一种列车巡检机器人的转运装置和转运方法

摘要

本发明公开了一种列车巡检机器人的转运装置和转运方法，使巡检机器人能够被快速转运，脱离基建改造与固定转运位置的限制。通过本发明所述的方案，可以摆脱对基建改造的依赖，使系统具备高灵活度，提高了其环境适应性。且减少了设备投入量，有效降低了综合成本。此外，在本方案的执行任务过程中，可以实现多设备运行时具备协同作业能力，提高了系统运维智能化程度。

权利要求

1.一种列车巡检机器人的转运方法，其特征在于，采用转运装置将巡检机器人运送至巡检检查坑；

所述转运装置包括：

设备主体，所述设备主体用于跨接检查坑，形成支撑巡检机器人转运的支撑平台；

升降机构，所述升降机构与所述设备主体固定连接；其一端设置有转运部；所述转运部包括互相呈滑动连接设置的伸缩部和承托部；所述承托部用于承接巡检机器人后，在所述升降机构的配合下将巡检机器人转运至作业平台；

其中，所述设备主体内还设置有配重装置，当所述设备主体在跨接检查坑过程中，所述配重装置能够改变其与所述设备主体的相对位置来改变所述转运装置的整体重心；其中，所述设备主体还包括移动组件、中央控制模块与位置定位单元，所述中央控制模块用于接收终端信号并驱动所述移动组件和/或配重装置；

所述转运方法为：

转运装置自动导航定位到预设准备区域后，确认其与检查坑本侧地面边缘的距离和最近的本侧立柱的距离；

在转运装置的端部移动至检查坑本侧地面边缘时，矫正设备主体与左端本侧立柱和右端本侧立柱的相对距离；

向检查坑对侧地面进行移动，并根据移动情况，驱动配重装置和位置定位单元联合配合；

当设备主体的一端到达对侧地面后，通过位置定位单元矫正搭接准度，使得设备主体落在对侧平面与检查坑本侧地面边缘的部分大致相等；

搭接准度矫正完成后，转运部完全展开，使其停留在一侧立柱与该侧另一远端立柱的空隙处，等待巡检机器人进入；

待巡检机器人停留在伸缩部上后，启动升降装置，到达预设高度后，其一端搭接在作业平面上，形成巡检机器人到达地面的通路，将巡检机器人送入作业平面。

2.根据权利要求1所述的一种列车巡检机器人的转运方法，其特征在于，所述转运装置在预设准备区域启动后，对移动路径进行规划后自主移动，其包括：接受中央调度后，通过位置定位单元自主导航定位确认到达作业平面的路线，并移动至检查坑本侧地面边缘预设转运位置；其中，若在移动过程中出现与预设地图信息不一致或发生变动的位置，则进行局部路径重新规划。

3.根据权利要求2所述的一种列车巡检机器人的转运方法，其特征在于，所述转运装置还设置有安全扫描距离，所述安全扫描距离是指通过位置定位单元布置的呈放射状，以所述设备主体为中心的可动态移动的辐射距离，用于在转运装置移动过程中检测障碍物以进行避障；其中，当将巡检机器人送入作业平面后，缩小该距离。

4.根据权利要求1所述的一种列车巡检机器人的转运方法，其特征在于，转运装置矫正距离包括：在进行相对距离矫正时，向检查坑本侧地面边缘距离与设备主体最近的两个立柱发射光信号，并接收该两个立柱所反射的反射光信号；分别计算两次光信号传输时间，判断所述设备主体与任一本侧立柱的距离值是否在预设范围内，若是，则向移动组件发出指令进行搭接；

在进行搭接准度矫正时，向检查坑本侧地面边缘及检查坑对侧地面边缘位于设备主体投影面上方的两根导轨发射光信号，并接收该两个导轨所反射的反射光信号；分别计算两次光信号的传输时间，判断所述设备主体分别与两侧导轨的相对距离是否位于预设范围内，若是，则向升降平台发出指令，准备转运。

说明书

一种列车巡检机器人的转运装置和转运方法

技术领域

[0001] 本发明涉及列车自动巡检技术领域，具体而言，涉及一种列车巡检机器人的转运装置和转运方法。

背景技术

[0002] 作为城市的交通动脉，地铁给市民带来了便利有序的出行环境，解决了部分城市交通拥堵的问题。其中地铁车辆的检修保养是其安全高效运营的保障。地铁车辆的检修工作主要在检修车辆段（简称车辆段）或者运用车辆段（简称停车场）的车辆检修库开展。

[0003] 列车库内股道平行分布，为避免设备与列车在平交道发生碰撞，选定巡检机器人从检查坑侧面出入口进入检查坑,之后沿检修坑动行进并对停放于相应检修轨道上的地铁车辆关键部位进行检测。检测过程开始前，列检机器人需要被转运至检查坑，而检测结束后，列检机器人需要被转运出检查坑。所有检查坑作业的机器人均具有设备转运需求。

[0004] 目前第一类转运方法是在检查坑局部区域通过回填形成斜坡连接地面和检查坑，列检机器人导航至斜坡驶入驶出检查坑；优点：方案简单；缺点：地面结构破坏程度高，基建改造量大，成本投入较高。

[0005] 第二类转运方法是在地铁车辆驶入检修轨道前通过起吊装置将列检机器人直接吊入检查坑；优点：无需进行基建改造；缺点：起吊安全性较差，容易出现列检机器人碰撞、跌落受损的问题。

[0006] 第三类转运方法是在检查坑固定点位铺设转运平台，开始检测任务时，列检机器人导航至固定入口位置，通讯命令提升平台由检查坑面举升至地面高度，列检机器人驶上提升平台，由平台下降将列检机器人带入检查坑；优点：相对第一类方法，基建改造量较小，实施便利，结构稳定性好，可以自主适应检查坑高度；缺点：但仍需对安装位置检查坑进行施工改造，并且位置固定，每条轨道需要单独配置一组转运机构，转运效率较低。

发明内容

[0007] 有鉴于此，本发明提供一种列车巡检机器人的转运装置和转运方法，来解决上述的问题，以使巡检机器人能够被快速转运，脱离基建改造与固定转运位置的限制。

[0008] 为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了一种转运装置，包括：设备主体，设备主体用于跨接检查坑，形成支撑巡检机器人转运的支撑平台； 升降机构，升降机构与设备主体固定连接；其一端设置有转运部；转运部包括互相呈滑动连接设置的伸缩部和承托部；承托部用于承接巡检机器人后，在升降机构的配合下将巡检机器人转运至作业平台；其中，设备主体内还设置有配重装置，当设备主体在跨接检查坑过程中，配重装置能够改变其与设备主体的相对位置来改变转运装置的整体重心。

[0009] 作为一种可选方式，设备主体还包括移动组件、中央控制模块与位置定位单元，中央控制模块用于接收终端信号并驱动移动组件和/或配重装置。

[0010] 作为一种可选方式，升降机构包括竖直固定在设备主体上的直线导轨以及可沿直线导轨延伸方向运动的转运连接板； 直线导轨上设置有滚珠丝杠和高扭矩同步带轮组件，滚珠丝杠的一端连接高扭矩同步带轮组件，另一端连接转运连接板。

[0011] 作为一种可选方式，伸缩部固定在转运连接板上；承托部与伸缩部滑动连接，使得承托部可延伸出伸缩部；其中，承托部的一端设置成坡面。

[0012] 作为一种可选方式，配重装置上设置有配重件，配重件可沿设备主体的搭接方向前后运动，当设备主体向任一方向进行搭接时，配重件反向运动至设备主体另一侧；其中，配重装置还包括滑轨、设置在滑轨内轨的丝杆与滑动平台，滑轨居中固定在设备主体上，且其轨道延伸方向与设备主体的至少一条边平行；滑动平台活动镶嵌于丝杆上，其能够沿着丝杆进行滑动，并形成用于承托配重件的承托平台。

[0013] 另一方面，本发明还提供了一种列车巡检机器人的转运方法，采用上述的转运装置将巡检机器人运送至巡检检查坑，包括：转运装置自动导航定位到预设准备区域后，确认其与检查坑第一侧地面边缘的距离和最近的第一侧立柱的距离；在转运装置的端部移动至检查坑第一侧地面边缘时，矫正设备主体与左端第一侧立柱和右端第一侧立柱的相对距离；向第二侧地面进行移动，并根据移动情况，驱动配重装置和位置定位单元联合配合；当设备主体的一端到达第二侧地面后，通过位置定位单元矫正搭接准度，使得设备主体落在第二侧地面与检查坑第一侧地面边缘的部分相等；搭接准度矫正完成后，驱动伸缩部伸出，等待巡检机器人进入；待巡检机器人停留在伸缩部上后，启动升降装置，将巡检机器人送入作业平面，到达预设高度后，伸出承托部，使其一端搭接在作业平面上，形成巡检机器人到达地面的通路。

[0014] 作为一种可选方式，转运装置在预设准备区域启动后，对移动路径进行规划，其包括：

[0015] 接受中央调度后，通过位置定位单元自主导航定位确认到达作业平面的路线，移动至检查坑第一侧地面预设转运位置；其中，若在移动过程中出现与预设地图信息不一致或发生变动的位置，则进行局部路径重新规划。

[0016] 作为一种可选方式，转运装置还设置有安全扫描距离，安全扫描距离是指通过位置定位单元布置的呈放射状动态移动的辐射距离，用于在转运装置移动过程中检测障碍物以进行避障；其中，当将巡检机器人送入作业平面后，缩小该距离。

[0017] 作为一种可选方式，转运装置矫正距离包括：

[0018] 在进行相对距离矫正时，向检查坑第一侧地面距离与设备主体最近的两个立柱发射光信号，并接收该两个立柱所反射的反射光信号；分别计算两次光信号传输时间，判断设备主体与任一第一侧立柱的距离值是否在预设范围内，若是，则向移动组件发出指令进行搭接；

[0019] 在进行搭接准度矫正时，向检查坑第一侧地面边缘及检查坑第二侧地面边缘位于设备主体投影面上方的两根导轨发射光信号，并接收该两个导轨所反射的反射光信号；分别计算两次光信号的传输时间，判断设备主体分别与两侧导轨的相对距离是否位于预设范围内，若是，则向升降平台发出指令，准备转运。

[0020] 本发明的有益效果为：

[0021] 通过本发明所述的方案，可以摆脱对基建改造的依赖，使系统具备高灵活度，提高了其环境适应性。且减少了设备投入量，有效降低了综合成本。此外，在本方案的执行任务过程中，可以实现多设备运行时具备协同作业能力，提高了系统运维智能化程度。

附图说明

[0022] 图1为本发明实施例1提供的转运装置的工作示意图；

[0023] 图2为本发明实施例1提供的转运装置结构图；

[0024] 图3为本发明实施例1提供的升降机构结构示意图；

[0025] 图4为本发明实施例1提供的设备主体俯视角度的剖视图；

[0026] 图5为本发明实施例1提供的配重装置结构示意图；

[0027] 图6为本发明实施例1提供的装运装置承接巡检机器人时的状态示意图；

[0028] 图7为本发明实施例1提供的转运装置转运巡检机器人时的状态示意图；

[0029] 图8为本发明实施例1提供的装运装置承接巡检机器人时的侧视图；

[0030] 图9为本发明实施例1提供的转运装置转运巡检机器人时的侧视图；

[0031] 图10为本发明实施例2提供的巡检机器人转运方法流程示意图。

[0032] 附图标记及其对应关系：

[0033] 1‑转运装置，11‑设备主体，12‑移动组件，2‑升降机构，21‑固定片，23‑直线导轨，24‑滚珠丝杠，25‑转运连接板，26‑高扭矩同步带轮组件，3‑转运部，31‑伸缩部，32‑承托部，
4‑激光雷达，5‑巡检机器人，6‑配重装置，61‑滑轨，62‑滑动平台，63‑配重件，64‑丝杆，7‑列车站台，8‑检查坑，9‑导轨。

具体实施方式

[0034] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0035] 实施例1

[0036] 请参阅图1‑图9，本实施例提供了一种转运装置1，包括：设备主体11，设备主体11用于与外部轨道相互搭接，形成用于承载巡检机器人5的承载平台。设备主体11用于在进行转运巡检机器人5时，横架在检查坑8上方的桥梁式结构，用于在等同/类同于站台的高度上承接巡检机器人5。

[0037] 升降机构2，升降机构2与设备主体11固定连接；其一端设置有转运部3；转运部3包括互相呈滑动连接设置的伸缩部31和承托部32；承托部32用于承接巡检机器人5后，在升降机构2的配合下将巡检机器人5转运至作业平台。需要说明的是，本实施例的升降机构2所具有的形式仅仅是本实施例用于描述一种伸缩结构的可选用形式，其目的在于改变其承载物的相对水平高度。也可以采用气缸、油缸或者伸缩电动组件的形式，本实施例不做限制。其中，设备主体11内还设置有配重装置6，当设备主体11在与外部轨道进行搭接时，配重装置6用于根据设备主体11的移动情况联合改变其整体重心位置。

[0038] 其中，所述配重装置6，是指，当本实施例的转运装置1在进行横跨检查坑8架设过程中，由于是转运装置1从一侧站台位移到另一侧站台形成双侧承托式搭接结构，所以该配重装置6在架设过程中，会将装置整体的重心保持在当前侧站台，避免转运装置1在伸出一部分后重心落在检查坑8所在的平面发生侧翻的情况。

[0039] 落实到本实施例中，设备主体11还包括移动组件12、中央控制模块与位置定位单元，中央控制模块用于接收终端信号并驱动移动组件12和/或配重装置6。所述移动组件12为可以带动设备主体11进行移动的结构，其可以是舵轮、滑轮、滚轮等。在本实施例中优选为一种电机驱动轮，其与中央控制模块通讯连接，可以接受信号的调控进行带动设备主体11进行移动。所述中央控制模块可以使任意能够实现无线信号数据传输（wifi、蓝牙、红外等）的单元/模块/芯片。本实施例可选用一种无线AP来实现和外部终端的通讯。由于本实施例所应用的场景普遍为平地，因此所述位置定位单元优选为一种能够发射光线的激光雷达
4，其型号与款式本实施例不做限定。例如，单线激光雷达等。

[0040] 本实施例的转运过程为：当设备主体11完成搭接后，伸出转运部3，在平行于一侧站台的高度等待巡检机器人5进入转运部3，然后启动升降机构2将巡检机器人5向下方检查坑8处运送。为了达到上述的效果，本实施例中升降机构2包括竖直固定在设备主体11上的直线导轨23以及可沿直线导轨23延伸方向运动的转运连接板25。直线导轨23上设置有滚珠丝杠24和高扭矩同步带轮组件26，滚珠丝杠24的一端连接高扭矩同步带轮组件26，另一端连接转运连接板25。请再次参阅图3、图6与图7，直线导轨23与设备主体11连接部的固定片21固定连接，滚珠丝杠24的一端连接高扭矩同步带轮组件26、另一端连接转运连接板25，高扭矩同步带轮组件26用于驱动固定片21沿直线导轨23的延伸方向带动转运连接板25相对设备主体11进行竖直移动。

[0041] 从空间的角度来看上述过程，即固定片21固定在设备主体11上，通过高扭矩同步带轮组件26沿着导轨9向上移动时，便相当于升降机构2的活动部分相对于设备主体11在向下移动，即“转运连接板25在向着检查坑8所在的高度趋近”。此时由于转运连接板25设置升降机构靠近检查坑8所在的一侧， 且其平面上停留有巡检机器人5，通过该种下降的方式，将巡检机器人5从列车平台所在的高度带到了接近检查坑8的表面，再通过后续的伸缩部31与承托部32的配合，便可以将巡检机器人5从高落差的地方平稳运送至检查坑8，开始巡检任务。

[0042] 为了使本实施例具有更稳定和安全的运送路径，请再次参阅图2，伸缩部31在转运连接板25远离滚珠丝杠24的一侧形成滑动连接，承托部32在伸缩部31远离转运连接板25的一侧形成滑动连接。即，所述伸缩部31与承托部32均能相对转运连接板25伸出或者收回。所述承托部32伸出是用于承接巡检机器人5停留，而伸缩部31伸出是用于带动承托部32跨越设备主体11一侧立柱的间隙，使得承托部32能够停留在设备主体11所在的立柱间隙的旁侧间隙中，方便巡检机器人5直接进入（请再次参阅图1，此处的旁侧间隙是指，转运装置会在两个立柱之间的间隙处移动进行搭接动作。那么以其移动的方向认定为向前方向后，其向左和/或向右的方向会存在一个立柱作为该“间隙”的组成部分，那么在该立柱与更远端的立柱形成的另一个间隙，就是该处所述的旁侧间隙。更直观的理解为，在检查坑的延伸方向上，一个可以让巡检机器人不受立柱阻碍移动到承托部上的“空隙”）。当伸缩部31与承托部32均收回时，方便转运装置1进行移动，减少任务过程中的碰撞面积。其中，为了更好地构建转运巡检机器人5的移动通路，承托部32的一端呈坡面设置，具有一定的斜度，在巡检机器人5离开或者进入转运部3时更加方便和平滑。

[0043] 此外，为了保证搭接过程中的稳定性，不让设备主体11发生侧翻或者掉落的情况，配重装置6固定在设备主体11壳体内部，其包括滑轨61与配重件63；滑轨61的几何中心与设备主体11用于放置其所在的面几何中心重合，且滑轨61的轨道延伸方向平行于设备主体11的至少一条边，这样以保证配重件63在改变设备主体11重心是是发生的没有参差角度的平行运动。滑轨61上设置有丝杠和滑动平台62，滑动平台62嵌于丝杆64上，使其能够沿着丝杆64进行滑动，并形成用于承载配重件63的承载平台。滑动平台62通过电机或者通讯信号控制，可以配合设备主体11的移动情况来改变其在滑轨61上的相对位置。例如，当转运装置1从左侧站台向右侧站台搭接时，滑动平台62便位于左边；当搭接完成后，滑动平台62移动到设备主体11中央的位置，为两侧站台提供同等的压力，避免在巡检机器人5进入后侧翻；当任务执行完成后，再次回到左侧，等待设备主体11回收。

[0044] 通过上述的方案，本实施例可以摆脱对基建改造的依赖，使系统具备高灵活度，提高了其环境适应性。且减少了设备投入量，有效降低了综合成本。此外，在执行任务过程中，可以将多个转运装置和巡检机器人进行同时转运，使巡检工作在运行时具备协同作业能力，提高了系统运维智能化程度。

[0045] 实施例2

[0046] 本实施例提供了一种列车巡检机器人的转运方法，采用如上述实施例1的转运装置来进行转运，包括：

[0047] 转运装置自动导航定位到预设准备区域后，确认其与检查坑第一侧地面的距离和最近的第一侧立柱的距离；待其启用激光雷达进行检测，确认距离情况与障碍物情况。

[0048] 在转运装置的端部移动至检查坑第一侧地面边缘时，矫正设备主体与左端第一侧立柱和右端第一侧立柱的相对距离；

[0049] 向第二侧地面进行移动，并根据移动情况，驱动配重装置和位置定位单元联合配合；

[0050] 当设备主体的一端到达检查坑第二侧地面后，通过位置定位单元矫正搭接准度，使得设备主体落在检查坑第一侧地面与第二侧地面的部分相等（大致即可）；

[0051] 搭接准度矫正完成后，驱动伸缩部伸出，等待巡检机器人进入；

[0052] 待巡检机器人停留在伸缩部上后，启动升降装置，到达预设高度后，其一端搭接在作业平面上，形成巡检机器人到达地面的通路，将巡检机器人送入作业平面。

[0053] 其中，转运装置在预设准备区域启动后，对移动路径进行规划后自主移动。具体为，接受中央调度后，通过位置定位单元自主导航定位确认到达作业平面的路线，并移动至检查坑第一侧地面边缘预设转运位置，实现在股道任意位置停靠作业。

[0054] 其中，上述的“第一侧”是指转运装置初始所在的一侧地面，“第二侧”是指转运装置准备进行搭接的另一侧地面。第一侧地面与第二侧地面之间存在检查坑进行隔离。即，以转运装置当前所在的地面来看，第一侧是指本侧，第二侧是指对侧。

[0055] 具体而言，因装置本体不进入检查坑活动，可以采用单线激光雷达作为导航传感器，通过扫查装置周边巡检机器人的活动环境构建检修库内地图信息，并根据指定检查坑位置信息，规划出装置行驶路线，路线上若存在临时障碍物，在移动过程中出现与扫图信息不一致或发生变动的位置，则通过自适应算法实时调整行驶路线，进行局部路径重新规划。并且在行驶路线上划定安全行驶区域，遇紧急情况或者无法制定新路线则停机示警。

[0056] 此外，转运装置还设置有安全扫描距离，安全扫描距离是指通过位置定位单元布置的呈放射状，以设备主体为中心的可动态移动的辐射距离，用于在转运装置移动过程中检测障碍物以进行避障；其中，当将巡检机器人送入作业平面后，缩小该距离。

[0057] 作为一种可选方式，本实施例还提供了一种转运系统，其设置在实施例1中的转运装置中，用于执行本实施例的转运方法，包括控制及数据模块，用于执行中央处理，与外部终端进行通信，并执行数据传输；距离检测模块，用于配合位置定位单元进行距离感应；电源及定位导航模块。本实施例中电源与控制及数据模块相连接，通过信号通讯，令装置到达续航极限时间后自动移动至充电位进行自动充电，并通过对设备电量信息被实时监控，达到设定阈值时判断设备是否离开，以提供自动化效率。例如，采用磷酸铁锂蓄电池来实现上述的功能。

[0058] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。