王昊鵬

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

關(guān)鍵詞：智能化;軌道巡檢機器人;機械結(jié)構(gòu);設(shè)計策略

前言：在對智能化軌道巡檢機器人進行設(shè)計的過程中，主要應(yīng)圍繞著四個方面進行。第一是對巡檢機器人中的行走驅(qū)動結(jié)構(gòu)進行設(shè)計;第二是使其探測設(shè)備具有足夠的伸縮性能;第三是對其外殼防護進行合理設(shè)計;第四是對其總體模型進行合理設(shè)計。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際工作要求。

一、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

在本次所研究的智能化軌道巡檢機器人中，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行劃分;底座主要按照單軌底座和鐵軌底座進行劃分。在該結(jié)構(gòu)的電子倉設(shè)計中，上外殼和底板之間形成了一個良好的密閉空間，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行連接，將兩個輪設(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、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

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

（一）弧形外殼設(shè)計

在該機器人中，其弧形外殼主要按照上外殼和底板進行劃分，這兩者之間通過插銷以及卡扣進行連接。具體設(shè)計中，為實現(xiàn)外殼質(zhì)量的最大化降低，以此來實現(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，這樣便可實現(xiàn)整體質(zhì)量的有效降低，同時也可以讓機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)合理的排布來達到重心降低效果，以此來降低事故發(fā)生幾率。對于上外殼，設(shè)計中主要應(yīng)用的是復(fù)合型材料，以此來實現(xiàn)外殼強度及其使用壽命的良好保障。

在對上外殼進行設(shè)計時，之所以將其外形設(shè)計為弧形，其主要思路包括以下幾個方面：第一，弧形設(shè)計可讓上外殼和底板之間因空氣流速不同而形成壓強差，這樣便可讓該裝置對于地面的壓力得到一定程度的降低;第二，將側(cè)面設(shè)計為弧形，可使其碰撞體積減小，讓外殼得到更好的保護;第三，將側(cè)邊設(shè)計為流線型，可以讓電子倉中的裝置、主動輪以及底部輪軸之間達到良好的聯(lián)動效果;第四，通過小樣板3D加工的形式，可實現(xiàn)容納體積的進一步增加;第五，這種設(shè)計在外觀上更具簡潔、美觀效果[2]。

在對外殼和裝置設(shè)備進行聯(lián)動設(shè)計時，首先需要將兩個超聲波距離檢測設(shè)備設(shè)置到弧形外殼面的末端，將機器人、軌道和地面之間的高度距離作為依據(jù)，對超聲波距離檢測儀適當進行下旋處理，并使其目標延長線在一點匯聚。其次是在外殼外側(cè)進行溫度傳感器設(shè)置，這樣既可以避免電池和驅(qū)動電機發(fā)熱對溫度測量的干擾，也可以直接進行軌道溫度數(shù)據(jù)的實時獲取。

（二）鐵軌底座設(shè)計

在進行該機械結(jié)構(gòu)的鐵軌底座設(shè)計中，出于對鐵軌自身形狀的考慮，主要通過軌道輪內(nèi)扣的方式進行設(shè)計，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)計中，特進行了兩個行走輪的增設(shè)，以此來確保整體結(jié)構(gòu)承重的分散性。但是因為火車在拐彎過程中的質(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，對于不同半徑的軌道，其外軌和內(nèi)軌之間的高度差也存在一定差異。而在智能化巡檢機器人的具體運行中，因為需要對軌道的具體狀態(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巡檢工作的執(zhí)行便會受到不良影響，進而難以確保巡檢精度?；诖?，在具體設(shè)計中，機器人的行駛速度不應(yīng)超過火車行駛速度。同時，因為拐彎位置的輪緣在行駛中會受到一定程度的摩擦，所以技術(shù)人員需要定期對輪子進行檢查，對于磨損嚴重的輪子，應(yīng)及時進行更換處理。通過這樣的方式，才可以讓機器人的智能化巡檢效果得以良好保障。

（三）單軌底座設(shè)計

在對該機械結(jié)構(gòu)中的單軌底座進行設(shè)計時，需要將單軌的軌道梁形狀作為依據(jù)來進行合理設(shè)計。本次所設(shè)計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更具穩(wěn)定性的運行環(huán)境。借助于行走輪，不僅可以為裝置的行走提供驅(qū)動，同時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，在對智能化軌道巡檢機器人進行機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，為使其與軌道之間達到良好的適應(yīng)效果，設(shè)計者一定要根據(jù)實際的軌道情況和火車速度等來進行其機械結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計。在此過程中，首先需要對整體的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并明確各個部分的主要設(shè)計參數(shù)，以此來為后續(xù)的細化設(shè)計奠定良好基礎(chǔ)。接下來需要根據(jù)實際情況，結(jié)合實際應(yīng)用需求，對該機械結(jié)構(gòu)的弧形外殼、鐵軌底座以及單軌底座進行科學(xué)設(shè)計。通過這樣的方式，才可以讓智能化鐵路機器人得以良好應(yīng)用。

參考文獻：

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

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

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