轨道精确定位机构以及轨道精确运动装置的制作方法

本发明涉及一种轨道精确定位机构，本发明还涉及一种轨道精确运动装置，属于机器人领域。

背景技术：

传统的轨道作业，例如巡检或者传统人工作业时速度慢，作业过程复杂，作业内容不规范等缺点。因此，本公司设计了一种轨道作业机器人来解决人工作业的问题。然而，由于作业装置为自动行进和作业，因此如何使得作业机器人更加精确的在铁轨上进行定位，就成为一个亟待解决的问题。另外，由于轨道作业机器人的作业设备，例如在轨腰上进行喷涂的设备，常常位于单侧铁轨的上方进行作业，因此单轨行走作业的平衡问题和精确定位问题就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轨道精确定位机构以及轨道精确运动装置，以解决上述问题。

本发明采用了如下技术方案：

一种轨道精确定位机构，其特征在于，包括：摩擦驱动轮，沿铁轨行走；同步带轮，与摩擦驱动轮共轴；同步带，与同步带轮相连接，带动同步带轮转动；伺服电机，带动同步带运动；控制系统，给定伺服电机脉冲量，经同步带轮及同步带带动摩擦驱动轮进行目标位置的移动。

进一步，本发明的轨道精确定位机构，还可以具有这样的特征：其中，伺服电机具有位置编码器。

本发明还提供一种轨道精确运动装置，其特征在于，包括：上述的轨道精确定位机构，以及车架；两个平衡结构支腿，安装在车架底部， 从两侧夹紧单根铁轨。

进一步，本发明的轨道精确运动装置，还可以具有这样的特征，还包括：两个拉簧固定支腿，其下端分别与两个平衡结构支腿固定连接；拉簧，连接在两个拉簧固定支腿的上端，当拉簧处于收缩状态时，两个平衡结构支腿处于打开状态。

进一步，本发明的轨道精确运动装置，还可以具有这样的特征，还包括：平衡结构安装座，与两个平衡结构支腿的上端转动连接。

进一步，本发明的轨道精确运动装置，还可以具有这样的特征，还包括：平衡机构锁紧块，设置在两个拉簧固定支腿之间，当平衡机构锁紧块向上运动时，撑开两个拉簧固定支腿，拉簧处于拉伸状态，同时使两个平衡结构支腿的下端向中间收紧，夹紧铁轨；当平衡机构锁紧块向下运动时，在拉簧收缩力的作用下，两个拉簧固定支腿收紧，同时两个平衡结构支腿的下端向外扩张，松开铁轨。

发明的有益效果

本发明的轨道精确定位机构，由于伺服电机采用了高精度的位置编码器。因此可以更加精确的控制摩擦驱动轮在铁轨上行走的距离。

另外，本发明的轨道精确运动装置，将轨道精确定位机构与单轨行走机构相结合，使得单轨行走机器人也能够精确的在轨道上进行行走。

附图说明

图1是轨道精确运动装置的整体结构示意图；

图2是轨道精确定位机构的主视图；

图3是轨道精确定位机构的侧视图；

图4是轨道精确运动装置的单轨行走机构的使用状态图；

图5是轨道精确运动装置的单轨行走机构的锁紧把手的工作方式示意图；

图6是轨道精确运动装置的单轨行走机构的打开状态图。

具体实施方式

在本实施方式中，以轨道精确运动装置为例来说明本发明的技术方案。

如图1所示，轨道精确运动装置包括车架20，车架20用于安装轨道作业设备，以及平衡机构1和精确定位机构8。

如图2和图3所示，精确定位机构8具有：伺服电机安装座81，同步带82，同步带轮83，摩擦驱动轮安装座84，摩擦驱动轮85，伺服电机87。电机安装座81用于安装伺服电机87。伺服电机87具有131072脉冲/转的分辨率的位置编码器。伺服电机87转动，带同同步带82运动，同步带82带动同步带轮83运动，同步带轮83与摩擦驱动轮85共轴，同步带轮83带动摩擦驱动轮85转动，使得摩擦驱动轮85在铁轨11上行走。

伺服电机受微型控制器控制，操作者可以通过触摸屏输入作业内容，作业内容通过RS485端口传输给微型控制器，微型控制器接收到数据后，经过解析处理后发送脉冲给伺服驱动器，根据脉冲数控制伺服电机转动相应的圈数，从而驱动作业装置行走并完成精确定位，完成作业。作业完成后，作业装置回到指定位置开始按照程序下一程序指令直至完成所有作业。伺服电机和摩擦轮配合，使得定位精度可达到0.05mm。

如图4所示，轨道精确运动装置的平衡机构1包括：两个平衡结构支腿12，平衡结构安装座2，两个拉簧固定支腿3，拉簧4，平衡机构锁紧块5，行走轴承6，锁紧把手7，销轴9以及曲柄连杆结构10。本实施方式中的轨道精确运动装置使用轨道作业机器人。

两个平衡结构支腿12用于夹紧火车单根铁轨11来保证车架20及安装在车架20上的设备的平衡作业。

平衡结构安装座2，用于连接平衡结构支腿12、拉簧固定支腿3和平衡机构锁紧块5，为轨道精确运动装置的平衡机构提供支撑。

两个拉簧固定支腿3，一端与平衡结构安装座2连接，保持平衡；一头与拉簧4连接，用于支撑和固定拉簧4。两个平衡结构支腿12与两个拉簧固定支腿3之间分别固定连接，形成转动架，左右两个转动架分别与平衡结构安装座2转动连接。

拉簧4固定在两条拉簧固定支腿3的两端之间，通过拉簧4的拉伸和收缩，轨道精确运动装置的平衡机构实现对火车单根铁轨11的锁紧和分离。拉簧4向两端拉开时，轨道精确运动装置的平衡机构与铁轨11锁紧，保持机器人的作业平衡；如图6所示，拉簧4两端向内压缩时，轨道精确运动装置的平衡机构与铁轨11分离，可以在轨道上快速撤离。

平衡机构锁紧块5，如图4和图6所示，设置在两个转动架之间，通过上升和下降控制拉簧4的拉伸和压缩，控制轨道精确运动装置的平衡机构对铁轨11的锁紧和分离。

行走轴承6安装于左右两个对称的平衡结构支腿12上，与铁轨11接触，在保障车架20平衡作业的同时，可根据系统控制沿铁轨11向前后方向滚动，满足行走作业。

锁紧把手7用于启动平衡机构与轨道的锁紧状态和分离状态。如图5所示，虚线所示的A位置是锁紧把手7的抬起的状态，此时平衡机构锁紧块5下移，两个平衡结构支腿12松开铁轨11。

销轴9的位置固定，可以固定在车架20的内部。用于对锁紧把手7的上下移动提供支撑。

曲柄连杆结构10，下端与平衡机构锁紧块5连接，上端与锁紧把手7转动连接，将锁紧把手7的曲线运动转换为平衡机构锁紧块5的直线运动，将平衡机构锁紧块5拉起和压下，从而控制平衡机构对铁轨11的夹紧和松开，保障车架20在轨道上的平衡作业。

本发明的轨道精确运动装置的平衡机构的工作过程如下：

将锁紧把手7按压下去时，曲柄连杆机构10带动平衡机构锁紧块5向上，拉簧固定支腿3被顶紧，拉簧4被拉开，平衡结构支腿12将铁轨11夹紧锁住，与摩擦驱动轮85的配合，实现整个平衡机构对铁轨11的锁紧，保障车架20的作业平衡；锁紧把手7抬起时，曲柄连杆机构10带动平衡机构锁紧块5向下，拉簧固定支腿3放松，拉簧4自动收缩，平衡结构支腿12与铁轨11分离，实现整个平衡机构对铁轨11的分离，方便车架20在轨道上的快速撤离。

本发明的轨道精确运动装置的平衡机构采用两根平衡结构支腿在轨道上夹紧的原理对轨道作业装置进行平衡控制，通过与该机构配合的其他零件实现平衡机构在单轨上可锁紧和分离的动作控制，并且可实现轨道作业机器人在轨道上的快速撤离。

以本实施方式中所记载的技术方案为基础，本发明的技术方案亦适用于双轨同时作业，或者多个作业系统串联后多点位同时作业的情况。