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        軌道智能巡檢機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

        2022-02-25 08:48:49王昊鵬
        科技信息·學(xué)術(shù)版 2022年8期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略智能化

        王昊鵬

        摘要:本文主要對(duì)智能化軌道巡檢機(jī)器人進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。文章主要分兩大部分,在第一部分,主要分析了該機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì);在第二部分,主要分析了該機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì),包括弧形外殼設(shè)計(jì)、軌道底座設(shè)計(jì)以及單軌底座設(shè)計(jì)。希望通過本次的分析,可以為智能化軌道巡檢機(jī)器人的合理設(shè)計(jì)及其應(yīng)用提供科學(xué)參考。

        關(guān)鍵詞:智能化;軌道巡檢機(jī)器人;機(jī)械結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)策略

        前言:在對(duì)智能化軌道巡檢機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,主要應(yīng)圍繞著四個(gè)方面進(jìn)行。第一是對(duì)巡檢機(jī)器人中的行走驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);第二是使其探測設(shè)備具有足夠的伸縮性能;第三是對(duì)其外殼防護(hù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì);第四是對(duì)其總體模型進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。通過這樣的方式,才可以有效確保其智能化巡檢質(zhì)量,滿足智能化軌道巡檢的實(shí)際工作要求。

        一、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

        在本次所研究的智能化軌道巡檢機(jī)器人中,其主要的組成部分包括弧形外殼和底座,其中弧形外殼主要按照上外殼和底板進(jìn)行劃分;底座主要按照單軌底座和鐵軌底座進(jìn)行劃分。在該結(jié)構(gòu)的電子倉設(shè)計(jì)中,上外殼和底板之間形成了一個(gè)良好的密閉空間,可供相應(yīng)期間的拆卸和安裝,兩種軌道底座和外殼底板之間通過插槽和卡扣進(jìn)行連接,將兩個(gè)輪設(shè)置在單軌底座上,可以讓裝置和軌道之間的摩擦得以有效降低[1]。

        二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

        在本次所研究的智能化軌道巡檢機(jī)器人中,其主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括三個(gè)方面,第一是弧形外殼設(shè)計(jì),第二是鐵軌底座設(shè)計(jì),第三是單軌底座設(shè)計(jì)。以下是其具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析:

        (一)弧形外殼設(shè)計(jì)

        在該機(jī)器人中,其弧形外殼主要按照上外殼和底板進(jìn)行劃分,這兩者之間通過插銷以及卡扣進(jìn)行連接。具體設(shè)計(jì)中,為實(shí)現(xiàn)外殼質(zhì)量的最大化降低,以此來實(shí)現(xiàn)電子倉中探測設(shè)備伸縮性及其可容納性的良好保障,特將具有較輕密度的材料用作外殼材料,這樣便可實(shí)現(xiàn)整體質(zhì)量的有效降低,同時(shí)也可以讓機(jī)器人的行走輪壓力得以有效減輕。在電子倉中,探測設(shè)備在弧形外殼底板上安裝,并通過科學(xué)合理的排布來達(dá)到重心降低效果,以此來降低事故發(fā)生幾率。對(duì)于上外殼,設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用的是復(fù)合型材料,以此來實(shí)現(xiàn)外殼強(qiáng)度及其使用壽命的良好保障。

        在對(duì)上外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),之所以將其外形設(shè)計(jì)為弧形,其主要思路包括以下幾個(gè)方面:第一,弧形設(shè)計(jì)可讓上外殼和底板之間因空氣流速不同而形成壓強(qiáng)差,這樣便可讓該裝置對(duì)于地面的壓力得到一定程度的降低;第二,將側(cè)面設(shè)計(jì)為弧形,可使其碰撞體積減小,讓外殼得到更好的保護(hù);第三,將側(cè)邊設(shè)計(jì)為流線型,可以讓電子倉中的裝置、主動(dòng)輪以及底部輪軸之間達(dá)到良好的聯(lián)動(dòng)效果;第四,通過小樣板3D加工的形式,可實(shí)現(xiàn)容納體積的進(jìn)一步增加;第五,這種設(shè)計(jì)在外觀上更具簡潔、美觀效果[2]。

        在對(duì)外殼和裝置設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí),首先需要將兩個(gè)超聲波距離檢測設(shè)備設(shè)置到弧形外殼面的末端,將機(jī)器人、軌道和地面之間的高度距離作為依據(jù),對(duì)超聲波距離檢測儀適當(dāng)進(jìn)行下旋處理,并使其目標(biāo)延長線在一點(diǎn)匯聚。其次是在外殼外側(cè)進(jìn)行溫度傳感器設(shè)置,這樣既可以避免電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)熱對(duì)溫度測量的干擾,也可以直接進(jìn)行軌道溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取。

        (二)鐵軌底座設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行該機(jī)械結(jié)構(gòu)的鐵軌底座設(shè)計(jì)中,出于對(duì)鐵軌自身形狀的考慮,主要通過軌道輪內(nèi)扣的方式進(jìn)行設(shè)計(jì),也就是讓底座輪的內(nèi)側(cè)和軌道接觸,輪緣則起到導(dǎo)向以及防脫軌作用。相比較單軌形式的底座而言,在鐵軌底座設(shè)計(jì)中,特進(jìn)行了兩個(gè)行走輪的增設(shè),以此來確保整體結(jié)構(gòu)承重的分散性。但是因?yàn)榛疖囋诠諒澾^程中的質(zhì)量非常大,為確?;疖嚬諒澾^程中的向心力,外軌通常都比內(nèi)軌高一些;同時(shí),對(duì)于不同半徑的軌道,其外軌和內(nèi)軌之間的高度差也存在一定差異。而在智能化巡檢機(jī)器人的具體運(yùn)行中,因?yàn)樾枰獙?duì)軌道的具體狀態(tài)、隧道環(huán)境以及是否有異物入侵情況進(jìn)行三位一體的檢測,所以其行駛速度需要得到合理控制。如果行駛速度太快,拍攝以及錄像等各項(xiàng)巡檢工作的執(zhí)行便會(huì)受到不良影響,進(jìn)而難以確保巡檢精度。基于此,在具體設(shè)計(jì)中,機(jī)器人的行駛速度不應(yīng)超過火車行駛速度。同時(shí),因?yàn)楣諒澪恢玫妮喚壴谛旭傊袝?huì)受到一定程度的摩擦,所以技術(shù)人員需要定期對(duì)輪子進(jìn)行檢查,對(duì)于磨損嚴(yán)重的輪子,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換處理。通過這樣的方式,才可以讓機(jī)器人的智能化巡檢效果得以良好保障。

        (三)單軌底座設(shè)計(jì)

        在對(duì)該機(jī)械結(jié)構(gòu)中的單軌底座進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),需要將單軌的軌道梁形狀作為依據(jù)來進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。本次所設(shè)計(jì)的單軌底座輪子有兩種,其一是穩(wěn)定輪,其二是導(dǎo)向輪(也叫做行走輪),其功能類似于城市輕軌,但是相比較輕軌底座而言,這種單軌底座在同樣運(yùn)行速度的情況下更不容易被磨損。導(dǎo)向輪以及穩(wěn)定輪需要在單軌道梁側(cè)面進(jìn)行設(shè)置,以此來確保整體裝置的平衡效果。通過穩(wěn)定輪的合理應(yīng)用,也可以為電子倉中的裝置提供一個(gè)更具穩(wěn)定性的運(yùn)行環(huán)境。借助于行走輪,不僅可以為裝置的行走提供驅(qū)動(dòng),同時(shí)也可以通過防滑材料的包裹來增大摩擦,讓無效做功得以顯著降低,且能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎厚度的適當(dāng)增加,讓行走輪和地面之間具有更大的接觸面積,以此來確保輪胎的承重效果[3]。

        結(jié)束語:

        綜上所述,在對(duì)智能化軌道巡檢機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,為使其與軌道之間達(dá)到良好的適應(yīng)效果,設(shè)計(jì)者一定要根據(jù)實(shí)際的軌道情況和火車速度等來進(jìn)行其機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。在此過程中,首先需要對(duì)整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并明確各個(gè)部分的主要設(shè)計(jì)參數(shù),以此來為后續(xù)的細(xì)化設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。接下來需要根據(jù)實(shí)際情況,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求,對(duì)該機(jī)械結(jié)構(gòu)的弧形外殼、鐵軌底座以及單軌底座進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。通過這樣的方式,才可以讓智能化鐵路機(jī)器人得以良好應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]于子良,黃志輝,楊玨,張文明.軌道隧道巡檢現(xiàn)狀及智能檢測機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)車電傳動(dòng),2020(06):137-142.

        [2]陳志穎.鐵路設(shè)備房屋機(jī)器人巡檢系統(tǒng)安全研究與應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2021(04):139-143.

        [3]王健.鐵路機(jī)輛車底智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)研究[J].工程技術(shù)研究,2018(08):210-211.

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