、激光雷达、超声波距离传感器等,其能够检测接触网导高、拉出值等接触网几何参数信息。具体地,所述接触网检测装置2包括非接触式检测模块,非接触式检测模块可以采用激光检测模块或相机检测模块,所述激光检测模块或相机检测模块用于巡检机器人在行走过程中探测接触线的位置并发送至处理控制中心9,处理控制中心9计算接触线与激光检测模块或相机检测模块之间的距离,获得接触线的导高和拉出值;优选地,为了提高巡检机器人在行走过程中的检测精度,所述处理控制中心9控制行走驱动模块7和转向驱动模块8运行,使所述主动轮5和从动轮6在单轨道顶面上行走过程中,所述巡检机器人的重心投影点位于单轨道的中心线上。巡检机器人不发生偏移,能够提高接触网检测装置2的检测精度。
在一些实施方式中,所述位置检测装置3包括距离传感器,所述距离传感器与处理控制中心9连接,距离传感器用于检测机体1与单轨道的位置关系。当主动轮5发生偏移时,处理控制中心9控制转向驱动模块8使主动轮5进行实时转向,使巡检机器人的重心投影点位于单轨道的中心线上,使巡检机器人能够稳定的行走。
在一些实施方式中,所述行走驱动模块7包括驱动电机10,驱动电机10与主动轮5连接,所述驱动电机10可以采用但不限于轮毂电机,轮毂电机设置在主动轮5内部。驱动电机10与处理控制中心9连接,处理控制中心9实时控制驱动电机10的运行,实现巡检机器人的走行速度控制。主动轮5包裹在驱动电机10的外部,通过处理控制中心9控制驱动电机10的运行,使驱动电机10驱动主动轮5转动。该设计方式使得巡检机器人的结构更加紧凑,节省了空间,而且降低了巡检机器人的重心点。
如图4所示,在一些实施方式中,所述转向驱动模块8包括转向驱动电机11,所述转向驱动电机11配设有与底架4连接的转向架12,转向驱动电机11的输出端连接有前叉杠13,所述主动轮5与前叉杠13固定连接,所述前叉杠13与转向架12转动连接。转向驱动电机11与处理控制中心9连接,处理控制中心9动态实时调整转向驱动电机11的运行状态,对主动轮5的行走方向进行修正,实现高精度转向,保证主动轮5和从动轮6能够保持在单轨道顶面上行走。
在一些实施方式中,所述底架4上设有一个主动轮5和三个从动轮6,且主动轮5和三个从动轮6单排排列,主动轮5的转轴中垂面和从动轮6的转轴中垂面共面。在行走过程中,主动轮5和三个从动轮6均与单轨道表面接触,采用该特有的设计,保证了巡检机器人在行走过程中能够自动、平稳跨越轨道道岔区域,而且不侧翻、不卡轮、不错轨。本实用新型采用纵向多轴行走轮的设计让机器人在跨越轨道道岔区域过程中重心落点始终落在轨面上的支撑面内,保证机器人平稳跨越轨道道岔区域,并支持多轴行走轮中任一轴行走轮悬空的方式跨越轨道道岔区域。
在一些实施方式中,行走轮也可以采用其他方式,如设计两个主动轮2或者多个主动轮2的方案,本实用新型通过一个主动轮5和三个从动轮6的设计方案,保证了巡检机器人自动走行的平稳性;巡检机器人在跨越轨道道岔区域时始终有足够的从动轮6维持与轨面接触,保证了巡检机器人跨越轨道道岔区域时的重心不发生偏移,从而使巡检机器人顺利跨越轨道道岔区域(即不卡轮);主动轮5沿着单轨道顺利行走,保证了跨越轨道道岔区域时行进轨道的正确性(即不错轨)。
如图5所示,在一些实施方式中,巡检机器人还包括供电装置21、轨道检测装置14、运行状态采集装置15、无线通信装置16、报警装置17、陀螺平衡装置18、姿态检测装置19、供电装置21、显示装置22和图像检测装置24,所述处理控制中心9分别与供电装置21、显示装置22、轨道检测装置14、运行状态采集装置15、无线通信装置16、报警装置17、陀螺平衡装置18和姿态检测装置19连接。无线通信装置16可以采用蓝牙模块、3G模块、4G模块、5G模块或WIFI模块等,实现无线通信功能。在巡检机器人发生倾斜时,通过陀螺平衡装置18对巡检机器人进行平衡修正。姿态检测装置19可以实时检测行走装置23的行走姿态,在巡检机器人进入轨道弯道区域时,处理控制中心9控制转向驱动模块8运行使巡检机器人进行转弯。所述无线通信装置16连接有监控服务移动终端20;所述轨道检测装置14用于检测轨道的几何参数,同时可修正接触网几何参数;所述运行状态采集装置15用于对巡检机器人的运行状态信息进行实时采集处理,并通过显示装置22显示出来,或通过无线通信装置16发送至监控服务移动终端20,监控服务移动终端20对巡检机器人的运行状态信息进行实时监控;所述图像检测装置24用于接触网图像信息、轨道图像信息的采集和检测,可通过图像信息分析出对应的图像缺陷信息。
所述监控服务移动终端20内置数据库,实时的保存检测数据和分析报告,以便随时查询数据,监控巡检机器人的工作状态。报警装置17包括语音报警模块和警示灯报警模块,在运行状态采集装置15采集到数据后,通过处理控制中心9的数据分析,对相关超限数据实时进行语音报警和警示灯报警。
供电装置21可以采用高性能聚合锂电池,供电装置21是巡检机器人行走、检测、跨越轨道道岔区域、语音报警、数据传输等所有设备所需要的电能来源,保障整个巡检机器人的软、硬件的正常运行,供电装置21同时具有充电接口,供电能不足时进行充电,高性能聚合锂电池可以设计为可更换的方式,以备需要时及时进行更换。
处理控制中心9用于向巡检机器人的接触网检测装置2、位置检测装置3、行走装置23、轨道检测装置14、图像检测装置24、运行状态采集装置15、无线通信装置16、报警装置17、陀螺平衡装置18和姿态检测装置19发送指令任务;行走驱动模块7和转向驱动模块8根据处理控制中心9的行走指令,完成在单轨道上行走、跨越轨道道岔区域等任务,并将相关数据实时发送到处理控制中心9;监控服务移动终端20用于接收处理控制中心9通过无线通信装置16发送的相关数据,并及时存储和分析相关数据。
本实用新型的巡检机器人在单轨道上行进时,完成了接触网几何参数的自动连续测量、机器人行走方向修正、机器人姿态平衡修正、机器人跨越轨道道岔区域控制等行为,从而实现了利用巡检机器人在单轨道上对接触网的自动化巡检。相对于现有技术和装置而言,巡检机器人体积小、重量轻、检测精度高,无需人工干预对接触网的检测过程,避免了人员巡检效率低及漏检等缺陷,提高了巡检的效率和准确度。需要说明的是,巡检机器人中处理控制中心9、接触网检测装置2、位置检测装置3、驱动电机10、转向驱动电机11、轨道检测装置14、运行状态采集装置15、无线通信装置16、报警装置17、陀螺平衡装置18、姿态检测装置19、监控服务移动终端20、供电装置21、显示装置22和图像检测装置24等结构和连接关系属于现有技术,对本领域的技术人员来说是显而易见的,因此在此不做详细叙述。
本实施例还提供了一种单轨道巡检机器人的处理控制方法,应用于上述的巡检机器人中,该处理控制方法包括以下步骤:
获取巡检机器人的行走状态,具体包括:通过距离传感器检测机体1与单轨道的位置关系,从而获取巡检机器人在单轨道上的行走位置;通过姿态检测装置19检测巡检机器人的姿态信息,从而获取巡检机器人的行走姿态。
控制行走驱动模块7和转向驱动模块8运行,使行走轮保持在单轨道顶面上行走,具体包括:根据巡检机器人的行走位置,判断巡检机器人是否偏离单轨道的中心线,并通过控制行走驱动模块7和转向驱动模块8使巡检机器人的重心投影点位于单轨道的中心线上;根据巡检机器人的行走位置,判断行走装置23是否进入轨道道岔区域,并通过控制行走驱动模块7和转向驱动模块8调整动力,使巡检机器人顺利通过轨道道岔区域;根据巡检机器人的行走姿态,判断巡检机器人是否进入轨道弯道区域,并通过控制行走驱动模块7和转向驱动模块8使巡检机器人顺利的通过轨道弯道区域。
获取接触线的位置,计算接触线与接触网检测装置2之间的距离,获得接触线的导高和拉出值,具体包括:巡检机器人在行走过程中,非接触式检测模块探测接触线的位置并发送至处理控制中心9,处理控制中心9计算接触线与非接触式检测模块之间的距离,获得接触网的几何参数值如导高和拉出值。巡检机器人在行走过程会出现车体倾斜、轨道距离变化等情况,会影响接触网检测装置2检测接触网的几何参数值,为了提高检测精度,所述处理控制中心9获取轨道检测装置14、姿态检测装置19的数据并实时对接触网的几何参数值进行修正,以获取高精度检测数据。
巡检机器人在行走过程中通过接触网检测装置2对接触网的几何参数进行连续测量,当位置检测装置3检测到底架4在单轨道上的位置发生偏移时,处理控制中心9控制转向驱动模块8进行适度转向从而调整主动轮5的位置,保证主动轮5和从动轮6能够在单轨道顶面上平稳行走,防止巡检机器人脱轨。
本实用新型不局限于上述可选的实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制,本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (6)
1.一种单轨道巡检机器人,其特征在于,包括机体(1),所述机体(1)设有行走装置(23)、接触网检测装置(2)、位置检测装置(3)和处理控制中心(9),所述行走装置(23)包括底架(4),所述底架(4)上设有至少两个行走轮,所述行走轮配设有行走驱动模块(7)和转向驱动模块(8);所述处理控制中心(9)分别与接触网检测装置(2)、位置检测装置(3)和行走装置(23)连接,所述位置检测装置(3)用于检测机体(1)与单轨道的位置关系,处理控制中心(9)根据位置检测装置(3)的检测信息控制行走驱动模块(7)和转向驱动模块(8)运行使所述行走轮保持在单轨道顶面上行走。
2.根据权利要求1所述的一种单轨道巡检机器人,其特征在于,所述接触网检测装置(2)包括非接触式检测模块,所述非接触式检测模块用于巡检机器人在行走过程中探测接触线的位置并发送至处理控制中心(9),处理控制中心(9)计算接触线与非接触式检测模块之间的距离,获得接触网的几何参数值。
3.根据权利要求1所述的一种单轨道巡检机器人,其特征在于,所述行走驱动模块(7)包括驱动电机(10),所述驱动电机(10)与行走轮连接;所述转向驱动模块(8)包括转向驱动电机(11),所述转向驱动电机(11)配设有与底架(4)连接的转向架(12),转向驱动电机(11)的输出端连接有前叉杠(13),所述行走轮与前叉杠(13)连接。
4.根据权利要求1所述的一种单轨道巡检机器人,其特征在于,所述底架(4)上设有四个行走轮,四个行走轮包括一个主动轮(5)和三个从动轮(6),且主动轮(5)和三个从动轮(6)单排排列,主动轮(5)转轴中垂面和从动轮(6)转轴中垂面共面。
5.根据权利要求1所述的一种单轨道巡检机器人,其特征在于,所述处理控制中心(9)控制行走驱动模块(7)和转向驱动模块(8)运行使所述行走轮在单轨道顶面上行走过程中,巡检机器人的重心投影点位于单轨道的中心线上。
6.根据权利要求1所述的一种单轨道巡检机器人,其特征在于,还包括轨道检测装置(14)、运行状态采集装置(15)、无线通信装置(16)、报警装置(17)、陀螺平衡装置(18)、姿态检测装置(19)、供电装置(21)、显示装置(22)和图像检测装置(24),所述处理控制中心(9)分别与轨道检测装置(14)、运行状态采集装置(15)、无线通信装置(16)、报警装置(17)、陀螺平衡装置(18)、姿态检测装置(19)、供电装置(21)和显示装置(22)连接;所述无线通信装置(16)连接有监控服务移动终端(20);所述轨道检测装置(14)用于检测轨道的几何参数;所述运行状态采集装置(15)用于对巡检机器人的运行状态信息进行实时采集处理,并通过显示装置(22)显示出来,或通过无线通信装置(16)发送至监控服务移动终端(20),监控服务移动终端(20)对巡检机器人的运行状态信息进行实时监控;所述监控服务移动终端(20)内置数据库,实时保存检测数据和分析报告,监控巡检机器人的工作状态;所述图像检测装置(24)用于接触网图像信息、轨道图像信息的采集和检测。
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CN202022318993.0U CN215589155U (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种单轨道巡检机器人 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112140091A (zh) * | 2020-10-16 | 2020-12-29 | 成都聚合智创科技有限公司 | 一种单轨道巡检机器人及其处理控制方法 |
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2020
- 2020-10-16 CN CN202022318993.0U patent/CN215589155U/zh active Active
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