一种高铁喷淋风干机器人及方法

1.本发明涉及清洁机器人技术领域，更具体地，涉及一种高铁喷淋风干机器人及方法。


背景技术：

2.随着列车投入使用量日渐增加，列车的清洁问题是不可避免的；目前列车外皮清洗时需要用到洗涤剂进行清洗，之后需要进行洗涤剂去除及列车干燥；目前进行列车外皮洗涤剂去除及干燥方式主要有人工冲洗及抹干或使用自动清洗设备；这两种方式有着许多缺陷，人工冲洗及抹干方式需要投入大量人力和时间才可保证清洁效果，而使用目前市场上自动清洗设备也会面临着清洗效果不佳，清洗过程中与列车接触损伤列车外皮，现有技术中有利用折叠调节机构调节相邻两个清洗机构的夹角，使得清洗机构与车厢紧密贴合，从而与车厢外凸、内凹形状相适配，使得清洗刷对车厢进行彻底擦洗，但该装置与列车外皮紧密贴合容易损伤列车外皮，且该装置高度较固定只能针对特定的列车进行清洗，通用性不强。


技术实现要素：

3.本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种高铁喷淋风干机器人及方法，适应性强。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高铁喷淋风干机器人，包括移动车、多个风刀机构、多个风机、多级升降机构、避障机构、调节机构、以及喷淋机构；所述的喷淋机构安装于移动车上，所述的多级升降机构固定于移动车上，每一级升降机构上均安装有至少一个风刀机构；位于多级升降机构最顶部的风刀机构通过避障机构与多级升降机构可摆动连接，其余的风刀机构均通过调节机构与多级升降机构可活动连接；每一个风刀机构分别与一个风机连接。在本发明中，通过设置多级升降机构，能够适应不同高度的高铁，在每一级升降机构上均安装风刀机构，这样可以实现对高铁外表面同时风干，效率高；另外，在安装风刀机构时，通过调节机构和避障机构调整风刀机构的安装角度，位于高铁中下部位置的风刀机构通过调节机构调整风刀机构的安装角度；位于高铁上部位置的风刀机构通过避障机构调整风刀机构的安装角度；由于高铁上部位置相隔一段距离会有凸起，避障机构可以通过与控制器连接，实现自动调整角度；高铁中下部位置为平面状，无凸起，在开始清洗时，调整好风刀机构的安装角度即可。在清洗过程中，喷淋机构对高铁外表面进行喷水清洗，风刀机构对喷洗后的外表面进行风干处理，实现喷洗与风干同时进行，效率高；而且本发明提供的喷淋风干机器人，能够适应不同型号的高铁，适应性强，通过避障机构以及调节机构，可以确保与高铁外表面的安全距离，避免在清洗过程中，与高铁外表面摩擦碰撞，损坏高铁外表面。
5.在其中一个实施例中，所述的多级升降机构至少包括一级升降机构、二级升降机构和三级升降机构；所述的一级升降机构包括第一框架、第一伺服电缸、和第二框架；所述
的第二框架与第一框架滑动连接，所述的第一伺服电缸固定于第一框架上，第一伺服电缸的驱动端与第二框架连接，驱动所述的第二框架上下移动；所述的二级升降机构包括第三框架、滚珠丝杆升降机、以及载重板；所述的第三框架固定于第二框架的顶部，所述的载重板与第三框架滑动连接，所述的滚珠丝杆升降机安装于第二框架的顶部，所述的滚珠丝杆升降机的驱动端与载重板连接，用于驱动载重板上下移动；所述的三级升降机构包括第四框架、第二伺服电缸以及第五框架；所述的第四框架固定于载重板上，所述的第五框架与第四框架滑动连接，所述的第二伺服电缸安装于载重板上，第二伺服电缸的驱动端与第五框架连接，用于驱动第五框架上下移动。
6.在其中一个实施例中，至少设有三个风刀机构，分别为第一风刀机构、第二风刀机构和第三风刀机构；所述的第一风刀机构通过调节机构活动安装于第四框架上，所述的第二风刀机构通过调节机构活动安装于第五框架的中部；所述的第三风刀机构通过避障机构摆动安装于第五框架的顶部；且所述的第一风刀机构、第二风刀机构以及第三风刀机构均位于移动车的同一侧。
7.在其中一个实施例中，所述的第一风刀机构包括第一风刀、第一安装座；所述的第一风刀通过调节螺栓安装于第一安装座上，所述的第一安装座通过调节机构与第四框架连接；所述的第二风刀机构包括第二风刀、第二安装座，所述的第二风刀通过调节螺栓安装于第二安装座，所述的第二安装座通过调节机构与第五框架连接；所述的第三风刀机构包括第三风刀、第三安装座；所述的第三风刀通过调节螺栓安装于第三安装座上，所述的第三安装座通过避障机构安装于第五框架的顶部；所述的第一风刀、第二风刀以及第三风刀分别通过风管与风机的输出端连接，所述的风机安装于移动车上。通过调节螺栓可以调整第一风刀、第二风刀以及第三风刀的安装角度，即可以根据需求，调整出风的方向。另外，通过避障机构和调节机构，可以调整第一安装座、第二安装座以及第三安装座的倾斜角度，从而适应高铁的外形。
8.在其中一个实施例中，所述的避障机构包括电缸、铰接座，所述的第三安装座的底部一端与铰接座铰接；所述的电缸固定于第五框架的顶部，电缸的活动端与第三安装座的顶部一端铰接。电缸可以是电动电缸也可以是液压电缸，第三安装座的底部一段与铰接座铰接，电缸伸缩，推动第三安装座顶部一端移动，从而改变第三安装座的倾斜角度，一方面可以适应高铁外表面轮廓，另一方面，也可以实现避障作用。
9.在其中一个实施例中，所述的调节机构为可伸缩连接杆；所述的第二安装座和第一安装座的底部一端和顶部一端均分别连接有一个可伸缩连接杆。可伸缩连接杆可以是电缸，也可以是其他能够伸缩的连接件；通过分别调整第一安装座和第二安装座底部一段的可伸缩连接杆和顶部一端的可伸缩连接杆的长度，实现改变第一安装座和第二安装座的倾斜角度。
10.在其中一个实施例中，所述的喷淋机构包括水箱、水泵、可折叠喷淋管、用于调节喷头的喷淋角度的锁紧器以及多个喷头；所述的水箱安装于移动车上，所述的可折叠喷淋管竖向安装于移动车上，所述的喷淋管的一端通过水泵与水箱连通，多个喷头沿着可折叠喷淋管的长度方向间隔设置；所述的喷头通过锁紧器活动安装于可折叠喷淋管上。水泵将水箱中的水加压，输送至可折叠喷淋管，然后从喷头喷出，实现对高铁外表面的高压冲洗；喷淋管设置为可折叠的，这样便于收纳，同时也可以根据高铁的高度，调整喷淋管的长度；
另外，通过锁紧器，可以调节喷头的安装角度，从而改变喷出的水的方向，实现对一些弧面或者凸起位置的清洗，清洗更干净。
11.在其中一个实施例中，所述的可折叠喷淋管包括多节水管和多个关节锁紧机构；相邻两节水管之间通过关节锁紧机构连接，多节水管依次连接为一根长管。在需要折叠喷淋管时，通过将关节锁紧机构拧松，使得相邻两节水管脱节，实现折叠。
12.在其中一个实施例中，所述的移动车包括车体、用于控制车体自动驾驶的控制器以及用于给车体及控制器供电的电池模块；所述的移动车的一侧的前后两端分别安装有第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，且所述的第一激光测距传感器、第二激光测距传感器与风刀机构位于同一侧；所述的第一激光测距传感器、第二激光测距传感器均与控制器通信连接。在移动车上安装第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，可以实时监测移动车与高铁之间的距离，保证移动车与高铁之间的安全作业距离，从而保证风刀机构以及喷淋机构与高铁外表面的安全作业距离，避免在工作过程中，风刀机构与喷淋机构与高铁外表面摩擦或者碰撞，损伤高铁外表面。
13.在其中一个实施例中，还提供一种高铁喷淋风干方法，使用以上所述的高铁喷淋风干机器人，具体包括以下步骤：
14.控制移动车移动至待清洗的高铁车体旁，根据高铁车体的高度调节多级升降机构，保证风刀机构的工作区域能够覆盖高铁外轮廓；即覆盖高铁自下而上的一个外立面，使得在风干过程中，只需来回移动移动车，便能够将高铁整个外立面清洗风干；
15.根据高铁外轮廓，分别调整避障机构和调节机构，以使风刀机构能够适应高铁外轮廓，与高铁之间保持最佳作业距离；通过避障机构调整风刀机构的摆动角度，实现避障；通过调节机构调整风刀机构的倾斜角度，以适应高铁外轮廓形状；
16.启动风机和喷淋机构，通过喷淋机构对高铁外轮廓进行喷洗，通过风机连接风刀机构，对喷洗后的高铁外轮廓进行风干处理；
17.在作业过程中，通过启动移动车沿着高铁长度方向移动，或者，移动车固定，缓慢移动高铁，实现对高铁外轮廓的清洗和风干；
18.在作业过程中，当遇到高铁外轮廓有凸起时，通过调整避障机构和调节机构以适应高铁外轮廓；
19.当作业完成后，通过调节避障机构和调节机构，对风刀机构进行收纳，然后调节多级升降机构，使多级升降机构处于收纳状态。
20.与现有技术相比，有益效果是：
21.1、本发明提供的一种高铁喷淋风干机器人及方法，通过多级升降机构实现高度的调整，从而适应不同高度的高铁；通过设置调节机构和避障机构，调整风刀机构的倾斜角度，从而适应不同型号的高铁外轮廓，从而达到最佳的风干效果，同时也能够保持安全的作业距离，避免损伤高铁外表面；位于最顶部的风刀机构，还可以通过避障机构，实现对车顶部的障碍物进行避障；
22.2、本发明提供的一种高铁喷淋风干机器人及方法，风干与喷洗集成在移动车上，可同时实现对高铁外表面的喷洗及风干，极大的提高了工作效率；
23.3、本发明提供的一种高铁喷淋风干机器人及方法，通过在移动车上设置第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，保证了移动车与高铁的安全作业距离，避免损伤高铁
外表面；通过控制移动车的移动，在清洗过程中，可实现全程与高铁外表面的无接触作业，极大提高了安全性能，也降低了作业人员的工作难度，提高了工作效率。
附图说明
24.图1是本发明工作时的结构示意图。
25.图2是本发明收纳状态第一视角结构示意图。
26.图3是本发明收纳状态第二视角结构示意图。
27.图4是本发明展开状态结构示意图。
28.图5是本发明多级升降机构结构示意图。
29.图6是本发明风刀机构与多级升降机构安装示意图。
30.图7是本发明第三风刀机构安装示意图。
31.图8是本发明喷淋机构第一状态示意图。
32.图9是本发明喷淋机构第二状态示意图。
33.图10是本发明移动车结构示意图。
34.图11是本发明风机、水泵安装示意图。
35.附图标记：1、移动车；11、车体；12、电池模块；13、多层支架；2、风刀机构；21、第一风刀机构；211、第一风刀；212、第一安装座；22、第二风刀机构；221、第二风刀；222、第二安装座；23、第三风刀机构；231、第三风刀；232、第三安装座；233、调节螺栓；3、风机；4、多级升降机构；41、一级升降机构；411、第一框架；412、第一伺服电缸；413、第二框架；42、二级升降机构；421、第三框架；422、滚珠丝杆升降机；423、载重板；43、三级升降机构；431、第四框架；432、第二伺服电缸；433、第五框架；5、避障机构；51、电缸；52、铰接座；6、调节机构；7、喷淋机构；71、水箱；72、水泵；73、喷头；74、关节锁紧机构；75、水管；8、高铁。
具体实施方式
36.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。下面结合具体实施方式对本发明作在其中一个实施例中说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足
的方案。
38.实施例1：
39.如图1至图4所示，一种高铁8喷淋风干机器人，包括移动车1、多个风刀机构2、多个风机3、多级升降机构4、避障机构5、调节机构6、以及喷淋机构7；喷淋机构7安装于移动车1上，多级升降机构4固定于移动车1上，每一级升降机构上均安装有至少一个风刀机构2；位于多级升降机构4最顶部的风刀机构2通过避障机构5与多级升降机构4可摆动连接，其余的风刀机构2均通过调节机构6与多级升降机构4可活动连接；每一个风刀机构2分别与一个风机3连接。在本发明中，通过设置多级升降机构4，能够适应不同高度的高铁8，在每一级升降机构41上均安装风刀机构2，这样可以实现对高铁8外表面同时风干，效率高；另外，在安装风刀机构2时，通过调节机构6和避障机构5调整风刀机构2的安装角度，位于高铁8中下部位置的风刀机构2通过调节机构6调整风刀机构2的安装角度；位于高铁8上部位置的风刀机构2通过避障机构5调整风刀机构2的安装角度；由于高铁8上部位置相隔一段距离会有凸起，避障机构5可以通过与控制器连接，实现自动调整角度；高铁8中下部位置为平面状，无凸起，在开始清洗时，调整好风刀机构2的安装角度即可。在清洗过程中，喷淋机构7对高铁8外表面进行喷水清洗，风刀机构2对喷洗后的外表面进行风干处理，实现喷洗与风干同时进行，效率高；而且本发明提供的喷淋风干机器人，能够适应不同型号的高铁8，适应性强，通过避障机构5以及调节机构6，可以确保与高铁8外表面的安全距离，避免在清洗过程中，与高铁8外表面摩擦碰撞，损坏高铁8外表面。
40.具体的，如图5所示，多级升降机构4至少包括一级升降机构41、二级升降机构42和三级升降机构43；一级升降机构41包括第一框架411、第一伺服电缸412、和第二框架413；第二框架413与第一框架411滑动连接，在第一框架411上设有直线滑轨，在第二框架413上设有滑块，第二框架413通过滑块与第一框架411的直线滑轨滑动连接，通过直线滑轨的方式实现升降运动，升降过程也比较稳定，不会晃动；第一伺服电缸412固定于第一框架411上，第一伺服电缸412的驱动端与第二框架413连接，驱动第二框架413上下移动；二级升降机构42包括第三框架421、滚珠丝杆升降机422、以及载重板423；第三框架421固定于第二框架413的顶部，载重板423与第三框架421滑动连接，滚珠丝杆升降机422安装于第二框架413的顶部，滚珠丝杆升降机422的驱动端与载重板423连接，用于驱动载重板423上下移动；三级升降机构43包括第四框架431、第二伺服电缸432以及第五框架433；第四框架431固定于载重板423上，第五框架433与第四框架431滑动连接，第四框架431上也设有直线滑轨，第五框架433上设有滑块，第五框架433通过滑块与第四框架431的直线滑轨滑动连接；第二伺服电缸432安装于载重板423上，第二伺服电缸432的驱动端与第五框架433连接，用于驱动第五框架433上下移动。
41.其中，如图6所示，至少设有三个风刀机构2，分别为第一风刀机构21、第二风刀机构22和第三风刀机构23；第一风刀机构21通过调节机构6活动安装于第四框架431上，第二风刀机构22通过调节机构6活动安装于第五框架433的中部；第三风刀机构23通过避障机构5摆动安装于第五框架433的顶部；且第一风刀机构21、第二风刀机构22以及第三风刀机构23均位于移动车1的同一侧。由于高铁8顶部位置具有一定的弧形，也通常会有一些凸起结构，第三风刀机构23通过避障机构5可以实现在清洗过程中的避障功能，当遇到凸起时，避障机构5驱动第三风刀机构23向远离高铁8的一侧摆动，从而避开障碍物；当没有障碍物后，
避障机构5又驱动第三风刀机构23向靠近高铁8的一侧摆动，回到初始位置；另外，由于高铁8的外轮廓会有一些区别，通过调节机构6和避障机构5，又能够实现对第一风刀机构21、第二风刀机构22和第三风刀机构23的安装时的倾斜角度进行调整，以适应不同的高铁8外轮廓形状，达到最佳的风干效果。
42.另外，如图6所示，第一风刀机构21包括第一风刀211、第一安装座212；第一风刀211通过调节螺栓233安装于第一安装座212上，第一安装座212通过调节机构6与第四框架431连接；第二风刀机构22包括第二风刀221、第二安装座222，第二风刀221通过调节螺栓233安装于第二安装座222，第二安装座222通过调节机构6与第五框架433连接；第三风刀机构23包括第三风刀231、第三安装座232；第三风刀231通过调节螺栓233安装于第三安装座232上，第三安装座232通过避障机构5安装于第五框架433的顶部；第一风刀211、第二风刀221以及第三风刀231分别通过风管与风机3的输出端连接，风机3安装于移动车1上。通过调节螺栓233可以调整第一风刀211、第二风刀221以及第三风刀231的安装角度，即可以根据需求，调整出风的方向。另外，通过避障机构5和调节机构6，可以调整第一安装座212、第二安装座222以及第三安装座232的倾斜角度，从而适应高铁8的外形。
43.具体的，如图7所示，避障机构5包括电缸51、铰接座52，第三安装座232的底部一端与铰接座52铰接；电缸51固定于第五框架433的顶部，电缸51的活动端与第三安装座232的顶部一端铰接。电缸51可以是电动电缸51也可以是液压电缸51，第三安装座232的底部一段与铰接座52铰接，电缸51伸缩，推动第三安装座232顶部一端移动，从而改变第三安装座232的倾斜角度，一方面可以适应高铁8外表面轮廓，另一方面，也可以实现避障作用。调节机构6为可伸缩连接杆；第二安装座222和第一安装座212的底部一端和顶部一端均分别连接有一个可伸缩连接杆。通过分别调整第一安装座212和第二安装座222底部一段的可伸缩连接杆和顶部一端的可伸缩连接杆的长度，实现改变第一安装座212和第二安装座222的倾斜角度。
44.其中，如图8和图9所示，喷淋机构7包括水箱71、水泵72、可折叠喷淋管、用于调节喷头73的喷淋角度的锁紧器以及多个喷头73；水箱71安装于移动车1上，可折叠喷淋管竖向安装于移动车1上，喷淋管的一端通过水泵72与水箱71连通，多个喷头73沿着可折叠喷淋管的长度方向间隔设置；喷头73通过锁紧器活动安装于可折叠喷淋管上。水泵72将水箱71中的水加压，输送至可折叠喷淋管，然后从喷头73喷出，实现对高铁8外表面的高压冲洗；喷淋管设置为可折叠的，这样便于收纳，同时也可以根据高铁8的高度，调整喷淋管的长度；另外，通过锁紧器，可以调节喷头73的安装角度，从而改变喷出的水的方向，实现对一些弧面或者凸起位置的清洗，清洗更干净。为了装置更多的水，可以设置多个水箱71，多个水箱71之间相互连通。
45.另外，如图8和图9所示，可折叠喷淋管包括多节水管75和多个关节锁紧机构74；相邻两节水管75之间通过关节锁紧机构74连接，多节水管75依次连接为一根长管。在需要折叠喷淋管时，通过将关节锁紧机构74拧松，使得相邻两节水管75脱节，实现折叠。
46.其中，如图10所示，移动车1包括车体11、用于控制车体11自动驾驶的控制器以及用于给车体11及控制器供电的电池模块12；移动车1的一侧的前后两端分别安装有第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，且第一激光测距传感器、第二激光测距传感器与风刀机构2位于同一侧；第一激光测距传感器、第二激光测距传感器均与控制器通信连接。在
移动车1上安装第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，可以实时监测移动车1与高铁8之间的距离，保证移动车1与高铁8之间的安全作业距离，从而保证风刀机构2以及喷淋机构7与高铁8外表面的安全作业距离，避免在工作过程中，风刀机构2与喷淋机构7与高铁8外表面摩擦或者碰撞，损伤高铁8外表面。如图11所示，在车体11上还可以放置多层支架13，可以将风机3、水泵72等固定在多层支架13上，方便操作。
47.实施例2
48.本实施例其他结构与实施例1相同，不同的是，在本实施例中，可伸缩连接杆可以是电缸51，也可以是其他能够伸缩的连接件，比如，可伸缩连接杆包括第一连接杆、第二连接杆、第一锁紧件以及第二锁紧件；第一连接杆的一端与第二连接杆的一端滑动连接，第一锁紧件安装于第一连接杆上，第二锁紧件安装于第二连接杆上，第一锁紧件与第二锁紧件连可拆卸连接。
49.实施例3
50.本实施例提供一种高铁喷淋风干方法，使用实施例1所述的高铁喷淋风干机器人，具体包括以下步骤：
51.控制移动车1移动至待清洗的高铁8车体11旁，根据高铁8车体11的高度调节多级升降机构4，保证风刀机构2的工作区域能够覆盖高铁8外轮廓；即覆盖高铁8自下而上的一个外立面，使得在风干过程中，只需来回移动移动车1，便能够将高铁8整个外立面清洗风干；
52.根据高铁8外轮廓，分别调整避障机构5和调节机构6，以使风刀机构2能够适应高铁8外轮廓，与高铁8之间保持最佳作业距离；通过避障机构5调整风刀机构2的摆动角度，实现避障；通过调节机构6调整风刀机构2的倾斜角度，以适应高铁8外轮廓形状；
53.启动风机3和喷淋机构7，通过喷淋机构7对高铁8外轮廓进行喷洗，通过风机3连接风刀机构2，对喷洗后的高铁8外轮廓进行风干处理；
54.在作业过程中，通过启动移动车1沿着高铁8长度方向移动，或者，移动车1固定，缓慢移动高铁8，实现对高铁8外轮廓的清洗和风干；
55.在作业过程中，当遇到高铁8外轮廓有凸起时，通过调整避障机构5和调节机构6以适应高铁8外轮廓；
56.当作业完成后，通过调节避障机构5和调节机构6，对风刀机构2进行收纳，然后调节多级升降机构4，使多级升降机构4处于收纳状态。
57.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。