[发明专利]电力机车车顶检修智能机器人

说明书

本发明公开了电力机车车顶检修智能机器人，属于智能检修设备领域，所述的电力机车车顶检修智能机器人包括步骤1.受电弓检测方式及数学分析模型构建；步骤2.建立机器人多模态感知下的融合控制规律；步骤3.建立机器人约束操作动态环境的重构，实现实时避障；步骤4.结合实时重构的动态环境，融合多传感信息，利用神经网络算法实现机器人运动路径的实时动态规划，提高机器人的自我学习能力，优化路径的平滑性与运动效率；步骤5.对表面缺陷特征进行采集，对软件进行训练，使其具有自动判别能力；步骤6.对受电弓碳滑条及瓷瓶的定位。

技术领域

本发明属于智能机器人检修领域，更具体的说涉及电力机车车顶检修智能机器人。

背景技术

车顶设备为机车五项关键项点设备之一，承担机车从接触网取电的任务，其故障后机车无法获取25KV交流电源，机车失去动力源后无法继续完成牵引任务。其中瓷瓶、受电弓为车顶设备最主要、最关键的设备，也是机车质量控制中最难管理和控制的设备之一，其检修、保养作业被作为重中之重的环节进行控制，由于其安装位置高、长期裸露在外、与接触网25KV高压电距离近等特点，构成了其设备安装位置险、作业地表滑、设备表面脏等设备检修客观困难，给检修、保养作业带来巨大的工作量及劳动性危险性，为此，投入了大量的人力、物力，但依旧改变不了质量难于控制、劳动生产率低下的现状。如何摆脱传统作业方式带来的弊端和解决检修作业自动化程度不高的现状，是目前检修作业工装建设迫在眉睫需要思考和解决的问题。目前国内动车车顶检测与清洁已有研发样机，但技术尚不成熟，工程应用尚未具备，而运用较为广泛的电力机车，尚无车顶受电弓检测及机瓷瓶清洁机器人研发成功信息。按照本方案研究思路及实施路线，实现满足现场作业条件，完全替代人工检测、清洗作业的机器人具有先进性、实用性和潜在的经济社会价值。我国的电力机车、动车组等，数以万计。如何对机车关键性易损、易耗、易污零部件进行及时科学检测与维护，以有效提高运输效率，保障机车质量，研发高效智能检修机器人替代人工作业方式势在必行。

发明内容

本发明专利帮助铁路实现机器人车顶瓷瓶自动化清洗，自动精确测量受电弓滑板磨损量，实现机械缺陷分析判别，达到安全、高效、精准、优质智能化作业，较人工提高工效2倍以上，实现操作监控一体化设计作业流程自动化，形成具有自主知识产权、适用于各型机车车顶作业的智能检测维养机器人装备研发及应用示范基地；，构建电力机车关键设备之受电弓健康度诊断系统，为保障铁路牵引动力设备完好，提高运输品质，实现出入省物资多拉快跑提供技术支持。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：所述的电力机车车顶检修智能机器人采用以下步骤实现：

步骤1.受电弓检测方式及数学分析模型构建；

步骤2.建立机器人多模态感知下的融合控制规律；

步骤3.建立机器人约束操作动态环境的重构，实现实时避障；

步骤4.结合实时重构的动态环境，融合多传感信息，利用神经网络算法实现机器人运动路径的实时动态规划，提高机器人的自我学习能力，优化路径的平滑性与运动效率；

步骤5.对表面缺陷特征进行采集，对软件进行训练，使其具有自动判别能力；

步骤6.通过通过线扫相机在滑条侧面扫描从而计算出碳滑条厚度；

步骤7.对受电弓碳滑条及瓷瓶的定位。

优选的，所述的步骤1.受电弓检测方式及数学分析模型构建，具体方式如下：3D扫描技术与逆向工程技术在此处发挥了关键作用，3D扫描技术可以直接在实物通过扫描得到其点云数据，进而利用逆向工作技术把得到的点云数据进行三维建模，并最终得到实物的三维模型，以用于机器人的离线编程及RobotStudio与VisualStusio的联合仿真；

把相关数据在模型构建时以参数化的形式表示，在仿真时通过给参数赋不同的值就模拟工件的不同状况。