一種中低速磁懸浮救援機器人的製作方法

2023-09-22 08:49:55

本實用新型屬於磁懸浮工務維修領域，更具體地，涉及一種中低速磁懸浮救援機器人。

背景技術：

磁懸浮交通是一種低噪聲無碳交通，是未來城市交通發展的重要方向之一。中低速磁浮技術是通過安裝在車體上的電磁鐵與F型軌道相互構成磁場閉合磁路，通過氣隙感應器裝置調節電磁鐵的勵磁電流，調整電磁鐵與軌道之間的吸力(使磁浮間隙保持在8～10mm)，以保持電磁鐵與軌道之間的距離穩定，實現列車穩定懸浮。為保證F軌處於良好的狀態，需要對F軌參數進行定期檢測及探傷。

為實現對F軌的探傷及F軌參數的檢測，現有技術中採用各種探傷及檢測裝置對磁懸浮F軌進行檢測及探傷，然而在檢測過程中，各個檢測裝置難免會出現各種故障，當上述裝置出現故障時，需及時進行救援。目前還沒有一種可適用於中低速磁懸浮的救援機器人，以實現各種裝置和設備的及時救援。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種救援機器人，其中結合中低速磁懸浮自身的特點，相應設計了適用於中低速磁懸浮的救援裝置，並對其關鍵組件如機架、摺疊彎折機構、檢測救援機構的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的可有效實現F軌檢測裝置的及時救援，具有結構簡單、操作方便等優點。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種中低速磁懸浮救援機器人，包括機架、摺疊彎折機構、檢測救援機構，其中：

所述機架用於安裝所述摺疊彎折機構和檢測救援機構，其橫跨在中低速磁懸浮兩個F軌之間；

所述摺疊彎折機構共設有兩組，其分設於所述機架的兩端，並位於F軌的上方，每組所述摺疊彎折機構上均設置有行走輪對和卡位輪對，其中行走輪對與所述F軌的上表面接觸，並沿著F軌的上表面移動，所述卡位輪對的兩個卡位輪分別與所述F軌的外側面和下表面接觸，並沿著F軌的外側面和下表面移動；

所述檢測救援機構包括測距傳感器、攝像機和救援接觸杆，所述測距傳感器設在所述機架上，並位於兩個F軌之間，所述攝像機安裝在所述機架的上方，所述救援接觸杆水平安裝在所述機架的側面。

作為進一步優選的，所述救援接觸杆頂部設置有封裝於杆內的電磁吸盤，該電磁吸盤包括線圈和導磁面板，所述導磁面板面向被救援對象，所述線圈置於軟磁材料外殼之中並以環氧樹脂澆封。

作為進一步優選的，每組所述摺疊彎折機構上均設置有兩組行走輪對和兩組卡位輪對，兩組行走輪對沿著所述F軌的延伸方向布置，並與F軌的上表面接觸，兩組卡位輪對同樣沿著所述F軌的延伸方向布置，並與F軌的外側面和下表面接觸。

作為進一步優選的，所述摺疊彎折機構包括行走輪安裝板和卡位輪摺疊板，所述行走輪安裝板豎直設置並安裝在所述機架上，所述行走輪對安裝在所述行走輪安裝板的下方，所述卡位輪摺疊板通過卡位輪連接支架安裝在所述行走輪安裝板的側面，所述卡位輪對安裝在所述卡位輪摺疊板上，並與所述F軌的外側面和下表面接觸。

作為進一步優選的，所述測距傳感器具體為超聲波或紅外測距傳感器，其布置在所述機架的前後側。

作為進一步優選的，所述攝像機通過伸縮杆安裝在所述機架的上方。

作為進一步優選的，所述救援機器人還設置有F軌參數檢測傳感器，所述F軌參數檢測傳感器設在所述摺疊彎折機構上。

作為進一步優選的，所述機架上還設置有搭載物平臺。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：

1.本實用新型可實現在F軌上行走，以完成對F軌異常檢測裝置的救援作業，具有體積小、結構輕、攜帶方便的特點，同時還具有救援及時、操作方便等優點，可隨車到達作業地點落軌即可進行使用，可有效用於中低速磁浮的工務維護和安全運營。

2.本實用新型的摺疊彎折機構共設有兩組，分設於機架的兩端，使用時卡位輪摺疊板可在軌道落軌時向下打開以扣住F軌的側沿，並沿著F軌運動，使用結束後，其離開軌道時可向上折起，以減小行走裝置的整體體積，具有攜帶方便、落軌即可工作的特點。

3.本實用新型的摺疊彎折機構上的行走輪對設計成雙輪結構，可有效防止機器人通過F軌與軌枕連接的螺栓時產生顛簸，使探傷更加準確，卡位輪對採用抱卡的方式卡裝在F軌上，可有效防止機器人脫軌。

4.本實用新型的機架的上方設置有攝像機，該攝像機可實現軌道及軌道沿線的圖像採集，並且其可升降的安裝在機架上，可實現多方位、多角度的圖像拍攝。

5.本實用新型救援機器人的前後均設置有測距傳感器，通過測距可使救援機器人遇障礙時自動停車，實現機器人的防撞功能；本實用新型還設置有搭載物平臺，為現場施工等作業搭載人工清潔設備。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的中低速磁懸浮救援機器人的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例的中低速磁懸浮救援機器人的後視圖；

圖3是本實用新型實施例的中低速磁懸浮救援機器人的左視圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的一種中低速磁懸浮救援機器人，其主要包括機架11、摺疊彎折機構、檢測救援機構，其中，機架11作為支撐機構，用於固定安裝摺疊彎折機構和檢測救援機構，所述摺疊彎折機構用於安裝輪對，以實現救援機器人在F軌4上的移動，所述檢測救援機構用於與待救援的F軌檢測裝置相連，實現出現故障的各種F軌檢測裝置的及時救援。通過上述各個機構的相互配合，可實現機器人對F軌檢測裝置進行救援，具有救援及時、操作方便等優點。

下面將對各個機構和部件進行詳細的說明和描述。

如圖1所示，機架11作為其他部件的支撐部件，其水平設置，並且橫跨在待檢測的中低速磁懸浮兩個F軌之間，其布置方向與F軌的延伸方向垂直。

如圖1-3所示，摺疊彎折機構共設有兩組，其分設於所述機架的兩端，並且與機架可摺疊的相連。未使用時，兩組摺疊彎折機構向上折起，以減小救援機器人的整體體積，使用時，兩組摺疊彎折機構打開，正好位於兩個F軌的上方。具體的，每組所述摺疊彎折機構上均設置有行走輪對5和卡位輪對。其中，行走輪對5包括一對行走輪，其與所述F軌的上表面接觸，並沿著F軌的上表面移動，其中一個是被動輪一個是主動輪，主動輪對是電機輪。該行走輪對設計成雙輪結構，可有效防止機器人通過F軌與軌枕連接的螺栓時產生顛簸，使探傷結果更加準確。所述卡位輪對2包括一對卡位輪，兩個卡位輪分別與所述F軌的外側面和下表面接觸，並沿著F 軌的外側面和下表面移動，該卡位輪對可保證機器人沿著軌道行走，並且在彎道處可提供差速功能。卡位輪對2是沒有動力的被動輪，起卡位、限位以及防脫軌的作用。

進一步的，本實用新型的實施例中每組摺疊彎折機構上均設置有兩組行走輪對5和兩組卡位輪對2，由此兩組行走輪對5中的四個行走輪沿著所述F軌的延伸方向布置，並可沿著F軌運動，對救援機器人的移動進行可靠的導向，而兩組卡位輪對2中的與F軌側面接觸的卡位輪沿著所述F軌的延伸方向布置，並沿著F軌的外側面運動，兩組卡位輪對2中的與F軌下表面接觸的卡位輪沿著所述F軌的延伸方向布置，並沿著F軌的下表面運動，以此可有效保證救援機器人移動的可靠性。

具體的，摺疊彎折機構包括行走輪安裝板12和卡位輪摺疊板3，其中行走輪安裝板12豎直設置並安裝在所述機架上，所述行走輪對安裝在行走輪安裝板12的下方，所述卡位輪摺疊板3通過卡位輪連接支架安裝在所述行走輪安裝板的側面，並包覆在F軌的外圍，然後將卡位輪對安裝在卡位輪摺疊板3上，以使其中一個卡位輪與F軌的外側面接觸，另一個卡位輪與F軌的下表面接觸，以此卡位輪對採用抱卡方式卡裝在F軌上，可有效的防止救援機器人脫軌。摺疊彎折機構未使用時，兩組卡位輪摺疊板向上折起，以減小行走裝置的整體體積，使用時，兩組卡位輪摺疊板打開，使卡位輪卡裝在F軌的外側面和下表面，實現外側抱軌和內側向上抱軌。

所述檢測救援機構包括測距傳感器6、攝像機10和救援接觸杆14，所述測距傳感器6設在所述機架上，並位於兩個F軌之間，其具體為超聲波或紅外測距傳感器，並以陣列的方式排布，救援機器人的前後均布置該測距傳感器。具體的，在安全距離範圍內，檢測到行進線路有障礙，機器人控制電控驅動單元剎車，根據速度的不同設定安全距離不同，速度越快，安全距離越遠。可使探傷機器人遇障礙時自動安全停車，實現機器人的防撞功能。所述攝像機10安裝在所述機架的上方，其用於對軌道及軌道的沿線進行圖像採集，可對異物入侵、侵限越界等情況進行觀測，圖像進行實時傳輸或存儲本地，攝像機類型具體可為2D或3D攝像機，其具體通過伸縮杆9安裝在機架的上方，可實現攝像機的升降，實現多方位多角度的拍攝。所述救援接觸杆14水平安裝在所述機架的側面，其用於救援現場異常的F軌檢測機器人，該接觸杆14的頂部設置有封裝於杆內的電磁吸盤，所述電磁吸盤包括電磁線圈和導磁面板，導磁面板面向被救援對象，電磁線圈位於導磁面板內側(即導磁面板位於被救援對象和電磁線圈之間)，電磁吸盤利用電磁原理，通過使內部線圈通電產生磁力，經過導磁面板，將接觸在面板表面的工件緊緊吸住，通過線圈斷電，磁力消失實現退磁，該救援接觸杆結構簡單緊湊，線圈置於軟磁材料外殼之中並以環氧澆封，具有體積小，吸力大，牢固，可靠，全密封，環境適應性強等特點，該系列電磁鐵通過救援機器人操作，動作簡單靈敏，功能穩定可靠。

具體的，本實用新型為了實現救援機器人的自由控制，其還設置有自主巡航模塊7，自主巡航模塊7類似汽車自動駕駛儀，模塊7的驅動控制部分可控制行走輪對5的主動輪運動即可帶動機器人運動，以驅動機器人沿著F軌移動，實現機器人的自主行走控制，所述自主巡航模塊7安裝在所述機架的下方。自主巡航模塊7可接收測距傳感器6和攝像機10的檢測數據，並對檢測數據進行分析，獲得所需的F軌數據。自主巡航模塊7內設有導航系統，機器人可根據導航的規划進行行走和檢測，其主要是以GPS以及慣性導航為主，以裡程標定為輔助的導航系統。所述機架上還設置有為自主巡航模塊7提供電源的電池8，然而自主巡航模塊7也可通過電纜與外部電源相連，通過外部電源提供巡航模塊巡航所需的動力。當然，本實用新型的救援機器人也可以採用其他控制與驅動方式，例如由人工操作，或通過電纜與遠程控制中心相連，實現遠程控制等等。

為了實現將機器人測得的F軌數據及時的進行傳輸與保存，在所述機架上還設置有外接接口13，以實現機器人與遠程控制臺的通信聯繫，實現數據的遠程交互。

此外，救援機器人還設置有F軌參數檢測傳感器1，該F軌參數檢測傳感器1設在所述摺疊彎折機構上，其共設有多個，以陣列的方式排布，其用於檢測F軌的軌道參數，主要包括F軌軌縫寬度，感應板橫向錯位，感應板垂直錯位，以及F軌的平順性等。軌縫寬度採用PSD位移傳感器，位移變化的時間結合運行的速度，即可計算出軌縫的寬度；感應板橫向錯位和垂直錯位、平順性同樣可以用傳感器陣列通過位移的不同做出分析與計算。為了便於為現場施工等作業搭載人工清潔設備(如清潔用具和水)，搭載保溫食物及飲用水等，所述機架上還設置有搭載物平臺15，該搭載物平臺15可用於運貨及運人。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。