旅客列车智能上水机器人系统及其上水控制方法与流程

本发明涉及旅客列车自动加水，具体为一种实现旅客列车上水口的智能识别及定位，加满水后旅客列车溢水口有溢水智能识别，旅客列车到站后自动完成上水工作的机器人及上水控制方法。

背景技术：

1、旅客列车到站后，需要补水，目前全世界的旅客列车到站后，都是由人工完成上水作业。也有一些科研单位、企业对智能上水控制系统技术进行研究，但由于技术解决方案和智能识别上存在一些问题，相关技术和解决方案一直没能落地，根据相关专利申请技术公开资料，目前智能上水技术没能落地应用的主要原因有：

2、机器人在注水口智能识别上采用传统工业相机，对光照度要求高，必须通过打光补光，在室外特别是阳光照射下无法识别，可靠性差。

3、没有充分利用机械臂可以调整姿态的优势，采用了多套二维工业相机，对室外目标物识别误判率高，且增加设备成本，、使用硬件多会降低系统的可靠性。

4、只能固定时长上水，不能识别加满了水了没有，实际上每个车箱要补水量不一样，固定时长加水造成补水少的加满水后会大量溢出浪费，加水控制部分的技术不完备。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种旅客列车智能上水机器人系统。本发明的旅客列车智能上水机器人系统包括：注水嘴、智能控制电箱、轨道、轨道小车、轨道小车限定装置、机械臂机器人、注水嘴抓取治具和3d深度相机；

2、所述机械臂机器人第一轴底座和智能控制电箱固定安装在轨道小车上，所述注水嘴抓取治具和3d深度相机固定在机械臂机器人的末端安装位上；

3、所述智能控制电箱包括通信单元、传感器采集单元和智能控制单元，所述通信单元用于接收车站综控室列车到站后加水指令以及向车站综控室发送列车智能上水机器人系统的工作状态信息；所述传感器采集单元用于采集3d深度相机、注水嘴抓取治具是否抓住注水嘴传感信息及各运动机构的状态信息；所述智能控制单元用于控制轨道小车、机械臂机器人、3d深度相机、注水嘴和注水嘴抓取治具协同完成旅客列车的注水工作。

4、所述注水嘴的下端连接旅客列车站水龙头软水管；所述轨道的长度设计：旅客列车预定停靠点停车误差增加余量、轨道小车需要占用轨道长度和注水作业时所需的轨道长度；当所述智能控制电箱的通信单元收到旅客列车到站停稳准备注水的指令时，其控制单元通过控制所述机械臂机器人从安全姿态动作至识别列车注水口姿态、轨道小车沿轨道初始待机位向作业方向移动，当所述轨道小车移动过程中3d深度相机识别到列车注水口位置时，所述轨道小车停止在加水目标操作位上。

5、所述注水嘴抓取治具用于抓住注水嘴移动、对位、插入注水口，当旅客列车智能上水机器人识别到列车注水口坐标位置后，所述机械臂机器人带动注水嘴至旅客列车注水口下方并对准插入后气动抱紧所述旅客列车注水口，所述注水嘴抓取治具松开注水嘴后随所述轨道小车向列车溢水口方向移动至3d深度相机检测到列车溢水口时停止；所述注水嘴开始向列车注水直到所述3d深度相机检测到列车溢水口有水溢出时停止注水并回抽注水管道余水。

6、当所述注水嘴停止向列车注水并回抽注水管道余水时，所述轨道小车移至所述旅客列车注水口位置，所述机械臂机器人驱动注水嘴抓取治具取出注水嘴后，所述轨道小车移动到轨道的初始安全待机位置。

7、所述注水嘴抓取治具紧邻所述3d深度相机，且所述3d深度相机与注水嘴抓取治具安装在机械臂机器人末端安装位。

8、所述智能控制电箱还包括报警单元，用于警示列车溢水口有水溢出或旅客列车智能上水机器人系统出现故障。

9、所述轨道小车与轨道之间还安装有轨道小车限定装置，用于防止所述轨道小车脱轨，保证旅客列车运行安全。

10、所述智能控制电箱的通信单元采用tcp/ip通信协议与所述车站综控室交互通信。

11、利用本发明的旅客列车智能上水机器人系统的上水智能控制方法包括如下步骤：

12、步骤1：通信单元接收到车站综控室列车到站准备加水的指令信息后，控制单元控制机械臂机器人移动3d深度相机识别列车注水口姿态，轨道小车从轨道的初始安全停车位向列车注水口方向移动，当所述3d深度相机识别到列车注水口时，轨道小车停止在目标操作位置上；

13、步骤2：3d深度相机测量列车注水口底圆中心坐标位置，机械臂机器人动作注水嘴移至旅客列车注水口下方后，对准插入并抱紧所述旅客列车注水口；步骤3：所述注水嘴抓取治具与所述注水嘴分离，所述机械臂机器人动作至3d深度相机识别列车溢水口姿态，所述轨道小车启动向列车溢水口移动，当3d深度相机识别到列车溢水口后，轨道小车停止，所述控制单元启动注水嘴开始向列车水箱注水；

14、步骤4：所述3d深度相机继续检测列车溢水口，当发现列车溢水口有水溢出时，所述控制单元关闭注水嘴停止向列车水箱注水并回抽注水管道余水，所述机械臂机器人动作至3d深度相机识别列车注水口姿态，所述轨道小车向列车注水口方向移动，当3d深度相机识别到列车注水口后，轨道小车停止在列车注水操作位；

15、步骤5：3d深度相机测量列车注水口底圆中心坐标位置，所述机械臂机器人动作至注水嘴并抓取治具抓住所述注水嘴后，注水嘴松开列车注水口，机械臂机器人取回所述注水嘴，机械臂机器人动作至列车运行安全待机位，所述轨道小车移动至所述轨道的初始安全待机位。与现有技术相比，本发明的旅客列车智能上水机器人系统及其上水控制方法能达到如下有益技术效果：

16、1、能够对列车注水口进行精准识别，解决了常规工业相机室内、室外智能识别的可靠性问题。

17、2、充分利用机械臂机器人机械臂可以调整姿态的优势，避免需要采用多套智能识别系统，从而降低设备制造成本并提高了系统可靠性。

18、3、解决了只能固定时长上水，不能识别加满了水没有问题，能根据列车需要补水量进行补水，避免水满后大量溢出造成浪费。

技术特征：

1.一种旅客列车智能上水机器人系统，包括：注水嘴(1)、机械臂机器人(2)、智能控制电箱(5)、轨道(8)和轨道小车(6)，其特征在于：还包括注水嘴抓取治具(3)和3d深度相机(4)；

2.根据权利要求1所述旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：当所述智能控制电箱(5)的通信单元收到旅客列车到站停稳加水的指令，其控制单元通过控制所述机械臂机器人(2)从安全姿态动作至识别列车注水口(91)姿态、轨道小车(6)沿轨道(8)从初始待机位向作业方向移动，当所述3d深度相机(4)在移动过程识别到列车注水口(91)位置时，所述轨道小车(6)停止在加水目标操作位上。

3.根据权利要求2所述旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：所述注水嘴抓取治具(3)用于抓取或松开所述注水嘴(1)以完成注水各种动作，当旅客列车智能上水机器人系统识别到列车注水口(91)坐标位置后，所述机械臂机器人(2)把注水嘴(1)移至旅客列车注水口下方并对准插入列车注水口(91)，注水嘴(1)抱紧所述旅客列车注水口(91)，然后所述注水嘴抓取治具(3)松开注水嘴(1)随所述轨道小车(6)向列车溢水口(92)方向移动直至3d深度相机(4)识别到列车溢水口(92)停止；所述注水嘴(1)开始注水，当所述3d深度相机(4)检测到列车溢水口(92)有水溢出时注水嘴(1)停止注水并回抽注水管道余水。

4.根据权利要求3所述旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：当所述注水嘴(1)停止向列车注水并回抽注水管道余水时，所述轨道小车(6)重新移回到所述旅客列车注水口(91)位置，机械臂机器人(2)协同注水嘴抓取治具(3)取出注水嘴(1)后，所述轨道小车(6)移动到所述轨道(8)初始安全位置，机械臂机器人(2)动作至安全待机姿态。

5.根据权利要求1至4任一项所述的旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：所述智能控制电箱(5)还包括报警单元，用于警示旅客列车智能上水机器人系统出现停电、异常或故障报警。

6.根据权利要求1至4任一项所述的旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：所述轨道小车(6)与轨道(8)之间还安装有轨道小车限定装置(7)，用于防止所述轨道小车(6)运行过程中脱轨，确保旅客列车智能上水机器人对列车的安全。

7.根据权利要求1至4任一项所述的旅客列车智能上水机器人系统，其特征在于：所述智能控制电箱(5)的通信单元采用tcp/ip通信协议与所述车站综控室交互通信。

8.一种旅客列车智能上水机器人系统的上水控制方法，其特征在于包括如下步骤：

9.根据权利要求1至8所述旅客列车智能上水机器人系统的上水控制方法，其特征在于：所述通信单元采用tcp/ip通信协议与车站综控室交互通信，当所述旅客列车智能上水机器人系统出现停电、异常或故障时，报警单元发出警报信号。

技术总结本发明公开了一种旅客列车智能上水机器人系统及其上水控制方法，该系统包括：注水嘴1、机械臂机器人2、注水嘴抓取治具3和3D深度相机4、智能控制电箱5、轨道8、轨道小车6和轨道小车限定装置7；该智能上水控制方法包括如下步骤：轨道小车6启动，3D深度相机4识别到列车注水口91后轨道小车6停止，3D深度相机4给出列车注水口91坐标位置，注水嘴1插入列车注水口91并抱紧，注水嘴抓取治具3与注水嘴1分离，轨道小车6启动3D深度相机4识别到列车溢水口92时停止，注水嘴1开始注水；当3D深度相机4识别到列车溢水口92溢水时关闭注水嘴1注水并回抽注水管道余水，轨道小车6重回到列车注水口91位置，注水嘴抓取治具3取回注水嘴1，轨道小车6重回至原始安全待机位置。本发明的上水机器人系统能解决室内、室外精准识别目标物的难题，解决了根据列车需补水量大小进行补水，机械臂机器人2与注水嘴1分离的设计，使机械臂机器人2能够扩展完成更多的工作任务，提高了产品性价比。技术研发人员：周新,李文平,朱亚丽,刘锋受保护的技术使用者：深圳市达特尔机器人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29