一種中低速磁懸浮破冰融雪清掃機器人的制作方法

本實用新型屬于磁懸浮車輛檢測領域，更具體地，涉及一種中低速磁懸浮破冰融雪清掃機器人。

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。由于F型軌道為露天環境，F軌表面易積累灰塵雜物，在寒冷環境中，F軌容易結冰，當下雪時，F軌上也容易積雪。當F軌上存在積雪等雜物，容易被卷入懸浮控制器中，影響磁懸浮列車的正常運營，當F軌上存在冰時，影響磁浮列車的制動效果，同時也影響磁浮列車的安全運營。

因此，需研究設計一種適用于中低速磁懸浮的破冰融雪清掃機器人，以融化F軌上的冰層并對積雪進行清掃，以保證磁浮列車的安全運營。

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破冰融雪清掃機器人，其中結合中低速磁懸浮自身的特點，相應設計了適用于中低速磁懸浮的融冰清掃裝置，并對其關鍵組件如機架、折疊彎折機構、破冰融雪清掃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軌冰雪的融化與清掃，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破冰融雪清掃機器人，包括機架、折疊彎折機構、破冰融雪清掃機構，其中：

所述機架用于安裝所述折疊彎折機構和破冰融雪清掃機構，其橫跨在中低速磁懸浮兩個F軌之間；

所述折疊彎折機構共設有兩組，其分設于所述機架的兩端，并位于F軌的上方，每組所述折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，并沿著F軌的上表面移動，所述卡位輪對與所述F軌的內側面接觸，并沿著F軌的內側面移動；

所述破冰融雪清掃機構同樣設有兩組，其分設于所述機架的兩端，每組所述破冰融雪清掃機構包括固定架、F軌排障清掃單元和破冰融雪加熱單元，所述固定架安裝在所述機架上，并位于所述折疊彎折機構的上方，其沿著所述F軌的延伸方向布置，所述F軌排障清掃單元和破冰融雪加熱單元分設于所述固定架的兩端，并與所述F軌的上表面接觸。

作為進一步優選的，所述F軌排障清掃單元具體為帶氣流噴嘴的圓盤硬質毛刷，所述氣流噴嘴設于圓盤硬質毛刷的中部，所述圓盤硬質毛刷與F軌的上表面接觸，其在動力源的作用下旋轉，并與F軌上表面連續接觸，以對F軌表面的積雪進行清掃；所述破冰融雪加熱單元具體為輥輪，該輥輪的輪面設有與F軌上表面接觸的凸起，起到壓碎冰面的作用，所述輥輪內設有中心軸，中心軸上纏繞有電磁感應線圈，所述電磁感應線圈通電后加熱所述輥輪，進而用于融化F軌表面的冰；

作為進一步優選的，所述圓盤硬質毛刷的刷毛為防靜電高彈性尼龍絲或耐磨橡膠，其設計成O型；所述動力源為電機，所述圓盤硬質毛刷通過兩個彼此相連的圓形連接板與所述電機相連，其中一個圓形連接板通過傳動軸與圓盤硬質毛刷相連，另一個圓形連接板與所述電機的旋轉軸相連，兩個圓形連接板之間的距離可調。

作為進一步優選的，所述輥輪的內壁還粘貼有溫度傳感器，當溫度傳感器檢測的溫度超過80度時，停止對電磁感應線圈通電。

作為進一步優選的，每組所述折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，兩組卡位輪對同樣沿著所述F軌的延伸方向布置，并與F軌的內側面接觸。

作為進一步優選的，所述折疊彎折機構包括行走輪安裝板和卡位輪折疊板，所述行走輪安裝板豎直設置并安裝在所述機架上，所述行走輪對安裝在所述行走輪安裝板的下方，所述卡位輪折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折疊板上，并與所述F軌的內側面接觸。

作為進一步優選的，所述破冰融雪清掃機器人還設置有測距傳感器和攝像機。

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后側。

作為進一步優選的，所述攝像機通過伸縮桿安裝在所述機架的上方。

作為進一步優選的，所述破冰融雪清掃機器人還設置有檢測傳感器，所述檢測傳感器設在所述固定架上。

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.本實用新型通過設置破冰融雪清掃機構，可實現對F軌上冰雪的融化與清掃，具有體積小、結構輕、攜帶方便的特點，同時還具有操作方便、適用性強等優點，可隨車到達作業地點落軌即可進行使用，可有效用于中低速磁浮的工務維護和安全運營。

2.本實用新型的折疊彎折機構共設有兩組，分設于機架的兩端，使用時卡位輪折疊板可在軌道落軌時向下打開以采用折疊式內側向外抱軌的方式實現行走裝置的可靠抱軌，使用結束后，其可向上折起，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.本實用新型的折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，卡位輪對采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采集，并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.本實用新型破冰融雪清掃機器人的前后均設置有測距傳感器，通過測距可使破冰融雪清掃機器人遇障礙時自動停車，實現機器人的防撞功能。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的中低速磁懸浮破冰融雪清掃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破冰融雪清掃機器人的后視圖；

圖3是本實用新型實施例的中低速磁懸浮破冰融雪清掃機器人的左視圖。

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，并不用于限定本實用新型。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征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的一種中低速磁懸浮破冰融雪清掃機器人，其主要包括機架11、折疊彎折機構、破冰融雪清掃機構，其中，機架11作為支撐機構，用于固定安裝折疊彎折機構和破冰融雪清掃機構，所述折疊彎折機構用于安裝輪對，以實現破冰融雪清掃機器人在F軌4上的移動，所述破冰融雪清掃機構用于對F軌的結冰進行融化，并對積雪進行清掃。通過上述各個機構的相互配合，可實現對F軌的融冰與積雪清掃，便于F軌的后續檢測，具有結構簡單、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，并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，折疊彎折機構共設有兩組，其分設于所述機架的兩端，并且與機架可折疊的相連。未使用時，兩組折疊彎折機構向上折起，以減小破冰融雪清掃機器人的整體體積，使用時，兩組折疊彎折機構打開，正好位于兩個F軌的上方。具體的，每組所述折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，并沿著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，其與所述F軌的內側面接觸，并沿著F軌的內側面移動，該卡位輪對可保證機器人沿著軌道行走，并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折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，并可沿著F軌運動，對破冰融雪清掃機器人的移動進行可靠的導向，而兩組卡位輪對2中的四個卡位輪沿著所述F軌的延伸方向布置，并沿著F軌的內側面運動，以此可有效保證破冰融雪清掃機器人移動的可靠性。

具體的，折疊彎折機構包括行走輪安裝板12和卡位輪折疊板3，其中行走輪安裝板12豎直設置并安裝在所述機架上，所述行走輪對安裝在行走輪安裝板的下方，所述卡位輪折疊板3通過卡位輪連接支架安裝在所述行走輪安裝板12的側面，并包覆在F軌的外圍，然后將卡位輪對安裝在卡位輪折疊板3上，并與F軌的內側面接觸，即卡位輪對2位于卡位輪折疊板1下方的內側面與F軌的內側面之間，以此卡位輪對采用抱卡方式卡裝在F軌上，有效防止破冰融雪清掃機器人脫軌。折疊彎折機構未使用時，兩組卡位輪折疊板1向上折起，以減小行走裝置的整體體積，使用時，兩組卡位輪折疊板1打開，使卡位輪卡裝在F軌的內側面。

所述破冰融雪清掃機構共設有兩組，其分設于機架的兩端，每組破冰融雪清掃機構包括固定架15、F軌排障清掃單元14和破冰融雪加熱單元16，所述固定架15安裝在所述機架11上，并位于所述折疊彎折機構的上方，其沿著所述F軌的延伸方向布置，所述F軌排障清掃單元14和破冰融雪加熱單元16分設于所述固定架15的兩端，并與所述F軌的上表面接觸，實現F軌的排障清掃和破冰融雪。

其中，F軌排障清掃單元14具體為帶氣流噴嘴的圓盤硬質毛刷，圓盤硬質毛刷與F軌的上表面接觸，其通過外力作用進行旋轉，以對F軌表面的積雪等異物進行清掃，F軌表面與刷毛連續接觸，刷毛為防靜電高彈性尼龍絲、耐磨橡膠材料，刷毛設計成“O”型。F軌排障清掃單元14具體的工作原理是通過兩個圓形連接板將清掃毛刷安裝在帶電機旋轉軸的機架上，使毛刷的傳動軸與電機旋轉相結合，通過調整兩個圓形連接板的距離，使清掃刷毛的尖頂部位與F軌的上表面接觸，當電機運轉時，利用摩擦力使F軌的雪等障礙物從F軌表面上的彈掃下來，同時，和清掃傳動軸并行的氣流噴嘴，是微功率吹風機的氣流出口，使清掃的雜質向外部擴散，通過圓盤硬質毛刷與F軌的上表面接觸旋轉和氣流噴嘴的結合實現F軌清掃，達到完美清掃的目的。

破冰融雪加熱單元16具體為輥輪，輥輪的輪面與F軌的上表面接觸，輥輪外部有微小凸起，實現對薄冰的壓破作用，該輥輪內設有電磁加熱元件，在輥體內設置有中心軸，在中心軸的外側纏繞電磁感應線圈，所述電磁感應線圈與輥體外部的電磁加熱控制器連接以對輥輪進行加熱，以此通過加熱的輥輪可融化F軌表面的冰，該輥輪內壁還粘貼有溫度傳感器，具有高溫保護功能，當溫度超過上限80度，電磁加熱停止運行，通過這樣的方式實時控制加熱溫度。

為了使機器人具有防撞功能以及清楚F軌周邊的情況，本發明的破冰融雪清掃機器人還設置有測距傳感器6和攝像機10，所述測距傳感器6設在機架上，并位于兩個F軌之間，其具體為超聲波或紅外測距傳感器，并以陣列的方式排布，破冰融雪清掃機器人的前后均布置該測距傳感器。具體的，在安全距離范圍內，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，實現破冰融雪清掃機器人的防撞功能。所述攝像機10安裝在所述機架的上方，其用于對軌道及軌道的沿線進行圖像采集，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，其具體通過伸縮桿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。

為了實現破冰融雪清掃機器人的自由控制，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，并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劃進行行走和檢測，其主要是以GPS以及慣性導航為主，以里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采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。

此外，破冰融雪清掃機器人還設置有檢測傳感器1，該檢測傳感器1布置于固定架15的前端和后端，前端傳感器檢測冰層厚度，冰層的厚度通過電容傳感器檢測，后端檢測融冰的效果，另外返航回程也可檢測融冰的效果，其共設有多個，以陣列的方式排布。根據檢測傳感器1檢測的冰層厚度和輥輪內的溫度傳感器可自動調節加熱溫度。

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，并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范圍之內。