本發(fā)明涉及列車車鉤自動摘除機器人，用于摘除軌道列車相鄰車廂之間的車鉤，具體涉及一種SCARA改進型的車鉤摘除機器人。

背景技術(shù)：

車鉤是用來實現(xiàn)軌道列車相鄰車廂之間的連掛，傳遞牽引力及沖擊力，并使車輛之間保持一定距離的連接部件。現(xiàn)有的車鉤，一碰撞即能自動扣合，但需分離時因為相鄰車廂之間的間隙、車鉤扣合位置、列車行進速度和摩擦阻力等在不同的實際情況下存在較大的差異，所以目前的摘鉤作業(yè)仍需要人工提起車鉤完成摘鉤操作，工作效率低。

為表述簡便，下文稱平行于車軌的方向為縱向，稱水平面上垂直于車軌的方向為橫向，稱垂直于地面的方向為豎向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明旨在給出能夠可靠地實現(xiàn)車鉤摘除操作的列車車鉤自動摘除機器人。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種SCARA改進型的車鉤摘除機器人，其特征在于，包括三軸直角坐標移動機構(gòu)、小臂、手腕、夾爪、車鉤位置檢測裝置、車鉤形狀機器視覺識別裝置，

所述三軸直角坐標移動機構(gòu)平行設置在車軌一旁；

所述小臂通過豎向軸鉸接三軸直角坐標移動機構(gòu)靠近車軌的末端且在第四電機的驅(qū)動下繞豎向軸旋轉(zhuǎn)；

所述手腕后端通過橫向軸鉸接小臂的另一端且在第五電機的驅(qū)動下繞橫向軸旋轉(zhuǎn)；

所述夾爪裝在手腕前端且在第六電機驅(qū)動下繞手腕前后方向的軸轉(zhuǎn)動的方式實現(xiàn)開合；

所述車鉤位置檢測裝置設置在所述三軸直角坐標移動機構(gòu)上，用于根據(jù)所測得的車鉤位置控制所述的三軸直角坐標移動機構(gòu)及第五電機，使得手腕能夠伸到車鉤旁邊；

所述車鉤形狀機器視覺識別裝置設置在手腕前端，用于根據(jù)所測得的車鉤形狀控制所述的第六電機，使得夾爪能夠夾緊車鉤，接著控制三軸直角坐標移動機構(gòu)向上滑動和/或控制第五電機驅(qū)動手腕向上轉(zhuǎn)動以提起車鉤。

進一步地，所述的三軸直角坐標移動機構(gòu)包括附軌、滑臺、滑柱、大臂，

所述附軌沿縱向平行地設置在車軌一旁；

所述滑臺設置在所述附軌上且在第一電機驅(qū)動下沿所述附軌縱向滑動；

所述滑柱豎直設置在所述滑臺上且在第二電機驅(qū)動下沿所述滑臺橫向滑動；

所述的大臂水平設置在所述滑柱上且在第三電機驅(qū)動下沿所述滑柱豎向滑動。

進一步地，還包括無線接收器，用于接收車鉤的位置和移動速度信息，據(jù)以控制所述的第一電機，使滑臺沿附軌跟隨車鉤同步移動。所述無線接收器可以進行初步同步控制，從而降低對車鉤位置檢測裝置的檢測范圍的要求，實現(xiàn)對移動中的車鉤進摘除。

進一步地，所述車鉤位置檢測裝置采用紅外傳感陣列。

進一步地，所述紅外傳感陣列采用3×8紅外傳感陣列。

進一步地，所述車鉤形狀機器視覺識別裝置采用高速低照度攝像頭。

進一步地，所述的高速低照度攝像頭采用兩個攝像頭組成雙目視覺陣列。

進一步地，還包括測距儀，所述測距儀與所述車鉤位置檢測裝置電路連接，用于通過車鉤位置檢測裝置檢測的相鄰車廂距離變化判斷車鉤摘除是否成功。

進一步地，還包括報警裝置，所述報警裝置與三軸直角坐標移動機構(gòu)及第五電機電路連接，用于在檢測到三軸直角坐標移動機構(gòu)及第五電機的驅(qū)動電流大于額定值時發(fā)出報警信號。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明滑臺沿附軌縱向滑動，實現(xiàn)列車車鉤自動摘除機器人與列車的縱向同步，讓大臂、小臂、手腕和夾爪可以對準運動中的相鄰車廂之間的間隙；滑柱沿滑臺橫向滑動，讓大臂、小臂、手腕和夾爪可以伸入相鄰車廂之間的間隙；大臂沿滑柱豎向滑動，讓大臂、小臂、手腕和夾爪適應車鉤所處的高度，從而讓夾爪能夠順利地夾持車鉤，且實現(xiàn)向上提起車鉤的動作以完成摘鉤；小臂通過豎向軸鉸接大臂的靠近車軌端實現(xiàn)水平回轉(zhuǎn)，讓小臂、手腕和夾爪能夠方便地從相鄰車廂之間的間隙退出；手腕后端通過橫向軸鉸接小臂的另一端，讓手腕可以向上轉(zhuǎn)動以提起車鉤；夾爪以可繞手腕前后方向的軸轉(zhuǎn)動的方式裝在手腕前端，讓夾爪在提起車鉤的過程中進行轉(zhuǎn)動，克服摩擦阻力。根據(jù)車鉤位置檢測結(jié)果控制電機驅(qū)動滑臺、滑柱、大臂、小臂和手腕，使得手腕能夠伸到車鉤旁邊；根據(jù)車鉤形狀檢測結(jié)果控制電機驅(qū)動夾爪，使得夾爪能夠夾緊車鉤并轉(zhuǎn)動。本發(fā)明具有多個部件分別在多個方向上依次配合，動作靈活，適應不同的實際情況，能夠可靠地實現(xiàn)車鉤摘除操作，結(jié)構(gòu)簡單成本低，降低了勞動強度、提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示為：1-滑臺；2-滑柱；3-大臂；4-小臂；5-手腕；6-夾爪；7-車鉤；8-車鉤位置檢測裝置；9-車鉤形狀機器視覺識別裝置；10-附軌；11-第一電機；12-第二電機；13-第三電機；14--第四電機；15-第五電機；16-第六電機。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。

如圖1所示，一種SCARA改進型的車鉤摘除機器人，包括三軸直角坐標移動機構(gòu)、小臂4、手腕5、夾爪6、車鉤位置檢測裝置8、車鉤形狀機器視覺識別裝置9，

圖1中的三維直角坐標軸中，X軸為縱向，即平行于車軌；Z軸為豎向，即垂直于地面；Y軸為橫向，垂直于X軸和Z軸。所述三軸直角坐標移動機構(gòu)平行設置在車軌一旁，具體包括附軌10、滑臺1、滑柱2、大臂3，所述附軌10沿縱向平行地設置在車軌一旁；所述滑臺1設置在所述附軌10上且在第一電機11驅(qū)動下沿所述附軌10縱向滑動；所述滑柱2豎直設置在所述滑臺1上且在第二電機12驅(qū)動下沿所述滑臺1橫向滑動；所述的大臂3水平設置在所述滑柱2上且在第三電機13驅(qū)動下沿所述滑柱2豎向滑動。

所述小臂4通過豎向軸鉸接三軸直角坐標移動機構(gòu)靠近車軌的末端且在第四電機14的驅(qū)動下繞豎向軸旋轉(zhuǎn)，則小臂4能夠在第四電機14驅(qū)動下進行水平回轉(zhuǎn)。

所述手腕5后端通過橫向軸鉸接小臂4的另一端且在第五電機15的驅(qū)動下繞橫向軸旋轉(zhuǎn)；

所述夾爪6裝在手腕5前端且在第六電機驅(qū)動下繞手腕5前后方向的軸轉(zhuǎn)動的方式實現(xiàn)開合；

所述車鉤位置檢測裝置8設置在所述三軸直角坐標移動機構(gòu)的大臂3上，用于根據(jù)所測得的車鉤7位置控制所述的三軸直角坐標移動機構(gòu)的第一電機11、第二電機12、第三電機13、第四電機14及第五電機15，使得手腕5能夠伸到車鉤7旁邊；

所述車鉤形狀機器視覺識別裝置9設置在手腕5前端，用于根據(jù)所測得的車鉤形狀控制所述的第六電機16，使得夾爪6能夠夾緊車鉤7，接著控制三軸直角坐標移動機構(gòu)的第三電機13驅(qū)動大臂3沿滑柱2 向上滑動和/或控制第五電機15驅(qū)動手腕5向上轉(zhuǎn)動以提起車鉤7。

具體而言，所述車鉤位置檢測裝置8采用3×8紅外傳感陣列。

具體而言，所述車鉤形狀機器視覺識別裝置9采用兩臺攝像頭組成的雙目視覺陣列。

作為本發(fā)明另一可行的實施例，所述SCARA改進型的車鉤摘除機器人還包括無線接收器，用于接收車鉤7的位置和移動速度信息，據(jù)以控制所述的第一電機11，使滑臺1沿附軌10跟隨車鉤7同步移動。

作為本發(fā)明另一可行的實施例，所述SCARA改進型的車鉤摘除機器人還包括測距儀，所述測距儀與所述車鉤位置檢測裝置8電路連接，用于通過車鉤位置檢測裝置8檢測的相鄰車廂距離變化判斷車鉤7摘除是否成功。

作為本發(fā)明另一可行的實施例，所述SCARA改進型的車鉤摘除機器人還包括報警裝置，所述報警裝置與三軸直角坐標移動機構(gòu)及第五電機15電路連接，用于在檢測到三軸直角坐標移動機構(gòu)及第五電機15的驅(qū)動電流大于額定值時發(fā)出報警信號。

作業(yè)時，工作站利用現(xiàn)有設備檢測車鉤7的位置和移動速度，發(fā)給車鉤摘除機器人的無線接收器。無線接收器根據(jù)車鉤7的位置和移動速度控制第一電機11，使第一電機11驅(qū)動滑臺1跟隨車鉤7同步移動。車鉤摘除機器人中的車鉤位置檢測裝置8通過3×8紅外傳感陣列精確地檢測出車鉤7所處位置。接著根據(jù)車鉤7所處的準確位置，第一電機11、第二電機12、第三電機13、第四電機14、第五電機15，在第一電機11驅(qū)動下，滑臺1的縱向滑動被調(diào)整至與車鉤7精確同步，可見有了無線接收器，就可以進行初步同步控制，從而降低對車鉤位置檢測裝置8的檢測范圍的要求；在第二電機12驅(qū)動下，滑柱2連同大臂3、小臂4、手腕5和夾爪6往靠近車軌方向伸入到運動中的相鄰車廂之間的間隙中；然后在第三電機13、第四電機14、第五電機15驅(qū)動下，手腕5伸到車鉤7旁邊并可以調(diào)整至與車鉤7垂直。車鉤形狀機器視覺識別裝置9通過兩臺攝像機組成的雙目視覺陣列識別車鉤7形狀，據(jù)此控制第六電機16驅(qū)動夾爪6夾緊車鉤7。然后控制第三電機13驅(qū)動大臂3沿滑柱2向上滑動和/或第五電機15驅(qū)動手腕5向上轉(zhuǎn)動以提起車鉤7，同時控制第六電機16驅(qū)動夾爪6轉(zhuǎn)動以克服摩擦阻力，即可順利完成摘鉤。如果摘鉤成功，相鄰車廂距離會增大，否則相鄰車廂距離不變，因此測距儀可以通過3×8紅外傳感陣列8檢測相鄰車廂距離判斷車鉤7摘除是否成功，萬一摘鉤失敗，則需人工進行摘鉤操作。

在實踐中，可能會出現(xiàn)車鉤7被外力壓死而無法提起的情況，則即使第三電機13驅(qū)動大臂3和/或第五電機15驅(qū)動手腕5時，大臂3也不能上移和/或手腕5也不能向上轉(zhuǎn)動，此時第五電機15和/或第三電機13的驅(qū)動電流會大大高于額定值，報警裝置檢測到此驅(qū)動電流過載，即發(fā)出報警信號，通知工作人員處理。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。