列车检修机器人的制作方法

本实用新型涉及列车检修技术领域，更为具体地说，涉及一种列车检修机器人。

背景技术：

随着“高铁走出去”战略的逐步推进，列车的安全性、可靠性及持久性是我国列车、尤其是高速列车持续发展并领跑世界的关键，而列车检修是保持列车安全性、可靠性及持久性的保障。

目前，相关技术中，通常采用人工检测的方式对列车进行检修，然而列车的组成部件结构复杂度高、需检测的范围大且细小零部件多，例如仅螺栓一项就有1000多个，人工检测过程中，作业人员的作业强度大且不一定全面，导致人工检测效率低下，如对保准8编组列车的检修，检修的零部件就超过1万个，一次一级检修中，作业人员就需要弯腰300多次，敲击5000多下，检修人员费时费力。综上，人工检测方式对列车结构的检测效率无法保障。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种列车检修机器人的技术方案，以解决背景技术中所介绍的现有的对列车的人工检修技术中，检修效率低下的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种列车检修机器人，包括：

检修机器人本体、驱动装置、行走机构、摆动机械臂和检测信息采集模块；其中，

所述驱动装置与所述行走机构、所述摆动机械臂和所述检测信息采集模块分别连接；

所述行走机构与所述检修机器人本体相连接，用于移动所述列车检修机器人；

所述摆动机械臂的底部与所述检修机器人本体相连接，用于移动所述检测信息采集模块；

所述检测信息采集模块与所述摆动机械臂的顶部相连接，用于采集列车的待检修部位信息。

优选地，所述检测信息采集模块包括图像信息采集模块、声波信息采集模块、热源信息采集模块以及振动信息采集模块中的一种或多种组合。

优选地，所述图像信息采集模块为三维图像信息采集模块，所述三维图像信息采集模块包括：

用于产生投射于所述列车上的结构光的结构光光源，所述结构光光源的出射光线形成照射区域，所述结构光光源照射在所述列车上的区域为待检测区域；

用于采集投射于所述待检测区域内结构光的图像的面阵相机；及用于采集所述待检测区域的列车图像的二维图像信息采集模块；

所述面阵相机照射于所述列车上的成像区域全部/部分覆盖所述待检测区域，且所述面阵相机的成像方向与所述结构光光源的投射方向之间设有夹角；所述二维图像信息采集模块照射于所述列车上的成像区域全部/部分覆盖所述待检测区域。

优选地，所述图像信息采集模块为三维图像信息采集模块，所述三维图像信息采集模块包括：

用于从不同位置采集包含同一待检测区域的二维图像信息的至少两个二维图像信息采集模块；

各个所述二维图像信息采集模块在照射于所述列车上的成像区域重合，且各个所述二维图像信息采集模块的成像区域重合后的区域为待检测区域。

优选地，所述摆动机械臂为六自由度机械臂。

优选地，所述列车检修机器人还包括：连接于所述检修机器人本体的三维图像信息采集模块，用于扫描所述列车待检修部位。

优选地，所述行走机构包括：轨道式行走机构、轮式行走机构和履带式行走机构中的至少一种。

优选地，所述列车检修机器人还包括：与所述检修机器人本体固定连接的自动导航模块。

优选地，所述列车检修机器人还包括：信号收发装置以及与所述信号收发装置相连接的检修机器人控制装置；其中，所述检修机器人控制装置与所述驱动装置以及所述检测信息采集模块分别相连接，包括行走机构控制模块、摆动机械臂控制模块和检测信息 采集模块控制模块。

优选地，所述列车检修机器人还包括：载人中控车，所述载人中控车包括：车载复视终端，所述车载复视终端通过所述信号收发装置与所述检测信息采集模块相连接。

本实用新型提供的列车检修机器人的工作过程是：当列车移动到指定的待检修区域进行检修时，列车检修机器人通过驱动装置驱动行走机构进行移动，并通过与检测信息采集模块相配合，查找列车并确定列车的待检修部位，当确定列车的待检修部位后，根据列车待检修部位的属性，控制驱动装置统一调整行走机构的行走速度和摆动机械臂的摆动幅度，从而快速并准确地对列车的待检修部位进行检测。

通过上述工作过程可知，本实用新型提供的列车检修机器人，能够对列车的待检修部位进行快速、准确地检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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它的附图。

图1是本实用新型一示例性实施例示出的第一种列车检修机器人的结构示意图；

图2是本实用新型一示例性实施例示出的第二种列车检修机器人的结构示意图；

图3是本实用新型一示例性实施例示出的第三种列车检修机器人的结构示意图；

图4是本实用新型一示例性实施例示出的一种列车检修机器人的架构示意图；

图5是本实用新型一示例性实施例示出的载人中控车的结构示意图。

图1至图5中各结构及其附图标记的对应关系如下：

1-检修机器人本体、2-驱动装置、3-行走机构、4-摆动机械臂、5-检测信息采集模块、6-三维图像信息采集模块、7-自动导航模块、8-信号收发装置、9-检修机器人控制装置、91-行走机构控制模块、92-摆动机械臂控制模块、93-检测信息采集模块控制模块、10-载人中控车、101-车载复视终端。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的列车检修机器人，解决了背景技术中所介绍的人工检修列车的待检修部位的方式，效率低下的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1，图1是本实用新型一示例性实施例示出的第一种列车检修机器人的结构图。如图1所示，列车检修机器人包括：检修机器人本体1、驱动装置2、行走机构3、摆动机械臂4和检测信息采集模块5。

列车检修机器人能够对列车的待检修部位进行检修，具体地，当需要对列车的待检修部位进行检修时，驱动装置2驱动行走机构3移动，以使列车检修机器人移动到指定的检修地点对列车的待检修部位进行检修；当列车检修机器人达到指定检修地点时，通过驱动装置2驱动摆动机械臂4，以使连接在摆动机械臂4上的检测信息采集模块5采集列车的待检修部位的信息，从而实现对列车的待检修部位的检测，进而对列车进行维修等操作。

其中，所述驱动装置2设置于所述检修机器人本体1内部，且与所述行走机构3、所述摆动机械臂4和所述检测信息采集模块5分别相连接。

驱动装置2是动力生成装置，驱动装置2与行走机构3相连，能够驱使行走机构3运动，以使列车检修机器人到达指定检修地点，从而能够快速准确地对列车进行检修。同时在检修过程中，驱动装置2能够根据列车的待检修部位的面积、位置等参数驱动列车检修机器人进行移动。

其中，所述驱动装置2包括：与所述行走机构3相连的步进电机。

驱动装置2通过设置与行走机构3相连的步进电机，能够控制行走机构3每一步的步进距离和每一步的步进时间，从而准确地控制行走机构3的步进行程，使得列车检修机器人能够准确地移动；并能够与检测信息采集模块5相配合，准确地对列车的待检修部位进行信息采集。

驱动装置2与摆动机械臂4相连接，能够控制摆动机械臂4的摆动幅度、摆动位置等参数，以根据列车的待检修部位的位置、面积等属性，控制连接在摆动机械臂4顶部的检测信息采集模块5的移动幅度及移动位置，从而准确、快速地采集列车的待检修部位信息。

同时驱动装置2与检测信息采集模块5相连接，能够控制检测信息采集模块5的采集角度、采集位置等属性，从而准确、快速地采集待检修部位的信息。

在对列车的待检修部位进行检修时，驱动装置2能够同时驱使行走机构3和摆动机械臂4，控制两者协同运动，从而快速、准确地完成查找指定检修地点，查找待检修部位、对待检修部位进行信息采集等工作。

所述行走机构3与所述检修机器人本体1相连接，用于移动所述列车检修机器人；

其中，行走机构3可以为轨道式行走机构、轮式行走机构和履带式行走机构中的至少一种。

所述摆动机械臂4的底部与所述检修机器人本体1相连接，用于移动所述检测信息采集模块5。

所述检测信息采集模块5与所述摆动机械臂4的顶部相连接，用于采集列车的待检修部位信息。

摆动机械臂4设置在检修机器人本体1上，通过摆动机械臂4的摆动，能够控制检测信息采集模块5的位移幅度以及位移位置，从而选择合适的采集位置、采集角度以准确地采集列车的待检修部位的信息。

其中，摆动机械臂4的臂杆可以伸缩，从而能够控制连接在摆动机械臂4顶部的检测信息采集模块5的扫描高度，减少信息采集的扫描盲区。

同时，检测信息采集模块5在查找列车的待检修部位时，可以将采集到的列车信息与预存的待检修部位信息进行比对，如果比对结果相同，则判定查找到待检修部位；检测信息采集模块5在对待检修部位进行信息采集时，同样可以将采集的待检修部位的信息与预存的正常状态下的待检修部位信息进行匹配，如果匹配度不能满足要求，则判定待检修部位存在故障，然后驱使相关检修人员和/或驱使列车检修机器人自动对该待检修部位进行检修。

其中，列车检修机器人包括能够对列车底部进行检修的地沟检修机器人、能够对列车两侧走行部进行检修的走行部检修机器人，以及能够对列车顶部如受电弓进行检修的列车顶部检修机器人。

本实施例提供的列车检修机器人，当列车移动到指定的待检修区域进行检修时，列车检修机器人通过驱动装置2驱动行走机构3，从而驱使列车检修机器人移动，同时通过与检测信息采集模块5相配合，控制列车检修机器人查找列车的待检修部位，当确定列车的待检修部位后，根据列车的待检修部位的特征，驱动装置2统一调整行走机构3的行走速度和摆动机械臂4的摆动幅度，并与检测信息采集模块5相配合，从而使得列 车检修机器人能够快速并准确地对列车的待检修部位进行检测。

为了提高摆动机械臂4的灵活度，扩大连接在摆动机械臂4顶部的检测信息采集模块5的信息采集范围，作为一种优选的实施例，如图1所示，摆动机械臂4为六自由度机械臂，该六自由度机械臂包括：设置在检修机器人本体1上且能够水平转动的旋转底座，多节机械臂杆，机械臂杆之间通过转动关节相连，在末端机械臂杆的顶端设置检测信息采集模块5。

为了更准确、快速地采集列车的待检修部位的信息，可以采用一种或多种不同的检测手段检测待检修部位的信息，因此作为一种优选的实施例，检测信息采集模块5包括：

图像信息采集模块、声波信息采集模块、热源信息采集模块及振动信息采集模块中的一种或多种组合，其中，所述图像信息采集模块为三维信息采集模块，该三维图像信息采集模块采用激光三角法原理，包括：

用于产生投射待检测区域内结构光的图像的面阵相机；及，

用于采集所述待检测区域的列车图像的二维图像信息采集模块；

面阵相机照射于列车上的成像区域全部/部分覆盖待检测区域，且面阵相机的成像方向与结构光光源的投射方向之间设有夹角；该二维图像信息采集模块照射于列车上的成像区域全部/部分覆盖待检测区域。

作为一种优选的实施例，图像信息采集模块5可以为三维图像信息采集模块，该三维图像信息采集模块包括：

用于从不同位置采集包含同一待检测区域的二维图像信息的至少两个二维图像信息采集模块；

各个二维图像信息采集模块再照射于列车上的成像区域重合，且，各个二维图像信息采集模块的成像区域重合后的区域为待检测区域。

该三维图像信息采集模块实际采用的是采用双目视觉原理，使用两个经过标定的成像设备，分别从不同位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点之间的位置偏差，获取物体的三维几何信息，从而能够对转向架、制动装置等列车的关键部件进行多角度检测。是一种精细检修的方式。

作为一种优选的实施例，图2是本实用新型一示例性实施例示出的第二种列车检修机器人的结构示意图，如图2所示，该列车检修机器人除了图1所示的各个结构模块外， 还包括：连接于检修机器人本体1顶端的三维图像信息采集模块6，该三维图像信息采集模块6用于扫描列车的待检修部位的信息。

具体地，如图2所示，三维图像信息采集模块6为全息三维图像采集模组，采用激光三角法原理，使用激光光源发出激光照射在列车的待检修部位表面上，通过反射光在三维图像信息采集模块6中检测器上的成像位置变化，计算列车的待检修部位的三维尺寸，例如可以用于对列车的转向架、制动装置、列车底部的底板、裙板等无遮挡部位进行快速检测，尤其是对螺丝螺母的松脱、丢失等故障进行检测，是一种整体快速检修的方式。

此外，列车检修机器人除了信息采集功能外还能够具有检修功能。

为了对列车检修机器人进行导航，如图3所示，图3是本实用新型一示例性实施例示出的第三种列车检修机器人的结构示意图，该图3中，列车检修机器人还包括：设置于所述检修机器人本体1的前端、且与所述检修机器人本体1固定连接的自动导航模块7。

列车检修机器人在自动导航模块7的导航指引下，能够沿着设定的行走路径，查找列车的待检修部位，自动导航模块7可以检测预先设定的行走路径上的障碍物以及标识，能够对障碍物进行规避，并能够校验行走路径，防止出现路径错误等情况，并能够根据自动导航模块7检测到的路面及周围环境信息对行走路径进行修正，从而使得列车检修机器人能够安全可靠地进行移动。

作为一种优选的实施例，如图4所示，图4是本实用新型一示例性实施例示出的一种列车检修机器人的架构示意图，图4中，列车检修机器人除了图1所示的各个结构外，还包括：信号收发装置8以及与所述信号收发装置8相连的检修机器人控制装置9；其中，所述检修机器人控制装置9与所述驱动装置2以及所述检测信息采集模块5分别相连，包括分别与检测信息采集模块5相连的行走机构控制模块91、摆动机械臂摆动控制模块92和检测信息采集模块控制模块93。

检修机器人控制装置9能够分别控制行走机构3、摆动机械臂4以及检测信息采集模块5，并将行走机构3、摆动机械臂4以及检测信息采集模块5的工作状态以及采集到的信息通过信号收发装置8发送到相应的处理装置进行处理，然后通过信号收发装置8接收上述处理装置发送回的处理信号，检修机器人控制装置9根据处理信号的内容，调用相应的行走机构控制模块91、摆动机械臂摆动控制模块92和/或检测信息采集模块控制模块93，从而能够快速地对列车的待检修部位进行检修。

图5是本实用新型一示例性实施例示出的一种载人中控车的结构示意图，如图5所示，载人中控车10包括：车载复视终端101，所述车载复视终端101通过所述信号收发装置8与所述检测信息采集模块5相连接。

载人中控车10作为中间控制设备，可以通过车载复视终端101接收信号收发装置8发送的列车检修机器人的工作状态信息以及检测信息采集模块5采集到的列车的待检修部位信息，从而并将上述信息通过车载复视终端101展示给相关操作人员，以使相关操作人员确认是否出现故障，当相关操作人员确认出现故障后，向信号收发装置8发送处理信号，从而控制列车检修机器人对列车的待检修部位进行检修或促使相关操作人员亲自对列车进行检修，当检修完成后，再通过检测信息采集模块5采集该部位的信息，发送到车载复视终端101，以供相关操作人员确认是否检修成功，从而完成检修过程的闭环控制，提高对列车的检修效率和检修成功率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。