一种电力机车车顶智能巡检机器人

1.本发明涉及一种电力机车车顶智能巡检机器人。


背景技术：

2.近年来，电力机车的发展突飞猛进，我国的铁路总里程大幅度上升，现随着生活水平的提升，人们对生活质量的要求越来越高。在工作休闲之余，人们都偏向于去外地游玩。而绝大多数人选择出行的交通工具是火车或者高铁，以至于客流量大大增多，大大增加机车的磨损，及易造成零部件磨损。每当机车使用一次，都需将其进行检修一次，保证下一次的正常运行，保障乘客的安全。因此大大增加操作工人的工作量，不能在规定的时间内完成任务，效率十分低下。
3.同时，随着全国铁路电气化技术的推广，检修的工作量增大，为了提高效率，都有车顶异物检测、受电弓受损检测和绝缘子清洗等方面的装置，这些装置都可有效的提高工作效率，但是依然存在着一下一些问题：
4.(1)所有动作需要工人完成清洗和检测，大多数需要工人爬到车顶进行操作费时费力，效率低下。
5.(2)检修位置过高，并且车顶零件过多，伴随着高压电，不易于行走，故在其过程中容易出现意外，危险性高。
6.(3)现有的装置所完成的动作只能针对单个方面、单种机型，通用性不强、不智能、效率不高。


技术实现要素：

7.本发明解决现有技术的不足而提供一种可全自动进行车顶异物检测、受电弓碳棒受损检测和绝缘子清洗的电力机车车顶智能巡检机器人。
8.为实现上述目的，本发明首先提出了电力机车车顶智能巡检机器人，包括机架1、前后移动总成2、受损检测总成3、车顶异物检测及零部件定位总成4和清洗装置总成5；机架1设置两组，两组机架1平行排列；前后移动总成2沿机架1布设方向安装在机架1的顶部；清洗装置总成5上的横向支架37通过前后移动总成2安装在机架1上；两组受损检测总成3对称安装在横向支架37正面，车顶异物检测及零部件定位总成4安装在横向支架37正面的中间、置于两组受损检测总成3之间，受损检测总成3、车顶异物检测及零部件定位总成4和清洗装置总成5通过前后移动总成2带动在机架1上移动；
9.所述清洗装置总成5包括干冰清洗机、横向支架37、左右移动组件38、升降组件39和旋转组件40，升降组件39通过左右移动组件38安装在横向支架37的顶部，旋转组件40安装在升降组件39的升降端上，所述干冰清洗机的干冰清洗机喷嘴82安装在旋转组件40的旋转端上；
10.所述左右移动组件38包括第二导轨47、第二滑块48、清洗装置总成支撑板49、第二电机与减速器组件50、第二齿轮51、第二齿条52；第二导轨47和第二齿条52相互平行布设，
并且两者沿横向支架37长度方向安装在横向支架37的顶部，清洗装置总成支撑板49的底部通过第二滑块48安装在第二导轨47上，第二电机与减速器组件50安装在清洗装置总成支撑板49上，第二电机与减速器组件50的输出端上安装有第二齿轮51，所述第二齿轮51与第二齿条52啮合；
11.升降组件39包括第三滑块55、传动柱56、第三齿条57、第三电机与减速器组件58、第三齿轮59、第三滑块连接板61和第三导轨62，清洗装置总成支撑板49上设有与传动柱56横截面大小相匹配的通孔，所述传动柱56沿垂直方向插装在所述通孔内，所述传动柱56的外壁上沿传动柱56长度方向固定有相互平行的第三齿条57和第三导轨62，所述第三滑块连接板61固定在清洗装置总成支撑板49上，所述第三滑块55一侧固定在第三滑块连接板61上，另一侧安装在传动柱56的第三导轨62内，所述传动柱56通过第三滑块55与清洗装置总成支撑板49滑动连接，第三电机与减速器组件58固定在清洗装置总成支撑板49上，第三电机与减速器组件58的输送端上安装有第三齿轮59，所述第三齿轮59与第三齿条57啮合；传动柱56的底部固定有旋转组件固定板64，所述旋转组件固定板64上固定有旋转组件40；
12.受损检测总成3包括步进电机19、步进电机固定板20、联轴器21、滚珠丝杠螺母副22、检测导轨23、检测滑块24、第一摄像头连接板25、检测总成固定板26、摄像头固定块27、舵机连接块28、旋转件29、检测摄像头30、舵机法兰连接块31、第二摄像头连接板32和舵机33；所述横向支架37的外侧面焊接有检测总成固定板连接板45，所述检测总成固定板26通过螺钉固定在横向支架37的检测总成固定板连接板45上；步进电机19固定在步进电机固定板20上，步进电机固定板20与检测总成固定板26通过螺钉连接；滚珠丝杠螺母副22垂直固定在检测总成固定板26的中间，并通过联轴器21与步进电机19的输出端连接，检测导轨23平行设置在滚珠丝杠螺母副22的两侧，所述第一摄像头连接板25通过检测滑块24滑动安装在检测导轨23上，所述第一摄像头连接板25与滚珠丝杠螺母副22螺纹连接，第一摄像头连接板25上固定有水平设置的第二摄像头连接板32作为支撑板，所述检测摄像头30通过舵机33安装在第二摄像头连接板32上；
13.车顶异物检测及零部件定位总成4包括定位摄像头固定板34、定位摄像头固定块35、定位摄像头36；定位摄像头固定板34焊接在横向支架37上；定位摄像头36固定在定位摄像头固定块35上，定位摄像头固定块35与定位摄像头固定板34连接，定位摄像头36面向工作面。
14.采用上述结构，本装置机架，用于整个前后移动、受损检测总成和清洗装置总成的支撑，保证正常运行；所述前后移动总成，用于对整个机车车顶的检测和清洗，以及车顶零部件的定位；所述受损检测总成，用于对受电弓碳棒的受损情况，检测是否出现表面裂纹、缺损、厚度等方面的问题；所述车顶异物检测及零部件定位总成，用于检测车顶异物检测以及大部件的缺失情况分析，除此还能起到车顶受电弓和绝缘子等零部件的定位作用，方便后续的检测和清洗；所述清洗装置总成，用于对绝缘子清洗，利用左右移动机构、升降机构以及旋转机构相配合实现全方位清洗，将绝缘子彻底清洗干净。完成清洗后，受损检测总成对绝缘子进行检测，确认清洗干净后进行下一个清洗。检测和清洗过程实现全自动化、智能化，无需工人的参与。
15.本实施方式中，所述旋转组件40包括第一减速编码电机与联轴器组件65、第一旋转机构电机固定板66、第一轴承座67、主动轴68、主动齿轮69、第一套筒70、第一角接触球轴
承71、第二旋转机构电机固定板72、固定螺钉73、连接板固定块74、第一平键75、第一清洗装置连接板76、推力球轴承77、第二轴承座78、第二套筒79、从动轴80、从动齿轮81、清洗装置底板85、圆锥滚子轴承座86、圆锥滚子轴承87、从动锥齿轮轴88、第五支撑托架89、主动锥齿轮轴固定座90、第三轴承座91、第三角接触球轴承92、第二减速编码电机与联轴器组件93、主动锥齿轮轴94、第二清洗装置连接板95、第二角接触球轴承96、第二平键97和第三平键98；
16.第一旋转机构电机固定板66与第二旋转机构电机固定板72垂直固定在旋转组件固定板64底部的两侧，第一减速编码电机与联轴器组件65固定在第一旋转机构电机固定板66外侧，并且第一减速编码电机与联轴器组件65的输出端与主动轴68连接联动；第一旋转机构电机固定板66和第二旋转机构电机固定板72相对面的上侧对称安装有第一轴承座67、下侧对称安装有第二轴承座78，第一轴承座67内部安装有第一角接触球轴承71，第二轴承座78的内部安装有第二角接触球轴承96，两个第一角接触球轴承71之间安装有主动轴68，两个第二角接触球轴承96之间安装有从动轴80；主动轴68与从动轴80均为阶梯轴；主动轴68上套装有主动齿轮69，主动齿轮69通过第三平键98周向固定在主动轴68上，主动齿轮69通过套装在主动轴68上的第一套筒70实现轴向固定，所述第一套筒70一端顶住主动齿轮69，另一端顶住第一角接触球轴承71；从动轴80上套装有从动齿轮81，所述主动齿轮69和从动齿轮81啮合，从动齿轮81通过第二平键97周向固定在从动轴80上，从动齿轮81通过套装在从动轴80上的第二套筒79实现轴向固定，第二套筒79一端顶住从动齿轮81，另一端顶住第二角接触球轴承96的内圈；
17.第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76分别设置在第一旋转机构电机固定板66与第二旋转机构电机固定板72的外侧，并且，第一清洗装置连接板76和第二清洗装置连接板95的底部固定清洗装置底板85并且通过清洗装置底板85连接，
18.所述从动轴80的两端分别穿过第一旋转机构电机固定板66、第二清洗装置连接板95、第二旋转机构电机固定板72和第二清洗装置连接板95对应的位置，所述第二清洗装置连接板95和第一旋转机构电机固定板66之间以及第一清洗装置连接板76和第二旋转机构电机固定板72之间通过推力球轴承77活动连接，推力球轴承77的紧边安装在从动轴80上；从动轴80从第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76伸出的端部上依次套装有连接板固定块74和固定螺钉73，所述固定螺钉73螺纹连接在从动轴80的端部，从而将连接板固定块74轴向固定，使第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76相向运动分别压紧推力球轴承77，连接板固定块74通过第一平键75与从动轴80周向固定，使得第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76与从动轴80联动；
19.第二减速编码电机与联轴器组件93固定在第二清洗装置连接板95上；主动锥齿轮轴固定座90与圆锥滚子轴承座86固定在清洗装置底板85上，主动锥齿轮轴固定座90垂直布设，圆锥滚子轴承座86水平布设；圆锥滚子轴承座86上安装有一个圆锥滚子轴承87；主动锥齿轮轴固定座90上安装有第三轴承座91，第三轴承座91上安装有第三角接触球轴承92；主动锥齿轮轴94水平布设、安装在第三角接触球轴承92内，主动锥齿轮轴94一端与第二减速编码电机与联轴器组件93的输出端连接，另一端上安装有主动锥齿轮；从动锥齿轮轴88垂直布设、安装在圆锥滚子轴承87内，从动锥齿轮轴88的上端上安装有从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，下端从清洗装置底板85伸出并且其上安装有干冰清洗机喷嘴82；所述干冰清洗
机包括干冰清洗机喷嘴82、干冰清洗机喷嘴固定杆83和喷嘴固定板84，所述喷嘴固定板84与清洗装置底板85之间设置有推力球轴承连接，所述推力球轴承套装在从动锥齿轮轴88上，所述从动锥齿轮轴88的端部通过固定件将喷嘴固定板84、推力球轴承77与清洗装置底板85连接，使得喷嘴固定板84与从动锥齿轮轴88联动；所述干冰清洗机喷嘴固定杆83固定在喷嘴固定板84的下方，干冰清洗机喷嘴82安装在干冰清洗机喷嘴固定杆83上。本装置的旋转组件分为两部分旋转，可绕y轴和z轴旋转。为了防止与其他组件产生干涉，其绕y轴的旋转角度为
±
90
°
；由于所述干冰清洗机的气管存在，不能任意旋转，故绕z轴的旋转角度为
±
180
°
干冰清洗机选用市面上已有的产品，在此不做叙述。
20.本实施方式中，所述机架1包括立柱6、第一支撑托架7、连接件8、横梁18，立柱6与横梁18连接处分别焊接有连接件8，立柱6与横梁18通过连接件8采用螺钉相互连接，所述立柱6和横梁18支撑处还焊接有第一支撑托架7进行支撑加固。
21.本实施方式中，所述前后移动总成包括第一齿条固定板9、第一齿条10、第一导轨连接板11、第一导轨12、第一电机与减速器组件13、第一齿轮14、电机连接板15、第二支撑托架16和第一滑块17；横梁18的侧面和顶部分别固定有相互平行布设的第一齿条固定板9和第一导轨连接板11，第一导轨12和第一齿条10分别固定在第一齿条固定板9和第一导轨连接板11上；所述第一齿轮14与第一齿条10啮合，所述第一齿轮14安装在第一电机与减速器组件13的输出端上，所述第一电机与减速器组件13固定在电机连接板15上，电机连接板15的两端通过电机固定件44固定在清洗装置总成5的横向支架37上，所述电机连接板15与电机固定件44之间通过第二支撑托架16连接加固。
22.本实施方式中，所述横向支架37包括第一方管41、第二方管42、第二导轨连接板43、电机固定件44、检测总成固定板连接板45和滑块连接板46；四根第一方管41与八根第二方管42通过焊接进行连接，横向支架37底部两根第一方管41底部各焊接两个滑块连接板46，横向支架37通过安装在滑块连接板46上的第一滑块17与第一导轨12滑动连接，电机固定件44焊接在下面两根第一方管41内侧，横向支架37顶部的两根第一方管41上焊接有第二导轨连接板43。横向支架37由方管组成，起到支撑作用；刚性材料的强度和刚度都比较高，能避免装置振动，防止机构零部件受损。
23.本实施方式中，所述第三滑块连接板61与清洗装置总成支撑板49之间设有第三支撑托架54加固，所述传动柱56与旋转组件固定板64之间设有第四支撑托架加固。
24.本实施方式中，所述检测摄像头30固定在摄像头固定块27上，摄像头固定块27与舵机连接块28连接，舵机连接块28与旋转件29通过舵机法兰连接块31连接，舵机33与第二摄像头连接板32连接，一端与舵机33与旋转件29连接，以此检测摄像头30可作角度调节。通过舵机实现检测摄像头的角度调节，以此能对受电弓受损情况以及绝缘子干净程度的全方位、无死角的检测。
25.本实施方式中，本装置还包括单片机控制系统，所述单片机控制系统与前后移动总成2、受损检测总成3、车顶异物检测及零部件定位总成4和清洗装置总成5的驱动装置电连接，用于实现全自动、智能化检测和清洗功能.
26.综上所述，本发明解决了现有电力机车巡检费时费力、危险性高、不能保护操作工人、通用行不强、智能化程度低等技术问题，具有可自动进行车顶异物检测、受电弓碳棒受损检测和绝缘子清洗的优点。
附图说明
27.图1为本发明的结构示意图；
28.图2为本发明机架与前后移动总成示意图；
29.图3为本发明受损检测总成示意图；
30.图4为本发明车顶异物检测及零部件定位总成示意图；
31.图5为本发明清洗装置总成示意图；
32.图6为本发明横向支架示意图；
33.图7为本发明左右移动组件示意图；
34.图8为本发明升降组件示意图；
35.图9为本发明旋转组件示意图。
36.附图标号说明：1、机架；2、前后移动总成；3、受损检测总成；4、车顶异物检测及零部件定位总成；5、清洗装置总成；6、立柱；7、第一支撑托架；8、连接件；9、第一齿条固定板；10、第一齿条；11、第一导轨连接板；12、第一导轨；13、第一电机与减速器组件；14、第一齿轮；15、电机连接板；16、第二支撑托架；17、第一滑块；18、横梁；19、步进电机；20、步进电机固定板；21、联轴器；22、滚珠丝杠螺母副；23、检测导轨；24、检测滑块；25、第一摄像头连接板；26、检测总成固定板；27、摄像头固定块；28、舵机连接块；29、旋转件；30、检测摄像头；31、舵机法兰连接块；32、第二摄像头连接板；33、舵机；34、定位摄像头固定板；35、定位摄像头固定块；36、定位摄像头；37、横向支架；38、左右移动组件、39、升降组件；40、旋转组件；41、第一方管；42、第二方管；43、第二导轨连接板；44、电机固定件；45、检测总成固定板连接板；46、滑块连接板；47、第二导轨；48、第二滑块；49、清洗装置总成支撑板；50、第二电机与减速器组件；51、第二齿轮；52、第二齿条；53、第二齿条固定板；54、第三支撑托架；55、第三滑块；56、传动柱；57、第三齿条；58、第三电机与减速器组件；59、第三齿轮；60、第三电机固定座；61、第三滑块连接板；62、第三导轨；63、第四支撑托架；64、旋转组件固定板；65、第一减速编码电机与联轴器组件；66、第一旋转机构电机固定板；67、第一轴承座；68、主动轴；69、主动齿轮；70、第一套筒；71、第一角接触球轴承；72、第二旋转机构电机固定板；73、固定螺钉；74、连接板固定块；75、第一平键；76、第一清洗装置连接板；77、推力球轴承；78、第二轴承座；79、第二套筒；80、从动轴；81、从动齿轮；82、干冰清洗机喷嘴；83、干冰清洗机喷嘴固定杆；84、喷嘴固定板；85、清洗装置底板；86、圆锥滚子轴承座；87、圆锥滚子轴承；88、从动锥齿轮轴；89、第五支撑托架；90、主动锥齿轮轴固定座；91、第三轴承座；92、第三角接触球轴承；93、第二减速编码电机与联轴器组件；94、主动锥齿轮轴；95、第二清洗装置连接板；96、第二角接触球轴承；97、第二平键；98、第三平键。
具体实施方式
37.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的一部分实施例，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。
38.在本文中，诸如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。
39.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
40.如图1-9所示，本发明提出一种电力机车车顶智能巡检机器人，包括机架1、前后移动总成2、受损检测总成3、车顶异物检测及零部件定位总成4和清洗装置总成5；机架1设置两组，两组机架1平行排列，两组之间距离为3500mm；前后移动总成2安装在机架1顶部；清洗装置总成5的横向支架37通过前后移动总成2活动安装在机架1上；受损检测总成3包括两组，对称安装在横向支架37正面的左右两端上，车顶异物检测及零部件定位总成4安装在横向支架37正面的中间、置于两组受损检测总成3之间；受损检测总成3、车顶异物检测及零部件定位总成4和清洗装置总成5通过前后移动总成2带动在机架1上移动；
41.清洗装置总成5包括横向支架37、左右移动组件38、升降组件39和旋转组件40，横向支架37为方管，左右移动组件38活动安装在横向支架37顶部，升降组件39安装在左右移动组件38上，旋转组件40安装在升降组件39的活动端上，升降组件39和旋转组件40通过左右移动组件38实现在横向支架37顶部的左右移动，旋转组件40通过前后移动总成2、左右移动组件38、升降组件39之间的相互配合实现三轴移动。
42.本实施例中，机架1包括立柱6、第一支撑托架7、连接件8、第一齿条固定板9、第一齿条10、第一导轨连接板11、第一导轨12、第一电机与减速器组件13、第一齿轮14、电机连接板15、第二支撑托架16、第一滑块17、横梁18。立柱6与横梁18连接处分别焊接有连接件8，立柱6与横梁18通过连接件8采用螺钉相互连接，所述立柱6和横梁18支撑处还焊接有第一支撑托架7进行支撑加固，横梁18的侧面和顶部分别固定有相互平行布设的第一齿条固定板9和第一导轨连接板11，第一导轨12和第一齿条10分别固定在第一齿条固定板9和第一导轨连接板11上；
43.所述第一齿轮14与第一齿条10啮合，所述第一齿轮14安装在第一电机与减速器组件13的输出端上，所述第一电机与减速器组件13固定在电机连接板15上，电机连接板15的两端通过电机固定件44固定在横向支架37上，所述电机连接板15与电机固定件44之间通过第二支撑托架16连接加固。
44.本实施例中，横向支架37包括第一方管41、第二方管42、第二导轨连接板43、电机固定件44、检测总成固定板连接板45和滑块连接板46。四根第一方管41与八根第二方管42通过焊接进行连接，横向支架37底部两根第一方管41底部各焊接两个滑块连接板46，横向支架37通过安装在滑块连接板46上的第一滑块17与第一导轨12滑动连接，电机固定件44焊接在下面两根第一方管41内侧，横向支架37顶部的两根第一方管41上焊接有第二导轨连接板43，横向支架37在第一方管41的外侧面还焊接有用于固定车顶异物检测及零部件定位总成4的检测总成固定板连接板45。
45.本实施例中，左右移动组件38包括第二导轨47、第二滑块48、清洗装置总成支撑板49、第二电机与减速器组件50、第二齿轮51、第二齿条52、第二齿条固定板53。第二导轨47安装在第二导轨连接板43上，清洗装置总成支撑板49的底部通过第二滑块48安装在第二导轨
47上，第二电机与减速器组件50安装在清洗装置总成支撑板49上，第二电机与减速器组件50的输出端上安装有第二齿轮51，第二齿条固定板53与第二齿条固定板53平行布设，并且焊接在第一方管41上，第二齿条52固定在第二齿条固定板53上，所述第二齿轮51与第二齿条52啮合。
46.本实施例中，升降组件39包括第三支撑托架54、第三滑块55、传动柱56、第三齿条57、第三电机与减速器组件58、第三齿轮59、第三电机固定座60、第三滑块连接板61、第三导轨62、第四支撑托架63和旋转组件固定板64。清洗装置总成支撑板49上设有与传动柱56横截面大小相匹配的通孔，所述传动柱56沿垂直方向插装在所述通孔内，所述传动柱56的外壁上沿传动柱56长度方向固定有相互平行的第三齿条57和第三导轨62，第三导轨62有两组，呈对称分布，所述第三滑块连接板61固定在清洗装置总成支撑板49上，并用第三支撑托架54加固，所述第三滑块55一侧固定在第三滑块连接板61上，另一侧安装在传动柱56的第三导轨62内，所述传动柱56通过第三滑块55与清洗装置总成支撑板49滑动连接，所述第三电机固定座60与清洗装置总成支撑板49连接，第三电机与减速器组件58固定在第三电机固定座60上，第三电机与减速器组件58的输送端上安装有第三齿轮59，所述第三齿轮59与第三齿条57啮合，通过第三齿轮59可实现传动柱56的上下行；传动柱56的底部固定有旋转组件固定板64，并且两者之间通过第四支撑托架63进行加固。
47.本实施例中，旋转组件40包括第一减速编码电机与联轴器组件65、第一旋转机构电机固定板66、第一轴承座67、主动轴68、主动齿轮69、第一套筒70、第一角接触球轴承71、第二旋转机构电机固定板72、固定螺钉73、连接板固定块74、第一平键75、第一清洗装置连接板76、推力球轴承77、第二轴承座78、第二套筒79、从动轴80、从动齿轮81、清洗装置底板85、圆锥滚子轴承座86、圆锥滚子轴承87、从动锥齿轮轴88、第五支撑托架89、主动锥齿轮轴固定座90、第三轴承座91、第三角接触球轴承92、第二减速编码电机与联轴器组件93、主动锥齿轮轴94、第二清洗装置连接板95、第二角接触球轴承96、第二平键97和第三平键98。
48.第一旋转机构电机固定板66与第二旋转机构电机固定板72通过螺钉固定在旋转组件固定板64底部的两侧，第一减速编码电机与联轴器组件65固定在第一旋转机构电机固定板66外侧，并且第一减速编码电机与联轴器组件65的输出端与主动轴68联动；第一旋转机构电机固定板66和第二旋转机构电机固定板72相对面的上、下两侧分别对称安装有第一轴承座67和第二轴承座78，并且两个第一轴承座67内部各安装有第一角接触球轴承71，第二轴承座78的内部均安装有第二角接触球轴承96，所述主动轴68的两端分别安装在两个第一角接触球轴承71之间，第一角接触球轴承71作为主动轴68的旋转支撑，所述从动轴80的两端分别安装在两个第二角接触球轴承96之间，第二角接触球轴承96作为从动轴80的旋转支撑；主动轴68与从动轴80均为阶梯轴；主动轴68上套装有主动齿轮69，主动齿轮69通过第三平键98周向固定在主动轴68上，主动齿轮69利用第一套筒70和主动轴68的阶梯作为轴向固定，所述第一套筒70一端顶住主动齿轮69，另一端顶住第一角接触球轴承71；从动轴80上套装有从动齿轮81，所述主动齿轮69和从动齿轮81啮合，从动齿轮81通过第二平键97和第二套筒79分别实现周向固定和轴向固定，第二套筒79一端顶住从动齿轮81，另一端顶住第二角接触球轴承96的内圈；
49.第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76分别设置在第一旋转机构电机固定板66与第二旋转机构电机固定板72的外侧，并且，第一清洗装置连接板76和第二清洗
装置连接板95的底部通过清洗装置底板85连接，
50.所述从动轴80的两端分别从第一旋转机构电机固定板66、第二清洗装置连接板95、第二旋转机构电机固定板72和第二清洗装置连接板95对应的位置伸出，并且第二清洗装置连接板95和第一旋转机构电机固定板66之间以及第一清洗装置连接板76和第二旋转机构电机固定板72之间通过推力球轴承77活动连接，推力球轴承77分别套装在从动轴80的两端，推力球轴承77的紧边安装在从动轴80上，并且第一清洗装置连接板76和第二清洗装置连接板95分别与两个推力球轴承77的紧边连接，两个推力球轴承77的松边分别与第一旋转机构电机固定板66和第二旋转机构电机固定板72连接；从动轴80从第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76伸出的端部上依次套装有连接板固定块74和固定螺钉73，所述固定螺钉73螺纹连接在从动轴80的端部，从而将连接板固定块74轴向固定在第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76上，使其压紧推力球轴承77，连接板固定块74通过第一平键75与从动轴80周向固定，使得第二清洗装置连接板95和第一清洗装置连接板76与从动轴80联动。
51.第二减速编码电机与联轴器组件93固定在第二清洗装置连接板95上；主动锥齿轮轴固定座90与圆锥滚子轴承座86固定在清洗装置底板85上，主动锥齿轮轴固定座90垂直布设，圆锥滚子轴承座86水平布设，主动锥齿轮轴固定座90与清洗装置底板85之间焊接有第五支撑托架89支撑加固；圆锥滚子轴承座86上安装有一个圆锥滚子轴承87；主动锥齿轮轴固定座90上安装有第三轴承座91，第三轴承座91上安装有第三角接触球轴承92；主动锥齿轮轴94水平布设、安装在第三角接触球轴承92内，主动锥齿轮轴94一端与第二减速编码电机与联轴器组件93的输出端连接，另一端上安装有主动锥齿轮；从动锥齿轮轴88垂直布设、安装在圆锥滚子轴承87内，从动锥齿轮轴88的上端上安装有从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，下端从清洗装置底板85伸出并且其上安装有干冰清洗机喷嘴82；所述干冰清洗机包括干冰清洗机喷嘴82、干冰清洗机喷嘴固定杆83和喷嘴固定板84，所述喷嘴固定板84与清洗装置底板85之间设置有推力球轴承77连接，所述推力球轴承77套装在从动锥齿轮轴88上，所述从动锥齿轮轴88的端部通过固定件将喷嘴固定板84、推力球轴承77与清洗装置底板85连接，使得喷嘴固定板84与从动锥齿轮轴88联动，这里的固定件包括固定螺钉73、连接板固定块74和平键，从动锥齿轮轴88从清洗装置底板85伸出的端部上依次套装有连接板固定块74和固定螺钉73，所述固定螺钉73螺纹连接在从动轴80的端部，从而将连接板固定块74轴向固定在从清洗装置底板85上，使其压紧推力球轴承77，连接板固定块74通过平键周向固定在从动锥齿轮轴88上；所述干冰清洗机喷嘴固定杆83固定在喷嘴固定板84的下方，干冰清洗机喷嘴82安装在干冰清洗机喷嘴固定杆83上，所述干冰清洗机的存储干冰的箱子放置地面，方便更换干冰。
52.本实施例中，受损检测总成3包括步进电机19、步进电机固定板20、联轴器21、滚珠丝杠螺母副22、检测导轨23、检测滑块24、第一摄像头连接板25、检测总成固定板26、摄像头固定块27、舵机连接块28、旋转件29、检测摄像头30、舵机法兰连接块31、第二摄像头连接板32和舵机33。检测总成固定板26固定在横向支架37的检测总成固定板连接板45上；步进电机19固定在步进电机固定板20上，步进电机固定板20与检测总成固定板26通过螺钉连接；滚珠丝杠螺母副22垂直固定在检测总成固定板26的中间，并通过联轴器21与步进电机19的输出端连接，检测导轨23平行设置在滚珠丝杠螺母副22的两侧，所述第一摄像头连接板25
通过检测滑块24滑动安装在检测导轨23上，所述第一摄像头连接板25与滚珠丝杠螺母副22螺纹连接，第一摄像头连接板25上固定有水平设置的第二摄像头连接板32作为支撑板，所述检测摄像头30通过舵机33安装在第二摄像头连接板32上，具体而言，所述检测摄像头30固定在摄像头固定块27上，摄像头固定块27与舵机连接块28连接，舵机连接块28与旋转件29通过舵机法兰连接块31连接，舵机33与第二摄像头连接板32连接，一端与舵机33与旋转件29连接，以此检测摄像头30可作角度调节。
53.本实施例中，车顶异物检测及零部件定位总成4包括定位摄像头固定板34、定位摄像头固定块35、定位摄像头36。定位摄像头固定板34焊接在横向支架37的第一方管41上；定位摄像头36固定在定位摄像头固定块35上，定位摄像头固定块35与定位摄像头固定板34连接，定位摄像头36面向工作面。
54.使用时，所述机架和前后移动总成用于受损检测总成和清洗装置总成整个前后移动的支撑，所述受损检测总成用于对受电弓碳棒的受损情况进行检测，通过检测摄像头拍摄的照片远程传送到服务器比对，从而判定受电弓碳棒是否出现表面裂纹、缺损、厚度等方面的问题；所述车顶异物检测及零部件定位总成用于检测车顶是否有异物以及大部件的缺失情况，通过定位摄像头，采用人工或电脑比对来实现检测，除此还能对车顶受电弓和绝缘子等零部件的位置进行拍摄定位，为后续的检测和清洗作为参考；所述清洗装置总成用于对绝缘子清洗，利用左右移动机构、升降机构以及旋转机构相配合实现对绝缘子的全方位清洗，将绝缘子彻底清洗干净。完成清洗后，受损检测总成对绝缘子进行检测，确认清洗干净后进行下一个清洗。检测和清洗过程实现全自动化、智能化，无需工人的参与。
55.所述机架分两组，放置两侧平行分布；由方管组成作为整体的支架，起到支撑作用；刚性材料的强度和刚度都比较高，能避免装置振动，防止机构零部件受损。
56.所述前后移动机构总成，是带动所述的受损检测总成、车顶异物检测及零部件定位总成和清洗装置进行前后移动。能够实现长距离的运动，完全满足不受机车身长的限制。
57.所述受损检测总成设有步进电机配合滚珠丝杠螺母副、导轨和滑块进行上下移动，再通过舵机实现检测摄像头的角度调节，以此能对受电弓受损情况以及绝缘子干净程度的全方位、无死角的检测。
58.所述车顶异物检测及零部件定位总成放置在装备的正中间，固定在所述的清洗装置总成的横向支架上，可实现车顶零部件的定位以及车顶的异物检测。
59.所述清洗装置总成可带动所述旋转组件和所述干冰清洗机喷嘴上下移动，可对处于不同高度的绝缘子进行全方位干冰喷洗工作；所述旋转组件可绕y轴和z轴旋转，为了防止与其他组件产生干涉，其绕y轴的旋转角度为
±
90
°
；由于所述干冰清洗机的气管存在，不能任意旋转，故绕z轴的旋转角度为
±
180
°
；所述干冰清洗机，选用市面上已有的产品，在此不做叙述，所述干冰清洗机的存储干冰的箱子放置地面，方便更换干冰，喷头与旋转组件连接。
60.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，包括机架(1)、前后移动总成(2)、受损检测总成(3)、车顶异物检测及零部件定位总成(4)和清洗装置总成(5)；机架(1)设置两组，两组机架(1)平行排列；前后移动总成(2)沿机架(1)布设方向安装在机架(1)的顶部；清洗装置总成(5)上的横向支架(37)通过前后移动总成(2)安装在机架(1)上；两组受损检测总成(3)对称安装在横向支架(37)正面，车顶异物检测及零部件定位总成(4)安装在横向支架(37)正面的中间、置于两组受损检测总成(3)之间，受损检测总成(3)、车顶异物检测及零部件定位总成(4)和清洗装置总成(5)通过前后移动总成(2)带动在机架(1)上移动；所述清洗装置总成(5)包括干冰清洗机、横向支架(37)、左右移动组件(38)、升降组件(39)和旋转组件(40)，升降组件(39)通过左右移动组件(38)安装在横向支架(37)的顶部，旋转组件(40)安装在升降组件(39)的升降端上，所述干冰清洗机的干冰清洗机喷嘴(82)安装在旋转组件(40)的旋转端上；所述左右移动组件(38)包括第二导轨(47)、第二滑块(48)、清洗装置总成支撑板(49)、第二电机与减速器组件(50)、第二齿轮(51)、第二齿条(52)；第二导轨(47)和第二齿条(52)相互平行布设，并且两者沿横向支架(37)长度方向安装在横向支架(37)的顶部，清洗装置总成支撑板(49)的底部通过第二滑块(48)安装在第二导轨(47)上，第二电机与减速器组件(50)安装在清洗装置总成支撑板(49)上，第二电机与减速器组件(50)的输出端上安装有第二齿轮(51)，所述第二齿轮(51)与第二齿条(52)啮合；升降组件(39)包括第三滑块(55)、传动柱(56)、第三齿条(57)、第三电机与减速器组件(58)、第三齿轮(59)、第三滑块连接板(61)和第三导轨(62)，清洗装置总成支撑板(49)上设有与传动柱(56)横截面大小相匹配的通孔，所述传动柱(56)沿垂直方向插装在所述通孔内，所述传动柱(56)的外壁上沿传动柱(56)长度方向固定有相互平行的第三齿条(57)和第三导轨(62)，所述第三滑块连接板(61)固定在清洗装置总成支撑板(49)上，所述第三滑块(55)一侧固定在第三滑块连接板(61)上，另一侧安装在传动柱(56)的第三导轨(62)内，所述传动柱(56)通过第三滑块(55)与清洗装置总成支撑板(49)滑动连接，第三电机与减速器组件(58)固定在清洗装置总成支撑板(49)上，第三电机与减速器组件(58)的输送端上安装有第三齿轮(59)，所述第三齿轮(59)与第三齿条(57)啮合；传动柱(56)的底部固定有旋转组件固定板(64)，所述旋转组件固定板(64)上固定有旋转组件(40)；受损检测总成(3)包括步进电机(19)、步进电机固定板(20)、联轴器(21)、滚珠丝杠螺母副(22)、检测导轨(23)、检测滑块(24)、第一摄像头连接板(25)、检测总成固定板(26)、摄像头固定块(27)、舵机连接块(28)、旋转件(29)、检测摄像头(30)、舵机法兰连接块(31)、第二摄像头连接板(32)和舵机(33)；所述横向支架(37)的外侧面焊接有检测总成固定板连接板(45)，所述检测总成固定板(26)通过螺钉固定在横向支架(37)的检测总成固定板连接板(45)上；步进电机(19)固定在步进电机固定板(20)上，步进电机固定板(20)与检测总成固定板(26)通过螺钉连接；滚珠丝杠螺母副(22)垂直固定在检测总成固定板(26)的中间，并通过联轴器(21)与步进电机(19)的输出端连接，检测导轨(23)平行设置在滚珠丝杠螺母副(22)的两侧，所述第一摄像头连接板(25)通过检测滑块(24)滑动安装在检测导轨(23)上，所述第一摄像头连接板(25)与滚珠丝杠螺母副(22)螺纹连接，第一摄像头连接板(25)上固定有水平设置的第二摄像头连接板(32)作为支撑板，所述检测摄像头(30)通过舵机(33)安装在第二摄像头连接板(32)上；
车顶异物检测及零部件定位总成(4)包括定位摄像头固定板(34)、定位摄像头固定块(35)、定位摄像头(36)；定位摄像头固定板(34)焊接在横向支架(37)上；定位摄像头(36)固定在定位摄像头固定块(35)上，定位摄像头固定块(35)与定位摄像头固定板(34)连接，定位摄像头(36)面向工作面。2.如权利要求1所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述旋转组件(40)包括第一减速编码电机与联轴器组件(65)、第一旋转机构电机固定板(66)、第一轴承座(67)、主动轴(68)、主动齿轮(69)、第一套筒(70)、第一角接触球轴承(71)、第二旋转机构电机固定板(72)、固定螺钉(73)、连接板固定块(74)、第一平键(75)、第一清洗装置连接板(76)、推力球轴承(77)、第二轴承座(78)、第二套筒(79)、从动轴(80)、从动齿轮(81)、清洗装置底板(85)、圆锥滚子轴承座(86)、圆锥滚子轴承(87)、从动锥齿轮轴(88)、第五支撑托架(89)、主动锥齿轮轴固定座(90)、第三轴承座(91)、第三角接触球轴承(92)、第二减速编码电机与联轴器组件(93)、主动锥齿轮轴(94)、第二清洗装置连接板(95)、第二角接触球轴承(96)、第二平键(97)和第三平键(98)；第一旋转机构电机固定板(66)与第二旋转机构电机固定板(72)垂直固定在旋转组件固定板(64)底部的两侧，第一减速编码电机与联轴器组件(65)固定在第一旋转机构电机固定板(66)外侧，并且第一减速编码电机与联轴器组件(65)的输出端与主动轴(68)连接联动；第一旋转机构电机固定板(66)和第二旋转机构电机固定板(72)相对面的上侧对称安装有第一轴承座(67)、下侧对称安装有第二轴承座(78)，第一轴承座(67)内部安装有第一角接触球轴承(71)，第二轴承座(78)的内部安装有第二角接触球轴承(96)，两个第一角接触球轴承(71)之间安装有主动轴(68)，两个第二角接触球轴承(96)之间安装有从动轴(80)；主动轴(68)与从动轴(80)均为阶梯轴；主动轴(68)上套装有主动齿轮(69)，主动齿轮(69)通过第三平键(98)周向固定在主动轴(68)上，主动齿轮(69)通过套装在主动轴(68)上的第一套筒(70)实现轴向固定，所述第一套筒(70)一端顶住主动齿轮(69)，另一端顶住第一角接触球轴承(71)；从动轴(80)上套装有从动齿轮(81)，所述主动齿轮(69)和从动齿轮(81)啮合，从动齿轮(81)通过第二平键(97)周向固定在从动轴(80)上，从动齿轮(81)通过套装在从动轴(80)上的第二套筒(79)实现轴向固定，第二套筒(79)一端顶住从动齿轮(81)，另一端顶住第二角接触球轴承(96)的内圈；第二清洗装置连接板(95)和第一清洗装置连接板(76)分别设置在第一旋转机构电机固定板(66)与第二旋转机构电机固定板(72)的外侧，并且，第一清洗装置连接板(76)和第二清洗装置连接板(95)的底部固定清洗装置底板(85)并且通过清洗装置底板(85)连接，所述从动轴(80)的两端分别穿过第一旋转机构电机固定板(66)、第二清洗装置连接板(95)、第二旋转机构电机固定板(72)和第二清洗装置连接板(95)对应的位置，所述第二清洗装置连接板(95)和第一旋转机构电机固定板(66)之间以及第一清洗装置连接板(76)和第二旋转机构电机固定板(72)之间通过推力球轴承(77)活动连接，推力球轴承(77)的紧边安装在从动轴(80)上；从动轴(80)从第二清洗装置连接板(95)和第一清洗装置连接板(76)伸出的端部上依次套装有连接板固定块(74)和固定螺钉(73)，所述固定螺钉(73)螺纹连接在从动轴(80)的端部，从而将连接板固定块(74)轴向固定，使第二清洗装置连接板(95)和第一清洗装置连接板(76)相向运动分别压紧推力球轴承(77)，连接板固定块(74)通过第一平键(75)与从动轴(80)周向固定，使得第二清洗装置连接板(95)和第一清洗装置连接板
(76)与从动轴(80)联动；第二减速编码电机与联轴器组件(93)固定在第二清洗装置连接板(95)上；主动锥齿轮轴固定座(90)与圆锥滚子轴承座(86)固定在清洗装置底板(85)上，主动锥齿轮轴固定座(90)垂直布设，圆锥滚子轴承座(86)水平布设；圆锥滚子轴承座(86)上安装有一个圆锥滚子轴承(87)；主动锥齿轮轴固定座(90)上安装有第三轴承座(91)，第三轴承座(91)上安装有第三角接触球轴承(92)；主动锥齿轮轴(94)水平布设、安装在第三角接触球轴承(92)内，主动锥齿轮轴(94)一端与第二减速编码电机与联轴器组件(93)的输出端连接，另一端上安装有主动锥齿轮；从动锥齿轮轴(88)垂直布设、安装在圆锥滚子轴承(87)内，从动锥齿轮轴(88)的上端上安装有从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，下端从清洗装置底板(85)伸出并且其上安装有干冰清洗机喷嘴(82)；所述干冰清洗机包括干冰清洗机喷嘴(82)、干冰清洗机喷嘴固定杆(83)和喷嘴固定板(84)，所述喷嘴固定板(84)与清洗装置底板(85)之间设置有推力球轴承(77)连接，所述推力球轴承(77)套装在从动锥齿轮轴(88)上，所述从动锥齿轮轴(88)的端部通过固定件将喷嘴固定板(84)、推力球轴承(77)与清洗装置底板(85)连接，使得喷嘴固定板(84)与从动锥齿轮轴(88)联动；所述干冰清洗机喷嘴固定杆(83)固定在喷嘴固定板(84)的下方，干冰清洗机喷嘴(82)安装在干冰清洗机喷嘴固定杆(83)上。3.如权利要求1所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述机架(1)包括立柱(6)、第一支撑托架(7)、连接件(8)、横梁(18)，立柱(6)与横梁(18)连接处分别焊接有连接件(8)，立柱(6)与横梁(18)通过连接件(8)采用螺钉相互连接，所述立柱(6)和横梁(18)支撑处还焊接有第一支撑托架(7)进行支撑加固。4.如权利要求3所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述前后移动总成(2)包括第一齿条固定板(9)、第一齿条(10)、第一导轨连接板(11)、第一导轨(12)、第一电机与减速器组件(13)、第一齿轮(14)、电机连接板(15)、第二支撑托架(16)和第一滑块(17)；横梁(18)的侧面和顶部分别固定有相互平行布设的第一齿条固定板(9)和第一导轨连接板(11)，第一导轨(12)和第一齿条(10)分别固定在第一齿条固定板(9)和第一导轨连接板(11)上；所述第一齿轮(14)与第一齿条(10)啮合，所述第一齿轮(14)安装在第一电机与减速器组件(13)的输出端上，所述第一电机与减速器组件(13)固定在电机连接板(15)上，电机连接板(15)的两端通过电机固定件(44)固定在清洗装置总成(5)的横向支架(37)上，所述电机连接板(15)与电机固定件(44)之间通过第二支撑托架(16)连接加固。5.如权利要求4所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述横向支架(37)包括第一方管(41)、第二方管(42)、第二导轨连接板(43)、电机固定件(44)、检测总成固定板连接板(45)和滑块连接板(46)；四根第一方管(41)与八根第二方管(42)通过焊接进行连接，横向支架(37)底部两根第一方管(41)底部各焊接两个滑块连接板(46)，横向支架(37)通过安装在滑块连接板(46)上的第一滑块(17)与第一导轨(12)滑动连接，电机固定件(44)焊接在下面两根第一方管(41)内侧，横向支架(37)顶部的两根第一方管(41)上焊接有第二导轨连接板(43)。6.如权利要求1所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述第三滑块连接板(61)与清洗装置总成支撑板(49)之间设有第三支撑托架(54)加固，所述传动柱(56)与旋转组件固定板(64)之间设有第四支撑托架(63)加固。7.如权利要求1所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，所述检测摄像头
(30)固定在摄像头固定块(27)上，摄像头固定块(27)与舵机连接块(28)连接，舵机连接块(28)与旋转件(29)通过舵机法兰连接块(31)连接，舵机(33)与第二摄像头连接板(32)连接，一端与舵机(33)与旋转件(29)连接，以此检测摄像头(30)可作角度调节。8.如权利要求1至8任意一项所述的电力机车车顶智能巡检机器人，其特征在于，还包括单片机控制系统，所述单片机控制系统与前后移动总成(2)、受损检测总成(3)、车顶异物检测及零部件定位总成(4)和清洗装置总成(5)的驱动装置电连接。

技术总结
一种电力机车车顶智能巡检机器人，包括机架、前后移动总成、受损检测总成、车顶异物检测及零部件定位总成和清洗装置总成；机架设置两组，两组机架平行排列；前后移动总成沿机架布设方向安装在机架的顶部；清洗装置总成上的横向支架通过前后移动总成安装在机架上；两组受损检测总成对称安装在横向支架正面，车顶异物检测及零部件定位总成安装在横向支架正面的中间、置于两组受损检测总成之间，受损检测总成、车顶异物检测及零部件定位总成和清洗装置总成通过前后移动总成带动在机架上移动，本发明解决了现有电力机车巡检费时费力、危险性高、智能化程度低等技术问题，具有自动进行车顶异物检测、受电弓碳棒受损检测和绝缘子清洗的优点。的优点。的优点。


技术研发人员：刘鹏 高凯 贺尚红 张俊峰 文一安 贾文昊 陈彬 杜荣华
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：2021.10.18
技术公布日：2022/3/8