1.本发明涉及轨道清洁技术领域，具体是一种铁路轨道清洁机器人。


背景技术：

2.铁轨作为轨道交通的重要载体，在现代交通运输业中发挥着极其重要的作用，随着铁路轨道使用时间的加长和外界暴露环境的影响，轨道上不可避免会粘黏污染物，而且由于轨道是由两条平行设置的钢轨组成，且钢轨为工字型截面，因此轨道在长时间使用时，钢轨的两侧壁会粘附油脂、灰尘等污染物，这些污染物会对轨道造成腐蚀。
3.现有对铁轨进行清扫养护通常采用人工来进行，长时间的清扫工作会使工人出现疲劳，降低清扫铁轨的效率，并且人工清扫还面临火车的威胁，因此急需要一种铁路轨道清洁机器人来代替人工对铁轨进行自动清洁。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种铁路轨道清洁机器人，以解决上述背景技术的问题。
5.本发明技术方案是：一种铁路轨道清洁机器人，包括底盘、行走机构、支撑箱、连接柱、角度调节机构、第一清扫机构和控制箱；行走机构设置在底盘的下方；支撑箱通过升降机构设置在底盘上；连接柱竖直设置支撑箱内，其上端延伸至支撑箱外垂直固定有连接杆，连接杆的底部通过固定杆固定有水平设置的安装箱；角度调节机构设置在支撑箱内且与连接柱的下端连接，用于调节连接柱的周向转动角度；第一清扫机构设置在安装箱的底部，第一清扫机构用于对两条钢轨的侧壁进行清扫；控制箱设置在底盘上，控制箱上设有视觉摄像头和激光测距传感器，控制箱内设有图像识别模块、控制器和工作电源，所述行走机构、升降机构、角度调节机构、第一清扫机构、视觉摄像头、激光测距传感器以及图像识别模块分别与所述控制器电连接。
6.进一步地，所述第一清扫机构包括固定在安装箱内的第一电机，第一电机的输出轴连接有水平设置的转轴，转轴的另一端与所述安装箱的内壁转动连接，转轴上设有平行设置的两组清扫组件，每组清扫组件对应位于每个钢轨的正上方，所述清扫组件包括两个圆柱凸轮、两个第一轮轴和两个连接座；两个圆柱凸轮均套装在转轴上，且位于钢轨的两侧，两个圆柱凸轮的上的凸轮槽对称设置；两个第一轮轴竖直卡装在第一导向槽缝上，所述第一导向槽缝开设在安装箱的底部且沿安装箱的长度方向设置，两个第一轮轴的上端延伸至安装箱内分别对应滑动卡装在两个凸轮槽内，每个第一轮轴上均固定有支撑块，所述支撑块位于第一导向槽缝的上方，两个第一轮轴的下端延伸至安装箱外分别转动连接有水平设置的第一清扫轮，两个第一清扫轮分别与钢轨两侧的侧壁接触；两个连接座分别对称固定在两个第一轮轴的内侧壁上，每个连接座正对第一轮轴的侧壁上均设有安装槽，每个安装槽内滑动卡装有滑块，每个滑块通过多个水平设置的第一弹簧与所述第一轮轴的侧壁连接，每个滑块的底部垂直固定有第二轮轴，每个第二轮轴均滑动卡装在第二导向槽缝内，所述第二导向槽缝开设在连接座的底部，每个第二轮轴的下端均延伸至连接座外转动连接有
第二清扫轮，两个第二清扫轮分别与钢轨的顶部两侧壁接触，第二清扫轮的直径小于所述第一清扫轮的半径。
7.进一步地，所述安装箱的底部设有第二清扫机构，第二清扫机构用于对两条钢轨的顶部进行清扫。
8.更进一步地，所述第二清扫机构包括两个分别通过固定架固定在安装箱底部的第二电机，每个第二电机对应位于每条钢轨的正上方，每个第二电机的输出轴向下设置且连接有清扫刷，清扫刷与所述钢轨的顶部接触。
9.更进一步地，所述行走机构包括设置在底盘上的行走轮，每个行走轮均连接有轮毂电机与转向电机，轮毂电机与转向电机分别与所述控制器电连接。
10.进一步地，所述升降机构包括固定在所述底盘顶部两侧的液压缸，两个液压缸的移动端分别与所述支撑箱的底部固定。
11.进一步地，所述角度调节组件包括：第一电机，固定在所述固定块的侧壁上，第一电机的输出轴竖直朝上设置，第一电机与所述控制器信号连接；同步带轮，套装固定在所述第一电机的输出轴上，所述支撑盘的周向侧壁上设有齿槽，同步带轮与支撑盘上的齿槽之间通过同步带连接；套筒，固定在所述支撑盘的底部，套筒与支撑盘同心设置，套筒的另一端与第一安装槽转动连接，所述第一安装槽开设在固定块的顶部，所述支撑柱与支撑槽转动连接。
12.更进一步地，所述安装箱的底部两侧分别对称固定有安装块，两个安装块分别位于第一清扫机构和第二清扫机构的后方，每个安装块的底部均开设有t型槽，每个t型槽的内顶面上均设有压力传感器，压力传感器与所述控制器电连接，每个t型槽内均滑动卡装有t型滑块，压力传感器的两侧分别设置多个竖直设置的第二弹簧，多个第二弹簧的两端分别与所述t型槽的内顶面以及t型滑块的顶部连接，两个t型滑块的底部均延伸至安装块外，且两个t型滑块正对的侧壁上转动连接有连接轴，连接轴的两侧套装固定有与所述两条钢轨相互配合的滚轮。
13.进一步地，所述角度调节机构包括固定在支撑箱内的第三电机，第三电机的输出轴上套装固定有齿轮，所述连接柱上套装固定有齿圈，齿圈与所述齿轮啮合，所述连接柱的底部通过轴承与所述支撑箱的内底面转动连接。
14.进一步地，所述底盘的前后两侧壁上分别固定有支撑架，每个支撑架上均固定有气缸，每个气缸的移动端均延伸至支撑架的下方固定有稳固块，每个气缸均与所述控制器电连接。
15.所述安装箱的前后侧壁上均设有清扫铲，清扫铲呈三角形。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明能够通过视觉摄像头与行走装置的配合来自动沿铁轨进行行走，并且行走的过程中通过第一清扫机构能够对轨道侧面的附着物进行清扫，通过第二清扫机构能够对铁轨顶部进行清扫，不需要依赖人工进行清扫，不仅提高了清扫效率还提高了轨道的寿命。
18.2、本发明通过视觉摄像头还能够观察轨道前方是否有火车行驶或者障碍物，然后通过角度调节机构来转动连接柱，连接柱转动的同时带动连接杆、固定杆、安装箱和第一清扫机构同步转动并从转到铁轨的侧方来对火车进行避让，提高了装置的安全性。
19.3、本发明通过设置的清扫铲，能够在沿铁轨清扫的过程中，提前将轨道上出现的大块杂物铲向轨道两侧，避免引发危险。
附图说明
20.图1为本发明的主视图；
21.图2为本发明的主视结构示意图；
22.图3为本发明图2中的a处局部放大结构示意图；
23.图4为本发明中第一清扫机构初始位置结构示意图；
24.图5为本发明的俯视图。
具体实施方式
25.下面结合附图1到5，对本发明的具体实施方式进行详细描述。在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
26.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征；在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.需要说明的是，本发明中出现的电器元件均与外界的控制器以及工作电源电连接，并且控制器可为计算机等起到控制的常规已知设备，不涉及到任何创新。
28.实施例
29.如图1到图5所示，本发明提供一种铁路轨道清洁机器人，包括底盘1、行走机构、支撑箱2、连接柱21、角度调节机构、第一清扫机构和控制箱4；行走机构设置在底盘1的下方；支撑箱2通过升降机构设置在底盘1上；连接柱21竖直设置支撑箱2内，其上端延伸至支撑箱2外垂直固定有连接杆22，连接杆22的底部通过固定杆23固定有水平设置的安装箱3；角度调节机构设置在支撑箱2内且与连接柱21的下端连接，用于调节连接柱21的周向转动角度；第一清扫机构设置在安装箱3的底部，第一清扫机构用于对两条钢轨的侧壁进行清扫；控制箱4设置在底盘1上，控制箱4上设有视觉摄像头8和激光测距传感器，控制箱4内设有图像识别模块、控制器和工作电源，所述行走机构、升降机构、角度调节机构、第一清扫机构、视觉摄像头8、激光测距传感器以及图像识别模块分别与所述控制器电连接。
30.在清扫铁轨时，通过视觉摄像头8与图像识别模块的配合来对轨道进行识别，并利用激光测距传感器对底盘1与轨道之间的距离进行测距，控制器根据测量的距离来控制行走机构带动底盘1沿轨道的方向进行移动，并使得底盘1与轨道之间的距离保持一定，若底盘1与轨道之间的间距过大时，控制器控制行走机构带动底盘1靠近轨道移动，若底盘1与轨道之间的间距过小时，控制器控制行走机构带动底盘1远离轨道移动，同时控制器控制升降机构通过带动支撑箱2、连接柱21、连接杆22、固定杆23和安装箱3同步进行升降，来使得第一清扫机构与两个钢轨的侧壁接触进行清扫，清扫的过程中，底盘1通过行走机构沿轨道的
方向进行平行移动从而对铁轨进行清扫，同时利用视觉摄像头8还能对铁轨远方的物体进行观测，若铁轨远处有火车行驶过来，视觉摄像头8观测到火车信息后传递给控制器，控制器控制升降机构带动第一清扫机构向上移动并脱离铁轨，然后控制器控制角度调节机构来使得连接柱21转动，连接柱21转动的同时带动连接杆22、固定杆23、安装箱3和第一清扫机构同步转动并从转到铁轨的侧方，从而避免与火车发生碰撞，不仅避免了与火车碰撞危险的情况发生还能使得装置不被损坏。
31.具体地，如图2到图4所示，所述第一清扫机构包括固定在安装箱3内的第一电机301，第一电机301为自锁电机，第一电机301的输出轴连接有水平设置的转轴302，转轴302的另一端与所述安装箱3的内壁转动连接，转轴302上设有平行设置的两组清扫组件，每组清扫组件对应位于每个钢轨的正上方，所述清扫组件包括两个圆柱凸轮303、两个第一轮轴305和两个连接座309；两个圆柱凸轮303均套装在转轴302上，且位于钢轨的两侧，两个圆柱凸轮303的上的凸轮槽304对称设置；两个第一轮轴305竖直卡装在第一导向槽缝306上，所述第一导向槽缝306开设在安装箱3的底部且沿安装箱3的长度方向设置，两个第一轮轴305的上端延伸至安装箱3内分别对应滑动卡装在两个凸轮槽304内，每个第一轮轴305上均固定有支撑块307，所述支撑块307位于第一导向槽缝306的上方，两个第一轮轴305的下端延伸至安装箱3外分别转动连接有水平设置的第一清扫轮308，两个第一清扫轮308分别与钢轨两侧的侧壁接触；两个连接座309分别对称固定在两个第一轮轴305的内侧壁上，每个连接座309正对第一轮轴305的侧壁上均设有安装槽310，每个安装槽310内滑动卡装有滑块311，每个滑块311通过多个水平设置的第一弹簧312与所述第一轮轴305的侧壁连接，每个滑块311的底部垂直固定有第二轮轴313，每个第二轮轴313均滑动卡装在第二导向槽缝314内，所述第二导向槽缝314开设在连接座309的底部，每个第二轮轴313的下端均延伸至连接座309外转动连接有第二清扫轮315，两个第二清扫轮315分别与钢轨的顶部两侧壁接触，第二清扫轮315的直径小于所述第一清扫轮308的半径。
32.通过第一清扫机构对两条钢轨的侧壁进行清扫时，参照图4，为第一清扫机构初始位置，控制器控制升降机构带动安装箱3向下移动，参照图2和图4当第一清扫轮308移动到与钢轨的侧壁平齐时，控制器控制升降机构停止移动，并控制第一电机301带动转轴302转动，转轴302转动的同时带动四个圆柱凸轮303同步转动，由于每条钢轨上方两侧的两个圆柱凸轮303的凸轮槽304对称设置，因此当每条钢轨上方两侧的两个圆柱凸轮303转动时，通过与第一导向槽缝306的配合，能够使得每条钢轨两侧设置的第一轮轴305相互靠近移动，使得每条钢轨两侧设置的第一清扫轮308与每条钢轨的两侧侧壁接触并进行夹持，当第一清扫轮308与钢轨的侧壁接触后，控制器控制第一电机301停止转动并进行自锁，使得转轴302停止转动来保持第一清扫轮308始终与钢轨的侧壁接触，由于第一清扫轮308与第一轮轴305转动连接，因此当第一清扫轮308沿着钢轨移动的过程中，利用第一清扫轮308与钢轨侧壁产生的摩擦力来带动第一清扫轮308进行转动从而来对钢轨侧壁的进行清扫，同时由于在每个第一轮轴305的内侧壁上设置有连接座309，连接座309通过第一弹簧312连接有滑块311，滑块311的底部通过第二轮轴313连接有第二清扫轮315，因此当每条钢轨两侧设置的第一轮轴305相互靠近移动时会带动连接座309以及第二清扫轮315第同步移动，每条钢轨两侧的第二清扫轮315会率先与钢轨顶部两侧进行接触，由于第二清扫轮315的直径小于第一清扫轮308的半径，此时第一清扫轮308还未与钢轨的侧壁接触，因此第一轮轴305会带
动第一清扫轮308继续移动，第一轮轴305继续移动的过程中，第二轮轴313在第二导向槽缝314的配合下带动滑块311将第一弹簧312向远离钢轨的方向压缩，直到第一清扫轮308与钢轨的侧壁接触后，第一轮轴305和连接座309停止移动，第二轮轴313在第一弹簧312的挤压状态下使得第二清扫轮315始终与钢轨顶部的侧壁始终接触，因此可以在移动的过程中对钢轨顶部侧壁进行清扫。
33.优选地，为了能够对钢轨顶部进行清扫，因此在所述安装箱3的底部设有两条钢轨的顶部进行清扫的第二清扫机构。
34.具体地，所述第二清扫机构包括两个分别通过固定架51固定在安装箱3底部的第二电机5，每个第二电机5对应位于每条钢轨的正上方，每个第二电机5的输出轴向下设置且连接有清扫刷52，清扫刷52与所述钢轨的顶部接触，当升降机构带动安装箱3向下移动到一定位置并通过第一清扫机构对每条钢轨的两侧壁进行清扫时，每个清扫刷52的底部恰好与每个钢轨的顶部接触，通过控制器控制第二电机5来带动清扫刷52进行转动来对钢轨的顶部进行清扫。
35.具体地，所述行走机构包括设置在底盘1上的行走轮101，每个行走轮101均连接有轮毂电机与转向电机，轮毂电机与转向电机分别与所述控制器电连接。
36.具体地，所述升降机构包括固定在所述底盘1顶部两侧的液压缸102，两个液压缸102的移动端分别与所述支撑箱2的底部固定。
37.优选地，为了能够方便控制器来控制升降机构带动安装箱3升降的到一定距离时，恰好能够使得第一清扫机构和第二清扫机构来对钢轨进行清扫，因此在所述安装箱3的底部两侧分别对称固定有安装块6，两个安装块6位于第一清扫机构的后方，每个安装块6的底部均开设有t型槽61，每个t型槽61的内顶面上均设有压力传感器62，压力传感器62与所述控制器电连接，每个t型槽61内均滑动卡装有t型滑块63，压力传感器62的两侧分别设置多个竖直设置的第二弹簧64，多个第二弹簧64的两端分别与所述t型槽61的内顶面以及t型滑块63的顶部连接，两个t型滑块63的底部均延伸至安装块6外，且两个t型滑块63正对的侧壁上转动连接有连接轴65，连接轴65的两侧套装固定有与所述两条钢轨相互配合的滚轮66。
38.当控制器通过升降机构来带动安装箱3下降时，由于连接轴65两侧连接的t型滑块63通过多个第二弹簧64与t型槽61的内顶面连接，因此连接轴65在重力作用下通过多个第二弹簧64被悬吊起来，安装箱3继续下降时，设置在连接轴65上的两个滚轮66会与两个钢轨的顶部接触，此时第一清扫轮308还未与钢轨的侧壁平齐且清扫刷52也未与钢轨的顶部接触，因此升降机构继续带动安装箱3向下移动，由于两个滚轮66被钢轨抵住保持当前位置不变，安装块6继续向下移动，使得t型滑块63相对t型槽61向上滑动从而将多个第二弹簧64进行挤压，当第一清扫轮308的位置与钢轨的侧壁平齐且清扫刷52与钢轨的顶部接触时，t型滑块63恰好触碰到压力传感器62，压力传感器62检测到压力值信息后发送给控制器，控制器收到信息后发出信号给升降机构并控制升降机构停止移动，从而将第一清扫机构和第二清扫机构的位置保持固定，便于对铁轨进行清扫，同时利用两个滚轮66也可以辅助安装箱3在两个钢轨上进行移动。
39.具体地，所述角度调节机构包括固定在支撑箱2内的第三电机24，第三电机24为步进电机，第三电机24的输出轴上套装固定有齿轮25，所述连接柱21上套装固定有齿圈26，齿圈26与所述齿轮25啮合，所述连接柱21的底部通过轴承与所述支撑箱2的内底面转动连接。
40.当控制器通过视觉摄像头8观测到铁轨上有火车行驶时，控制器先控制第一电机301带动转轴302以及四个圆柱凸轮303向相反方向转动，使得四个第一清扫轮308分别从钢轨的侧壁脱离，并控制升降机构带动安装箱3上升，使得四个第一清扫轮308上升到钢轨的上方后，控制第三电机24带动齿轮25转动，齿轮25带动齿圈26以及连接柱21转动，连接柱21转动的同时通过连接杆22、固定杆23来带动安装箱3转动，并将安装箱3转动到铁轨的侧面，方便火车通过，火车通过后，由于第三电机24采用步进电机，因此转动角度精确可控，从而控制器控制第三电机24反向转动相同角度，从而使得安装箱3转动到之前的位置，从而方便第一清扫机构和第二清扫机构来对铁轨进行清扫。
41.优选地，为了能够在连接柱21转动的过程中保持底盘1的位置平稳并且不发生偏离，因此在将所述底盘1的前后两侧壁上分别固定有支撑架71，每个支撑架71上均固定有气缸72，每个气缸72的移动端均延伸至支撑架71的下方固定有稳固块73，每个气缸72均与所述控制器电连接，连接柱21转动前，控制器控制每个气缸72的移动端带动稳固块73向下移动并与地面接触增大接触面积和摩擦力，从而使得底盘更稳固。
42.优选地，为了能够对铁轨上出现的大块杂物进行清理，所述安装箱3的前后侧壁上均设有清扫铲9，清扫铲9呈三角形。
43.以上公开的仅为本发明的较佳地几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。