CN116513111A - 一种火车车厢散料余料清扫***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于清扫设备技术领域，公开了一种火车车厢散料余料清扫***及方法，搬运机器人用于将地面清扫机器人和墙面清扫机器人放置在车厢里侧；地面清扫机器人用于对车厢里侧底部进行清扫；墙面清扫机器人用于对车厢内壁进行清扫，余料回收站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人收集的余料进行回收；货车通过无线信号与余料回收站连接，所述货车用于对余料回收站回收的余料进行运输；机器人充电站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人进行充电。本发明首次提出把清扫机器人从车厢上方放入车厢的清扫方法，成本低，效率高；不需要开车门，没有二次污染，简单，高效，很好的解决了现在人工清扫的弊端，完成自动装车工作，节省了人力。

Description

一种火车车厢散料余料清扫***及方法

技术领域

本发明属于清扫设备技术领域，尤其涉及一种火车车厢散料余料清扫***及方法。

背景技术

目前，运输矿石和火车车厢在卸完车以后，车厢会残留很多余矿，不符合铁路的相关规定，不允许上路，因此需要将车厢余矿进行清扫。

现有的清扫方式主要是人工清扫，清车工作环境属于脏差累环境，雨季(南方基本半年为雨季)清车难，车厢里面余矿板结、有些矿石呈现烂泥状，很难清理和清扫；矿石比重大，比重比石头大一倍，容易板结，板结以后非常硬，传统的扫把完全清扫不动。有些矿粉遇到雨水会变成粘稠状，非常难处理干净。而且需要开车门进入车厢清扫，清扫结束要关车门，要用稻草和泡沫胶重新密封车门；人工清扫时间长，经常车皮积压。车厢余料需要二次回收，工人清扫完的矿石堆放在铁路旁边，需要铲车把矿石铲拢堆再铲到货车上，费时费力。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的车厢清扫方式主要是人工清扫，效率低下，清理不彻底，费时费力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种火车车厢散料余料清扫***及方法。

本发明是这样实现的，一种火车车厢散料余料清扫***包括：

搬运机器人，用于将地面清扫机器人和墙面清扫机器人放置在车厢里侧；

地面清扫机器人，用于对车厢里侧底部进行清扫；

墙面清扫机器人，用于对车厢内壁进行清扫。

进一步，所述地面清扫机器人和墙面清扫机器人分别设置有料仓，所述料仓内设置有检测物料多少的传感器。

进一步，还包括有余料回收站，所述余料回收站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人收集的余料进行回收。

进一步，还包括有货车，所述货车通过无线信号与余料回收站连接，所述货车用于对余料回收站回收的余料进行运输。

进一步，所述余料回收站设置有物料检测***，用于对物料的体积进行检测。

进一步，还包括有机器人充电站，所述机器人充电站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人进行充电。

本发明的另一目的在于提供一种火车车厢散料余料清扫方法，所述火车车厢散料余料清扫方法包括：

步骤一，搬运机器人把墙面清扫机器人从车厢的上方挂到车厢壁上，墙面清扫机器人开始沿车厢壁清扫工作；

步骤二，搬运机器人把地面清扫机器人从车厢的上方放入车厢里开始清扫，机器人把清扫出来的余矿暂存在自己的料仓中，当传感器测量到料仓满时，会自动走到搬运机器人指定地点，由搬运机器人把料仓提出来，倒到余料回收站，再把空料仓放回地面清扫机器人身上继续清扫直到全部清扫完毕；

步骤三，由搬运机器人分别把墙面清扫机器人和地面清扫机器人从车厢的上方取出，放到机器人充电站充电，并向火车控制室发出车厢清扫完毕信号，等待下一节车厢的清扫。

步骤四，余料回收站装满***自动通知汽车过来拉走，货车只要开到回收站下方，回收站会自动打开下方底板，让矿料落到汽车车厢，完成自动装车工作。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、本发明首次提出把清扫机器人从车厢上方放入车厢的清扫方法，成本低，效率高；不需要开车门，没有二次污染，简单，高效，很好的解决了现在人工清扫的弊端。

本发明把地面清扫和墙面清扫分开，设计了墙面清扫机器人，有效解决墙面清扫正压力问题，确保机器人能够清扫干净。因为矿石粘稠，有磁性，会粘在墙面上很难清扫，需要很大的正压力才能清除。

本发明的余矿回收站在汽车的上方，余料回收站装满***会自动通知汽车过来拉走，汽车只要开到回收站下方，回收站会自动打开下方底板，让矿料落到汽车车厢，完成自动装车工作，节省了人力。

本发明从车厢上方放入清扫机器人还很好的解决了机器人控制的技术问题，使机器人的定位和位置控制更加准确可靠，大大降低机器人制造成本。

本发明是一个多机器人协同工作的***，机器人和机器人之间配合密切，默契性高。

第二，本发明可以3分钟完成一节车厢，可以替代6名清扫工人，成本很低。

第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

本发明的技术方案转化后的预期收益为每年1000万元，这个技术还可以推广到煤炭、冶金等行业，市场前景会更大。

(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

本发明的技术方案填补了国内外钢铁行业技术空白。

(3)本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

本发明的技术方案解决了钢铁行业一个老大难问题，清扫工人招工难，年轻人不愿干，近20年没有招到工人，队伍老龄化严重，本发明解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的火车车厢散料余料清扫***的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的墙面清扫机器人的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的地面清扫机器人的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的墙面清扫机器人安装在车厢上面的局部放大图；

图5是本发明实施例提供的***通信结构图；

图6是本发明实施例提供的控制***方框图；

图7是本发明实施例提供的电脑操作界面；

图8是本发明实施例提供的控制板PCB图；

图9是本发明实施例提供的无线网络PCB图。

图中：1、车厢；2、搬运机器人；3、地面清扫机器人；4、墙面清扫机器人；5、余料回收站；6、货车；7、支架；8、摆臂；9、电机；10、轨道轮；11、链条；12、滚刷，13、盘刷，14、万向支撑轮；15、料仓，16、机器人外壳，17、履带，18、盘刷，19、滚刀，20、滚刷，21、铲斗。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的火车车厢散料余料清扫***包括：

搬运机器人2，用于将地面清扫机器人和墙面清扫机器人放置在车厢里侧；

地面清扫机器人3，用于对车厢里侧底部进行清扫；

地面清扫机器人由料仓15，机器人外壳16，履带17，盘刷18，滚刀19，滚刷20，铲斗21组成，工作过程：履带推动机器人往前走，滚刷把矿石扫入铲斗，铲斗装满再把矿石倒入料仓，料仓装满再由搬运机器人拿到回收站，回收站自动倒料。盘刷是可以收起和放下的，他的作用是把机器人不方便清扫部位例如角落和障碍物后面的矿石扫出来；滚刀的作用是破碎，把那些粘稠的和板结的矿石打碎并刮到铲斗。

墙面清扫机器人4，用于对车厢内壁进行清扫；

墙面清扫机器人由支架7；摆臂8；电机9；轨道轮10；链条11；滚刷12，盘刷13，万向支撑轮14组成。

1)支架7：作为机器人的主体框架，支撑着其他部件的安装和运动。

2)摆臂8：与支架相连的可活动臂，通过电机的驱动和链条的传动，使机器人能够在墙面上***。

3)电机9：作为机器人的动力源，驱动链条和滚刷等清扫工具的运动。

4)轨道轮10：位于机器人的头部和尾部，用于保持机器人在墙面上的平衡，同时保证机器人的稳定运动。

5)链条11：连接电机和摆臂，传递电机的动力，使机器人能够在墙面上***。

6)滚刷12和盘刷13：用于清扫墙面和天花板上的灰尘和污物。

7)万向支撑轮14：位于机器人的底部，用于支撑机器人在墙面上的运动，并保持机器人的稳定性。

机器人通过电机驱动链条和滚刷等清扫工具的运动，在墙面和天花板上***，清洁污垢和灰尘。同时，通过添加感知与控制***、清扫***、能源管理***、人机交互界面、安全保障***和可拆卸设计等功能，可以实现机器人的自主导航、避障、远程控制和数据共享等高级功能，提高机器人的智能化、高效性、安全性和可靠性。

如图4所示为墙面清扫机器人安装在车厢上面的局部放大图，从图中可以看出一个摆臂上面有两个轨道轮，两个万向支撑轮和一个驱动电机，两个摆臂有弹簧夹紧车厢。滚刷和盘刷联动清扫墙面的矿石。

余料回收站，用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人收集的余料进行回收；

货车，通过无线信号与余料回收站连接，用于对余料回收站回收的余料进行运输；

机器人充电站，用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人进行充电。

本发明实施例中的地面清扫机器人设置有料仓，所述料仓内设置有检测物料多少的传感器。

本发明实施例中的余料回收站设置有物料检测***，用于对物料的体积进行检测。

本发明的工作原理是：首先由搬运机器人2把墙面清扫机器人3从车厢1的上方挂到车厢壁上，该机器人就开始沿车厢壁清扫工作，可以直角转弯。然后搬运机器人2把地面清扫机器人3从车厢1的上方放的车厢里开始清扫，机器人把清扫出来的余矿暂存在自己的料仓15中，当传感器测量到料仓满了，就会自动走到搬运机器人2指定地点，由搬运机器人2把料仓15提出来，倒到余料回收站5，再把空料仓放回地面清扫机器人3身上继续清扫直到全部清扫完毕，达到铁路要求。再由搬运机器人2分别把墙面清扫机器人4和地面清扫机器人3从车厢1的上方拿出来放到机器人充电站16充电，并给火车发出车厢清扫完毕信号，等待下一节车厢的清扫。当余料回收站5装满时，***会自动通知货车6过来拉走，货车6只要开到回收站5下方，回收站5会自动打开下方底板，让矿料落到货车6车厢，完成自动装车工作。

如图5所示，为***通信结构图，***采用一个1700兆速率的无线路由器作为通信的核心单元，***由主控电脑、搬运机器人、地面清扫机器人、侧面清扫机器人、推车机接口和回收站5个部分组成，他们之间是通过无线网络相连。

推车机把车厢推到位，PLC给一个24v到位信号(输入)，搬运机器人开始把地面清扫机器人和侧面清扫机器人放入火车车厢内进行矿石清扫，地面机器人每次装满料仓就会回到出发区，由搬运机器人把料仓提到回收站，并放入一个干净料仓，机器人继续清扫，一节车厢的清扫时间要求不超过3分钟，3分钟后再把清扫机器人从车厢里面拿出来，放到机器人充电桩充电。发出清扫结束信号给推车机(输出)。推车机再推下一节要清扫的车厢过来。

回收站由两个功能，一个是自动倒料，另一个是装车，拉矿石的货车开到回收站下方，回收站的下底板往两边打开，矿石直接进入货车车厢，不再需要人工装车。货车开走后，回收站底板自动关好。回收站安装传感器可以感知矿石的多少，方便货车司机和调度员操作。

如图6所示为控制***方框图，***包括：视频监控***，中央控制***，充电***，无线网络***，地面清扫机器人，回收站，搬运机器人，墙面清扫机器人。地面清扫机器人包括：位置控制***，温度控制***，伺服驱动***，电池***，机器视觉***，ROS***，无线网络***。回收站包括：自动倒料，自动装车和无线网络***。搬运机器人包括：机器视觉和无线网络。墙面清扫机器人包括：位置控制***，清扫***，电池***，机器视觉***和无线网络***。

如图7所示为本发明实施例的电脑操作界面；

如图8所示为本发明实施例的控制板PCB图；

如图9所示为本发明实施例的无线网络PCB图。

本发明在柳钢焦化车间进行了实际落地使用，使用效果良好。一般工况的平均清扫时间为2分50秒，严重工况的清扫时间平均5分30秒，雨季工况的平均清扫时间为4分50秒。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，所述火车车厢散料余料清扫***包括：

搬运机器人，用于将地面清扫机器人和墙面清扫机器人放置在车厢里侧；

地面清扫机器人，用于对车厢里侧底部进行清扫；

墙面清扫机器人，用于对车厢内壁进行清扫。

2.如权利要求1所述的火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，所述地面清扫机器人设置有料仓，所述料仓内设置有检测物料多少的传感器。

3.如权利要求1所述的火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，还包括有余料回收站，所述余料回收站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人收集的余料进行回收。

4.如权利要求3所述的火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，还包括有货车，所述货车通过无线信号与余料回收站连接，所述货车用于对余料回收站回收的余料进行运输。

5.如权利要求3所述的火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，所述余料回收站设置有物料检测***，用于对物料的体积进行检测。

6.如权利要求1所述的火车车厢散料余料清扫***，其特征在于，还包括有机器人充电站，所述机器人充电站用于对地面清扫机器人和墙面清扫机器人进行充电。

7.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的火车车厢散料余料清扫***的火车车厢散料余料清扫方法，其特征在于，所述火车车厢散料余料清扫方法包括：

步骤一，搬运机器人把墙面清扫机器人从车厢的上方挂到车厢壁上，墙面清扫机器人开始沿车厢壁清扫工作；

步骤二，搬运机器人把地面清扫机器人从车厢的上方放入车厢里开始清扫，机器人把清扫出来的余矿暂存在自己的料仓中，当传感器测量到料仓满时，会自动走到搬运机器人指定地点，由搬运机器人把料仓提出来，倒到余料回收站，再把空料仓放回地面清扫机器人身上继续清扫直到全部清扫完毕；

步骤三，由搬运机器人分别把墙面清扫机器人和地面清扫机器人从车厢的上方取出，放到机器人充电站充电，并向火车控制室发出车厢清扫完毕信号，等待下一节车厢的清扫；

步骤四，余料回收站装满***自动通知汽车过来拉走，货车只要开到回收站下方，回收站会自动打开下方底板，让矿料落到汽车车厢，完成自动装车工作。