一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法及装置

技术领域

本发明涉及轨道列车清洁的技术领域，具体涉及一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法及装置。

背景技术

轨道列车包括传统列车、近年来高速发展的高铁列车和地铁及轻轨列车等，这些列车需要定期进行清洁，传统的人工作业耗时费力，需要大量人工，且效率很低，已经无法满足经济发展的需求，目前提供的自动化清洁设备，主要针对列车的侧面和顶部的表面清洁，而列车底盘结构复杂，且凹凸不平，因此清洁难度非常大，且底部包含大量金属部件、管件和线缆及设备，不适合采用大量的水冲洗，而采用空气吹扫，扬尘会对环境造成污染，目前没有很好的解决方案。本申请人针对现有技术的不足，提供是一种地铁自动化吹扫清洁设备(也可以称为机器人)，设有底部机器人、左侧机器人、右侧机器人三台小车，三台小车上的空压机、集束式吹嘴、机械臂及吸尘机协同运行，柔性密封材料的组合使用，达到形成稳定的局部密闭负压空间，并在吹扫过程中通过粉尘传感器，视觉传感器，来检测检视吹扫效果，滑触线供电方式，为吹扫机器人提供充足稳定的电力能源，保证本发明的可靠运行。但该系统的难点之一包括如何控制三台小车精确高效的协调同步工作，为此，本发明提出一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法及装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法及装置，可以解决控制三台小车精确高效的协调同步工作的技术难题。

具体的，本发明公开了一种轨道列车吹扫机器人同步控制装置，用于控制轨道列车底部清洁装置，所述轨道列车清洁装置包括：

底部机器人(2)，用于放置于轨道列车下面，对轨道列车底部进行清洁；

左侧机器人(1)，用于放置于轨道列车左侧；

右侧机器人(3)，用于放置于轨道列车的右侧；

控制装置(4)，控制底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)协调工作；

喷嘴组件，设于底部机器人(2)上，或底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)上均有设置，用于喷射气流对污渍进行吹扫；

空气压缩机组，为喷嘴组件提供压缩空气；

吸尘装置，设于底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于吸收浮尘；

所述左侧机器人(1)、右侧机器人(3)与轨道列车相邻的一侧，沿列车长度方向设有柔性隔离部件(7)，所述柔性隔离部件(7)与列车侧面和/或底面边沿接触，用于限制外部空气经左侧机器人(1)和右侧机器人(3)与轨道列车之间的位置进入两者对应的轨道列车底部区域，该对应的底部区域在吸尘装置启动后形成一个负压区域；

所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还包括初始位置定位模块和位置计算模块，所述初始位置定位模块包括初始位置传感器(33)，所述位置计算模块包括定位传感器(34)和位置定位元件；

所述初始位置传感器安装在底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于检测底部机器人(2)由轨道列车外部运行进入轨道列车底部时，列车底部前沿信号，确定列车前沿初始位置；

所述定位传感器(34)安装在底部机器人(2)的侧面或底部、左侧机器人(1)的底部、右侧机器人(3)的底部中的一个、两个或三个位置上，多个位置定位元件均匀间隔安装在与定位传感器(34)行进的路径对应的轨道基坑的底部、侧壁或地面上，每个位置定位元件具有确定的位置坐标，所述定位传感器(34)检测与其最接近的位置定位元件，将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标，并将之后的坐标信息一一与轨道列车底部沿轨道列车纵轴对应起来。

本发明创造性的将轨道列车底部的初始位置与不特定的地面固定左边进行绑定，解决了每次轨道列车停靠位置不同带来的同步控制的困难，这里的同步不单纯是指底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)三台机器人之间的同步行进或后退，更重要的是为了解决轨道列车底部复杂结构吹扫困难的难题，轨道列车底部某些部位结构相对简单，有些部位结构异常复杂，常规的吹扫方法难以达到清洁要求，因此需要在吹扫过程中将不同的结构部位进行精确定位，当底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)到达某一复杂结构的位置时，控制装置知道当前需要吹扫的部件的详细结构，并根据其结构控制喷嘴组件围绕该结构部件做三维的运动，才能将复杂的结构部件吹扫干净，而对于简单的底部结构趋于，则无需如此复杂的运动控制，因此，确定底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)某一时刻所在位置对应于轨道列车底部的位置坐标是至关重要的，本发明的方案就非常方便的解决了这一难题。而采用三维扫描模块来感知轨道列车底部的三维构造，一是造价高昂，二是算法复杂且不易精确，三是受吹扫扬尘的影响。本方案可以将轨道列车沿底部纵轴的实际三维结构资料以及每个部位距离底部初始位置的距离信息(坐标信息)预存到控制器，经过位置计算模块的换算，即可简单快捷的明确底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)所处的位置，以及该位置对应的轨道列车底部的具体部件结构信息，因此可以执行对应的精细的吹扫规划方案。

进一步的，所述定位传感器(34)为条形码扫描器、二维码扫码器、磁导航传感器、RFID地标传感器、或漫反射式红外检测传感器，所述位置定位元件为与所述定位传感器(34)对应适配的条码、二维码、磁条、RFID地标、红外漫反射板。

进一步的，所述初始位置传感器(33)为红外线传感器、超声波传感器或激光传感器。

进一步的，所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还设有轨道列车底部区域划分装置，将轨道列车底部由其底部初始位置沿轨道列车纵轴，将轨道列车底部按照其结构特征进行作业区段划分，轨道列车底部区域划分装置预存轨道列车底部每个作业区段的实际结构信息，针对不同的作业区段预设不同的吹扫规划。

进一步的，所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还设有纠偏装置，所述纠偏装置包括安装于底部机器人(2)上的第一纠偏装置，或还包括设置于左侧机器人(1)的底部、右侧机器人(3)上第二纠偏装置和第三纠偏装置。

进一步的，所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还设有轨道列车底部结构扫描装置，轨道列车底部结构扫描装置在底部机器人行进中扫描对应位置的轨道列车底部结构信息，并将该信息传送给轨道列车底部区域划分装置，轨道列车底部区域划分装置匹配对应的作业区段，根据该作业区段的吹扫规划给喷嘴组件发出吹扫指令。

进一步的，所述纠偏装置包括坐标纠偏装置和/或轨迹纠偏装置，所述坐标纠偏装置包括第二定位传感器(341)、第二位置定位元件，所述第二定位传感器(341)安装在底部机器人(2)的侧面或底部，多个第二位置定位元件连续均匀排布安装在与第二定位传感器(341)行进的路径对应的轨道基坑的底部、侧壁上，所述第二定位传感器(341)检测与其最接近的位置定位元件之间的直线距离，并将该距离信息反馈给控制装置(4)，控制装置(4)控制底部机器人(2)的移动轨迹偏移量在设置的范围内；

和/或，每个位置定位元件具有确定的位置坐标，所述第二定位传感器(341)检测与其最接近的位置定位元件，获取并将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标。

本发明还提供一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法，用于控制轨道列车底部吹扫机器人对轨道列车底部进行清洁，所述轨道列车底部吹扫机器人包括：

底部机器人(2)，用于放置于轨道列车下面，对轨道列车底部进行清洁；

左侧机器人(1)，用于放置于轨道列车左侧；

右侧机器人(3)，用于放置于轨道列车的右侧；

控制装置(4)，控制底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)协调工作；

喷嘴组件，设于底部机器人(2)上，或底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)上均有设置，用于喷射气流对污渍进行吹扫；

空气压缩机组，为喷嘴组件提供压缩空气；

吸尘装置，设于底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于吸收浮尘；

所述左侧机器人(1)、右侧机器人(3)与轨道列车相邻的一侧，沿列车长度方向设有柔性隔离部件(7)，所述柔性隔离部件(7)与列车侧面和/或底面边沿接触，用于限制外部空气经左侧机器人(1)和右侧机器人(3)与轨道列车之间的位置进入两者对应的轨道列车底部区域，该对应的底部区域在吸尘装置启动后形成一个负压区域；

导航引导装置，包括导航传感器和导航引导地标，引导左侧机器人(1)、右侧机器人(3)和底部机器人(3)沿导航引导地标前进或后退；

所述轨道列车吹扫机器人同步控制方法包括：

S0，将轨道列车底部结构与所在位置坐标进行关联；

S1，左侧机器人(1)、底部机器人(2)、右侧机器人(3)分别以各自的导航引导装置引导前进或后退；

S2，控制底部机器人(2)由轨道列车外部运行进入轨道列车底部，检测列车底部前沿信号，确定列车前沿初始位置；

S3，获取轨道列车停靠位置的坐标，并将该坐标与轨道列车的前沿初始位置绑定，进而将坐标与列车底部结构位置坐标进行关联；

S4，依据坐标的数值，确定轨道列车吹扫机器人处于对应轨道列车底部的部位，获取轨道列车对应部位的底部结构数据或吹扫规划，依据该底部结构数据进行清洁方案规划并进行吹扫清洁，或依据吹扫规划进行吹扫清洁。

进一步的，在S0中，将轨道列车底部依照结构和位置坐标划分不同的作业区段，对不同的作业区段规划针对性的吹扫规划，指令轨道列车吹扫机器人到达不同的区段时按照该区段的吹扫规划进行吹扫。

进一步的，还包括纠偏的步骤，所述纠偏步骤包括坐标纠偏步骤和/或轨迹纠偏步骤，所述坐标纠偏步骤包括采集底部机器人(2)与坑道侧壁之间的距离信息，并将该距离信息反馈给控制装置(4)，控制装置(4)控制底部机器人(2)的移动轨迹偏移量在设置的范围内；

和/或，轨迹纠偏步骤采集第二坐标信息，并将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标，并将之后的坐标信息一一与轨道列车底部的作业区段对应起来。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是安装有本发明轨道列车吹扫机器人同步控制方法结构示意图；

图2是一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法的左侧机器人的结构示意图；

图3是一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法的底部机器人的结构示意图；

图4是一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法的右侧机器人的结构示意图；

图5-9是不同斜角的图像信息示意图。

其中附图中所涉及的标号如下：

左侧机器人1，底部机器人2，右侧机器人3，控制装置4，左侧吸尘装置61，底部吸尘装置62，右侧吸尘装置63，柔性隔离部件7，第二柔性隔离部件8，AGV磁条9，滑触部件10，地基11，左侧5G同步控制系统12，底部5G同步控制系统13，右侧5G同步控制系统14，左部空压机15，底部空压机16，右部空压机17，左部干燥机18，底部干燥机19，右部干燥机20，轨道基础21，轨道列车22，左部储气罐23，底部储气罐24，右部储气罐25，左侧吹嘴体态控制装置26，底部吹嘴体态控制装置27，右侧吹嘴体态控制装置28，左喷嘴组件29，底部喷嘴组件30，右喷嘴组件31，左侧吸尘口611，底部吸尘口621，右侧吸尘口631。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明所提及的轨道列车底部吹扫机器人，既包括采用智能控制系统的智能机器人，也包括采用传统程序控制或传统电路控制的吹扫机器装置。

由于本发明所涉及的轨道列车底部吹扫机器人是一种全新的设备系统，虽然在先已经提交了专利申请，但目前处于未公开状态，为了便于理解，特在此将其结构及工作原理予以说明，便于理解本发明的技术方案。

如图1至图4所示，首先对本发明所涉及控制的一种轨道列车吹扫机器人进行说明，该轨道列车吹扫机器人用于对轨道列车22底部进行清洁，包括：

底部机器人2，用于放置于轨道列车下面，对轨道列车底部进行清洁；

左侧机器人1，用于放置于轨道列车左侧；

右侧机器人3，用于放置于轨道列车的右侧；

控制装置4，控制底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3协调工作；

喷嘴组件，设于底部机器人2上，或底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3上均有设置，用于喷射气流对污渍进行吹扫；

吸尘装置，设于底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3中的一个、两个或三个上，用于吸收浮尘；为了获得更好的清洁效果和抑制扬尘，在优选的实施例中，如图2-4所示，吸尘装置包括分别设于左侧机器人1、底部机器人2和右侧机器人3上的左侧吸尘装置61，底部吸尘装置62，右侧吸尘装置63。单位时间喷嘴组件喷出的空气质量Q2等于、或小于吸尘装置吸入的空气质量Q1；为防止扬尘逃逸，需要将喷嘴组件放置在负压区域的中部，当Q2＝Q1或Q2和Q1的差距不是太大时，需要在负压区域的两个端面及中部多分布一些吸尘装置的吸尘口，当Q1是Q2的8倍以上时，吸尘口的数量可以适当减少，核心的吸尘口分布在喷嘴组件的左右两侧各两个，或左前、左后、右前、右后四个，或前后左右四个吸尘口。吸尘装置对应设置在左侧机器人、右侧机器人和底部机器人上，左侧机器人、右侧机器人上的吸尘口设置在柔性隔离部件的围绕范围之内，用于从轨道列车底部两侧吸收扬尘。

所述左侧机器人1、右侧机器人3与轨道列车相邻的一侧，沿列车长度方向设有柔性隔离部件7，所述柔性隔离部件7与列车侧面和/或底面边沿接触，用于限制外部空气经左侧机器人1和右侧机器人3与轨道列车之间的位置进入两者对应的轨道列车底部区域。

与现有技术不同的是采用左右和底部三台机器人小车，且左右小车及柔性部件、列车底部和地面构成一个密封性较好的隧道，从而可以在吸尘装置的作用下构成局部负压空间，从而很好的解决扬尘问题。

在实际应用中，为清洁轨道列车，建设有专门的清洁作业站，包括平整的地基11，两条条形的轨道基础21建于地基11上，轨道安装在轨道基础21的上面，轨道列车22停在轨道上，这样方便左侧机器人1、底部机器人2和右侧机器人3进行作业，如图1所示。

在实际使用中，左侧机器人1、右侧机器人3、底部机器人2平行排列，且左侧机器人1、右侧机器人3齐平，底部机器人2位于左侧机器人1、右侧机器人3之间，负责对轨道列车22底盘进行吹扫作业。可以首先开机吸尘装置，由于柔性隔离部件7的作用，在左侧机器人1、右侧机器人3和轨道列车22底盘三者之间构成的隧道内，形成一个局部的负气压区域空间，可以有效的防止后续吹扫产生的扬尘外溢。

在一些实施例中，所述柔性隔离部件7为毛刷结构或块状结构。柔性隔离部件7可以采用动物毛、植物纤维、高分子材料纤维制作的毛刷，密实的毛刷具有很好的气密性和适形能力，可以满足列车底部侧面复杂结构的气密性要求，同时也起到辅助清扫灰尘的作用。也可以采用高分子柔性块状或条状结构，利用其良好的弹性和耐磨性能，既起到良好的适形及气密效果，也可以获得较好的使用寿命，高分子柔性块状或条状结构的表面也可以进一步设置波浪纹、密集的小条或进一步集合毛刷，已获得更好的效果及更长的使用寿命。

在一些实施例中，所述底部机器人2前后两端设有第二柔性隔离部件8。第二柔性隔离部件8的设置，进一步提高了上述隧道(作业区域)的密封性，为构建局部负压空间创造更有利的条件，可降低控制系统的复杂度。

在一些实施例中，所述喷嘴组件包括分别设于左侧机器人1、右侧机器人3上的左喷嘴组件29和右喷嘴组件31，以及设于底部机器人2上的底部喷嘴组件30，所述左喷嘴组件29、右喷嘴组件31、底部喷嘴组件30均设有吹嘴、吹嘴体态控制装置(图示中，分别为设于左侧机器人1、底部机器人2和右侧机器人3上的左侧吹嘴体态控制装置26，底部吹嘴体态控制装置27，右侧吹嘴体态控制装置28)，所述吹嘴体态控制装置控制吹嘴的气流喷射的垂直角度、高度、水平角度、空间位置中的一个、两个、三个或4个的组合。采用三位一体的喷嘴组件及吹嘴，可以从两侧及底部正面对轨道列车底盘进行包围式吹扫，大大提升了吹扫的清洁效果。所述吹嘴体态控制装置可以根据需要选择机械臂(必要时选择多轴机械臂)或采用滑轨式X、Y轴轨道位置调整装置来控制吹嘴的空间位置，还可以进一步增加吹嘴角度调整装置，使吹嘴可以在一定角度范围内进行调整，可以进一步扩大吹扫范围，方便对各种死角进行吹扫，以及对一些顽渍进行多角度吹扫，提高吹扫的效率，角度调整范围可以根据需要选择单向转动(例如相对于水平面0-180°范围内进行调整)，也可以选择增加旋转装置，使吹嘴可以在上下转动的同时进行水平旋转，可以获得更多的吹扫角度。

在一些实施例中，如图3和图4所示，所述柔性隔离部件7沿左侧机器人1和右侧机器人3左右侧边及上边呈n形设置。以n形柔性隔离部件构建气密空间，在节约材料的同时，n形柔性隔离部件包围范围内更方便的排布喷嘴组件、控制装置、吸尘装置等设备。

在一些实施例中，所述底部机器人2前后端中的一个或两个设有挡板或框架，所述第二柔性隔离部件8沿挡板或框架的侧边及上边呈n形设置。挡板或框架的设置为安装第二隔离部件提供了承载部件，也能是第二柔性隔离部件更好的适形。图2的示例中仅在底部机器人2的一端设有框架及设于框架上的第二柔性隔离部件8。优选设置于底部机器人2的尾端，可以防止第二柔性隔离部件8接触未经吹扫的轨道列车底部，在前端产生扬尘。如需在底部机器人2前端设置第二柔性隔离部件8，其高度可以做低一些，使其不与轨道列车底盘上的部件接触，在提高隧道气密效果的同时，避免底部机器人2前端产生扬尘。

在优选的实施例中，所述控制装置4包括5G同步控制系统，用于控制底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3同步运行。三台机器人通过5G无线通讯实现同步运行，以维持局部负压空间的稳定性。图示中，分别为设于左侧机器人1、底部机器人2和右侧机器人3上的左侧5G同步控制系统12，底部5G同步控制系统13，右侧5G同步控制系统14，它们受控制装置4统一控制，控制装置4同时向左侧5G同步控制系统12，底部5G同步控制系统13发送前进、后退以及各装置的运行指令，左侧5G同步控制系统12，底部5G同步控制系统13分别将指令发送给左侧机器人1、底部机器人2和右侧机器人3上的各装置执行这些指令，实现同步联动。

在一些实施例中，所述底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3均设有滑触部件(图1示例中，标号10为左侧机器人1的滑触部件的示意，底部机器人2和右侧机器人3的滑触部件类似，不再赘述)，与设于轨道基础上的导电轨滑动接触，为底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3提供电源。三部机器人既可以采用可充电电池系统供电，也可以因地制宜在专用的轨道列车清洁作业区设置导电滑轨，通过滑触部件与导电滑轨接触来给机器人供电，可以大大的节约成本。

在一些实施例中，所述底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3分别设有底部空压机16、左部空压机15和右部空压机17，底部空压机16、左部空压机15和右部空压机17出风口分别连接有底部干燥机19、左部干燥机18和右部干燥机20，底部干燥机19、左部干燥机18和右部干燥机20分别连接有底部储气罐24、左部储气罐23和右部储气罐25，底部储气罐24、左部储气罐23和右部储气罐25分别连接底部喷嘴组件30、左喷嘴组件29和右喷嘴组件31上的吹嘴。三部机器人均独立设置空压机、干燥剂、储气罐，即提供独立的干燥压缩空气的吹扫气源，使得三部小车均为独立的工作单元，方便维修和及时更换，不会影响作业效率。

在一些实施例中，所述底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3行进线路的地面均设有AGV磁条9。采用AGV磁条9导航，可以降低底部机器人2、左侧机器人1和右侧机器人3导航和位置控制装置的成本。

在一些实施例中，所述控制装置4还包括图像处理装置，用以获取负压区域图像信息，在空间域中根据扬尘的浓度和厚度进行梯度化处理；控制装置4根据梯度化处理后的图像信息，确定扬尘的流动路径及吸尘装置吸尘效果，调整喷嘴组件的斜角角度，直到梯度化图像信息表明扬尘范围收缩到设定范围。

轨道列车底部吹扫机器人工作步骤如下：

S1，开启吸尘装置，使得左侧机器人1、右侧机器人3与轨道列车底部合围起来的区域成为负压区域；

S2，开启喷嘴组件，对轨道列车底部进行吹扫，单位时间喷嘴组件喷出的空气质量等于、小于吸尘装置吸入的空气质量；

S3，控制装置控制左侧机器人1、右侧机器人3与底部机器人同步前进或后退，完成对列车底部的吹扫清洁。

与现有技术不同的是采用左右和底部三台机器人小车，且左右小车及柔性部件、列车底部和地面构成一个密封性较好的隧道，从而可以在吸尘装置的作用下构成局部负压空间，在本发明的控制方法的处理下，负压区域的扬尘不会发生逃逸，从而很好的解决扬尘问题。

在实际的实施方式中，所述吸尘装置的每秒吸入空气质量Q1＝M1ρ/3600Kg；所述喷嘴组件喷出的空气质量Q2＝ρM2Kg，其中，M1为吸尘器每小石吸入的空气的立方值，M2为每秒喷出空气的立方数，ρ为空气密度。根据质量守恒定律，在Q2小于Q1的前提下，可以在负压区域内持续获得负压效果，从而保证扬尘无法逃逸。本发明将空气流量转换为空气质量，大大简化了控制的复杂程度。

根据优化设计，喷嘴组件的喷嘴部件(或称为喷口部件)可以采用集束式喷嘴或扁平式喷嘴，在实际使用中，例如采用集束式喷嘴的喷嘴组件的工作压力为6bar，工作流量612L/min，从而获得Q2＝1.2kg·m

例如采用吸尘装置每小时处理风量为3200m

采用上述Q1和Q2值，Q1约为Q2的80-95倍，可以控制负压区域前后端面的压力差接近或者等于0Pa。优选是0Pa或者稍小于0Pa的负压状态，这样兼顾效能和节能。实际应用中，根据左侧机器人1、右侧机器人3的纵向长度(即负压区域的纵向长度)，以及吸尘装置的数量及布置位置，实际参数根据需要进行调整。

根据研究，依据被吹扫物体立体结构和与喷嘴组件的空间位置关系，控制喷嘴组件以斜角吹向被吹扫物体，所述斜角为喷嘴组件气流轴线与水平面之间的夹角在0°到90°之间。当斜角为90°时，如图5所示，采用集束式喷嘴组件垂直90°向上吹扫轨道列车底部部件，从扬尘图像信息可见，扬尘弥散范围较大，并向远离吸尘口的方向扩散，因此效果不是很好。如图6所示，采用集束式喷嘴组件以45°角斜向上方吹扫轨道列车底部部件，从扬尘图像信息可见，扬尘弥散范围大大缩小，扬尘向两侧吸尘口流动，吸尘装置清除扬尘效果很好。

因此，将所述斜角控制在30°-70°之间，整体效果较好。

斜角为45°时最优，因此，喷嘴组件在在调整角度对不同方向部件进行吹扫时，占据吹扫时间最多的以45°角为宜。

在一些实施例中，为了进一步优化吹扫效果，控制喷嘴组件的喷口与被吹扫面之间的吹扫距离为15-30cm，所述吹扫距离为从喷口沿吹扫气流轴线接触到被吹扫面的距离，控制喷口出射气流速度大于等于40m/s。喷嘴喷出气体，在到达指定吹扫平面时需要保持相对较高的速度，从而保证灰尘去除率。

在一些实施例中，为了进一步进行实时的监控清扫质量和优化控制，还包括以下步骤：

获取负压区域图像信息，在空间域中根据扬尘的浓度和厚度进行梯度化处理；根据梯度化处理后的图像信息，确定扬尘的流动路径及吸尘装置吸尘效果，调整喷嘴组件的斜角角度，直到梯度化图像信息表明扬尘范围收缩到设定范围。通过图像信息，我们可以直观的检测气流及扬尘的流向，图像信息(图示中未显示)还可以进一步观察被吹扫部位是否达到预期的清洁标准，从而控制吹扫的时间、喷嘴组件与目标的距离和角度等等。

在图7-9中，显示了对轨道列车底部不同形状部件进行吹扫时，可以看到通过图像信息实时监控，对不同形状部件，通过调整喷嘴组件的吹扫角度和吹扫位置，如图示中，对平面部件采用45°吹扫及弧面部件采用60°吹扫，可以获得很好的吹扫效果及对扬尘的抑制效果。

在了解轨道列车底部吹扫机器人的结构及基本的工作原理后，为了更加高效的完成清洁工作，本发明提供一种轨道列车吹扫机器人同步控制装置，用于控制但不限于上述轨道列车底部清洁机器人或装置，所述轨道列车底部清洁机器人或轨道列车底部清洁装置包括：

底部机器人(2)，用于放置于轨道列车下面，对轨道列车底部进行清洁；

左侧机器人(1)，用于放置于轨道列车左侧；

右侧机器人(3)，用于放置于轨道列车的右侧；

控制装置(4)，控制底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)协调工作；

喷嘴组件，设于底部机器人(2)上，或底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)上均有设置，用于喷射气流对污渍进行吹扫；

空气压缩机组，为喷嘴组件提供压缩空气；

吸尘装置，设于底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于吸收浮尘；

所述左侧机器人(1)、右侧机器人(3)与轨道列车相邻的一侧，沿列车长度方向设有柔性隔离部件(7)，所述柔性隔离部件(7)与列车侧面和/或底面边沿接触，用于限制外部空气经左侧机器人(1)和右侧机器人(3)与轨道列车之间的位置进入两者对应的轨道列车底部区域，该对应的底部区域在吸尘装置启动后形成一个负压区域；

所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还包括初始位置定位模块和位置计算模块，所述初始位置定位模块包括初始位置传感器(33)，所述位置计算模块包括定位传感器(34)和位置定位元件；

所述初始位置传感器安装在底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于检测底部机器人(2)由轨道列车外部运行进入轨道列车底部时，列车底部前沿信号，确定列车前沿初始位置；

所述定位传感器(34)安装在底部机器人(2)的侧面或底部、左侧机器人(1)的底部、右侧机器人(3)的底部中的一个、两个或三个位置上，多个位置定位元件均匀间隔安装在与定位传感器(34)行进的路径对应的轨道基坑的底部、侧壁或地面上，每个位置定位元件具有确定的位置坐标，所述定位传感器(34)检测与其最接近的位置定位元件，将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标，并将之后的坐标信息一一与轨道列车底部沿轨道列车纵轴对应起来。

本发明创造性的将轨道列车底部的初始位置与不特定的地面固定左边进行绑定，解决了每次轨道列车停靠位置不同带来的同步控制的困难，这里的同步不单纯是指底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)三台机器人之间的同步行进或后退，更重要的是为了解决轨道列车底部复杂结构吹扫困难的难题，轨道列车底部某些部位结构相对简单，有些部位结构异常复杂，常规的吹扫方法难以达到清洁要求，因此需要在吹扫过程中将不同的结构部位进行精确定位，当底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)到达某一复杂结构的位置时，控制装置知道当前需要吹扫的部件的详细结构，并根据其结构控制喷嘴组件围绕该结构部件做三维的运动，才能将复杂的结构部件吹扫干净，而对于简单的底部结构趋于，则无需如此复杂的运动控制，因此，确定底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)某一时刻所在位置对应于轨道列车底部的位置坐标是至关重要的，本发明的方案就非常方便的解决了这一难题。而采用三维扫描模块来感知轨道列车底部的三维构造，一是造价高昂，二是算法复杂且不易精确，三是受吹扫扬尘的影响。本方案可以将轨道列车沿底部纵轴的实际三维结构资料以及每个部位距离底部初始位置的距离信息(坐标信息)预存到控制器，经过位置计算模块的换算，即可简单快捷的明确底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)所处的位置，以及该位置对应的轨道列车底部的具体部件结构信息，因此可以执行对应的精细的吹扫规划方案。

在实际应用中，底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3的行走载体可以选用蓄电池组、电动机驱动系统及轮式驱动系统(其他如履带式行走系统、直线导轨行走系统、直线电机行走系统均可以采用，使需要及成本控制来选择)，行走载体上设置导航装置，导航装置可以管理及控制底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3的行走路径，一般行走载体的导航装置本身具有坐标定位装置，整个控制装置以此坐标来确定行走载具的实际位置，因此包括所述定位传感器34、位置定位元件在内的器件可以采用行走载具导航装置本身的定位传感器及位置定位元件，具体一般可采用条形码扫描器、二维码扫码器、磁导航传感器、RFID地标传感器、或漫反射式红外检测传感器，所述位置定位元件为与所述定位传感器(34)对应适配的条码、二维码、磁条、RFID地标、红外漫反射板。条码、二维码、磁条、RFID地标、红外漫反射板沿其长度方向依次均匀定义坐标数据，定位传感器扫描到该坐标数据后，确定底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3的具体位置坐标，位置计算模块直接从定位传感器中获取当前位置定位元件的坐标信息，并结合轨道列车底部初始位置坐标，来计算得出对应的具体轨道列车底部的具体位置。

在实际应用中，所述初始位置传感器33可采用为红外线传感器、超声波传感器或激光传感器。

轨道列车底部结构复杂，且不同的区域的结构部件形状各不相同，需要采用针对性的吹扫计划才能达到满意的清洁效果，如果采用传统的吹扫计划，很多复杂结构的部件就无法获得有效的清洁，长此以往，会影响轨道列车的使用寿命、操控性能及安全，本发明的轨道列车吹扫机器人同步控制装置创造性的设有轨道列车底部区域划分装置，将轨道列车底部由其底部初始位置沿轨道列车纵轴，将轨道列车底部按照其结构特征进行作业区段划分，轨道列车底部区域划分装置预存轨道列车底部每个作业区段的实际结构信息，针对不同的作业区段预设不同的吹扫规划。沿轨道列车底部纵轴，将轨道列车底部进行作业区段划分，将其位置信息坐标化、数字化，例如，将轨道列车底部前沿初始位置的坐标定为轨道列车的作业区域0的起始位置坐标0，如果作业区域0的长度为2m，那么2m处为作业区域1的起始位置，作业区域1的长度如果为3.5米，那么5.5处即为作业区域1的结束位置，以及作业区域2的起始位置，依次类推，一直到轨道列车底部最后一个作业区域n，针对某一型号的轨道列车，各作业区域内的底部结构是明确的，且其具体位置和结构数据都可以与作业区域的位置坐标对应起来，我们将轨道列车的型号和底部作业区域的划分及底部结构数据提前录入控制系统，当控制系统获知底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3进入到某个特定位置时，对应该位置轨道列车底部的机构数据及其对应的清洁控制指令(吹扫规划或吹扫计划)就发送给喷嘴组件的控制装置(例如机械臂或多轴运动装置)，使喷嘴组件按照吹扫计划沿轨道列车底部的结构部件的外形进行包络吹扫，且可以控制喷嘴的角度，达到最佳的吹扫角度，不留死角，也可以有效避免喷嘴组件与轨道列车发生碰撞的事故。

由于轨道列车底部结构复杂，因此对底部机器人2、左侧机器人1、右侧机器人3的定位要求非常高，因为几厘米甚至一厘米的偏差，就可以导致轨道列车底部吹扫装置上的部件与轨道列车发生碰撞的事故，因此本发明轨道列车吹扫机器人同步控制装置还设有纠偏装置，所述纠偏装置包括安装于底部机器人(2)上的第一纠偏装置，或还包括设置于左侧机器人(1)的底部、右侧机器人(3)上第二纠偏装置和第三纠偏装置。一般底部机器人的位置精度要求最高，两侧的机器人的位置精度相对低一点，位置纠偏装置主要用于纠正前后的(行进轨迹上的坐标)误差，根据需要，还可以进一步包括左右横向位置的偏移的纠正。一般来说，纠偏装置等于增设第二套精度更高的坐标获取装置，主要是因为导航装置的坐标数据的精度达不到相关要求，或者是为了进一步提高安全系数，采用双坐标体系进行相互验证，达到精确控制的目的。所述纠偏装置包括坐标纠偏装置和/或轨迹纠偏装置，所述坐标纠偏装置包括第二定位传感器(341)、第二位置定位元件，所述第二定位传感器(341)安装在底部机器人(2)的侧面或底部，多个第二位置定位元件连续均匀排布安装在与第二定位传感器(341)行进的路径对应的轨道基坑的底部、侧壁上，所述第二定位传感器(341)检测与其最接近的位置定位元件之间的直线距离，并将该距离信息反馈给控制装置(4)，控制装置(4)控制底部机器人(2)的移动轨迹偏移量在设置的范围内。和/或，每个位置定位元件具有确定的位置坐标，所述第二定位传感器(341)检测与其最接近的位置定位元件，获取并将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标。具体的技术方案可以采用以下方案：在轨道列车轨道基坑的侧壁上设置带状坐标标识带(位置定位元件的一种实施方式)，该坐标标示带例如可以采用连续的条形码或凸点，采用设置在底部机器人上的条形码扫描装置对条形码进行扫描，每个条形码对应一个坐标信息；或者采用传感器扫描凸点，获取凸点的序号，可以将轨道列车底部初始位置对应凸点确定为0号凸点，后续凸点的序号以此为基础按顺序增加，每个凸点之间的距离是已知并一定的，因此凸点的序号代表了坐标位置，凸点之间的距离代表了坐标数据的精度。上述为纠偏装置获取位置坐标的两种实施方式，现有技术中还有很多方案可选，不再赘述。对于横向位置的偏移的纠正，一般轨道列车轨道基坑的建筑精度都很高，其侧壁的平整度能满足要求，如果不能，则安装专门的等距带或导轨，使等距带或导轨表面到轨道基坑的中轴线的距离是均一的，以等距带或导轨的表面作为参照，纠偏装置上设置距离检测元件(如激光、超声波等测距元件)，实时检测和等距带或导轨平面之间的距离，发生偏移时，由控制装置调整运动方向进行纠偏。也可以将底部机器人与导轨之间采用辊轮锁定底部机器人的位置，例如轨道基坑侧壁左右各设至少一条导轨，即可将底部机器人的左右偏移量限定在需要的误差范围内。

在某些实施例中，由于轨道列车的底部结构数据无法获知，无法提前预设吹扫规划，因此本发明提出以下解决方案，所述轨道列车吹扫机器人同步控制装置还设有轨道列车底部结构扫描装置，轨道列车底部结构扫描装置在底部机器人行进中扫描对应位置的轨道列车底部结构信息，并将该信息传送给轨道列车底部区域划分装置，轨道列车底部区域划分装置匹配对应的作业区段，并可以为其制定针对性的吹扫规划，根据该作业区段的吹扫规划给喷嘴组件发出吹扫指令。

本发明还提供一种轨道列车吹扫机器人同步控制方法，用于控制轨道列车底部吹扫机器人对轨道列车底部进行清洁，所述轨道列车底部吹扫机器人包括：

底部机器人(2)，用于放置于轨道列车下面，对轨道列车底部进行清洁；

左侧机器人(1)，用于放置于轨道列车左侧；

右侧机器人(3)，用于放置于轨道列车的右侧；

控制装置(4)，控制底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)协调工作；

喷嘴组件，设于底部机器人(2)上，或底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)上均有设置，用于喷射气流对污渍进行吹扫；

空气压缩机组，为喷嘴组件提供压缩空气；

吸尘装置，设于底部机器人(2)、左侧机器人(1)、右侧机器人(3)中的一个、两个或三个上，用于吸收浮尘；

所述左侧机器人(1)、右侧机器人(3)与轨道列车相邻的一侧，沿列车长度方向设有柔性隔离部件(7)，所述柔性隔离部件(7)与列车侧面和/或底面边沿接触，用于限制外部空气经左侧机器人(1)和右侧机器人(3)与轨道列车之间的位置进入两者对应的轨道列车底部区域，该对应的底部区域在吸尘装置启动后形成一个负压区域；

导航引导装置，包括导航传感器和导航引导地标，引导左侧机器人(1)、右侧机器人(3)和底部机器人(3)沿导航引导地标前进或后退；

所述轨道列车吹扫机器人同步控制方法包括：

S0，将轨道列车底部结构与所在位置坐标进行关联；

S1，左侧机器人(1)、底部机器人(2)、右侧机器人(3)分别以各自的导航引导装置引导前进或后退；

S2，控制底部机器人(2)由轨道列车外部运行进入轨道列车底部，检测列车底部前沿信号，确定列车前沿初始位置；

S3，获取轨道列车停靠位置的坐标，并将该坐标与轨道列车的前沿初始位置绑定，进而将坐标与列车底部结构位置坐标进行关联；

S4，依据坐标的数值，确定轨道列车吹扫机器人处于对应轨道列车底部的部位，获取轨道列车对应部位的底部结构数据或吹扫规划，依据该底部结构数据进行清洁方案规划并进行吹扫清洁，或依据吹扫规划进行吹扫清洁。

进一步的，在S0中，将轨道列车底部依照结构和位置坐标划分不同的作业区段，对不同的作业区段规划针对性的吹扫规划，指令轨道列车吹扫机器人到达不同的区段时按照该区段的吹扫规划进行吹扫。

进一步的，还包括纠偏的步骤，所述纠偏步骤包括坐标纠偏步骤和/或轨迹纠偏步骤，所述坐标纠偏步骤包括采集底部机器人(2)与坑道侧壁之间的距离信息，并将该距离信息反馈给控制装置(4)，控制装置(4)控制底部机器人(2)的移动轨迹偏移量在设置的范围内；

和/或，轨迹纠偏步骤采集第二坐标信息，并将该坐标信息传递给位置计算模块，位置计算模块将列车底部前沿信号对应的坐标信息定义为列车的初始坐标，并将之后的坐标信息一一与轨道列车底部的作业区段对应起来。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。