一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手的制作方法

1.本实用新型属于铁路货运技术领域，尤其涉及一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手。


背景技术：

2.目前我国铁路货运编组站驼峰摘钩部分全都才有人工完成，摘钩员沿驼峰推峰路线，手持货运单，另一手进行单手摘钩动作，并且需要进行一段路程的护钩过程，最后完成摘钩过程并记录。人工进行单手摘钩工作比较复杂，工作安全系数较低，非常容易出现安全事故，对于编组摘钩员的安全保障较低。然后整体摘钩过程全都是凭借摘钩员的感觉完成整体过程，记录车数和摘钩记录全依靠摘钩员手中的记录单完成，容易出现错摘或者漏摘的现象出现。
3.现在为止对于铁路驼峰自动化摘钩部分没有适用于现场的设备，主要原因在于1车辆运动过程速度不稳定；2现我国在使用的车型比较多样，车钩位置形状都所不同；3车钩位置空间较小。
4.综合国内外的铁路摘钩技术研究表明：国外所研究的铁路摘钩技术不适用于国内编组站作业，国内研究结果不适用于现场需求。有些成果成本、技术原因不能运用或不能的广泛使用。综合来看现有摘钩技术有以下难点：
5.1、车辆车钩结构形式。我国车辆种类繁杂，现国内车辆车钩没有进行统一的调整。导致车钩钩环形状不同，车钩所在位置不同.致使机器人不能进行简单的重复的操作完成摘钩作业。
6.2、车辆车钩形状不同。在我国编组站现如今正在使用的火车有不部分经过长时间使用，钩环有一定的货损，钩柄有一定的变形，导致机器人自动摘钩更加更加困难。
7.3、火车车辆在运行中行驶速度不用。在编组站摘钩过程中，火车速度很难保证相同。在摘钩作业中需要操作员于火车车辆共速，进行摘钩作业，如果过早摘钩，钩舌会自动落下，车辆无法分离。
8.4、单次提钩时间较短。火车在摘钩过程中运行速度大致为3-5km/h，摘钩距离大致8到10米左右，导致摘钩员需要在较短的时间内摘下钩。利用机器人代替人摘钩存在一定难度。
9.火车摘钩车节数量复杂。一列火车进入编组站大致车节有15-25节车厢，其中需要进行摘钩操作的车厢只有其中1节到4节，需要机器人进行识别判断摘钩车节的位置。这中情况使自动摘钩存在一定技术难点。
10.现有技术中的摘钩装置主要有三种：安装在车钩处驱动摘钩装置；基于四连杆机构摘钩装置；针对火车翻车线及重车线摘钩装置。以上摘钩装置存在一下缺点：
11.1、针对车型比较单一，不能应用于多种车型。我国现运行车辆种类非常多，车钩种类较多。
12.2、在火车车钩本身上去添加设备，我国火车货车在运行总数过于庞大，成本过高。
并且在火车长时间运动过程中，不稳定因素较多，产品的稳定性不容易保证。
13.3、反应速度慢，并且设备安全性较差。驼峰摘钩时间比较短，设备需要比较快的反应速度。


技术实现要素：

14.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手，主要通过多个气缸和多段摘钩臂进行位置运动，前端自主设计闭环检测式摘钩装置完成一系列的摘钩动作，从而实现自动摘钩作业。
15.本实用新型采用的技术方案如下：一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手，包括翻转机构、斜插机构、提钩机构和z轴模组，所述翻转机构设于z轴模组上，所述翻转机构连接有斜插加长杆，所述斜插加长杆连接有斜插机构，所述斜插机构连接有提钩机构，所述斜插机构包括斜插旋转中心、位移传感器、斜插气缸、位移传感器固定板、摘钩斜插杆、摘钩斜插杆内嵌导轨滑块、钩杆接触板、位移传感器导向导轨滑块、斜插接触支撑杆和前端连接板，所述斜插加长杆连接有斜插旋转中心，所述斜插气缸设于斜插旋转中心上端面，所述位移传感器固定板设于斜插气缸上，所述位移传感器设于位移传感器固定板上，所述斜插气缸缸径前端部连接有前端连接板，所述摘钩斜插杆设于前端连接板上，所述摘钩斜插杆内侧壁设有凹槽，所述摘钩斜插杆内嵌导轨滑块设于摘钩斜插杆内侧壁凹槽内，所述位移传感器导向导轨滑块设于摘钩斜插杆内嵌导轨滑块上，所述位移传感器导向导轨滑块呈l型设置，所述钩杆接触板设于位移传感器导向导轨滑块远离前端连接板一端上，所述钩杆接触板连接有斜插接触支撑杆，所述位移传感器导向导轨滑块远离摘钩斜插杆内嵌导轨滑块一端设有通孔，所述斜插接触支撑杆呈贯穿通孔设置，所述钩杆接触板和斜插接触支撑杆形成与火车车钩直接接触的斜插接触部分，所述位移传感器连接有连接板，所述连接板设于位移传感器导向导轨滑块靠近前端连接板一侧。
16.进一步地，所述提钩机构包括提钩导向导轨滑块、提钩气缸、提钩气缸缓冲支杆、提钩支撑板、提钩杆、提钩传感器、提钩旋钮螺丝、连杆联动导轨滑块、伸缩杆前端连接块、伸缩杆后端转动连接件、提钩连接板和随动连杆，所述提钩连接板设于前端连接板上，所述提钩气缸和提钩导向导轨滑块呈相邻设置，所述提钩气缸和提钩导向导轨滑块设于提钩连接板外侧壁上，所述提钩支撑板设于提钩导向导轨滑块上且设于提钩气缸上方，所述提钩气缸缸外径前端连接有提钩气缸缓冲支杆，所述提钩气缸缓冲支杆呈贯穿提钩支撑板设置，所述提钩杆设于提钩支撑板上，所述提钩旋钮螺丝设于提钩支撑板上，所述提钩杆设于提钩旋钮螺丝上，所述提钩杆靠近位移传感器一端呈向斜插加长杆弯折设置，所述提钩杆呈l型设置，所述提钩杆弯折端连接有伸缩杆后端转动连接块，所述伸缩杆后端转动连接块连接有随动连杆，所述随动连杆连接有伸缩杆前端连接块，所述伸缩杆前端连接块连接有连杆联动导轨滑块，所述连杆联动导轨滑块设于连接板上，所述提钩传感器设于提钩气缸。
17.进一步地，所述位移传感器前端伸缩部分设有弹簧。
18.采用上述结构后，本实用新型有益效果如下：本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手，实现摘钩方式兼容性。对于编组站比较多的车型和构型，能够完成不同种类的车钩的摘钩作业方式；实现了只在编组站火车进行站需要摘钩作业时，机械手进行作业，其余时间不会影响正常编组站的火车运行；摘钩时间较短，设备具备较快的反应速度，
具备遇到突发情况的时候的安全保护；设备实现在满足摘钩要求的刚度和强度下尽可能轻量化设计；摘钩方式合理，满足摘钩作业的全部需求，并且能够保证摘钩的成功率。
附图说明
19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
20.图1为本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手整体结构示意图；
21.图2为本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手斜插机构结构示意图；
22.图3为图2的a部分放大图；
23.图4为本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手的旋转斜插中心结构示意图。
24.在附图中：1、翻转机构，2、斜插机构，3、提钩机构，4、z轴模组，5、伸缩杆前端连接块，6、伸缩杆后端转动连接件，7、提钩连接板，8、随动连杆，9、斜插加长杆，10、斜插旋转中心，11、位移传感器，12、斜插气缸，13、位移传感器固定板，14、摘钩斜插杆，15、摘钩斜插杆内嵌导轨滑块，16、钩杆接触板，17、位移传感器导向导轨滑块，18、斜插接触支撑杆，19、前端连接板，20、连接板，21、提钩导向导轨滑块，22、提钩气缸，23、提钩气缸缓冲支杆，24、提钩支撑板，25、提钩杆，26、提钩传感器，27、提钩旋钮螺丝，28、连杆联动导轨滑块，29、弹簧。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明的是，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。
27.如图1-4所示，一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手，它包括翻转机构1、斜插机构2、提钩机构3和z轴模组4，所述翻转机构1设于z轴模组4上，所述翻转机构1连接有斜插加长杆9，所述斜插加长杆9连接有斜插机构2，所述斜插机构2连接有提钩机构3,所述斜插机构2包括斜插旋转中心10、位移传感器11、斜插气缸12、位移传感器固定板13、摘钩斜插杆14、摘钩斜插杆内嵌导轨滑块15、钩杆接触板16、位移传感器导向导轨滑块17、斜插接触支撑杆18和前端连接板19，所述斜插加长杆9连接有斜插旋转中心10，所述斜插气缸12设于斜插旋转中心10上端面，所述位移传感器固定板13设于斜插气缸12上，所述位移传感器11设于位移传感器固定板13上，所述斜插气缸12缸径前端部连接有前端连接板19，所述摘钩斜插杆14设于前端连接板19上，所述摘钩斜插杆14内侧壁设有凹槽，所述摘钩斜插杆内嵌导轨滑块15设于摘钩斜插杆14内侧壁凹槽内，所述位移传感器导向导轨滑块设于摘钩斜插杆
内嵌导轨滑块15上，所述位移传感器导向导轨滑块17呈l型设置，所述钩杆接触板16设于位移传感器导向导轨滑块17远离前端连接板19一端上，所述钩杆接触板16连接有斜插接触支撑杆18，所述位移传感器导向导轨滑块17远离摘钩斜插杆内嵌导轨滑块15一端设有通孔，所述斜插接触支撑杆18呈贯穿通孔设置，所述钩杆接触板16和斜插接触支撑杆18形成与火车车钩直接接触的斜插接触部分，所述位移传感器11连接有连接板20，所述连接板20设于位移传感器导向导轨滑块17靠近前端连接板19一侧；所述提钩机构3包括提钩导向导轨滑块21、提钩气缸22、提钩气缸缓冲支杆23、提钩支撑板24、提钩杆25、提钩传感器26、提钩旋钮螺丝27、连杆联动导轨滑块28、伸缩杆前端连接块5、伸缩杆后端转动连接件6、提钩连接板7和随动连杆8，所述提钩连接板7设于前端连接板19上，所述提钩气缸22和提钩导向导轨滑块21呈相邻设置，所述提钩气缸22和提钩导向导轨滑块21设于提钩连接板7外侧壁上，所述提钩支撑板24设于提钩导向导轨滑块21上且设于提钩气缸22上方，所述提钩气缸22缸外径前端连接有提钩气缸缓冲支杆23，所述提钩气缸缓冲支杆23呈贯穿提钩支撑板24设置，所述提钩杆25设于提钩支撑板24上，所述提钩旋钮螺丝27设于提钩支撑板24上，所述提钩杆25设于提钩旋钮螺丝27上，所述提钩杆25靠近位移传感器11一端呈向斜插加长杆9弯折设置，所述提钩杆25呈l型设置，所述提钩杆25弯折端连接有伸缩杆后端转动连接块，所述伸缩杆后端转动连接块连接有随动连杆8，所述随动连杆8连接有伸缩杆前端连接块5，所述伸缩杆前端连接块5连接有连杆联动导轨滑块28，所述连杆联动导轨滑块28设于连接板20上，所述提钩传感器26设于提钩气缸22；所述位移传感器11前端伸缩部分设有弹簧29。
28.具体使用时，本装置先进行作业操作的是斜插部分，当z轴模组4到位后，斜插部分中的斜插气缸12开始工作，伸出随之带动固定在气缸前端的前端连接板19及其他机以及上端部位移传感器11进行伸出移动。当斜插接触部分接触到了火车车钩，由于火车车钩为固定状态斜插接触板接触到后，通过摘钩斜插杆内嵌导轨滑块1515导向作用开始向后移动，同时位移传感器11前端和斜插接触部分连接的原因伸缩部分开始向后压缩，同时控制室中读取到位移传感器11反馈的五一变化量，来看出车钩进入的深度。完成作业后斜插部分由斜插气缸12工作缩回，并且前端由于位移传感器11的伸缩部分的弹簧压力进而回弹，恢复到初始位置；当斜插部分工作，斜插气缸12伸出，斜插接触部分和火车车钩进行接触，斜插接触部分开始后退，随之与其连接的随动连杆8装置带动6提钩杆25进行转动，防止提钩杆25由于斜插部分伸出从而和火车车厢车钩钩舌部分发生碰撞。提钩杆25转动一定角度时，随动连杆8装置和伸缩杆后端转动连接件6进行滑动，保证提钩杆25不会转动角度过大，而对接下的流程作业产生影响。当斜插部分到位之后，提钩气缸22开始工作，伸出气缸使整个提钩支撑板24开始上升，于此通过提钩导向导轨滑块2121和连杆联动导轨滑块28的导轨随之一起提升，提升到指定位置后，摘钩机械手进行翻转作业，当车厢分离即完成全部操作后，摘钩机械手恢复到初始位置状态等待下一次指令操作。
29.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手，其驱动方式为气缸气动，控制方式为电磁阀单点控制，储气方式采用储气罐。保证在电力系统出现故障或者是其他问题是，前端机械手可以快速收回，防止事故的发生，提高安全性。
30.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中提钩部分加有直线导轨起到导向和承受力的作用，摘钩平台采用带有缓冲机构保证设备运行中的稳定性。
31.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中将整体摘钩流程拆分成斜
插部分、提钩部分、翻转部分保证在机械手可以针对不同种类的车钩进行不同的摘钩操作。保证设备的多元性，可以满足火车编组站种类庞大，车钩种类繁杂的需求。
32.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中，前端部分采用完全的闭环检测包括：车钩进入前端装置深度检测、摘钩杆和火车钩环距离检测、摘钩斜插杆14和钩杆之间的位置检测。从而提供在车钩进入前端装置使全部数据，便于检测到当前位置是否满足摘钩条件，从而可以进行微调，提高了摘钩的成功率。
33.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中钩杆接触底座和钩杆接触板16的连接部分采用铰链方式，可以实现45度到60度的角度变换，保证了在长期工作状态下工作产生斜插部分出现角度偏差，可以通过调节此角度问题保证接触前角度的一个稳定性。可以延长设备使用寿命。钩杆接触底座采用包围钩杆接触板16，防止机械手在完成操作后退出车钩货，车钩计入钩杆接触底座和钩杆接触板16中间空余空间，使设备损坏。
34.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中位移传感器11和随动连杆8装置通过导轨滑块进行连接。通过和火车钩杆接触产生力，通过随动连杆8装置使之摘钩杆随之向内转动移动角度，防止在斜插过程中摘钩杆撞击到钩环产生损坏
35.本实用新型一种铁路驼峰作业机器人的提钩机械手中斜插气缸12及连接板20以铰接方式和斜插加长杆9连接，可以实现90度的转动角度，保证在出现遮挡时机械手可以安全的退回。
36.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。