一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人及其工作方法

摘要

本发明涉及一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人，包括可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体、轨道垃圾清理回收装置、能源采集与存储装置、异物判别与警示机构、传感机构、控制和通讯机构、辅助机构。实现了与列车的串行和并行工作模式的并发多工作模式；使用锂电池、太阳能发电装置和风能捕获三种获取模式实现机器人的持续分时复用供电；实现对铁路轨道的清洁、垃圾清理和垃圾回收工作；对入侵的异物进行警告、驱逐，保障列车高速有序运行；准确对铁路系统沿线的气象预测和预报；对铁路轨道的检测，提前发现铁轨存在的问题并发生异常警告；将携带基站发射设备作为基站间的过渡带实现基站路由功能，从而提高高速列车运行时的通信体验。

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人及其工作方法。

背景技术

随着高铁和动车速度的提升，列车及乘客面临的风险也越来越大，这些风险主要来自驾驶员、调度员、铁路轨道环境和外部运行环境等。比如驾驶员失误、调度员失职等行为，但是这些风险因素均为可通过严谨的职业培训和调度制度减少甚至避免。但由于铁路轨道环境及列车外部运行环境造成的风险却较难解决。铁路垃圾的清理效果不明显，原因主要来自客观因素：有些垃圾来自防护网外部，受到风、雨等自然因素的影响，垃圾极易进入防护网内部的铁路轨道上，会将外部垃圾引入铁路轨道上，垃圾进入轨道后会产生很严重的后果：当垃圾落在轨道上，列车经过时会将垃圾卷入铁车车轮中，轻则对列车造成运动阻力，增加能耗；重则会对列车轮系产生抱紧风险，使车轮与轨道之间的滚动摩擦变为滑动摩擦，损伤车轮和轨道，若严重时甚至可发生倾覆的风险。另外，垃圾进入列车轮系系统既不没美观，并且清理也极为困难。

现有的铁路轨道机器人功能极为有限，主要侧重某一方面的性能，例如底盘运动性能、垃圾清理功能、铁轨探伤功能等。同时，绝大多数专利技术均未考虑机器人与列车并行或串行运行的问题；另外，机器人由于需要长时间运行在铁轨上，能源的供给问题也是实际应用中要考虑的问题，这些难题都为机器人在铁轨上的实际应用带来巨大挑战和障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人及其工作方法，解决铁轨垃圾清理机器人工作时与列车的串行还是并行模式、铁轨垃圾清理机器人工作时的电源供给、铁轨垃圾清理机器人的垃圾清理和回收、铁路系统异物入侵提前识别、判定、警告甚至驱逐等问题，实现对铁路轨道、铁路上部的供电线缆的垃圾清理和回收工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人，包括可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体、轨道垃圾清理回收装置、能源采集与存储装置、异物判别与警示机构、传感机构、控制和通讯机构、辅助机构，轨道垃圾清理回收装置、能源采集与存储装置、异物判别与警示机构、传感机构、控制和通讯机构、辅助机构均安装于可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体上。

可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体包括清洁机器人机架、清洁机器人轮系装置、清洁机器人驱动机构和清洁机器人变形机构，清洁机器人机架外形整体呈现矮平长方体状，内部安装有清洁机器人驱动机构、清洁机器人变形机构，清洁机器人轮系装置安装于可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体的底部。清洁机器人机架包括左机架、右机架、上侧主动闭合平台、上侧被动闭合平台、下侧主动闭合平台、下侧被动闭合平台、上分离电磁铁、下分离电磁铁、左变形机构吊杆、右变形机构吊杆，其中，上分离电磁铁包括上分离电磁铁本体、上分离电磁销钉和上分离电磁线圈，下分离电磁铁包括下分离电磁铁本体、下分离电磁销钉和下分离电磁线圈。清洁机器人轮系装置包括主动轮、从动轮、减速齿轮箱、轮轴，其中，主动轮包括外层行驶驱动轮和内层防脱轨驱动契合轮，从动轮包括外层行驶从动轮和内层防脱轨从动契合轮。清洁机器人驱动机构包括驱动电机、位置传感器、驱动电机支架。清洁机器人变形机构包括首端变形摆臂、中间摆臂、末端变形摆臂、压力传感器，其中，首端变形摆臂包括左侧首端变形摆臂本体、左侧首端变形摆臂本体伺服电机、左侧首端变形摆臂首端吊杆、左侧首端变形摆臂末端吊杆、右侧首端变形摆臂本体、右侧首端变形摆臂本体伺服电机、右侧首端变形摆臂首端吊杆、右侧首端变形摆臂末端吊杆；左侧中间摆臂包括左侧中间摆臂本体、左侧中间摆臂首端吊杆、左侧中间摆臂末端吊杆、左侧中间摆臂首端伺服电机、左侧中间摆臂末端伺服电机、右侧中间摆臂本体、右侧中间摆臂首端吊杆、右侧中间摆臂末端吊杆、右侧中间摆臂首端伺服电机、右侧中间摆臂末端伺服电机；末端变形摆臂包括左侧末端变形摆臂本体、左侧末端变形摆臂首端吊杆、右侧末端变形摆臂本体、右侧末端变形摆臂首端吊杆。

轨道垃圾清理回收装置包括轨道清洁装置、垃圾吸附装置、垃圾回收箱、垃圾吸入装置，轨道清洁机构包括轨道清洁板擦、板擦连杆、板擦驱动电机，其中，垃圾清洁板擦包括左轨道清洁板擦、右轨道清洁板擦、清洁毛刷，板擦连杆包括左板擦连杆和右板擦连杆，板擦驱动电机包括左板擦驱动电机和右板擦驱动电机。垃圾吸附装置包括异物吸附罩、异物吸附支架，其中，异物吸附罩包括：左异物吸附罩和右异物吸附罩，异物吸附支架包括左异物吸附支架和右异物吸附支架。垃圾吸入装置包括涡轮风机、回收管，其中，回收管包括左回收管和右回收管。

能源采集与存储装置包括锂电池组、风能捕获装置、太阳能捕获装置，风能捕获装置包括风能捕获支架、风能捕获扇叶、风能发电机、水平摆动装置，其中，风能捕获支架包括左风能捕获支架和右风能捕获支架，风能捕获扇叶包括左风能捕获扇叶和右风能捕获扇叶，风能发电机包括左风能发电机和右风能发电机，水平摆动装置包括水平摆动驱动电机和水平摆动输出平台。太阳能捕获装置包括太阳能电池板、二维追踪平台、太阳能捕获支架，其中，二维追踪平台包括左二维追踪平台和右二维追踪平台，太阳能捕获支架包括左太阳能捕获支架和右太阳能捕获支架。

异物判别与警示机构包括双目视觉摄像装置、警示装置，双目视觉摄像装置包括双目摄像机、摄像机支架，其中，双目摄像机包括左单目视觉摄像机和右单目视觉摄像机，摄像机支架包括左摄像机支架和右摄像机支架，警示装置包括警灯、警笛。

传感机构包括激光测距传感器、环境侦察摄像机构、震动传感器，激光测距传感器包括左激光测距传感器、右激光测距传感器，环境侦察摄像机构包括环境侦察摄像机、云台，震动传感器包括左震动传感器和右震动传感器。

控制和通讯机构包括控制器、通讯模块、电源模块、控制盒，控制器包括主控制器、从控制器，通讯模块包括主通讯模块、次通讯模块，电源模块包括左电源模块、右电源模块，控制盒包括主控制盒和从控制盒。

辅助机构包括移动基站、微气象站、铁路轨道平整检测机构，铁路轨道平整检测机构包括左轨道平整检测机构和右轨道平整检测机构。

具体地，所述左机架与右机架左右对称设置，左机架的右端面与右机架的左端面接触，左机架与右机架的长度均与清洁机器人机架的长度和高度一致，宽度均为清洁机器人机架整体外形宽度的一半。

上侧主动闭合平台为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，分别横置安装在左机架的上部的前端和后端处，上侧主动闭合平台中的垂直面的右端面与左机架的右端面在同一平面内，上侧主动闭合平台的水平面位于左机架的右端面的右部，上侧主动闭合平台的水平面中心处安装固定有上分离电磁铁，且上分离电磁铁的上分离电磁铁本体与上侧主动闭合平台中的水平面下端连接固定，上分离电磁铁上的上分离电磁销钉朝下设置。

上侧被动闭合平台为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，其高度短于上侧主动闭合平台中的长条L形机构，分别横置安装在右机架的上部的前端和后端处，上侧被动闭合平台的长条L形机构的垂直面的右端面与左机架的右端面在同一平面内，上侧被动闭合平台的长条L形机构的水平面位于右机架的左端面的左部，上侧被动闭合平台的长条L形机构的水平面的中心处设置有透孔，内径大于上分离电磁销钉或下分离电磁销钉。

下侧主动闭合平台为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，材质与左机架一致，分别横置安装在左机架的下部的前端和后端处，下侧主动闭合平台中的长条L形机构的垂直面的右端面与左机架的右端面在同一平面内，上侧主动闭合平台中的长条L形机构的水平面位于左机架的右端面的右部，下侧主动闭合平台的长条L形机构上的水平面中心处安装固定有下分离电磁铁，且下分离电磁铁本体与下侧主动闭合平台中的长条L形机构的水平面下端连接固定，下分离电磁铁上的下分离电磁销钉朝上设置。

下侧被动闭合平台为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，其高度短于上侧被动闭合平台中的长条L形机构，分别横置安装在右机架的下部的前端和后端处，下侧被动闭合平台的长条L形机构的垂直面的左端面与右机架的左端面在同一平面内，下侧被动闭合平台的长条L形机构的水平面位于右机架的左端面的左部，下侧被动闭合平台的长条L形机构的水平面的中心处设置有透孔，内径大于上分离电磁销钉或下分离电磁销钉。

上分离电磁铁本体为普通的电磁铁本体结构，安装在上侧主动闭合平台的长条L形机构的水平面的下侧，上分离电磁销钉通过上分离电磁线圈安装在上分离电磁铁本体上。

下分离电磁铁本体为普通的电磁铁本体结构，安装在下侧主动闭合平台的长条L形机构的水平面的下侧，下分离电磁销钉通过下分离电磁线圈安装在下分离电磁铁本体上。

左变形机构吊杆为三角龙门结构，左变形机构吊杆安装在左机架的左侧面中央处，右变形机构吊杆与左变形机构吊杆结构相同，左右对称布置，右变形机构吊杆安装在右机架的右侧面中央处。

主动轮数量为两个，主动轮的外层行驶驱动轮为两个，分别跨接在铁轨上。内层防脱轨驱动契合轮为两套，配合外层行驶驱动轮使用，两个主动轮通过轮轴连接，轮轴还与减速齿轮箱的输出轴连接。从动轮数量为两个，从动轮的外层行驶从动轮为两个，分别跨接在铁轨上。内层防脱轨从动契合轮为两套，配合外层行驶从动轮使用，减速齿轮箱包括输出轴和输入轴，输出轴连接轮轴，减速齿轮箱的输入轴与清洁机器人驱动机构中的驱动电机连接，减速齿轮箱分别安装固定在左机架、右机架内。轮轴为圆柱形转轴，数量为四根，其中两根通过轴承结构分别安装固定在清洁机器人机架中的左机架和右机架前端两侧，剩下两根通过轴承结构分别安装固定在清洁机器人机架中的左机架和右机架后端两侧，四根轮轴的外侧分别安装两个主动轮和两个从动轮。

驱动电机数量为两套，分别安装固定在驱动电机支架上，驱动电机的输出转轴还与减速齿轮箱连接，位置传感器数量为两套，分别安装在两套驱动电机的后端转轴上，驱动电机支架数量为两套，分别安装固定在左机架和右机架的一侧。

清洁机器人变形机构1-4分为左侧变形机构和右侧变形机构两套，左右对称布局，首端变形摆臂、中间摆臂、末端变形摆臂均为两套，分布在左机架、右机架的中间两侧，左右对称布局。

左侧首端变形摆臂本体的左侧首端连接左侧首端变形摆臂首端吊杆，左侧末端连接左侧首端变形摆臂末端吊杆，右侧首端变形摆臂本体安装在清洁机器人的另外一侧，其右侧首端连接右侧首端变形摆臂首端吊杆，右侧末端连接右侧首端变形摆臂末端吊杆，左侧首端变形摆臂本体伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定左侧首端变形摆臂本体，左侧首端变形摆臂本体伺服电机的转轴连接清洁机器人机架中的左变形机构吊杆上的三角龙门结构。右侧首端变形摆臂本体伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定右侧首端变形摆臂本体，右侧首端变形摆臂本体伺服电机的转轴连接清洁机器人机架中的右变形机构吊杆上的三角龙门结构。

左侧中间摆臂本体的首端连接左侧中间摆臂首端吊杆，末端连接左侧中间摆臂末端吊杆，右侧中间摆臂本体的首端连接右侧中间摆臂首端吊杆，末端连接右侧中间摆臂末端吊杆。左侧中间摆臂首端伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定左侧中间摆臂本体，左侧中间摆臂首端伺服电机的转轴连接左侧首端变形摆臂末端吊杆上的三角龙门结构，右侧中间摆臂首端伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定右侧中间摆臂本体，右侧中间摆臂首端伺服电机的转轴连接右侧首端变形摆臂末端吊杆上的三角龙门结构。左侧中间摆臂末端伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定左侧中间摆臂本体，左侧中间摆臂末端伺服电机的转轴连接末端变形摆臂上左侧末端变形摆臂首端吊杆的三角龙门结构，右侧中间摆臂末端伺服电机为大扭矩伺服电机，连接固定右侧中间摆臂本体，右侧中间摆臂末端伺服电机的转轴连接末端变形摆臂上右侧末端变形摆臂首端吊杆的三角龙门结构。

左侧末端变形摆臂本体的首端连接中间摆臂中的左侧中间摆臂末端吊杆，右侧末端变形摆臂本体的首端连接中间摆臂中的右侧中间摆臂末端吊杆，左侧末端变形摆臂首端吊杆安装固定在左侧末端变形摆臂本体的首端，左侧末端变形摆臂首端吊杆还与中间摆臂中的左侧中间摆臂末端伺服电机连接，右侧末端变形摆臂首端吊杆安装固定在右侧末端变形摆臂本体的首端，右侧末端变形摆臂首端吊杆还与中间摆臂中的右侧中间摆臂末端伺服电机连接。压力传感器为多组，分别安装在中间摆臂和末端变形摆臂的下端并均匀分布。

具体地，所述左轨道清洁板擦和右轨道清洁板擦数量各为一套，左轨道清洁板擦和右轨道清洁板擦形状均与轨道相适应，套接在轨道上，左轨道清洁板擦和右轨道清洁板擦的内侧均设置有清洁毛刷，左轨道清洁板擦的最上端连接板擦连杆中的左板擦连杆下端，右轨道清洁板擦的最上端连接板擦连杆中的右板擦连杆下端。左板擦连杆的上端连接固定板擦驱动电机中的左板擦驱动电机，右板擦连杆的上端连接固定板擦驱动电机中的右板擦驱动电机。左板擦驱动电机和右板擦驱动电机均为普通伸缩步进电机，分别安装在左机架、右机架的前端下方中心处。

左异物吸附罩和右异物吸附罩数量为两套，左右对称布局，左异物吸附罩的上端安装固定在左异物吸附支架的前端，左异物吸附罩的上端中央处设置有透孔，透孔处连接左回收管的前端，右异物吸附罩的上端安装固定在右异物吸附支架上，右异物吸附罩的上端中央处设置有透孔，透孔处连接右回收管的前端。

左异物吸附支架安装在左机架的最前端面的中心处，右异物吸附支架安装在右机架的最前端面处，左异物吸附支架和右异物吸附支架的最顶部分别连接异物吸附罩中的左异物吸附罩和右异物吸附罩。左垃圾回收箱和右垃圾回收箱分别设置在左机架、右机架的后端内侧。涡轮风机为强力吸风涡轮电机，左涡轮风机和右涡轮风机分别安装在左右两个垃圾回收箱的前端，外端分别连接回收管的末端，内部分别连接垃圾回收箱入口。左回收管的前端连接左异物吸附罩上端的透孔，后端连接左涡轮风机，右回收管的前端连接右异物吸附罩上端的透孔，后端连接右涡轮风机。

具体地，所述锂电池组为锂离子电池，锂电池组为左右两套对称布置，分别安装在左机架和右机架内。

左风能捕获支架安装在左机架的前端侧面上端，并从左机架左端面探出。右风能捕获支架安装在右机架的前端侧面上端，并从右机架右端面探出。

风能捕获扇叶数量为两套，每套中的扇叶数量为多个，左风能发电机和右风能发电机的转轴分别连接风能捕获扇叶中的左风能捕获扇叶和右风能捕获扇叶。

水平摆动驱动电机安装在左风能捕获支架上，水平摆动驱动电机的输出转轴连接水平摆动输出平台，水平摆动输出平台连接固定风能发电机。

左太阳能电池板和右太阳能电池板，分别安装固定在二维追踪平台中的左二维追踪平台和右二维追踪平台上，左二维追踪平台和右二维追踪平台分别安装在太阳能捕获支架中的左太阳能捕获支架和右太阳能捕获支架上，左太阳能捕获支架安装在左机架的后端侧面上端，并从左机架左端面探出。右太阳能捕获支架安装在右机架的后端侧面上端，并从右机架右端面探出。

具体地，所述左单目视觉摄像机和右单目视觉摄像机分别安装固定在摄像机支架中的左摄像机支架和右摄像机支架上，左摄像机支架安装固定在左机架前端上端面的中间位置处，右摄像机支架安装固定在右机架前端上端面的中间位置处。警灯安装固定在左机架的中间上部中央位置，警笛安装固定在右机架的中间上部中央位置。

具体地，所述左激光测距传感器和右激光测距传感器左右对称布置，分别安装在清洁机器人机架中的左机架、右机架正前方，环境侦察摄像机为彩色或MOS摄像机，安装在云台上，云台为普通的二维云台，安装在清洁机器人机架的一侧。左震动传感器和右震动传感器分别安装在清洁机器人机架中的左机架和右机架上。

具体地，所述主控制器、主通讯模块、左电源模块均安装在主控制盒，从控制器、次通讯模块、右电源模块均安装在右控制盒内，主通讯模块与主控制器连接，次通讯模块连接从控制器，主控制盒和从控制盒分别安装固定在清洁机器人机架的左机架和右机架内。

具体地，所述移动基站安装在清洁机器人机架中的左机架上端中央处，移动基站连接主控制器并受其控制，微气象站安装固定在清洁机器人机架中的右机架上端中央处，微气象站连接从控制器并受其控制，左轨道平整检测机构和右轨道平整检测机构分别通过安装支架安装固定在清洁机器人机架的左机架和右机架后端，左轨道平整检测机构和右轨道平整检测机构分别连接主控制器、从控制器。

一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人的工作方法，包括以下步骤：

(1)铁路轨道清洁机器人在铁轨上行驶步骤：

控制器控制清洁机器人驱动机构驱动清洁机器人轮系装置转动，从而控制清洁机器人在铁路轨道上行驶，完成各类清洁、垃圾回收以及异物入侵判定工作。并且，当清洁机器人正常运行时，末端变形摆臂连接中间摆臂与首端变形摆臂，向车体方向折叠靠拢，清洁机器人变形机构变形和折叠，实现清洁机器人在铁路轨道上行进。

(2)铁路轨道清洁机器人变形和分离以避让列车步骤：

Ⅰ.控制器控制传感机构，同时配合控制和通讯机构中的通讯模块实现对列车到来信号的精确判别。

Ⅱ.列车即将到来时，控制器控制清洁机器人变形机构实现变形功能。

Ⅲ.清洁机器人的左机架、右机架以及所连的机构脱离铁路轨道并分散至铁路轨道两侧，实现对列车避让功能。

Ⅳ.列车通过后，控制器控制清洁机器人变形机构进行逆向变形，清洁机器人的左机架、右机架以及所连的机构从铁路轨道两侧向中心靠近并通过上侧主动闭合平台、上侧被动闭合平台、下侧主动闭合平台、下侧被动闭合平台、上分离电磁铁、下分离电磁铁机构实现闭合功能。

Ⅴ.变形完毕，实现清洁机器人左右两侧机构的复原，控制器控制清洁机器人继续行进。

(3)铁路轨道清洁机器人电能捕获步骤：

1)铁路轨道清洁机器人常规行驶过程中能源捕获步骤：

控制器控制风能捕获装置工作，同时控制风能捕获装置中的水平摆动装置进行角度摆动，从而实现对不同角度的气流捕获，实现风能发电的最大效率。控制器控制太阳能捕获装置实现对太阳能的能量捕获，同时控制二维追踪平台实现对太阳能光纤的垂直追踪，最终实现对太阳能能源最大效率的搜集。

2)铁路轨道清洁机器人在列车经过时对气流的能量捕获步骤：

当列车经过前，此时控制器控制清洁机器人变形机构变形实现对列车的躲避，同时控制器还控制风能捕获装置中的水平摆动装置进行角度摆动，使风能捕获扇叶正对列车经过线路，当列车经过时，强气流穿过风能捕获扇叶并带动风能发电机快速发电，发电所得的能量变存入锂电池组中。

(4)铁路轨道清洁机器人进行铁路轨道清洁和垃圾清理的步骤：

1)铁路轨道清洁机器人对铁路轨道进行垃圾清理步骤：

控制器控制垃圾吸附装置中的涡轮风机工作，实现气流吸入功能，配合异物吸附罩和回收管，实现对清洁机器人前方轨道上垃圾的吸入。

2)铁路轨道清洁机器人对铁路轨道清洁步骤：

Ⅰ.控制器控制轨道清洁装置中的板擦驱动电机拉伸，推动板擦连杆和垃圾清洁板擦下移，实现与铁路轨道的三面接触，利用清洁毛刷实现对轨道的清洁。

Ⅱ.清洁完毕后，控制器控制轨道清洁装置中的板擦驱动电机收缩，推动板擦连杆和垃圾清洁板擦上移，实现轨道清洁装置与铁路轨道的分离。

(5)铁路轨道清洁机器人对异物入侵识别和报警步骤：

控制器控制异物判别与警示机构中的双目视觉摄像装置对清洁机器人前方进行图像和视频采集，经过图像处理后判定有无活动的异物入侵。当发现有异物入侵后，控制器控制警示装置中的警灯和警笛发出声光报警进行警示和驱赶，同时将警告信息发送至控制指挥中心供工作人员作出决策。

(6)铁路轨道清洁机器人移动基站信号发射、气象参数探测、铁路轨道平整度检测步骤：

1)铁路轨道清洁机器人移动基站信号发射步骤：

当列车临近时，控制器控制移动基站开始工作，提供较大功率的通讯基站功能。

2)铁路轨道清洁机器人气象参数探测步骤：

清洁机器人工作时，控制器控制微气象站工作，对清洁机器人周围包括风、雨、温度、湿度基本参数进行测量，将测量的数据发送至控制指挥中心，并供工作人员查看、分析并作出决策。

3)铁路轨道清洁机器人铁路轨道平整度检测步骤：

清洁机器人行进时，控制器控制铁路轨道平整检测机构工作，对左侧铁路轨道和右侧铁路轨道的平整度检测，并将检测的信号发送至控制指挥中心。当发现铁路平整度异常时，及时进行标记并发出报警信号。

进一步地，清洁机器人机架为304不锈钢材料，也可以是其它具有较高承载力的材料，例如碳纤维、玻璃钢等。

进一步地，上述异物判别与警示机构等结构均为IP67防水等级，清洁机器人可实现在室外雨、雪和冰雹等恶劣天气下作业。

本发明具有以下有益效果：本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人通过设置机器人的变形和分离结构，实现了与列车的串行和并行工作模式的并发多工作模式；使用锂电池、太阳能发电装置和风能捕获共三种能源获取模式实现机器人的持续分时复用供电；利用铁轨清洁机构、铁轨垃圾吸附机构和垃圾回收机构全方位实现对铁路轨道的清洁、垃圾清理和垃圾回收工作；通过设置异物入侵识别判定模块、警示模块和驱逐模块，对入侵的异物进行警告、驱逐等，从而保障列车的高速有序运行；设置小型气象站，来实现对铁路系统沿线的气象预测和预报功能，提高铁路运输线的气象预报精度；采用携带的铁路轨道探伤设备和平整度检测设备，实现对铁路轨道的检测，提前发现铁轨存在的问题并发生异常警告；将携带基站发射设备作为基站间的过渡带实现基站路由功能，从而提高高速列车运行时的通信体验。

附图说明

图1是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体立体结构示意图。

图2是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体主视结构示意图。

图3是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体后视结构示意图。

图4是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体俯视结构示意图。

图5是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体左视结构示意图。

图6是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体右视结构示意图。

图7是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人整体仰视结构示意图。

图8是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人机架的局部放大图。

图9是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人驱动机构局部放大图。

图10是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人右侧变形机构局部放大图。

图11是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人左侧变形机构局部放大图。

图12是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人垃圾清洁板擦机构的局部放大图.

图13是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人铁路轨道平整检测机构的局部放大图。

图14是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人异物判别与警示机构的局部放大图。

图15是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人辅助机构、控制和通讯机构的局部放大图。

图16是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人变形准备阶段立体结构示意图。

图17是本发明可变形与分离式铁路轨道清洁机器人避让列车时整体立体结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

如图1-17所示，一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人，包括可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1、轨道垃圾清理回收装置2、能源采集与存储装置3、异物判别与警示机构4、传感机构5、控制和通讯机构6、辅助机构7，轨道垃圾清理回收装置2、能源采集与存储装置3、异物判别与警示机构4、传感机构5、控制和通讯机构6、辅助机构7均安装于可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1上。

可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1可带动整套铁路轨道清洁机器人在轨道上运行并完成清洁、垃圾回收、异物入侵判定和警示、自身能源获取以及实现其它辅助功能等；同时，可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1还可完成自身变形和分离功能，从而在列车临近时实现避让，最终实现清洁机器人与列车的并行和串行模式下的相关功能。轨道垃圾清理回收装置2主要实现对铁路轨道进行清洁、对垃圾进行清理和回收功能，能源采集与存储装置3则可实现清洁机器人自身能源的持续获取，异物判别与警示机构4则可实现对铁路轨道上入侵的异物进行判别和发出警示信号，传感机构5可实现对周围环境参数的感知和对列车远近的判别等，控制机构6可实现对清洁机器人上各类执行机构及传感器等的驱动和控制，其它辅助机构7则可实现辅助功能的执行和实施，包括实现气象参数检测、轨道平整度检测和基站发射等功能。

可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1包括清洁机器人机架1-1、清洁机器人轮系装置1-2、清洁机器人驱动机构1-3和清洁机器人变形机构1-4，清洁机器人机架1-1外形整体呈现矮平长方体状，内部安装有清洁机器人驱动机构1-3、清洁机器人变形机构1-4，清洁机器人轮系装置1-2安装于可变形与分离式铁路轨道清洁机器人移动载体1的底部。

清洁机器人机架1-1外形整体呈现矮平长方体状，材质为不锈钢304，长度约两米(可视载荷轻重变化长短)，宽度比轨道宽度稍宽，内部镂空以安装清洁机器人驱动机构1-3、清洁机器人变形机构1-4。清洁机器人机架1-1包括左机架1-1-1、右机架1-1-2、上侧主动闭合平台1-1-3、上侧被动闭合平台1-1-4、下侧主动闭合平台1-1-5、下侧被动闭合平台1-1-6、上分离电磁铁1-1-7、下分离电磁铁1-1-8、左变形机构吊杆1-1-9、右变形机构吊杆1-1-10。左机架1-1-1与右机架1-1-2外形呈现矮平长方体状，左右对称放置，且左机架1-1-1与右机架1-1-2共同组成清洁机器人机架1-1，左机架1-1-1与右机架1-1-2左右对称设置，左机架1-1-1的右端面与右机架1-1-2的左端面接触，左机架1-1-1与右机架1-1-2的长度均与清洁机器人机架1-1的长度和高度一致，宽度均为清洁机器人机架1-1整体外形宽度的一半；左机架1-1-1、右机架1-1-2在清洁机器人实现正常行走、清洁等功能时为靠紧状态，当清洁机器人变形时，则实现左机架1-1-1、右机架1-1-2的分离，实现对列车的避让。

上侧主动闭合平台1-1-3为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，材质与左机架1-1-1一致，分别横置安装在左机架1-1-1的上部的前端和后端处，上侧主动闭合平台1-1-3中的垂直面1-1-a的右端面与左机架1-1-1的右端面在同一平面内，上侧主动闭合平台1-1-3的水平面1-1-b位于左机架1-1-1的右端面的右部，上侧主动闭合平台1-1-3的水平面1-1-b中心处安装固定有上分离电磁铁1-1-7，且上分离电磁铁1-1-7的上分离电磁铁本体1-1-7a与上侧主动闭合平台1-1-3中的水平面1-1-b下端连接固定，上分离电磁铁1-1-7上的上分离电磁销钉1-1-7b朝下设置。

上侧被动闭合平台1-1-4为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，其高度稍短于上侧主动闭合平台1-1-3中的长条L形机构，分别横置安装在右机架1-1-2的上部的前端和后端处，上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的垂直面1-1-c的右端面与左机架1-1-1的右端面在同一平面内，上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d位于右机架1-1-2的左端面的左部，上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置有透孔1-1-e，内径稍大于上分离电磁销钉1-1-7b或下分离电磁销钉1-1-8b。

下侧主动闭合平台1-1-5为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，材质与左机架1-1-1一致，分别横置安装在左机架1-1-1的下部的前端和后端处，下侧主动闭合平台1-1-5中的长条L形机构的垂直面1-1-a的右端面与左机架1-1-1的右端面在同一平面内，上侧主动闭合平台1-1-3中的长条L形机构的水平面1-1-b位于左机架1-1-1的右端面的右部，下侧主动闭合平台1-1-5的长条L形机构上的水平面1-1-b中心处安装固定有下分离电磁铁1-1-8，且下分离电磁铁本体1-1-8a与下侧主动闭合平台1-1-5中的长条L形机构的水平面1-1-b下端连接固定，下分离电磁铁1-1-8上的下分离电磁销钉1-1-8b朝上设置。

下侧被动闭合平台1-1-6为具备一定厚度的长条L形机构，数量为两个，其高度短于上侧被动闭合平台1-1-4中的长条L形机构，分别横置安装在右机架1-1-2的下部的前端和后端处，下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的垂直面1-1-c的左端面与右机架1-1-2的左端面在同一平面内，下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d位于右机架1-1-2的左端面的左部，下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置有透孔1-1-e，内径稍大于上分离电磁销钉1-1-7b或下分离电磁销钉1-1-8b。

当左机架1-1-1和右机架1-1-2呈现闭合靠紧状态时，上侧主动闭合平台1-1-3中的长条L形机构的水平面1-1-b位于上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构中的水平面1-1-d的正上方；而下侧主动闭合平台1-1-5的长条L形机构中的水平面1-1-b位于下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构中的水平面1-1-d的正下方。上分离电磁铁1-1-7中的上分离电磁销钉1-1-7b位于上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正上方；而下分离电磁铁1-1-8中的下分离电磁销钉1-1-8b位于下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正下方。

上分离电磁铁1-1-7包括上分离电磁铁本体1-1-7a、上分离电磁销钉1-1-7b和上分离电磁线圈1-1-7c，上分离电磁铁本体1-1-7a为普通的电磁铁本体结构，安装在上侧主动闭合平台1-1-3的长条L形机构的水平面1-1-b的下侧，上分离电磁销钉1-1-7b通过上分离电磁线圈1-1-7c安装在上分离电磁铁本体1-1-7a上。上分离电磁铁1-1-7的上分离电磁线圈1-1-7c可驱动上分离电磁销钉1-1-7b吸合和释放实现上分离电磁销钉1-1-7b的上下运动；当上分离电磁线圈1-1-7c吸合时，上分离电磁销钉1-1-7b被吸回，此时上分离电磁铁1-1-7中的上分离电磁销钉1-1-7b位于上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正上方，且上分离电磁销钉1-1-7b与上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e分离不接触；当上分离电磁线圈1-1-7c释放时，上分离电磁销钉1-1-7b被弹出，此时上分离电磁铁1-1-7中的上分离电磁销钉1-1-7b位于上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正上方，且上分离电磁销钉1-1-7b进入上侧被动闭合平台1-1-4的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e处，使上侧主动闭合平台1-1-3与上侧被动闭合平台1-1-4被上分离电磁销钉1-1-7b锁紧无法横向移动，从而实现横向锁紧功能。上分离电磁铁1-1-7为常开结构，当上分离电磁线圈1-1-7c不通电时，上分离电磁销钉1-1-7b在弹簧作用下，处于释放拉伸状态，从而实现上侧主动闭合平台1-1-3与上侧被动闭合平台1-1-4锁紧功能，该功能下，清洁机器人可实现长时间的清洁和垃圾回收功能，减少因上分离电磁铁1-1-7实时供电而造成的能耗问题。

下分离电磁铁1-1-8包括下分离电磁铁本体1-1-8a、下分离电磁销钉1-1-8b和下分离电磁线圈1-1-8c；下分离电磁铁本体1-1-8a为普通的电磁铁本体结构，安装在下侧主动闭合平台1-1-5的长条L形机构的水平面1-1-b的下侧，下分离电磁销钉1-1-8b通过下分离电磁线圈1-1-8c安装在下分离电磁铁本体1-1-8a上。下分离电磁铁1-1-8的下分离电磁线圈1-1-8c可驱动下分离电磁销钉1-1-8b吸合和释放，实现下分离电磁销钉1-1-8b的上下运动；当下分离电磁线圈1-1-8c吸合时，下分离电磁销钉1-1-8b被吸回，此时下分离电磁铁1-1-8中的下分离电磁销钉1-1-8b位于下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正下方，且下分离电磁销钉1-1-8b与下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e分离不接触；当下分离电磁线圈1-1-8c释放时，下分离电磁销钉1-1-8b被弹出，此时下分离电磁铁1-1-8中的下分离电磁销钉1-1-8b位于下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e的正下方，且下分离电磁销钉1-1-8b进入下侧被动闭合平台1-1-6的长条L形机构的水平面1-1-d的中心处设置的透孔1-1-e处，使得下侧主动闭合平台1-1-5与下侧被动闭合平台1-1-6被下分离电磁销钉1-1-8b锁紧无法横向移动，从而实现横向锁紧功能。下分离电磁铁1-1-8为常开结构，当下分离电磁线圈1-1-8c不通电时，下分离电磁销钉1-1-8b在弹簧作用下，处于释放拉伸状态，从而实现下侧主动闭合平台1-1-5与下侧被动闭合平台1-1-6锁紧功能，该功能下，清洁机器人则可实现长时间的清洁和垃圾回收功能，减少因下分离电磁铁1-1-8实时供电而造成的能耗问题。

左变形机构吊杆1-1-9为三角龙门结构，包括横轴及两侧的支撑机构，左变形机构吊杆1-1-9安装在左机架1-1-1的左侧面中央处，通过左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构可实现与清洁机器人变形机构1-4中首端变形摆臂1-4-1的连接功能。右变形机构吊杆1-1-10同样为三角龙门结构，包括横轴及两侧的支撑机构，右变形机构吊杆1-1-10与左变形机构吊杆1-1-9结构相同，左右对称布置，右变形机构吊杆1-1-10安装在右机架1-1-2的右侧面中央处。

清洁机器人机架1-1的整体功能或工作效果为：左机架1-1-1、右机架1-1-2闭合紧靠时，可作为清洁机器人整个移动平台的机架；而当左机架1-1-1、右机架1-1-2分离时，可实现清洁机器人对列车的避让功能，从而解决清洁机器人与列车运行时的串行和并行工作问题。上侧主动闭合平台1-1-3和上侧被动闭合平台1-1-4、下侧主动闭合平台1-1-5和下侧被动闭合平台1-1-6则为相关机械结构的靠近载体，通过上分离电磁铁1-1-7、下分离电磁铁1-1-8可实现上侧主动闭合平台1-1-3和上侧被动闭合平台1-1-4、下侧主动闭合平台1-1-5和下侧被动闭合平台1-1-6的锁紧功能，从而最终实现清洁机器人左机架1-1-1和右机架1-1-2的闭合紧靠或变形打开功能。

清洁机器人轮系装置1-2包括主动轮1-2-1、从动轮1-2-2、减速齿轮箱1-2-3、轮轴1-2-4。主动轮1-2-1为具有一定厚度的圆形结构，数量为两个，直径大小根据用途或需求可更换，大致在20-40cm范围内。主动轮1-2-1为两层结构，包括外层行驶驱动轮1-2-1a和内层防脱轨驱动契合轮1-2-1b，外层直径稍大于内层，两侧结构合并叠加使用。其中外层行驶驱动轮1-2-1a同样为两个，分别跨接在铁轨上；而内层防脱轨驱动契合轮1-2-1b为两套则处于铁轨内部，配合外层行驶驱动轮1-2-1a使用，防止清洁机器人从轨道脱离。两个主动轮1-2-1通过轮轴1-2-4连接，轮轴1-2-4还与减速齿轮箱1-2-3的输出轴连接实现驱动转动功能。从动轮1-2-2与主动轮1-2-1类似，包括外形、构造等，同样为具有一定厚度的圆形结构，数量为两个，直径大小根据用途或需求可更换，大致在20-40cm范围内。从动轮1-2-2同样为两层结构，包括外层行驶从动轮1-2-2a和内层防脱轨从动契合轮1-2-2b，外层直径稍大于内层，两侧结构合并叠加使用。其中外层行驶从动轮1-2-2a同样为两个，分别跨接在铁轨上；而内层防脱轨从动契合轮1-2-2b为两套则处于铁轨内部，配合外层行驶从动轮1-2-2a使用，防止清洁机器人从轨道脱离。两个从动轮1-2-2通过轮轴1-2-4连接实现被动转动功能。减速齿轮箱1-2-3为减速齿轮箱，内部设置多级减速装置，实现减速功能。减速齿轮箱1-2-3包括输出轴和输入轴，其中输出轴连接轮轴1-2-4，实现对主动轮1-2-1的驱动作用；减速齿轮箱1-2-3的输入轴则与清洁机器人驱动机构1-3中的驱动电机1-3-1连接，实现动力源输入功能。减速齿轮箱1-2-3分别安装固定在左机架1-1-1、右机架1-1-2内。轮轴1-2-4为圆柱形转轴，数量为四根，其中两根通过轴承结构分别安装固定在清洁机器人机架1-1中的左机架1-1-1和右机架1-1-2前端两侧，剩下两根则通过轴承结构分别安装固定在清洁机器人机架1-1中的左机架1-1-1和右机架1-1-2后端两侧，四根轮轴1-2-4的外侧分别安装两个主动轮1-2-1和两个从动轮1-2-2。其中，主动轮1-2-1和从动轮1-2-2位置可根据需求配置，即：两套主动轮1-2-1可位于左机架1-1-1和右机架1-1-2的前端，从动轮1-2-2位于左机架1-1-1和右机架1-1-2的后端；或者两套主动轮1-2-1可位于左机架1-1-1和右机架1-1-2的后端，而从动轮1-2-2位于左机架1-1-1和右机架1-1-2的前端。

清洁机器人驱动机构1-3包括驱动电机1-3-1、位置传感器1-3-2、驱动电机支架1-3-3，驱动电机1-3-1可根据需求选择类型，例如伺服电机、直流电机等，驱动电机1-3-1数量为两套，分别安装固定在驱动电机支架1-3-3上，驱动电机1-3-1的输出转轴还与减速齿轮箱1-2-3连接，起到提供动力源的作用。位置传感器1-3-2数量为两套，分别安装在两套驱动电机1-3-1的后端转轴上，实现对驱动电机1-3-1的转轴转速测量，从而实现驱动电机1-3-1所连外部执行机构的位置测量。驱动电机支架1-3-3为方形结构，数量为两套，分别安装固定在左机架1-1-1和右机架1-1-2的一侧，驱动电机支架1-3-3还安装固定有驱动电机1-3-1，起到连接所述驱动电机1-3-1和左机架1-1-1、右机架1-1-2的作用。

清洁机器人变形机构1-4分为左侧变形机构和右侧变形机构两套，左右对称布局。清洁机器人变形机构1-4包括首端变形摆臂1-4-1、中间摆臂1-4-2、末端变形摆臂1-4-3、压力传感器1-4-4，首端变形摆臂1-4-1、中间摆臂1-4-2、末端变形摆臂1-4-3的均为两套，分布在所述左机架1-1-1、右机架1-1-2的中间两侧，左右对称布局，结构和功能实现均相同或同步。

首端变形摆臂1-4-1包括左侧首端变形摆臂本体1-4-1a、左侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1b、左侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1c、左侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1d、右侧首端变形摆臂本体1-4-1e、右侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1f、右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g、右侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1h；左侧首端变形摆臂本体1-4-1a整体为长方体内镂空的框架结构，由长度不同的方形合金组成，其左侧首端连接左侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1c，左侧末端连接左侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1d，右侧首端变形摆臂本体1-4-1e安装在清洁机器人的另外一侧，其右侧首端连接右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g，右侧末端连接右侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1h。左侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1b为大扭矩伺服电机，连接固定左侧首端变形摆臂本体1-4-1a，左侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1b的转轴连接清洁机器人机架1-1中的左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构，通过对左侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1b驱动，可实现清洁机器人机架1-1中的左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构相对首端变形摆臂1-4-1上左侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1c的相对转动，从而使得清洁机器人机架1-1中的左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构相对首端变形摆臂1-4-1转动并改变角度，形成不同的工作夹角。右侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1f为大扭矩伺服电机，连接固定右侧首端变形摆臂本体1-4-1e，右侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1f的转轴连接清洁机器人机架1-1中的右变形机构吊杆1-1-10上的三角龙门结构，通过对右侧首端变形摆臂本体伺服电机1-4-1f驱动，可实现清洁机器人机架1-1中的右变形机构吊杆1-1-10上的三角龙门结构相对首端变形摆臂1-4-1上右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g的相对转动，从而使得清洁机器人机架1-1中的右变形机构吊杆1-1-10上的三角龙门结构相对首端变形摆臂1-4-1转动并改变角度，形成不同的工作夹角。左侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1c为龙门三角结构，与左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构类似，包括横轴及两侧的支撑机构，安装固定在左侧首端变形摆臂本体1-4-1a的首端，作为左侧首端变形摆臂本体1-4-1a连接其首端处的其它机构的载体平台。左侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1d与左侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1c类似，同样为龙门三角结构，与左变形机构吊杆1-1-9上的三角龙门结构类似，包括横轴及两侧的支撑机构，安装固定在左侧首端变形摆臂本体1-4-1a的末端，作为左侧首端变形摆臂本体1-4-1a连接其末端处的其它机构的载体平台。右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g为龙门三角结构，与右变形机构吊杆1-1-10上的三角龙门结构类似，包括横轴及两侧的支撑机构，安装固定在右侧首端变形摆臂本体1-4-1e的首端，作为右侧首端变形摆臂本体1-4-1e连接其首端处的其它机构的载体平台。右侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1h与右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g类似，同样为龙门三角结构，与右变形机构吊杆1-1-10上的三角龙门结构类似，包括横轴及两侧的支撑机构，安装固定在右侧首端变形摆臂本体1-4-1e的末端，作为右侧首端变形摆臂本体1-4-1e连接其末端处的其它机构的载体平台。左侧中间摆臂1-4-2包括左侧中间摆臂本体1-4-2a、左侧中间摆臂首端吊杆1-4-2b、左侧中间摆臂末端吊杆1-4-2c、左侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2d、左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e、右侧中间摆臂本体1-4-2f、右侧中间摆臂首端吊杆1-4-2g、右侧中间摆臂末端吊杆1-4-2h、右侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2i、右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j。左侧中间摆臂本体1-4-2a与左侧首端变形摆臂本体1-4-1a类似，整体为长方体内镂空的框架结构，由长度不同的方形合金组成，左侧中间摆臂本体1-4-2a的首端连接左侧中间摆臂首端吊杆1-4-2b，末端连接左侧中间摆臂末端吊杆1-4-2c，右侧中间摆臂本体1-4-2f与右侧首端变形摆臂本体1-4-1f类似，整体为长方体内镂空的框架结构，由长度不同的方形合金组成，右侧中间摆臂本体1-4-2f的首端连接右侧中间摆臂首端吊杆1-4-2g，末端连接右侧中间摆臂末端吊杆1-4-2h。左侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2d为大扭矩伺服电机，连接固定左侧中间摆臂本体1-4-2a，左侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2d的转轴连接左侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1d上的三角龙门结构，通过对所述左侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2d驱动，可实现首端变形摆臂1-4-1与所述左侧中间摆臂本体1-4-2a的相对转动，从而改变所述首端变形摆臂1-4-1与所述左侧中间摆臂本体1-4-2a之间的工作夹角。右侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2i为大扭矩伺服电机，连接固定右侧中间摆臂本体1-4-2f，右侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2i的转轴连接右侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1h上的三角龙门结构，通过对所述右侧中间摆臂首端伺服电机1-4-2i驱动，可实现所述首端变形摆臂1-4-1与所述右侧中间摆臂本体1-4-2f的相对转动，从而改变所述首端变形摆臂1-4-1与所述右侧中间摆臂本体1-4-2f之间的工作夹角。左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e为大扭矩伺服电机，连接固定左侧中间摆臂本体1-4-2a，左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e的转轴连接末端变形摆臂1-4-3上左侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3b的三角龙门结构，通过对左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e驱动，可实现左侧中间摆臂本体1-4-2a与末端变形摆臂1-4-3间的相对转动，从而改变左侧中间摆臂本体1-4-2a和左侧末端变形摆臂1-4-3之间的工作夹角。右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j为大扭矩伺服电机，连接固定右侧中间摆臂本体1-4-2f，右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j的转轴连接末端变形摆臂1-4-3上右侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3d的三角龙门结构，通过对右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j驱动，可实现右侧中间摆臂本体1-4-2f与末端变形摆臂1-4-3间的相对转动，从而改变右侧中间摆臂本体1-4-2f和左侧末端变形摆臂1-4-3之间的工作夹角。末端变形摆臂1-4-3包括左侧末端变形摆臂本体1-4-3a、左侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3b、右侧末端变形摆臂本体1-4-3c、右侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3d；左侧末端变形摆臂本体1-4-3a整体为长方体内镂空的框架结构，由长度不同的方形合金组成，左侧末端变形摆臂本体1-4-3a的首端连接中间摆臂1-4-2中的左侧中间摆臂末端吊杆1-4-2c。右侧末端变形摆臂本体1-4-3c整体为长方体内镂空的框架结构，由长度不同的方形合金组成，右侧末端变形摆臂本体1-4-3c的首端连接中间摆臂1-4-2中的右侧中间摆臂末端吊杆1-4-2h。左侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3b安装固定在左侧末端变形摆臂本体1-4-3a的首端，左侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3b还与中间摆臂1-4-2中的左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e连接，从而被动地在左侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2e带动作用下实现左侧中间摆臂本体1-4-2a与末端变形摆臂1-4-3间的相对转动，从而改变末端变形摆臂1-4-3和左侧中间摆臂本体1-4-2a之间的工作夹角。右侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3d与上述中首端变形摆臂1-4-1中的右侧首端变形摆臂首端吊杆1-4-1g、右侧首端变形摆臂末端吊杆1-4-1h等均类似，三角龙门结构，包括横轴及两侧的支撑机构。右侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3d安装固定在右侧末端变形摆臂本体1-4-3c的首端，右侧末端变形摆臂首端吊杆1-4-3d还与中间摆臂1-4-2中的右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j连接，从而被动的被右侧中间摆臂末端伺服电机1-4-2j带动作用下实现右侧中间摆臂本体1-4-2f与末端变形摆臂1-4-3间的相对转动，从而改变末端变形摆臂1-4-3和右侧中间摆臂本体1-4-2f之间的工作夹角。压力传感器1-4-4为多组，分别安装在中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3的下端并均匀分布。当中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3与地面接触时，此时压力传感器1-4-4可实时计算中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3与地面的压力值，当压力值为零或者很小时，控制器可判断得知中间摆臂1-4-2或末端变形摆臂1-4-3或其中的某个部位未与地面接触，此时控制器可进一步控制中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3进行变形，实现与地面的最终接触，从而增加清洁机器人与地面的基础稳定性。故压力传感器1-4-4的主要功能为：增强中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3与地面的接触稳定性，提高当清洁机器人变形机构1-4变形时的稳定性能。

首端变形摆臂1-4-1可实现相对清洁机器人机架1-1的角度转动，当首端变形摆臂1-4-1及末端连接负荷较大时，可带动清洁机器人机架1-1实现相对首端变形摆臂1-4-1的角度转动，从而实现将其从铁路轨道上翻转带离功能，最终实现清洁机器人对列车的避让功能。中间摆臂1-4-2则可实现首端变形摆臂1-4-1相对其自身的角度转动，当中间摆臂1-4-2及其末端所连负荷较大时，可带动首端变形摆臂1-4-1相对其自身的角度翻转，而首端变形摆臂1-4-1的首端又连接有清洁机器人机架1-1，故可进一步将清洁机器人机架1-1向中间摆臂1-4-2方向工作角度转动，从而进一步实现清洁机器人相对铁路轨道的翻转带离功能，保证清洁机器人远离列车，保证列车行驶安全。末端变形摆臂1-4-3不仅充当末端载荷作用，同时还可配合中间摆臂1-4-2实现两者之间工作角度的变化，从而更好的适应铁路轨道两侧地形，保证首端变形摆臂1-4-1和中间摆臂1-4-2带动清洁机器人机架1-1向远离铁路轨道两侧翻转带离功能时的稳定性。另外在清洁机器人变形过程中，压力传感器1-4-4还可增强中间摆臂1-4-2和末端变形摆臂1-4-3与地面的接触稳定性，提高清洁机器人变形机构1-4变形时的稳定性能。应当说明的是：当正常运行时，末端变形摆臂1-4-3连接中间摆臂1-4-2与首端变形摆臂1-4-1，会向车体方向折叠靠拢，实现清洁机器人变形机构1-4的变形和折叠，缩小清洁机器人外部体积，便于清洁机器人在铁路轨道上行进并实现其它功能。

轨道垃圾清理回收装置2包括轨道清洁装置2-1、垃圾吸附装置2-2、垃圾回收箱2-3、垃圾吸入装置2-4。轨道清洁机构2-1包括轨道清洁板擦2-1-1、板擦连杆2-1-2、板擦驱动电机2-1-3，垃圾清洁板擦2-1-1包括左轨道清洁板擦2-1-1a、右轨道清洁板擦2-1-1b、清洁毛刷2-1-1c，左轨道清洁板擦2-1-1a和右轨道清洁板擦2-1-1b数量各为一套，且外形构造和功能完全一致。左轨道清洁板擦2-1-1a和右轨道清洁板擦2-1-1b形状均与轨道相适应，外形均为“∏”状，由三边组成，左轨道清洁板擦2-1-1a和右轨道清洁板擦2-1-1b的内部宽度稍宽于轨道中每条铁轨的横截面宽度，左轨道清洁板擦2-1-1a和右轨道清洁板擦2-1-1b均套接在轨道上，左轨道清洁板擦2-1-1a和右轨道清洁板擦2-1-1b的内侧均设置有清洁毛刷2-1-1c，可实现对轨道三面的清洁作用。左轨道清洁板擦2-1-1a的最上端连接板擦连杆2-1-2中的左板擦连杆2-1-2a下端，右轨道清洁板擦2-1-1b的最上端连接板擦连杆2-1-2中的右板擦连杆2-1-2b下端。板擦连杆2-1-2包括左板擦连杆2-1-2a和右板擦连杆2-1-2b，均为长条圆柱连杆，左板擦连杆2-1-2a的上端连接固定板擦驱动电机2-1-3中的左板擦驱动电机2-1-3a，右板擦连杆2-1-2b的上端连接固定板擦驱动电机2-1-3中的右板擦驱动电机2-1-3b。板擦驱动电机2-1-3包括左板擦驱动电机2-1-3a和右板擦驱动电机2-1-3b，左板擦驱动电机2-1-3a和右板擦驱动电机2-1-3b均为普通伸缩步进电机，外形和功能相同，左右对称布置，分别安装在左机架1-1-1、右机架1-1-2的前端下方中心处；板擦驱动电机2-1-3的功能为：通过驱动信号，可实现其自身的伸缩驱动，进而带动其输出轴进行伸出和缩回功能，从而决定垃圾清洁板擦2-1-1是否与铁轨接触并清洁。

垃圾吸附装置2-2包括异物吸附罩2-2-1、异物吸附支架2-2-2。异物吸附罩2-2-1包括左异物吸附罩2-2-1a和右异物吸附罩2-2-1b，左异物吸附罩2-2-1a和右异物吸附罩2-2-1b数量为两套，外形为方形倒锥结构，左右对称布局，左异物吸附罩2-2-1a的上端安装固定在左异物吸附支架2-2-2a的前端，左异物吸附罩2-2-1a的上端中央处设置有透孔，透孔处连接左回收管2-4-2a的前端。右异物吸附罩2-2-1b的上端安装固定在右异物吸附支架2-2-2b上，右异物吸附罩2-2-1b的上端中央处设置有透孔，透孔处连接右回收管2-4-2b的前端。异物吸附罩2-2-1的功能为：实现对所述垃圾吸入装置2-4中涡轮风机2-4-1产生的气流进行聚拢的作用。异物吸附支架2-2-2包括左异物吸附支架2-2-2a和右异物吸附支架2-2-2b，左异物吸附支架2-2-2a安装在左机架1-1-1的最前端面的中心处，右异物吸附支架2-2-2b安装在右机架1-1-2的最前端面处，左异物吸附支架2-2-2a和右异物吸附支架2-2-2b的最顶部分别连接异物吸附罩2-2-1中的左异物吸附罩2-2-1a和右异物吸附罩2-2-1b；异物吸附支架2-2-2主要实现对异物吸附罩2-2-1的支撑固定作用。垃圾回收箱2-3包括左垃圾回收箱2-3-1和右垃圾回收箱2-3-2，左垃圾回收箱2-3-1和右垃圾回收箱2-3-2分别设置在左机架1-1-1、右机架1-1-2的后端内侧；垃圾回收箱2-3主要实现对垃圾的临时盛放功能。垃圾吸入装置2-4包括涡轮风机2-4-1、回收管2-4-2，涡轮风机2-4-1为强力吸风涡轮电机，数量为两个，包括左涡轮风机2-4-1a和右涡轮风机2-4-1b，分别安装在左右两个垃圾回收箱2-3的前端，外端分别连接回收管2-4-2的末端，内部分别连接垃圾回收箱2-3入口，涡轮风机2-4-1的功能为：实现对回收管2-4-2中的垃圾进行强力吸附并运送至所述垃圾回收箱2-3中。回收管2-4-2包括左回收管2-4-2a和右回收管2-4-2b，构造为中空环形管，主要实现垃圾回收时的通道载体功能，使垃圾从垃圾吸附装置2-2经回收管2-4-2进入垃圾回收箱2-3中。左回收管2-4-2a的前端连接左异物吸附罩2-2-1a上端的透孔，后端连接左涡轮风机2-4-1a，右回收管2-4-2b的前端连接右异物吸附罩2-2-1b上端的透孔，后端连接右涡轮风机2-4-1b。垃圾吸入装置2-4的整体功能或工作效果为：涡轮风机2-4-1将外部、垃圾吸附装置2-2以及回收管2-4-2中的垃圾经回收管2-4-2吸入垃圾回收箱2-3中。

能源采集与存储装置3包括锂电池组3-1、风能捕获装置3-2、太阳能捕获装置3-3，锂电池组3-1为锂离子电池，采用串并结合的方式实现电压和容量需求，锂电池组3-1为左右两套对称布置，分别安装在左机架1-1-1和右机架1-1-2内，为整套清洁机器人提供各类功能实现所需的电能并实现电能存储功能。风能捕获装置3-2包括风能捕获支架3-2-1、风能捕获扇叶3-2-2、风能发电机3-2-3、水平摆动装置3-2-4，风能捕获支架3-2-1包括左风能捕获支架3-2-1a和右风能捕获支架3-2-1b，左风能捕获支架3-2-1a安装在左机架1-1-1的前端侧面上端，并从左机架1-1-1左端面探出；右风能捕获支架3-2-1b安装在右机架1-1-2的前端侧面上端，并从右机架1-1-2右端面探出。风能捕获扇叶3-2-2包括左风能捕获扇叶3-2-2a和右风能捕获扇叶3-2-2b，风能发电机3-2-3包括左风能发电机3-2-3a和右风能发电机3-2-3b，风能捕获扇叶3-2-2为高效风能捕获扇叶，可实现对风能的捕获并通过空气动力学转化成动力，从而驱动扇叶转动，带动发电机工作。风能捕获扇叶3-2-2数量为两套，每套中的扇叶数量为多个，可根据需求配置。左风能发电机3-2-3a和右风能发电机3-2-3b的转轴分别连接风能捕获扇叶3-2-2中的左风能捕获扇叶3-2-2a和右风能捕获扇叶3-2-2b。水平摆动装置3-2-4包括水平摆动驱动电机3-2-4a和水平摆动输出平台3-2-4b，水平摆动驱动电机3-2-4a安装在左风能捕获支架3-2-1a上，水平摆动驱动电机3-2-4a的输出转轴连接水平摆动输出平台3-2-4b，通过驱动水平摆动驱动电机3-2-4a进而实现驱动水平摆动输出平台3-2-4b水平摆动的功能。水平摆动输出平台3-2-4b连接固定风能发电机3-2-3，从而实现对风能发电机3-2-3以及风能捕获扇叶3-2-2在水平面摆动的作用。具体功能为：水平摆动装置3-2-4可实现风能捕获扇叶3-2-2在水平面的摆动，从而实现风能捕获扇叶3-2-2对风的迎流角度，获得最大风能捕获效率。太阳能捕获装置3-3包括太阳能电池板3-3-1、二维追踪平台3-3-2、太阳能捕获支架3-3-3，太阳能电池板3-3-1为高效太阳能电池板，可实现对太阳能的捕获功能。数量为两套，分别为：左太阳能电池板3-3-1a和右太阳能电池板3-3-1b，分别安装固定在二维追踪平台3-3-2中的左二维追踪平台3-3-2a和右二维追踪平台3-3-2b上。二维追踪平台3-3-2包括左二维追踪平台3-3-2a和右二维追踪平台3-3-2b，太阳能捕获支架3-3-3包括左太阳能捕获支架3-3-3a和右太阳能捕获支架3-3-3b。二维追踪平台3-3-2主要包括水平旋转机构和垂向旋转机构，通过两个维度的旋转机构便可实现空间三维遍历功能。当然左二维追踪平台3-3-2a和右二维追踪平台3-3-2b均具备三维遍历功能。左二维追踪平台3-3-2a和右二维追踪平台3-3-2b分别安装在太阳能捕获支架3-3-3中的左太阳能捕获支架3-3-3a和右太阳能捕获支架3-3-3b上，左太阳能捕获支架3-3-3a安装在左机架1-1-1的后端侧面上端，并从左机架1-1-1左端面探出；右太阳能捕获支架3-3-3b安装在右机架1-1-2的后端侧面上端，并从右机架1-1-2右端面探出。太阳能电池板3-3-1可实现太阳能捕获功能，二维追踪平台3-3-2可实现空间三维遍历功能，带动太阳能电池板3-3-1实现对迎接太阳光线进行角度调整功能，进而实现太阳能捕获效率的最大化，太阳能捕获支架3-3-3主要实现连接二维追踪平台3-3-2和清洁机器人机架1-1的功能。

异物判别与警示机构4包括双目视觉摄像装置4-1、警示装置4-2，双目视觉摄像装置4-1包括双目摄像机4-1-1、摄像机支架4-1-2。双目摄像机4-1-1为双目视觉摄像机，数量为1套，包含两台单目视觉摄像机，两套单目视觉摄像机配合使用，可实现对空间物体的摄像、图像识别和距离感知等功能，配合程序还可实现对空间异物的判别，同时还可对前方的列车信号进行判断。双目摄像机4-1-1包括左单目视觉摄像机4-1-1a和右单目视觉摄像机4-1-1b，左单目视觉摄像机4-1-1a和右单目视觉摄像机4-1-1b分别安装固定在摄像机支架4-1-2中的左摄像机支架4-1-2a和右摄像机支架4-1-2b上。摄像机支架4-1-2包括左摄像机支架4-1-2a和右摄像机支架4-1-2b，左摄像机支架4-1-2a安装固定在左机架1-1-1前端上端面的中间位置处，右摄像机支架4-1-2b安装固定在右机架1-1-1前端上端面的中间位置处；两支架间的距离可根据实际需求调整和配置。警示装置4-2包括警灯4-2-1、警笛4-2-2，警灯4-2-1为普通的多色警灯机构，数量为1套，警灯4-2-1安装固定在左机架1-1-1的中间上部中央位置，起到灯光警示作用，尤其是在夜晚工作效果更佳。警笛4-2-2为普通的高分贝喇叭机构，数量为1套，警笛4-2-2安装固定在右机架1-1-2的中间上部中央位置，配合警灯4-2-1起到声音警示作用，尤其是针对入侵到铁路轨道系统中的动物和人等群体，对入侵的动物或人等群体实现警示或驱散等功能。

传感机构5包括激光测距传感器5-1、环境侦察摄像机构5-2、震动传感器5-3，激光测距传感器5-1包括左激光测距传感器5-1-1、右激光测距传感器5-1-2，左激光测距传感器5-1-1和右激光测距传感器5-1-2左右对称布置，分别安装在清洁机器人机架1-1中的左机架1-1-1、右机架1-1-2正前方，实现对铁路轨道前方障碍物及列车的超远程监测。环境侦察摄像机构5-2包括环境侦察摄像机5-2-1、云台5-2-2，环境侦察摄像机5-2-1为彩色CCD或CMOS摄像机，安装在云台5-2-2上，主要实现对清洁机器人周围环境的图像或视频采集并传输至控制中心供工作人员查看机器人工作状态及机器人周围的工作环境等。云台5-2-2为普通的二维云台，安装在清洁机器人机架1-1的一侧，云台5-2-2可实现空间回转运动，其上端连接环境侦察摄像机5-2-1，通过控制云台5-2-2的三维回转运动从而实现环境侦察摄像机5-2-1对空间图像或视频的采集功能。震动传感器5-3包括左震动传感器5-3-1和右震动传感器5-3-2，左震动传感器5-3-1和右震动传感器5-3-2分别安装在清洁机器人机架1-1中的左机架1-1-1和右机架1-1-2上。当机器人在行进或静止过程中，通过控制震动传感器5-3实现对铁路轨道上的震动信号进行监测，从而判断列车是否即将到来。

控制和通讯机构6包括控制器6-1、通讯模块6-2、电源模块6-3、控制盒6-4，控制器6-1为高性能、低功耗微处理器，可根据需求选择，例如使用STM控制器、PIC单片机等，由于清洁机器人在铁路上工作时，需要保证机器人工作的高安全性和高稳定性，因此选择双核处理器冗余机构。控制器6-1包括主控制器6-1-1、从控制器6-1-2，通讯模块6-2包括主通讯模块6-2-1、次通讯模块6-2-2，电源模块6-3包括左电源模块6-3-1、右电源模块6-3-2，控制盒6-4包括主控制盒6-4-1和从控制盒6-4-2。主控制器6-1-1、主通讯模块6-2-1、右电源模块6-3-2均安装在主控制盒6-4-1，从控制器6-1-2、次通讯模块6-2-2、右电源模块6-3-2均安装在右控制盒6-4-2内，主通讯模块6-2-1与主控制器6-1-1连接，次通讯模块6-2-2连接从控制器6-1-2，主控制盒6-4-1和从控制盒6-4-2分别安装固定在清洁机器人机架1-1的左机架1-1-1和右机架1-1-2内。主控制器6-1-1、从控制器6-1-2分别连接左机架1-1-1和右机架1-1-2内或与之所连外围的设备、传感器或执行机构等。

辅助机构7包括移动基站7-1、微气象站7-2、铁路轨道平整检测机构7-3，移动基站7-1为微型基站，具备国内主流的移动、联通和电信通讯设备，移动基站7-1仅当清洁机器人检测到列车驶近时才工作，通过提供较大功率的通讯基站功能，提高高速列车上由于速度过快导致的基站切换时的信号差等问题，提高旅客的通讯体验。移动基站7-1安装在清洁机器人机架1-1中的左机架1-1-1上端中央处，移动基站7-1连接主控制器6-1-1并受其控制信号的作用实现开启和关闭功能。微气象站7-2为包含测量风、雨、温度、湿度等基本参数的微型气象站，微气象站7-2安装固定在清洁机器人机架1-1中的右机架1-1-2上端中央处，微气象站7-2连接从控制器6-1-2并受其控制，实现对清洁机器人周围环境基本参数的测量，从而将测量的数据发送至控制指挥中心，并供工作人员查看、分析并作出决策。铁路轨道平整检测机构7-3包括左轨道平整检测机构7-3-1和右轨道平整检测机构7-3-2。左轨道平整检测机构7-3-1和右轨道平整检测机构7-3-2分别通过安装支架安装固定在清洁机器人机架1-1的左机架1-1-1和右机架1-1-2后端，左轨道平整检测机构7-3-1和右轨道平整检测机构7-3-2分别连接主控制器6-1-1、从控制器6-1-2，分别可实现对左侧铁路轨道和右侧铁路轨道的平整度检测，并将检测的信号发送至控制指挥中心；当发现铁路平整度异常时，还可进行标记和发出报警等功能。

一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人的工作方法，包括以下步骤：

(1)铁路轨道清洁机器人在铁轨上行驶步骤：

控制器6-1控制清洁机器人驱动机构1-3驱动清洁机器人轮系装置1-2转动，从而控制清洁机器人在铁路轨道上行驶，完成各类清洁、垃圾回收以及异物入侵判定工作；并且，当清洁机器人正常运行时，末端变形摆臂1-4-3连接中间摆臂1-4-2与首端变形摆臂1-4-1，向车体方向折叠靠拢，清洁机器人变形机构1-4变形和折叠，实现清洁机器人在铁路轨道上行进；

(2)铁路轨道清洁机器人变形和分离以避让列车步骤：

Ⅰ.控制器6-1控制传感机构5，同时配合控制和通讯机构6中的通讯模块6-2实现对列车到来信号的精确判别；

Ⅱ.列车即将到来时，控制器6-1控制清洁机器人变形机构1-4实现变形功能；

Ⅲ.清洁机器人的左机架1-1-1、右机架1-1-2以及所连的机构脱离铁路轨道并分散至铁路轨道两侧，实现对列车避让功能；

Ⅳ.列车通过后，控制器6-1控制清洁机器人变形机构1-4进行逆向变形，清洁机器人的左机架1-1-1、右机架1-1-2以及所连的机构从铁路轨道两侧向中心靠近并通过上侧主动闭合平台1-1-3、上侧被动闭合平台1-1-4、下侧主动闭合平台1-1-5、下侧被动闭合平台1-1-6、上分离电磁铁1-1-7、下分离电磁铁1-1-8机构实现闭合功能；

Ⅴ.变形完毕，实现清洁机器人左右两侧机构的复原，控制器6-1控制清洁机器人继续行进；

(3)铁路轨道清洁机器人电能捕获步骤：

1)铁路轨道清洁机器人常规行驶过程中能源捕获步骤：

控制器6-1控制风能捕获装置3-2工作，同时控制风能捕获装置3-2中的水平摆动装置3-2-4进行角度摆动，从而实现对不同角度的气流捕获，实现风能发电的最大效率；控制器6-1控制太阳能捕获装置3-3实现对太阳能的能量捕获，同时控制二维追踪平台3-3-2实现对太阳能光纤的垂直追踪，最终实现对太阳能能源最大效率的搜集；

2)铁路轨道清洁机器人在列车经过时对气流的能量捕获步骤：

当列车经过前，此时控制器6-1控制清洁机器人变形机构1-4变形实现对列车的躲避，同时控制器6-1还控制风能捕获装置3-2中的水平摆动装置3-2-4进行角度摆动，使风能捕获扇叶3-2-2正对列车经过线路，当列车经过时，强气流穿过风能捕获扇叶3-2-2并带动风能发电机3-2-3快速发电，发电所得的能量变存入锂电池组3-1中；

(4)铁路轨道清洁机器人进行铁路轨道清洁和垃圾清理的步骤：

1)铁路轨道清洁机器人对铁路轨道进行垃圾清理步骤：

控制器6-1控制垃圾吸附装置2-2中的涡轮风机2-4-1工作，实现气流吸入功能，配合异物吸附罩2-2-1和回收管2-4-2，实现对清洁机器人前方轨道上垃圾的吸入；

2)铁路轨道清洁机器人对铁路轨道清洁步骤：

Ⅰ.控制器6-1控制轨道清洁装置2-1中的板擦驱动电机2-1-3拉伸，推动板擦连杆2-1-2和垃圾清洁板擦2-1-1下移，实现与铁路轨道的三面接触，利用清洁毛刷2-1-1c实现对轨道的清洁；

Ⅱ.清洁完毕后，控制器6-1控制轨道清洁装置2-1中的板擦驱动电机2-1-3收缩，推动板擦连杆2-1-2和垃圾清洁板擦2-1-1上移，实现轨道清洁装置2-1与铁路轨道的分离；

(5)铁路轨道清洁机器人对异物入侵识别和报警步骤：

控制器6-1控制异物判别与警示机构4中的双目视觉摄像装置4-1对清洁机器人前方进行图像和视频采集，经过图像处理后判定有无活动的异物入侵；当发现有异物入侵后，控制器6-1控制警示装置4-2中的警灯4-2-1和警笛4-2-2发出声光报警进行警示和驱赶，同时将警告信息发送至控制指挥中心供工作人员作出决策；

(6)铁路轨道清洁机器人移动基站信号发射、气象参数探测、铁路轨道平整度检测步骤：

1)铁路轨道清洁机器人移动基站信号发射步骤：

当列车临近时，控制器6-1控制移动基站7-1开始工作，提供较大功率的通讯基站功能；

2)铁路轨道清洁机器人气象参数探测步骤：

清洁机器人工作时，控制器6-1控制微气象站7-2工作，对清洁机器人周围包括风、雨、温度、湿度基本参数进行测量，将测量的数据发送至控制指挥中心，并供工作人员查看、分析并作出决策；

3)铁路轨道清洁机器人铁路轨道平整度检测步骤：

清洁机器人行进时，控制器6-1控制铁路轨道平整检测机构7-3工作，对左侧铁路轨道和右侧铁路轨道的平整度检测，并将检测的信号发送至控制指挥中心；当发现铁路平整度异常时，及时进行标记并发出报警信号。