申请/专利权人：中铁第四勘察设计院集团有限公司

申请日：2018-11-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109532945B

主分类号：B61K11/00

分类号：B61K11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.04.23#实质审查的生效;2019.03.29#公开

摘要：本发明涉及列车上水技术领域，提供了一种列车上水机器人辅助定位上水系统，包括列车上水机器人，所述列车上水机器人具有底座以及用于搜寻列车的注水口的位置的搜索部，所述搜索部包括用于搜寻列车需要加水的注水口的大致位置的第一定位组件以及用于进一步搜寻列车需要加水的注水口的准确位置的第二定位组件，第一定位组件以及所述第二定位组件均设于所述底座上；所述列车上水机器人还具有用于协调所述第一定位组件和所述第二定位组件之间的工作的控制柜。本发明的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，采用列车上水机器人解放了劳动力，且通过两次定位，先确定注水口的大致位置，再确定注水口的准确位置，可以快速且精确地找到需要上水的注水口。

主权项：1.一种列车上水机器人辅助定位上水系统，包括列车上水机器人，所述列车上水机器人具有底座以及用于搜寻列车的注水口的位置的搜索部，其特征在于：所述搜索部包括用于搜寻列车需要加水的注水口的大致位置的第一定位组件以及用于进一步搜寻列车需要加水的注水口的准确位置的第二定位组件，所述第一定位组件以及所述第二定位组件均设于所述底座上；所述列车上水机器人还具有用于协调所述第一定位组件和所述第二定位组件之间的工作的控制柜，所述第二定位组件包括可接收所述控制柜的控制而伸展的机械臂、设于所述机械臂上的第一云台以及可将获取的图像信号发送至所述控制柜的第一相机，所述第一相机设于所述第一云台上，所述列车上水机器人还具有用于完成注水任务的注水部，所述注水部具有接收所述控制柜传递来的控制信号的接收端，所述注水部包括可插入注水口的上水头部以及用于送水的上水软管，所述上水头部安设于所述机械臂的端部，所述上水软管沿着所述机械臂的延伸方向敷设于所述机械臂上；所述上水头部包括接头壳体，所述接头壳体的出口端向外凸出设置有上水端套，所述上水端套为能够套装至列车注水口上的柔性环状件；所述上水端套的内壁直径大于列车注水口的外壁直径，以保证该上水端套能够套入列车注水口上，或者所述上水端套为沿上水方向直径逐渐增大的圆台状结构，且其最小内径大于列车注水口外径。

全文数据：一种列车上水机器人辅助定位上水系统技术领域本发明涉及列车上水技术领域，具体为一种列车上水机器人辅助定位上水系统。背景技术目前常用的旅客列车上水栓包括传统上水栓和自动回卷型上水栓，前者在上水结束后需要上水工人将上水管从列车上水口上拔出并收回原位，自动回卷型上水栓则能在上水结束后自动脱落并回卷。上述两种上水栓均要依靠上水工人将上水管插入每节车厢的上水口，对人工依赖程度较大，一方面，股道间来回穿梭的上水工自身安全难以得到保障，另一方面，上水工人自身劳动强度较大，且上水效率低下。此外，目前市场上自动回卷型上水栓质量良莠不齐，回卷过程中“卡管”现象时有发生，为行车带来安全隐患。发明内容本发明的目的在于提供一种列车上水机器人辅助定位上水系统，采用列车上水机器人解放了劳动力，且通过两次定位，先确定注水口的大致位置，再确定注水口的准确位置，可以快速且精确地找到需要上水的注水口。为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种列车上水机器人辅助定位上水系统，包括列车上水机器人，所述列车上水机器人具有底座以及用于搜寻列车的注水口的位置的搜索部，所述搜索部包括用于搜寻列车需要加水的注水口的大致位置的第一定位组件以及用于进一步搜寻列车需要加水的注水口的准确位置的第二定位组件，所述第一定位组件以及所述第二定位组件均设于所述底座上；所述列车上水机器人还具有用于协调所述第一定位组件和所述第二定位组件之间的工作的控制柜。进一步，所述第一定位组件包括垂直固定于所述底座上的立杆，所述立杆远离所述底座的端部安装有电动转轴，所述电动转轴的转动轴的方向与所述立杆的长度方向一致；所述电动转轴上安装有第二云台，所述第二云台上安装有可将获取的图像信号发送至所述控制柜的第二相机。进一步，所述第一定位组件还包括用于调整所述第二云台的俯仰角度的第二手动转轴，所述第二手动转轴安装在所述电动转轴远离所述底座的一端，且所述第二手动转轴的转动轴垂直于所述立杆，所述第二云台安装在所述第二手动转轴上。进一步，所述第二云台上安装有第二光源。进一步，所述立杆具有用于收纳电源线以及信号总线的中空腔室。进一步，所述第二定位组件包括可接收所述控制柜的控制而伸展的机械臂、设于所述机械臂上的第一云台以及可将获取的图像信号发送至所述控制柜的第一相机，所述第一相机设于所述第一云台上。进一步，所述第一相机有两个，且间隔设置于所述第一云台上。进一步，所述第一云台上安装有第一光源。进一步，所述列车上水机器人还具有用于完成注水任务的注水部，所述注水部具有接收所述控制柜传递来的控制信号的接收端。进一步，所述注水部包括可插入注水口的上水头部以及用于送水的上水软管，所述上水头部安设于所述机械臂的端部，所述上水软管沿着所述机械臂的延伸方向敷设于所述机械臂上。与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种列车上水机器人辅助定位上水系统，采用列车上水机器人解放了劳动力，且通过两次定位，先确定注水口的大致位置，再确定注水口的准确位置，可以快速且精确地找到需要上水的注水口。附图说明图1为本发明实施例提供的一种列车上水机器人辅助定位上水系统的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种列车上水机器人辅助定位上水系统的第二定位组件的主视图；图3为本发明实施例提供的一种列车上水机器人辅助定位上水系统的第二定位组件的俯视图；图4为为本发明实施例提供的一种列车上水机器人辅助定位上水系统的第二相机的视野范围示意图；图5为本发明实施例提供的一种列车上水接头的结构示意图；图6为图5列车上水接头中的上水夹具的结构示意图；图7为图6上水夹具的受力示意图；图8为本发明实施例提供的另一种列车上水接头的结构示意图；图9和图10为图8列车上水接头中的上水夹具的结构示意图；图11为本发明实施例提供的柔性内壁包覆层外设有上水夹具的结构示意图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的各实施例中，采用的第一和第二均是为了作为特征的区分，便于引用清晰，并无其他的用意。请参阅图1，本发明实施例提供一种列车上水机器人辅助定位上水系统，包括列车上水机器人，所述列车上水机器人具有底座3以及用于搜寻列车的注水口的位置的搜索部，所述搜索部包括用于搜寻列车需要加水的注水口的大致位置的第一定位组件1以及用于进一步搜寻列车需要加水的注水口的准确位置的第二定位组件2，所述第一定位组件1以及所述第二定位组件2均设于所述底座3上；所述列车上水机器人还具有用于协调所述第一定位组件1和所述第二定位组件2之间的工作的控制柜4。在本实施例中，采用列车上水机器人解放了劳动力，且分别通过第一定位组件1和第二定位组件2，先确定注水口的大致位置，再确定注水口的准确位置，可以快速且精确地找到需要上水的注水口。以下为具体实施例：优化上述方案，请参阅图1-4，所述第一定位组件1包括垂直固定于所述底座3上的立杆10，所述立杆10远离所述底座3的端部安装有电动转轴11，所述电动转轴11的转动轴的方向与所述立杆10的长度方向一致；所述电动转轴11上安装有第二云台12，所述第二云台12上安装有可将获取的图像信号发送至所述控制柜4的第二相机13。在本实施例中，对需要上水的注水口进行初步定位时，即定位注水口的大致位置时，采用第二相机13获取注水口的图像，并将获取后的图像信号发送至控制柜4中。控制柜4处理该图像信号的方式为现有技术，就不再详细展开介绍。第二相机13安装在云台上，通过电动转轴11控制云台转动，则第二相机13也可以跟着一起摆动，此处简称为左右摆动，实现初步搜寻注水口的动作。作为本实施例的优选方案，电动转轴11转动的角度不小于166°，如图4所示，可以使搜寻的范围更大。进一步优化上述方案，请参阅图1-3，所述第一定位组件1还包括用于调整所述第二云台12的俯仰角度的第二手动转轴14，所述第二手动转轴14安装在所述电动转轴11远离所述底座3的一端，且所述第二手动转轴14的转动轴垂直于所述立杆10，所述第二云台12安装在所述第二手动转轴14上。在本实施例中，在列车进站前，可以根据列车注水口的实际高度，先一步通过所述第二手动转轴14调整所述第二云台12的俯仰角度，可以便于左右摆动搜寻注水口时更为顺利。当然除此以外，此处的调整也可以设为自动调整，与上述的左右摆动一样，也可以通过电动转轴11来实现。作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述第二云台12上安装有第二光源15。在本实施例中，通过在第二云台12上安装第二光源15，可以在光线不好时打开，以便于第二相机13工作。作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述立杆10具有用于收纳电源线90以及信号总线9的中空腔室。在列车上水机器人中，需要用到电源线90供电和用到信号总线9传输信号，因此，为了防止它们暴露在外收到损伤，也为了不杂乱无章，在立杆10的内部设中空的腔室，可以将电源线90和信号总线9收纳在该中空腔室中，既保护了它们的安全又不会显得杂乱无章。作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述第二定位组件2包括可接收所述控制柜4的控制而伸展的机械臂20、设于所述机械臂20上的第一云台21以及可将获取的图像信号发送至所述控制柜4的第一相机22，所述第一相机22设于所述第一云台21上。在本实施例中，机械臂20可以接收到控制柜4传来的信号而被控制伸展或缩回，该第二定位组件2完成的是准确的定位，它是在第一定位组件1完成大致位置的定位的基础上进行的定位，因此当第一定位组件1完成定位并通过第二相机13将信息发送至控制柜4中后，控制柜4通过处理该信息然后控制机械臂20朝靠近第一定位组件1找到的注水口的大致位置的方向伸展，设在机械臂20靠近注水口一端的第一云台21就会被机械臂20带动靠近注水口，使得设于第一云台21上的第一相机22能够近距离地获取注水口的图像，然后再将获取的图像信号再次反馈至控制柜4，即完成了注水口的准确位置的定位。进一步优化上述方案，当控制柜4接收到第一定位组件1传来的信号后，处理该信号具体的是该控制柜4中的图像采集卡先将图像信号转换为数字信号，再将该数字信号传递至PC机中图像处理系统中处理，以得到注水口的准确的三维坐标，然后控制注水部根据该三维坐标精确地完成对接实现注水。进一步优化上述方案，请参阅图2-3，所述第一相机22有两个，且间隔设置于所述第一云台21上。在本实施例中，设两个第一相机22，做成双目相机，可以使得定位更为精准，且得到三维图像信息。作为本发明实施例的优化方案，在控制柜4中设有图像采集卡，它能够接收到上述的第一相机22和第二相机13传递来的图像，并将图像信息转换为数据信息以供图像处理系统接收并处理。作为本发明实施例的优化方案，上述的第一相机22和第二相机13均可以采用CCD相机，也可以采用红外相机。作为本发明实施例的优化方案，所述第一云台21上安装有第一光源23。在本实施例中，如上述采用第二光源15一样，采用第一光源23的目的也是为了可以在光线不好时打开，以便于第一相机22工作。优选的，第一光源23和第二光源15均可以采用LED光源。作为本发明实施例的优化方案，所述列车上水机器人还具有用于完成注水任务的注水部，所述注水部具有接收所述控制柜4传递来的控制信号的接收端。在本实施例中，当定位到需要注水的注水口的准确位置后，控制柜4即发送控制信号给注水部，注水部的接收端接收到指令后即进行对接并上水。进一步优化上述方案，所述注水部包括可插入注水口的上水头部6以及用于送水的上水软管200，所述上水头部6安设于所述机械臂20的端部，所述上水软管200沿着所述机械臂20的延伸方向敷设于所述机械臂20上。在本实施例中，上水软管200为软质材料，它能够沿着机械臂20的形状敷设，在机械臂20靠近注水口时，带动该上水软管200和上水头部6靠近注水口，便于上水头部6对接到注水口中。所述注水部还包括电磁阀8，所述电磁阀8安装在所述上水软管200远离所述搜索部的一端。在本实施例中，该电磁阀8安装在上水干管7与上水软管200之间，起到开关的作用，打开则通水，关闭则停水。优化上述上水头部6，其包括接头壳体301，所述接头壳体301的出口端向外凸出设置有上水端套302，所述上水端套302为能够套装至列车注水口上的柔性环状件。易于理解地，上述上水端套302的内壁直径大于列车注水口的外壁直径，以保证该上水端套302能够套入列车注水口上。一般地，列车注水口为圆柱直管，上述上水端套302可对应采用圆柱状结构；在另外的实施例中，其也可为沿上水方向直径逐渐增大的圆台状结构，且其最小内径以大于列车注水口外径为宜。该上水端套302自接头壳体301的出口端向外凸出设置，也即沿接头壳体301的轴向该上水端套302连接于接头壳体301的出口侧，在上水头部6与列车注水口对接时，该上水端套302先套入列车注水口至与列车注水口外壁或列车注水口周围水箱壳体接触。本实施例提供的列车上水头部6，在接头壳体301出口端设置柔性的上水端套302，当上水头部6与列车注水口对接后，通过沿接头壳体301轴向施加一定的压力，可使上水端套302发生压缩变形，从而实现上水过程中的密封。进一步优化上述列车上水头部6的结构，如图5-图10，所述上水端套302之外设有用于将其夹紧在所述列车注水口上的上水夹具303，一方面保证上水端套302与列车注水口的可靠连接，另一方面，在上述使上水端套302沿轴向被压缩的基础上，还可进一步地使上水端套302沿径向发生压缩变形，从而有效地保证上水过程中的密封性，防止上水过程中漏水现象的发生。上述的上水夹具303可以为手动夹具，如设置管箍，通过人工控制管箍的松紧即可。在本实施例中，优选为采用自动夹紧和松脱的上水夹具303；具体地，以下例举几种上水夹具303的实施例：1如图5-图7，所述上水夹具303包括具有环形内腔的柔性环箍3032以及嵌置于所述环箍3032内腔中的多个电磁铁3031，各所述电磁铁3031沿所述环箍3032内腔的周向间隔布置，且每相邻两所述电磁铁3031的相互靠近的磁极异名。优选地，上述柔性环箍3032为柔性复合薄膜结构，由柔性复合薄膜围设形成其环箍3032内腔，各电磁铁3031均被柔性复合薄膜包覆；该柔性复合薄膜优选为具有一定的厚度，而且能够收缩变形，同时当外力消失时能够还原为原来的形状尺寸，例如其可采用橡胶软管或硅胶软管等。具体地，如图7示出了各电磁铁3031通电时的受力情况，当各电磁铁3031通电时，相邻电磁铁3031之间由于以异名磁极的方式布置，可以相互吸引，最终可使各电磁铁3031排列成的磁铁圈收缩变小，柔性环箍3032随之收缩变形，使上水端套302夹紧列车注水口。各电磁铁3031失电时，在柔性环箍3032的复原作用下，实现各电磁铁3031复位。各所述电磁铁3031均优选为是圆弧形电磁铁3031，且各所述电磁铁3031呈均匀间隔布置，保证每个电磁铁3031受到的磁作用力的合力指向环箍3032中心，使得各电磁铁3031始终以圆形磁铁圈的形式排布，保证上水端套302与列车注水口之间的夹紧效果。2如图8-图10，所述上水夹具303包括箍紧件3034及与所述箍紧件3034的活动部连接以用于驱使所述箍紧件3034抱紧或松开的电磁铁组件。上述箍紧件3034可为抱箍，包括两个半片箍板，半片箍板具有两个翼板，每侧相对的两个翼板分别设有电磁铁且该两个翼板之间通过复位弹簧连接，两个电磁铁得电时，该两个电磁铁相吸并克服复位弹簧的弹力作用而使得两个翼板相互靠近，从而使抱箍抱紧，各电磁铁失电时，在复位弹簧的作用下使抱箍松脱。在本实施例中，如图9和图10，所述箍紧件3034为喉箍3034，于箍带上开设有穿设孔，所述箍带的其中一端穿过所述穿设孔并使所述箍带围设成环，所述电磁铁组件包括分别固定在所述箍带的两个端部的两个活动电磁铁3036以及分别固定在所述箍带外带面上的两个固定电磁铁3035，两所述活动电磁铁3036位于两所述固定电磁铁3035之间且分别靠近两所述固定电磁铁3035，每一所述固定电磁铁3035与相邻的所述活动电磁铁3036的相互靠近的磁极异名且通过连接绳3038连接。具体地，该箍带的其中一端的宽度小于其它部分箍带的宽度，从而该窄端带体可以穿过上述的穿设孔；窄端带体有一定的长度，保证其能相对于穿设孔活动而实现所围设成的喉口大小的调节。在不通电状态下，固定电磁铁3035与相邻的活动电磁铁3036相互远离，二者之间的连接绳3038处于紧绷状态，各电磁铁得电时，固定电磁铁3035与相邻的活动电磁铁3036之间相互吸引而靠近，使喉箍3034收缩夹紧上水端套302。进一步优选地，如图9，所述喉箍3034上设有滑动罩3037，所述滑动罩3037与所述喉箍3034的外带面围设形成用于限定所述活动电磁铁3036沿所述箍带周向滑移的滑动腔，各电磁铁均收容于所述滑动腔内。可以理解地，为配合喉箍3034缩放的特点，上述滑动罩3037可以在中间位置处即沿喉箍3034周向的该滑动罩3037的中间位置处，也即位于两个活动电磁铁3036之间断开为可相对滑动的结构，或者设置为可折叠波纹板，等等，此处不作详述。通过设置滑动罩3037，用以限定活动电磁铁3036与固定电磁铁3035之间沿特定的方向相对运动，可以保证喉箍3034的夹紧效果。可以理解地，上述电磁铁的导线可以在接头壳体301外壁上走线，并进一步从列车上水机器人100的机械臂7内走线。接续上述列车上水头部6的结构，如图5、图8和图11，上述接头壳体301内壁设有柔性内壁包覆层304，可以进一步地提高上水头部6与列车注水口对接后的密封性，以及减小接头壳体301与列车注水口之间的碰撞摩擦。优选为上述上水端套302与该柔性内壁包覆层304为一体结构，即上水端套302为该柔性内壁包覆层304向外延伸形成，或者说上水端套302延伸至渐扩段3011内且与渐扩段3011内壁固连，保证密封可靠性。上述的柔性内壁包覆层304与接头壳体301之间可采用粘接的方式固定。进一步优选地，上述柔性内壁包覆层304在壳体出口端处能沿径向相对于渐扩段3011内壁活动，即与渐扩段3011内壁不粘接在一起，优选为二者之间具有一定的间隙，便于上水端套302能沿径向夹紧列车注水口。进一步优选地，如图5、图8和图11，所述接头壳体301包括沿上水方向渐扩延伸至壳体出口端的渐扩段3011。采用渐扩式的上水头部6，可以适应不同的列车注水口型号，实现安全、便捷的上水过程，消除因上水头部6与列车注水口型号不匹配造成的水资源浪费现象。进一步地，如图5、图8和图11，该接头壳体301还包括与上述渐扩段3011小直径端连接的等径段3012，该等径段3012可通过固定结构如管箍、套环等固定在列车上水机器人上，且与上水软管200对接。由于该等径段3012不与列车注水口对接，因此可不设上述的柔性内壁包覆层304。作为优选的实施方式，如图11，于柔性内壁包覆层304外套装有至少一组上述的上水夹具303，柔性内壁包覆层304的远离壳体出口端的一端与接头壳体301内壁固连。该上水夹具303的结构此处不作赘述。基于该结构，除上水端套302可夹紧列车注水口外，内部的柔性内壁包覆层304也可夹紧列车注水口，实现多层夹紧密封，显著地提高密封效果，减少水资源浪费。尤其地，对于上述接头壳体301包括渐扩段3011的结构，可以避免列车注水口外壁与接头壳体301内壁之间冲水鼓胀而影响注水效果及上水密封性。另外，如图5，上述接头壳体301外壁上还包覆有外壁橡胶包覆层305，可以较好地保护上水头部6。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种列车上水机器人辅助定位上水系统，包括列车上水机器人，所述列车上水机器人具有底座以及用于搜寻列车的注水口的位置的搜索部，其特征在于：所述搜索部包括用于搜寻列车需要加水的注水口的大致位置的第一定位组件以及用于进一步搜寻列车需要加水的注水口的准确位置的第二定位组件，所述第一定位组件以及所述第二定位组件均设于所述底座上；所述列车上水机器人还具有用于协调所述第一定位组件和所述第二定位组件之间的工作的控制柜。2.如权利要求1所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第一定位组件包括垂直固定于所述底座上的立杆，所述立杆远离所述底座的端部安装有电动转轴，所述电动转轴的转动轴的方向与所述立杆的长度方向一致；所述电动转轴上安装有第二云台，所述第二云台上安装有可将获取的图像信号发送至所述控制柜的第二相机。3.如权利要求2所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第一定位组件还包括用于调整所述第二云台的俯仰角度的第二手动转轴，所述第二手动转轴安装在所述电动转轴远离所述底座的一端，且所述第二手动转轴的转动轴垂直于所述立杆，所述第二云台安装在所述第二手动转轴上。4.如权利要求2所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第二云台上安装有第二光源。5.如权利要求2所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述立杆具有用于收纳电源线以及信号总线的中空腔室。6.如权利要求1所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第二定位组件包括可接收所述控制柜的控制而伸展的机械臂、设于所述机械臂上的第一云台以及可将获取的图像信号发送至所述控制柜的第一相机，所述第一相机设于所述第一云台上。7.如权利要6所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第一相机有两个，且间隔设置于所述第一云台上。8.如权利要求6所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述第一云台上安装有第一光源。9.如权利要求6所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述列车上水机器人还具有用于完成注水任务的注水部，所述注水部具有接收所述控制柜传递来的控制信号的接收端。10.如权利要求9所述的一种列车上水机器人辅助定位上水系统，其特征在于：所述注水部包括可插入注水口的上水头部以及用于送水的上水软管，所述上水头部安设于所述机械臂的端部，所述上水软管沿着所述机械臂的延伸方向敷设于所述机械臂上。

百度查询： 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种列车上水机器人辅助定位上水系统

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