本實(shí)用新型涉及鐵路現(xiàn)場自動(dòng)更換螺栓的智能施工設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

高速鐵路是現(xiàn)代鐵路發(fā)展方向的共識(shí)，在國家“一帶一路”戰(zhàn)略的背景下中國高速鐵路飛速發(fā)展，高鐵建設(shè)將成為國家規(guī)劃與工程應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要的一環(huán)。長期以來，鐵軌的換軌主要是依靠人力去實(shí)現(xiàn)，這不僅需要大量的人力，而且因?yàn)檫@種氣動(dòng)扳手太過沉重，這還是一項(xiàng)很艱苦的體力勞動(dòng)?？梢灶A(yù)測，未來將更少有人愿意做這項(xiàng)工作，因此用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

高速鐵路使用的是無砟軌道，無砟軌道采用混凝土、瀝青等澆灌而成，因而無砟軌道具有穩(wěn)定性高、少維修、軌道內(nèi)側(cè)平展、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。智能裝卸螺栓機(jī)器人是在鐵道線上用于裝卸螺絲的機(jī)器，該機(jī)器可以自動(dòng)控制履帶在鐵軌內(nèi)側(cè)作業(yè)，無砟軌道內(nèi)側(cè)的平展有利于提高履帶行走的平穩(wěn)性。當(dāng)然，高鐵軌道的固定還是采用螺栓固定，螺栓的裝卸還是使用有咋軌道裝卸螺栓的方法，現(xiàn)有半自動(dòng)螺栓裝卸機(jī)不僅需要人為搬動(dòng)機(jī)器，還需要人為對準(zhǔn)螺栓。智能裝卸螺栓機(jī)器人在裝卸螺栓時(shí)不需要人為輔助操作，只需要人在控制室監(jiān)控車的動(dòng)向。

因此，需要一種能夠解決高鐵軌道兩側(cè)螺栓自動(dòng)化安裝和卸載的問題的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)無砟軌道螺栓更換的自動(dòng)化、其具有勞動(dòng)強(qiáng)度小、軌道的固定安全可靠的特點(diǎn)，另外，利用本機(jī)器人卸載的螺栓可自動(dòng)回收，適應(yīng)多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠解決高鐵軌道兩側(cè)螺栓自動(dòng)化安裝和卸載的問題的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)無砟軌道螺栓更換的自動(dòng)化、其具有勞動(dòng)強(qiáng)度小、軌道的固定安全可靠的特點(diǎn)，另外，利用本機(jī)器人卸載的螺栓可自動(dòng)回收，適應(yīng)多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

本實(shí)用新型的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人，包括機(jī)體、用于承載所述機(jī)體在軌道內(nèi)側(cè)沿軌道長度方向行走的行走機(jī)構(gòu)、設(shè)置于所述機(jī)體并可沿軌道橫向往復(fù)移動(dòng)的機(jī)械臂；所述機(jī)械臂上設(shè)有用于拾取并將螺栓擰緊于軌道螺栓座或者將螺栓從軌道螺栓座上卸下的鉗手；

進(jìn)一步，所述鉗手包括鉗座和至少兩個(gè)夾持塊；所述夾持塊與鉗座之間形成四連桿機(jī)構(gòu)，所述鉗座滑動(dòng)配合有用于驅(qū)動(dòng)所述四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作的滑桿，并通過該滑桿的往復(fù)滑動(dòng)控制兩所述夾持塊夾緊或松弛；

本實(shí)用新型的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人還包括用于為所述鉗手供應(yīng)螺栓的自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)；所述自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述機(jī)體用于儲(chǔ)存螺栓的料槽、可沿機(jī)體橫向往復(fù)滑動(dòng)用于將螺栓移動(dòng)至所述鉗手正下方的運(yùn)輸槽以及用于將料槽內(nèi)的螺栓逐一輸送至運(yùn)輸槽內(nèi)的送栓管；

進(jìn)一步，所述行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤；

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)所述滑桿往復(fù)滑動(dòng)的氣缸以及用于驅(qū)動(dòng)所述鉗座繞滑桿軸線自轉(zhuǎn)的電機(jī)；

進(jìn)一步，所述夾持塊的內(nèi)側(cè)形成槽型的夾持面，且兩所述夾持塊夾緊后使兩夾持面相互配合形成與螺栓頭部適形的六邊形夾持口；

進(jìn)一步，所述機(jī)體上沿橫向設(shè)有用于引導(dǎo)所述運(yùn)輸槽往復(fù)移動(dòng)的運(yùn)輸軌道，所述運(yùn)輸槽沿運(yùn)輸軌道向內(nèi)滑動(dòng)至死點(diǎn)位置時(shí)與所述送栓管的出口對應(yīng)以承接來自送栓管的螺栓，運(yùn)輸槽沿運(yùn)輸軌道向外滑動(dòng)至死點(diǎn)位置時(shí)可位于鉗手正下方以向鉗手供應(yīng)螺栓；

進(jìn)一步，所述機(jī)體沿橫向設(shè)有翼板，所述翼板上設(shè)有橫向?qū)к?，所述機(jī)械臂通過該橫向?qū)к壯貦C(jī)體橫向往復(fù)滑動(dòng)；所述機(jī)體沿豎直方向設(shè)有豎直導(dǎo)軌并通過該豎直導(dǎo)軌與所述橫向?qū)к壔瑒?dòng)配合使橫向?qū)к壙裳刎Q直方向往復(fù)滑動(dòng)；

本實(shí)用新型的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人還包括用于控制行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、鉗手和運(yùn)輸槽動(dòng)作的控制器；所述機(jī)體兩側(cè)分布有用于監(jiān)控機(jī)體與軌道間距的激光傳感器；所述翼板上設(shè)有用于監(jiān)控鉗手與螺栓相對位置的攝像機(jī)；所述履帶式底盤上設(shè)有用于檢測履帶與地面的接觸壓力的壓力傳感器；所述激光傳感器、攝像機(jī)和壓力傳感器的信號(hào)輸出端均連接于所述控制器的信號(hào)輸入端。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的用于裝拆軌道螺栓的機(jī)器人，通過行走機(jī)構(gòu)在無砟軌道內(nèi)側(cè)沿軌道的長度方向行走，設(shè)置在機(jī)體上的機(jī)械臂可沿橫向往復(fù)移動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械臂上的鉗手移動(dòng)，使鉗手能夠在螺栓供應(yīng)位置拾取螺栓，并將螺栓移動(dòng)到軌道內(nèi)側(cè)或外側(cè)的螺栓座位置，再利用鉗手帶動(dòng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺栓能夠旋入螺栓座內(nèi)，實(shí)現(xiàn)軌道螺栓的自動(dòng)安裝，軌道螺栓拆卸時(shí)，鉗手反轉(zhuǎn)將螺栓從螺栓座上卸下，再帶動(dòng)卸下的螺栓向機(jī)體側(cè)移動(dòng)至廢栓收集位置，最終實(shí)現(xiàn)螺栓的自動(dòng)拆卸，本機(jī)器人能夠解決高鐵軌道兩側(cè)螺栓的自動(dòng)化安裝和卸載問題，使無砟軌道螺栓的更換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效減小工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高了軌道固定的安全性和可靠性，另外，利用本機(jī)器人卸載的螺栓可自動(dòng)回收，適應(yīng)多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的鉗手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的夾持塊的夾持面示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的履帶式底盤的示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的無砟軌道的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)的示意圖；圖3為本實(shí)用新型的鉗手1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的夾持塊16的夾持面21示意圖；圖5為本實(shí)用新型的履帶式底盤的示意圖；圖6為本實(shí)用新型的無砟軌道26的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機(jī)器人包括機(jī)體8、用于承載所述機(jī)體8在軌道26內(nèi)側(cè)沿軌道26長度方向行走的行走機(jī)構(gòu)、設(shè)置于所述機(jī)體8并可沿軌道26橫向往復(fù)移動(dòng)的機(jī)械臂；本機(jī)架人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，其橫向與軌道26橫向保持一致，所述機(jī)械臂上設(shè)有用于拾取并將螺栓擰緊于軌道26螺栓座28或者將螺栓從軌道26螺栓座28上卸下的鉗手1；本實(shí)施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機(jī)器人，通過行走機(jī)構(gòu)在無砟軌道26內(nèi)側(cè)沿軌道26的長度方向行走，設(shè)置在機(jī)體8上的機(jī)械臂可沿橫向往復(fù)移動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械臂上的鉗手1移動(dòng)，使鉗手1能夠在螺栓供應(yīng)位置拾取螺栓，并將螺栓移動(dòng)到軌道26內(nèi)側(cè)或外側(cè)的螺栓座28位置，再利用鉗手1帶動(dòng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺栓能夠旋入螺栓座28內(nèi)，實(shí)現(xiàn)軌道26螺栓的自動(dòng)安裝，軌道26螺栓拆卸時(shí)，鉗手1反轉(zhuǎn)將螺栓從螺栓座28上卸下，再帶動(dòng)卸下的螺栓向機(jī)體8側(cè)移動(dòng)至廢栓收集位置，最終實(shí)現(xiàn)螺栓的自動(dòng)拆卸，本機(jī)器人能夠解決高鐵軌道26兩側(cè)螺栓的自動(dòng)化安裝和卸載問題，使無砟軌道26螺栓的更換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效減小工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高了軌道26固定的安全性和可靠性，另外，利用本機(jī)器人卸載的螺栓可自動(dòng)回收，適應(yīng)多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

本實(shí)施例中，所述鉗手1包括鉗座19和至少兩個(gè)夾持塊16；所述夾持塊16與鉗座19之間形成四連桿機(jī)構(gòu)，所述鉗座19滑動(dòng)配合有用于驅(qū)動(dòng)所述四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作的滑桿2，并通過該滑桿2的往復(fù)滑動(dòng)控制兩所述夾持塊16夾緊或松弛；本實(shí)施例的鉗座19包括與滑桿2配合的套筒20和分列固定于套筒20外側(cè)壁并對稱設(shè)置的兩個(gè)支架，兩支架共同形成具有開口的矩形框結(jié)構(gòu)，每個(gè)夾持塊16均通過兩連桿(第一連桿18和第二連桿17)連接于支架，使二者之間形成四邊形連桿機(jī)構(gòu)，其中第一連桿18向滑桿2側(cè)延伸，滑桿2端部通過第三連桿與第一連桿18的延伸端鉸接，滑桿2往復(fù)滑動(dòng)時(shí)，第一連桿18將繞其與支架的鉸接端擺動(dòng)，使夾持塊16夾緊或松弛。

本實(shí)用新型的無砟軌道26智能裝卸螺栓機(jī)器人還包括用于為所述鉗手1供應(yīng)螺栓的自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)；所述自動(dòng)送螺栓機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述機(jī)體8用于儲(chǔ)存螺栓的料槽7、可沿機(jī)體8橫向往復(fù)滑動(dòng)用于將螺栓移動(dòng)至所述鉗手1正下方的運(yùn)輸槽11以及用于將料槽7內(nèi)的螺栓逐一輸送至運(yùn)輸槽11內(nèi)的送栓管14；為控制螺栓輸送的頻率，送栓管14內(nèi)可設(shè)置電磁閥，當(dāng)運(yùn)輸槽11移動(dòng)至送栓管14出口下方時(shí)，電磁閥開啟，使一個(gè)螺栓滑落至運(yùn)輸槽11內(nèi)，然后電磁閥關(guān)閉，所述鉗手1與運(yùn)輸槽11相配合以便于鉗手1夾取螺栓，從螺栓外側(cè)夾取螺栓頭與目前市場自動(dòng)打螺絲機(jī)采用的打孔擰緊相比能傳遞更大的扭矩；提高了鐵軌的穩(wěn)定性及安全性，本實(shí)施例的運(yùn)輸槽11的寬度應(yīng)稍大于螺栓桿部的外徑，使螺栓能夠以頭部朝上的姿態(tài)直立在運(yùn)輸槽11內(nèi)，保證鉗手1能夠直接夾持其頭部，當(dāng)需要對軌道26螺栓進(jìn)行拆卸時(shí)，可將運(yùn)輸槽11更換為尺寸較大的廢栓槽，此時(shí)，廢栓槽應(yīng)始終位于運(yùn)輸軌道9的橫向外側(cè)，以承接由鉗手1卸下的廢舊螺栓。

本實(shí)施例中，所述行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤13，履帶式底盤13包括，傳動(dòng)軸系12、履帶24、驅(qū)動(dòng)輪25、托帶輪、導(dǎo)向輪、支重輪22和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置23，其具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述，采用履帶式底盤作具有驅(qū)動(dòng)力大，越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大、轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)施例中，所述機(jī)械臂上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)所述滑桿2往復(fù)滑動(dòng)的氣缸以及用于驅(qū)動(dòng)所述鉗座19繞滑桿2軸線自轉(zhuǎn)的電機(jī)，本實(shí)施例中，滑桿2與氣缸的活塞桿一體成型，當(dāng)需要夾緊螺栓時(shí)，氣缸的活塞桿向外伸出，使第一連桿18繞其與支架的鉸接端轉(zhuǎn)動(dòng)，兩夾持塊16相對靠近，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作；當(dāng)需要安裝或拆卸螺栓時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉗座19和繞滑桿2軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，夾持塊16在第一連桿18和第二連桿17的帶動(dòng)下也將繞滑桿2的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將螺栓旋入螺栓座28或從螺栓座28拆除。

本實(shí)施例中，所述夾持塊16的內(nèi)側(cè)形成槽型的夾持面21，且兩所述夾持塊16夾緊后使兩夾持面21相互配合形成與螺栓頭部適形的六邊形夾持口，夾持塊16上的槽型夾持面21的尺寸應(yīng)根據(jù)螺栓頭部的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證兩夾持塊16夾緊后夾持面21能夠與螺栓頭部緊密貼合。

本實(shí)施例中，所述機(jī)體8上沿橫向設(shè)有用于引導(dǎo)所述運(yùn)輸槽11往復(fù)移動(dòng)的運(yùn)輸軌道9，運(yùn)輸導(dǎo)軌9上滑動(dòng)配合一滑塊10，所述運(yùn)輸槽11固定在該滑塊10上，所述運(yùn)輸槽11沿運(yùn)輸軌道9向內(nèi)滑動(dòng)至死點(diǎn)位置時(shí)與所述送栓管14的出口對應(yīng)以承接來自送栓管14的螺栓，運(yùn)輸槽11沿運(yùn)輸軌道9向外滑動(dòng)至死點(diǎn)位置時(shí)可位于鉗手1正下方以向鉗手1供應(yīng)螺栓；所述定位控制系統(tǒng)包括安裝于機(jī)翼的縱向?qū)к売糜跈C(jī)械臂的縱向移動(dòng)，鉗手1的橫向移動(dòng)距離和停留時(shí)間是由控制系統(tǒng)所控制；本機(jī)器人安裝螺栓時(shí)，運(yùn)輸槽11在只在橫向始末兩個(gè)死點(diǎn)位置停留，開始位置用于接住從送栓管14里滑出的螺栓，末端位置停留讓鉗手1夾取螺栓；所述鉗手1沿橫向運(yùn)行到起始端位置(靠近機(jī)體8的一端)的同時(shí)，運(yùn)輸槽11運(yùn)行到末端位置(遠(yuǎn)離機(jī)體8的一端)并位于鉗手1的正下方。

本實(shí)施例中，所述機(jī)體8沿橫向設(shè)有翼板5，所述翼板5上設(shè)有橫向?qū)к?，所述機(jī)械臂通過該橫向?qū)к?沿機(jī)體8橫向往復(fù)滑動(dòng)；所述機(jī)體8沿豎直方向設(shè)有豎直導(dǎo)軌6并通過該豎直導(dǎo)軌6與所述橫向?qū)к?滑動(dòng)配合使橫向?qū)к?可沿豎直方向往復(fù)滑動(dòng)，其中，機(jī)械臂上端固定于一滑軌座3并通過該滑軌座3與橫向?qū)к壟浜希瑱C(jī)械臂、翼板5和橫向?qū)к?均成對設(shè)置并分列在機(jī)體8的橫向兩側(cè)，以同時(shí)對機(jī)體8兩側(cè)的軌道26螺栓進(jìn)行安裝或拆卸作業(yè)，本實(shí)施例中，機(jī)械臂在橫向?qū)к?和豎直導(dǎo)軌6的配合下能夠使鉗手1移動(dòng)到豎直平面內(nèi)的任意一點(diǎn)，以準(zhǔn)確的進(jìn)行螺栓的抓取、安裝和拆卸動(dòng)作。

本實(shí)施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機(jī)器人還包括用于控制行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、鉗手1和運(yùn)輸槽11動(dòng)作的控制器；所述機(jī)體8兩側(cè)分布有用于監(jiān)控機(jī)體8與軌道26間距的激光傳感器；所述翼板5上設(shè)有用于監(jiān)控鉗手1與螺栓相對位置的攝像機(jī)；所述履帶式底盤上設(shè)有用于檢測履帶與地面的接觸壓力的壓力傳感器；所述激光傳感器、攝像機(jī)和壓力傳感器的信號(hào)輸出端均連接于所述控制器的信號(hào)輸入端，控制器可根據(jù)軌道26螺栓均勻分布的規(guī)律，計(jì)算出機(jī)器人在軌道26間準(zhǔn)確的行進(jìn)速度和停留時(shí)間，進(jìn)而根據(jù)計(jì)算出的行進(jìn)速度和停留時(shí)間對行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確控制；另外，為避免履帶在行走過程中與鐵軌內(nèi)側(cè)產(chǎn)生摩擦碰撞，機(jī)體8兩側(cè)分布有激光傳感器，以檢測機(jī)器人周圍預(yù)定范圍內(nèi)是否有障礙物，并根據(jù)檢測結(jié)構(gòu)控制行走機(jī)構(gòu)的行走方向，CCD視覺攝像機(jī)安裝于兩側(cè)機(jī)翼上，用于檢測鉗手1對螺栓進(jìn)行拆裝時(shí)，其是否對準(zhǔn)被拆裝的螺栓，并根據(jù)采集的信號(hào)控制機(jī)械臂的橫向運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)，壓力傳感器安裝于履帶機(jī)構(gòu)用于檢測履帶與地面的接觸壓力，以此控制鉗手1對螺栓施加的壓力，進(jìn)而對機(jī)械臂工作室的振動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。