一種中低速磁懸浮F軌檢測機器人的製作方法
2023-06-09 10:50:41
本實用新型屬於磁懸浮F軌檢測領域，更具體地，涉及一種中低速磁懸浮F軌檢測機器人。
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。F軌軌縫寬度，感應板橫向錯位，感應板垂直錯位，以及F軌的平順性等影響電磁反應，引起磁浮列車劇烈地點頭和浮沉振動，甚至引起列車與軌道相互摩擦碰撞，影響磁浮列車推進系統的工作，從而影響旅客乘坐列車的舒適性和安全性。因此，需對磁懸浮F軌各項參數進行檢測。
中低速磁懸浮特殊截面形狀的F型軌不同於傳統輪軌交通的「工」字型軌道，其截面特有的幾何形態使得現有動態軌檢設備無法應對F型軌各種特有的內部幾何形態參數測量。現有輪軌軌道動態檢測設備只能對普通「工」型軌道幾何參數狀態進行測量，而無法用於中低速磁懸浮特有的F型軌的測量和檢測。中低速磁懸浮的F型截面形狀與高速磁浮列車的軌道也不相同，高速磁浮列車懸浮間隙面為齒槽結構，而中低速磁浮列車F型軌的懸浮間隙面為平面，另高速磁浮列車軌道外端面為垂直寬平板，而中低速磁浮列車F型軌的外端面為傾斜平面。因此，現有的高速磁浮列車軌檢設備也無法適用於中低速磁浮列車軌道的測量。
為解決上述問題，現有技術中研究設計了一些適用於中低速磁懸浮的F軌監測設備，例如，CN101761004B公開了一種用於中低速磁懸浮F型軌的軌道檢測儀，其包括可行走機架以及裝設於可行走機架上的數據測量系統，數據測量系統包括軌距測量機構和F型軌幾何參數測量機構，可行走機架包括左板式機架和右板式機架，該檢測儀結構簡單緊湊、運行穩定、使用方便；又如，CN201653922U公開了一種中低速磁懸浮F型軌軌縫檢測儀，其包括T型板式機架、行走機構、連接軸機構、壓緊導向機構、軌縫參數測量裝置、剎車機構和數據採集分析系統，該檢測儀體積小，重量輕，維護方便。
現有技術公開的上述F軌監測儀雖然體積小、重量輕、結構簡單、使用方便，但採用人工作業。由於中低速磁懸浮多為高架、開放式的軌道結構，F軌的軌距、線路裡程、水平軌縫等幾何參數的測量採用人工作業，作業效率低、測量精度差，僅適用於線路較短的試驗線路上，無法在運營線上推廣。
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檢測機器人，其中結合中低速磁懸浮高架、開放式的軌道結構的特點，相應設計了適用於中低速磁懸浮F軌的檢測裝置，並對其關鍵組件如機架、摺疊彎折機構、檢測控制機構的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的可有效解決現有檢測裝置人工作業費時費力、測量精度低等問題，具有檢測效率高、測量精度高等優點。
為實現上述目的，本實用新型提出了一種中低速磁懸浮F軌檢測機器人，包括機架、摺疊彎折機構、檢測控制機構，其中：
所述機架用於安裝所述摺疊彎折機構和檢測機構，其橫跨在待檢測的中低速磁懸浮兩個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，其中所述行走輪對與所述F軌的上表面接觸，並沿著F軌的上表面移動，所述卡位輪對與所述F軌的外側面接觸，並沿著F軌的外側面移動；
所述檢測控制機構包括F軌參數檢測傳感器、測距傳感器、攝像機，其中所述F軌參數檢測傳感器設在所述摺疊彎折機構上，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。
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，這兩組行走輪對和這兩組卡位輪對均沿著所述F軌的延伸方向布置。
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，其中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，並位於F軌的側方，所述卡位輪對安裝在所述卡位輪摺疊板下方的側面，並與所述F軌的外側面接觸。
作為進一步優選的，所述測距傳感器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，所述機架上還設置有外接接口。
作為進一步優選的，所述檢測機器人還設置有自主巡航模塊，所述自主巡航模塊安裝在所述機架的下方。
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.本實用新型可完成對F軌參數的測量，具有體積小、結構輕、攜帶方便的特點，同時還具有測量精度高、檢測效率高等優點，可隨車到達作業地點落軌即可進行檢測，可有效用於中低速磁浮的F軌維護和安全運營。
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，檢測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，檢測結束後，其離開軌道時可向上折起，以減小機器人的整體體積，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和卡位輪對均設計成雙輪結構，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，使檢測參數更加準確。
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.本實用新型檢測機器人的前後均設置有測距傳感器，通過測距可使檢測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與遠程控制臺可通信聯繫的外接接口，以實現數據的遠程交互。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的中低速磁懸浮F軌檢測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F軌檢測機器人的主視圖；
圖3是本實用新型實施例的中低速磁懸浮F軌檢測機器人的左視圖。
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F軌檢測機器人，其主要包括機架11、摺疊彎折機構、檢測控制機構，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控制機構，所述摺疊彎折機構用於安裝輪對，以實現檢測機器人在F軌4上的移動，所述檢測控制機構用於檢測F軌的各項參數，並用於自主控制機器人的運動。通過上述各個機構的相互配合，可實現機器人對F軌進行自主檢測，機器人具有檢測精度高、效率高等優點。
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列車的兩個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，以減小檢測機器人的整體體積，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，使檢測參數更加準確。所述卡位輪對2包括一對卡位輪，其與所述F軌的外側面接觸，並沿著F軌的外側面移動，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，對檢測機器人的移動進行可靠的導向。同樣，兩組卡位輪對2中的四個卡位輪沿著所述F軌的延伸方向布置，並沿著F軌的外側面運動，以此可有效保證檢測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和卡位輪摺疊板3，其中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行走輪安裝板的下方，所述卡位輪摺疊板3通過卡位輪連接支架12安裝在所述行走輪安裝板的側面，並位於F軌的側方，所述卡位輪對安裝在卡位輪摺疊板3下方的側面，並與F軌的外側面接觸，即卡位輪對位於卡位輪摺疊板3下方的側面與F軌的外側面之間。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。
所述檢測控制機構包括F軌參數檢測傳感器1、測距傳感器6、攝像機10，所述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。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，檢測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，以此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。
具體的，本實用新型為了實現檢測機器人的自由控制，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，其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F軌參數檢測傳感器1、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軌軌道參數。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。為了實現將機器人測得的F軌軌道參數及時的進行傳輸與保存，便於操作人員對機器人的遠程控制，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。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。
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。