随着人工智能技术及机器人技术的日益发展，有轨制导车辆（RGV）相关技术日益升级，应用面越来越广，譬如轨道巡检机器人、自动化物流系统、自动化仓库以及工厂生产系统。机器人被广泛应用于工业生产中,不仅起到将各物流站、加工单元、装配单元衔接起来的作用，而且具有物料的暂存和缓冲功能，进而提高了生产效率,促进了生产水平的不断提高。目前轨道式机器人已经能实现各个工位间的产品转运，具有自动行走、自动移载功能。但是在生产系统中轨道式机器人仅仅能做一维或二维运动，其运动范围被限制在当前生产线或者当前楼层，无法实现多维度的物料运送，使轨道式机器人的适用范围和工作能力受到一定的限制[1]。
轨道式机器人很多，比较常见的有轨道式巡检机器人、轨道引导穿梭车等等，他们都与物料运送轨道式机器人有着千丝万缕的关系[2-4]。轨道巡检机器人一般结构紧凑，体积小，重量适中。巡检机器人是完成巡检任务、进行数据采集与上传的主体，搭载有摄像拾音头、红外温度传感器、烟雾传感器等探测装置。在传动系统的牵引下，沿预先铺设好的轨道往复移动进行全方位机置的监测。轨道引导穿梭车，是一种用于自动化物流系统中的智能型轨道导引搬运设备。在电控系统控制下，通过编码器、激光测距等认址方式精确定位于各个输入、输出工位，接受物料后进行往复穿梭运输，主要应用于白动化物流系统中单元物料高速、高效的平面自动输送，具有高度的自动化和灵活性[5、6]。
轨道式机器人一般包括轨道以及机器人本体，本体是机器人系统的执行部件，负责工作面周围环境和设备工作状态的监测任务，主要由控制模块、传感器模块、动力模块、驱动模块组成[7、8]。在轨道式机器人的研究过程中，其供电一般有两种方式。一种可采用机器人自携带高能量动力电池组供电，巡检机器人在自动巡检状态下，当轨道巡检机器人自检到缺电时，自动返回到充电桩，并自行将充电插头进行对接。当充电插头对接到位后，充电桩和轨道巡检机器人的充电回路闭合，此时进人充电状态。当轨道巡检机器人充电完毕后，轨道巡检机器人与充电桩自动断开充电回路，机器人会自动与充电桩脱离，继续进人自动巡检状态[9]。另一种是机器人动力电源依靠滑线取电装置供电（图一）。在轨道的一侧安装双排滑触线，滑触线内接人220 V交流电，在每个滑触线上搭接一组滑线取电器。滑线取电的方式保证了机器人在移动过程中可以获得连续的电力供应。同时利用交流电力载波通信传输技术，通过滑线取电装置，实现机器人与后台控制系统的控制信息、视频数据双向传输。这种有线数据传输方式保障了信息传输的高度稳定性和可靠性[10]。对比看来采用机器人携带电池组的方式可以使轨道结构更加简单，但是会增加机器人本体的设计难度；采用滑触线时机器人结构简单并且可以获得连续的电力供应，只是轨道设计会更加复杂，并且需要考虑防爆问题。
对于目前轨道式机器人的定位研究，可以通过自身安装的编码器，将位置变化反馈给控制台，控制台通过软件计算当前位置，实现水平方向位置控制。运行过程实时检测是否到限位位置，若到达，及时停止运行[11]。另一种方式是位置信息模块是通过行走机器人内部的霍尔接近开关与轨道上设置的永磁铁产生位置信息，对机器人位置确定及行走方式控制[12]。采用绝对编码器可以准确地知道机器人的行进距离，而霍尔接近开关则可以像限位开关一样实现位置控制，二者可以配合使用。
现在的轨道式机器人在行走系统设计时均采用摩擦轮驱动[13],但是在摩擦轮布置方式上有所区别，第一种是驱动轮垂直放置（图二），并增加与驱动轮相对应的导向轮来控制方向。移动机构采用跨座式结构。机构前后为对称式结构，分别由驱动轮、支撑轮、转向架和传动机构等构成。跨座机构的前后转向架设计保证了机器人可以在弧度较大的弯道上实现转向。移动机构骑跨在轨道梁上，由行走轮、导向轮、稳定轮、传动机构和固定架构成。行走轮与轨道的上表面接触，在驱动电动机的带动下，支撑移动机构在轨道上行走;导向轮位于轨道的上两侧，引导机构在轨道方向上的平顺行驶，稳定轮位于轨道的下两侧，保持移动机构重心稳定[14]。另一种方式是驱动轮水平放置（图三）。机器人行走机构主要由工型钢轨道、驱动电机、减速器、驱动轮、支撑轮、张紧机构、柔性吊挂锁、轨道连接部件等部分组成。驱动电机带动驱动轮旋转，驱动轮安装在轨道两侧，在张紧机构的压紧下，靠驱动轮与轨道之间产生的摩擦力带动机器人本体行走[15]。垂直放置方式由于驱动轮承受的压力与机器人重量成正比，所以在摩擦系数一定的情况下能够提供更大的驱动力；而水平放置方式由于驱动轮与轨道间的压力与机器人重量无关，所以很可能因为张紧机构压力不够而导致打滑，并且由于驱动轮之间、支撑轮之间间距均比较小，很可能会引起机器人的摆动，稳定性较差。
综上所述，现有的轨道机器人技术在供电和定位的研究上都有比较成熟的成果，但是现有的轨道和机器人结构设计都无法实现轨道机器人的更多维度的运动（爬升运动），所以本课题拟通过设计轨道及机器人结构的新型结构来实现机器人的多维度运动，以此来拓宽轨道式机器人的应用范围。
参考文献：
[1]刘俏.RGV系统设计与应用[J].物流科技,2016,39(05):51-54.
[2]吴锴,左兆陆,窦少校.我国轨道式巡检机器人研究及发展现状[J].软件,2018,39(11):80-83.
[3]朱涛,刘辉,李严,闵广东.有轨制导车辆(RGV小车)的设计[J].衡器,2018,47(10):36-37 40.
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