列车登顶带电作业机器人的制作方法

1.本发明涉及列车车顶维护技术领域，尤其涉及列车登顶带电作业机器人。


背景技术：

2.电力列车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，是一种非自带能源的机车，电力机车所需的电能需要由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给，其具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快等特点。
3.列车进站时，需要对列车车顶进行检测、维护，检测、维护的主要内容包括列车受电弓、绝缘子的检修，其中受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，是保障列车正常运行的重要部件；绝缘子是牢固地支撑和固定载流导体，将载流导体与地之间形成良好的绝缘。
4.目前对受电弓和车顶绝缘子进行检测与维护的常见方法是列车驶进机务段，停车、降弓、断电，检修人员登上车顶，观察受电弓、绝缘子有无异常磨损，使用专用的工具对其进行测量与维护。但是这种方法效率低、工作量大、精度和准确性不高，而且登顶测量属于高空危险作业，作业的次数并不可能很多，因此对异常情况的检测与维护力度也随之减弱，这种方法不适应于当前铁路交通的快速发展。
5.针对对列车车顶维护出现的问题，设计一种列车登顶带电作业机器人。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术的不足，提供了列车登顶带电作业机器人。
7.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
8.列车登顶带电作业机器人，包括
9.列车，所述列车顶部设置有受电弓和绝缘子，所述受电弓通过气缸安装在列车顶部；
10.导电杆，所述导电杆设置在列车的正上方并与高压电网连接；
11.清洁小车，所述清洁小车设置在列车的两侧，所述清洁小车对绝缘子上的灰尘进行清理；
12.检测单元，所述检测单元包括设置在列车两侧的检测小车、架设在导电杆上的张力检测模块，所述检测小车对列车进站时的零点位置、对绝缘子是否清理干净、对受电弓是否有破损、对受电弓端面碳层的厚度进行检测，所述检测小车和所述张力检测模块配合对受电弓的升弓时间、受电弓的张力进行检测；
13.行走单元，所述行走单元设置在列车的两侧，所述行走单元带动清洁小车、检测小车沿平行于列车的方向移动。
14.作为上述技术方案的改进，所述检测小车包括基板b，所述基板b上设置有控制柜b、机械臂b，所述机械臂b的活动端连接有安装板b，所述安装板b上设置有检测受电弓端面碳层厚度的第二传感器、设置有检测绝缘子是否清理干净的第一摄像头、设置有检测受电
弓是否有破损的第二摄像头；
15.还包括两组检测列车进站时零点位置的第一传感器，一组所述第一传感器通过第一承接杆安装在基板b上，另一组所述第一传感器安装在清洁小车上，所述第一承接杆上设置有检测受电弓升弓开始时间的第三传感器。
16.作为上述技术方案的改进，所述张力检测模块包括两组整体长度可改变的电动笔，两组所述电动笔之间设置有支撑件并通过支撑件连接，所述支撑件的下端连接有安装在导电杆上的固定件，两组所述电动笔的下端连接有同一个受力杆，所述受力杆与所述电动笔的连接处设置有第四传感器，所述第四传感器设置为拉压力传感器，受电弓与受力杆接触，第四传感器接受到信号记录升弓结束时间，同时记录受电弓的张力。
17.作为上述技术方案的改进，所述支撑件包括连接两组电动笔的横杆，所述横杆连接有纵板，所述纵板的活动端连接有固定件，固定件与横杆平行设置；
18.所述第四传感器套设有防护罩。
19.作为上述技术方案的改进，所述清洁小车包括基板a，所述基板a上设置有控制柜a、机械臂a和喷洒件，所述机械臂a的活动端连接有安装板a，所述安装板a上设置有清洁件；
20.位于清洁小车上的所述第一传感器通过第二承接杆安装在基板a上。
21.作为上述技术方案的改进，所述行走单元包括工字钢，所述工字钢上设置有工作台，所述工作台上安装有l型板，所述l型板的端面设置有导轨和齿条；
22.还包括安装在基板a、基板b上的驱动电机，所述驱动电机的输出端贯穿基板a、基板b并连接有齿轮，齿轮与齿条啮合设置；
23.还包括安装在基板a、基板b上的滑块，滑块与导轨滑动配合。
24.作为上述技术方案的改进，所述导轨和所述滑块的组合结构共有两组，一组设置在基板a、基板b和l型板的横向段之间；另一组所述导轨安装在l型板的竖向段，另一组所述滑块安装在侧板上，所述侧板与基板a、基板b连接。
25.作为上述技术方案的改进，所述驱动电机上设置有自动微调系统。
26.本发明的有益效果：
27.1.本列车登顶带电作业机器人的技术方案中，提出了对列车的受电弓、绝缘子自动检测和维护一体化的装置，通过自动化设备的运用，集成自动检测与维护于一体，极大提高了作业效率；
28.2.提出了电力列车带电作业，此列车登顶带电作业机器人使用了自动化的装置，避免了传统方式中断电作业与人工上车作业，很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。
29.3.通过清洁小车对绝缘子进行一遍统清，第一摄像头对绝缘子是否清理干净进行检测，清洁小车对绝缘子进行二遍定点清理，提高了清理洁净度，避免清理死角；通过第二传感器对受电弓端面碳层厚度进行检测，第二摄像头对受电弓是否有破损进行检测，第三传感器和第四传感器配合对受电弓的升弓时间进行检测，第四传感器对受电弓的张力进行检测，使检测数值更加精确，维护列车更好的运行。
附图说明
30.图1为本技术实施例所述列车登顶带电作业机器人的结构示意图；
31.图2为本技术实施例所述列车登顶带电作业机器人的立体结构示意图；
32.图3为图1中局部结构放大示意图；
33.图4为图3中驱动电机与基板a之间配合示意图；
34.图5为图2中局部结构放大示意图；
35.图6为本技术实施例所述张力检测模块的结构示意图；
36.图7为图6中第四传感器结构示意图；
37.图8为本技术实施例所述张力检测模块与导电杆配合示意图；
38.附图标记：列车10；受电弓11；绝缘子12；导电杆20；清洁小车30；基板a31；控制柜a32；机械臂a33；安装板a34；清洁件35；喷洒件36；检测单元40；检测小车41；基板b411；控制柜b412；机械臂b413；安装板b414；第一传感器415；第一摄像头416；第二摄像头417；第二传感器418；第三传感器419；张力检测模块42；电动笔421；横杆422；纵板423；固定件424；第四传感器425；受力杆426；防护罩427；行走单元50；工字钢51；工作台52；l型板53；导轨54；齿条55；侧板56；滑块57；齿轮58；驱动电机59；自动微调系统510。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
41.实施例1
42.如图1、图2所示，本实施例所述列车登顶带电作业机器人，包括
43.列车10，列车10顶部设置有受电弓11和绝缘子12，受电弓11通过气缸安装在列车10顶部；
44.导电杆20，导电杆20设置在列车10的正上方并与高压电网连接；
45.清洁小车30，清洁小车30设置在列车10的两侧，清洁小车30对绝缘子12上的灰尘进行清理；
46.检测单元40，检测单元40包括设置在列车10两侧的检测小车41、架设在导电杆20上的张力检测模块42，检测小车41对列车10进站时的零点位置、对绝缘子12是否清理干净、对受电弓11是否有破损、对受电弓11端面碳层的厚度进行检测，检测小车41和张力检测模块42配合对受电弓11的升弓时间、受电弓11的张力进行检测；
47.行走单元50，行走单元50设置在列车10的两侧，行走单元50带动清洁小车30、检测小车41沿平行于列车10的方向移动。
48.本列车登顶带电作业机器人的技术方案中，列车10进站后，对受电弓11进行降弓操作，检测小车41进行找零点工作，行走单元50带动清洁小车30行进对绝缘子12进行清理，行走单元50带动检测小车41行进，对绝缘子12是否清理干净、对受电弓11是否有破损、对受电弓11端面碳层的厚度进行检测，绝缘子12清理完毕后，对受电弓11进行升弓操作，检测小车41和张力检测模块42配合对受电弓11的升弓时间、受电弓11的张力进行检测。
49.本列车登顶带电作业机器人的技术方案中，提出了对列车10的受电弓11、绝缘子12自动检测和维护一体化的装置，通过自动化设备的运用，集成自动检测与维护于一体，极大提高了作业效率；
50.提出了电力列车10带电作业，此列车登顶带电作业机器人使用了自动化的装置，避免了传统方式中断电作业与人工上车作业，很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。
51.如图1、图2、图5所示，检测小车41包括基板b411，基板b411上设置有控制柜b412、机械臂b413，机械臂b413的活动端连接有安装板b414，安装板b414上设置有两个检测受电弓11端面碳层厚度的第二传感器418，第二传感器418采用激光测距传感器，设置有检测绝缘子12是否清理干净的第一摄像头416、设置有检测受电弓11是否有破损的第二摄像头417；
52.因列车10进站时与预定位置之间存在误差的情况，还包括两组检测列车10进站时零点位置的第一传感器415，第一传感器415采用激光测距传感器，一组第一传感器415通过第一承接杆安装在基板b411上，另一组第一传感器415安装在清洁小车30上，第一承接杆上设置有检测受电弓11升弓开始时间的第三传感器419，第三传感器419的高度高于受电弓11的降弓位置。
53.如图1、图2、图6、图7、图8所示，为提高安全性能，张力检测模块42采用具有绝缘特性的塑料材料，张力检测模块42包括两组整体长度可改变的电动笔421，两组电动笔421之间设置有支撑件并通过支撑件连接，支撑件的下端连接有安装在导电杆20上的固定件424，两组电动笔421的下端连接有同一个受力杆426，受力杆426与电动笔421的连接处设置有第四传感器425，第四传感器425设置为拉压力传感器，受电弓11与受力杆426接触，第四传感器425接受到信号记录升弓结束时间，同时记录受电弓11的张力。
54.本设备的工作过程为，列车10进站，通过气缸将受电弓11降低到预定的位置，清洁小车30上的第一传感器415进行找零点工作，随后行走单元50带动清洁小车30行进对绝缘子12进行清理工作，清理到中部位置时，检测小车41上的第一传感器415进行找零点工作，随后行走单元50带动检测小车41向列车10的尾部方向行进，在行进的过程中，第二传感器418对受电弓11端面碳层厚度进行检测，第一摄像头416对绝缘子12是否清理干净进行检测，第二摄像头417对受电弓11是否有破损进行检测，当检测到绝缘子12未被清理干净时，检测小车41移动至列车10的头部位置，清洁小车30移动到未被清理干净的位置进行定点清理；
55.绝缘子12清理完毕后，受电弓11进行升弓操作，第三传感器419检测到升弓操作，记录升弓开始时间，此时电动笔421的整体长度伸长，带动受力杆426移动到低于导电杆20下方的预定位置，受电弓11持续升弓当上端与受力杆426抵接时，第四传感器425接受到信号记录升弓结束时间，同时记录受电弓11的压力数值，受电弓11升至与导电杆20抵接；
56.通过第三传感器419记录的升弓开始时间，第四传感器425记录的升弓结束时间，得到受电弓11升弓所需要的时间，将升弓时间量化，不需要操作人员掐表计算，得到更精确的升弓时间；将两个第四传感器425检测到的数值求和，得到受电弓11的张力，当检测到受电弓11端面碳层厚度、受电弓11具有破损，受电弓11张力不足时，通知维修人员进行维修。
57.本列车登顶带电作业机器人的技术方案中，提出了对列车10的受电弓11、绝缘子12自动检测和维护一体化的装置，通过自动化设备的运用，集成自动检测与维护于一体，极
大提高了作业效率；
58.提出了电力列车10带电作业，此列车登顶带电作业机器人使用了自动化的装置，避免了传统方式中断电作业与人工上车作业，很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。
59.通过清洁小车30对绝缘子12进行一遍统清，第一摄像头416对绝缘子12是否清理干净进行检测，清洁小车30对绝缘子12进行二遍定点清理，提高了清理洁净度，避免清理死角；通过第二传感器418对受电弓11端面碳层厚度进行检测，第二摄像头417对受电弓11是否有破损进行检测，第三传感器419和第四传感器425配合对受电弓11的升弓时间进行检测，第四传感器425对受电弓11的张力进行检测，使检测数值更加精确，利于对列车10进行维修保养形成精确无误的保养记录，准确的记录列车10维修保养过程存在的问题，维护列车10更好的运行。
60.如图6所示，支撑件包括连接两组电动笔421的横杆422，横杆422连接有纵板423，纵板423的活动端连接有固定件424，固定件424与横杆422平行设置；为了避免因电场过密，导致击穿，如图7所示，第四传感器425套设有防护罩427，防护罩427通过螺钉固定。
61.如图5所示，清洁小车30包括基板a31，基板a31上设置有控制柜a32、机械臂a33和喷洒件36，机械臂a33采用抗干扰机械臂，加装屏蔽干扰系统与绝缘护罩，控制柜a32控制机械臂a33的运行，控制柜a32独立设计，为保障机械臂a33的负载能力，将控制柜a32与机械臂a33安装在同一基板a31上，有效的避免了由于长距离的讯号传输造成的功率下降与讯号减弱问题，机械臂a33的活动端连接有安装板a34，安装板a34上设置有清洁件35，清洁件35设置为清洁毛刷，为更好的对绝缘子12上的灰尘进行清理，安装板a34上设置有带动清洁毛刷转动的步进电机。
62.喷洒件36在清洁件35对绝缘子12进行清洗时，喷出清洁液，清洗完毕后喷出空气，利于绝缘子12的干燥，喷洒件36采用将空气压缩机与清洁液储蓄槽融为一体式设计，尽可能减少压缩气体喷洒箱的体积，内部安装多种传感器，以确保在清洁时可以一次性清洁完毕。
63.位于清洁小车30上的第一传感器415通过第二承接杆安装在基板a31上，位于基板a31上的第一传感器415与位于基板b411上的第一传感器415位置对应。
64.如图3、图4所示，行走单元50包括工字钢51，工字钢51与外部物体连接，使行走单元50固定在列车10顶部两侧，工字钢51上设置有工作台52，工作台52上安装有l型板53，l型板53的端面设置有导轨54和齿条55；
65.还包括安装在基板a31、基板b411上的驱动电机59，驱动电机59采用伺服电机，驱动电机59的输出端贯穿基板a31、基板b411并连接有齿轮58，齿轮58与齿条55啮合设置，齿条55采用高精度研磨斜齿齿条，齿轮58采用斜齿轮，在带动上部部件精准平稳运行的同时也可以降低设备在运行过程中的噪音；还包括安装在基板a31、基板b411上的滑块57，滑块57与导轨54滑动配合。
66.行走单元50中，驱动电机59接受到工作信号，驱动电机59通电启动带动齿轮58正向或反向转动，通过齿轮58与齿条55啮合配合、滑块57与导轨54滑动的限位配合，带动清洁小车30、检测小车41超列车10的尾部或头部行进。
67.导轨54和滑块57的组合结构共有两组，一组设置在基板a31、基板b411和l型板53的横向段之间；另一组导轨54安装在l型板53的竖向段，另一组滑块57安装在侧板56上，侧
板56与基板a31、基板b411连接。
68.导轨54和滑块57的设置，使基板a31与l型板53之间，基板b411与l型板53之间为滑动配合，减小清洁小车30、检测小车41行进过程中的摩擦力；导轨54和滑块57的组合结构设置为两组，对清洁小车30、检测小车41与l型板53之间的相对位置进行限位，提高清洁小车30、检测小车41行进时位置的稳定性。
69.为保障清洁小车30、检测小车41上齿轮58与齿条55之间的啮合精度，如图4所示，驱动电机59上设置有自动微调系统510。
70.需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
71.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.列车登顶带电作业机器人，其特征在于，包括列车(10)，所述列车(10)顶部设置有受电弓(11)和绝缘子(12)，所述受电弓(11)通过气缸安装在列车(10)顶部；导电杆(20)，所述导电杆(20)设置在列车(10)的正上方并与高压电网连接；清洁小车(30)，所述清洁小车(30)设置在列车(10)的两侧，所述清洁小车(30)对绝缘子(12)上的灰尘进行清理；检测单元(40)，所述检测单元(40)包括设置在列车(10)两侧的检测小车(41)、架设在导电杆(20)上的张力检测模块(42)，所述检测小车(41)对列车(10)进站时的零点位置、对绝缘子(12)是否清理干净、对受电弓(11)是否有破损、对受电弓(11)端面碳层的厚度进行检测，所述检测小车(41)和所述张力检测模块(42)配合对受电弓(11)的升弓时间、受电弓(11)的张力进行检测；行走单元(50)，所述行走单元(50)设置在列车(10)的两侧，所述行走单元(50)带动清洁小车(30)、检测小车(41)沿平行于列车(10)的方向移动。2.根据权利要求1所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述检测小车(41)包括基板b(411)，所述基板b(411)上设置有控制柜b(412)、机械臂b(413)，所述机械臂b(413)的活动端连接有安装板b(414)，所述安装板b(414)上设置有检测受电弓(11)端面碳层厚度的第二传感器(418)、设置有检测绝缘子(12)是否清理干净的第一摄像头(416)、设置有检测受电弓(11)是否有破损的第二摄像头(417)；还包括两组检测列车(10)进站时零点位置的第一传感器(415)，一组所述第一传感器(415)通过第一承接杆安装在基板b(411)上，另一组所述第一传感器(415)安装在清洁小车(30)上，所述第一承接杆上设置有检测受电弓(11)升弓开始时间的第三传感器(419)。3.根据权利要求2所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述张力检测模块(42)包括两组整体长度可改变的电动笔(421)，两组所述电动笔(421)之间设置有支撑件并通过支撑件连接，所述支撑件的下端连接有安装在导电杆(20)上的固定件(424)，两组所述电动笔(421)的下端连接有同一个受力杆(426)，所述受力杆(426)与所述电动笔(421)的连接处设置有第四传感器(425)，所述第四传感器(425)设置为拉压力传感器，受电弓(11)与受力杆(426)接触，第四传感器(425)接受到信号记录升弓结束时间，同时记录受电弓(11)的张力。4.根据权利要求3所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述支撑件包括连接两组电动笔(421)的横杆(422)，所述横杆(422)连接有纵板(423)，所述纵板(423)的活动端连接有固定件(424)，固定件(424)与横杆(422)平行设置；所述第四传感器(425)套设有防护罩(427)。5.根据权利要求2所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述清洁小车(30)包括基板a(31)，所述基板a(31)上设置有控制柜a(32)、机械臂a(33)和喷洒件(36)，所述机械臂a(33)的活动端连接有安装板a(34)，所述安装板a(34)上设置有清洁件(35)；位于清洁小车(30)上的所述第一传感器(415)通过第二承接杆安装在基板a(31)上。6.根据权利要求5所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述行走单元(50)包括工字钢(51)，所述工字钢(51)上设置有工作台(52)，所述工作台(52)上安装有l型板(53)，所述l型板(53)的端面设置有导轨(54)和齿条(55)；
还包括安装在基板a(31)、基板b(411)上的驱动电机(59)，所述驱动电机(59)的输出端贯穿基板a(31)、基板b(411)并连接有齿轮(58)，齿轮(58)与齿条(55)啮合设置；还包括安装在基板a(31)、基板b(411)上的滑块(57)，滑块(57)与导轨(54)滑动配合。7.根据权利要求6所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述导轨(54)和所述滑块(57)的组合结构共有两组，一组设置在基板a(31)、基板b(411)和l型板(53)的横向段之间；另一组所述导轨(54)安装在l型板(53)的竖向段，另一组所述滑块(57)安装在侧板(56)上，所述侧板(56)与基板a(31)、基板b(411)连接。8.根据权利要求7所述的列车登顶带电作业机器人，其特征在于，所述驱动电机(59)上设置有自动微调系统(510)。

技术总结
本发明涉及列车车顶维护技术领域，尤其涉及列车登顶带电作业机器人，包括列车，所述列车顶部设置有受电弓和绝缘子，所述受电弓通过气缸安装在列车顶部；导电杆，所述导电杆设置在列车的正上方并与高压电网连接；清洁小车，所述清洁小车设置在列车的两侧，所述清洁小车对绝缘子上的灰尘进行清理；检测单元，所述检测单元包括设置在列车两侧的检测小车、架设在导电杆上的张力检测模块。本列车登顶带电作业机器人的技术方案中，提出了电力列车带电作业，此列车登顶带电作业机器人使用了自动化的装置，避免了传统方式中断电作业与人工上车作业，很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。很好的解决了安全隐患和低效的突出问题。


技术研发人员：蒋礼 孙丙宇 高飞扬 晨析 房永峰 杨树林
受保护的技术使用者：合肥中科蓝睿科技有限公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/4/5