本发明涉及摘钩设备，具体涉及一种机械式摘钩装置、摘钩系统及摘钩方法。
背景技术：
1、在铁路系统中，车钩是连接两节车厢的零件，按开启方式，现有的车钩通常分为上作用式和下作用式，其中，上作用式车钩通常是通过设置在钩头上部的提升机构开启的，货车中比较常见，而下作用式通常是通过设置在钩头下部的锥顶机构开启的，客车中比较常见。詹式车钩是一种较为常见的自动式车钩，无需人力干预即可实现两节车厢的连接，摘钩(即，解锁、脱钩)时，人工提起钩舌，即可完成摘钩。
2、现有的车钩，无论是上作用式车钩还是下作用式车钩，通常都配置有用于手动脱钩(解锁、摘钩)的钩提杆(或称为提钩杆)，钩提杆通常横向设置于车厢的端梁，钩提杆的一端通常与车钩中的解锁结构(如下锁销装置)传动连接。摘钩时，通过转动提钩杆即可提起或顶起车钩中的解锁结构，实现摘钩，使得车厢可以相互分离。现有技术中，钩提杆通常包平直段和下垂段，平直段与下垂段通常形成l型结构，如附图1所示，车厢的端部通常还设置有适配钩提杆的钩提杆座，钩提杆座通常构造有适配钩提杆的约束孔，钩提杆的平直段穿过所述约束孔，钩提杆座对钩提杆起到支撑作用，一些约束孔不会约束钩提杆转动，一些约束孔构造有扁槽，扁槽可以限制钩提杆转动，例如，如1图所示，约束孔包括扁槽和连接于扁槽上端的转动槽，平直段中对应扁槽的部分通常构造为扁平状结构，使得钩提杆不能在扁槽内转动，而转动槽构造为适配所述扁平状结构，使得钩提杆可以在转动槽内转动，实现对钩提杆的锁定。在未摘钩之前，当相邻两车厢通过车钩处于连接状态时，钩提杆的下垂段通常处于下垂状态，钩提杆在自身重力的作用下约束于转动槽内。因此，对于这种结构的约束孔，在摘钩时，需要先将钩提杆向上提到转动槽中，以解锁钩提杆，然后再对钩提杆的下垂段施加外力，驱动钩提杆的下垂段相对于平直段旋转，转动到一定角度时，钩提杆完成对车钩的解锁，完成摘钩，使得两车厢可以相互分离。
3、早期，通常采用人工手动转动钩提杆实现手动摘钩，存在效率低、人工成本高、安全风险的问题，为解决这一问题，现有技术公开了一些可以实现自动摘钩的摘钩装置(或机器人)，通常包括摘钩爪和用于调节摘钩爪位置的位置调节装置，位置调节装置通常为机械手，可以有效解决人工手动摘钩存在的问题。但是，现有的摘钩装置通常都是从车厢的侧面接触钩提杆的下垂段，并通过转动的方式从侧面驱动钩提杆的下垂段转动，达到摘钩的目的，例如，中国专利cn 102616247 b公开的一种火车摘钩机器人，现有的这些从侧面进行摘钩的摘钩装置，从侧面驱动钩提杆转动来实现侧向摘钩。这种摘钩装置对精度的要求较高，导致整体成本偏高，且即便如此，在实际运行过程中仍然存在较高的失败率，此外，由于受到空间限制，钩提杆的下垂段与车厢端部之间的间距较近，这使得摘钩爪的尺寸受到该间距的限制，不然就会发生干涉的问题，由于时利用摘钩爪从侧面驱动钩提杆的下垂段转动，摘钩爪的尺寸越小，摘钩过程的能耗就越大、摘钩效率也越低，这也导致侧向摘钩出现效率不高但是能耗较高的问题。此外，由于现有技术采用侧向摘钩，摘钩爪不能从侧面解锁钩提杆，因此不适用于需要先解锁钩提杆、再利用钩提杆的转动解锁车钩的场合。如果考虑从钩提杆的正面进行正向摘钩，由于摘钩过程中钩提杆中的下垂段是曲线运动(即圆弧运动)，因此，相应的摘钩爪需要做曲线运动才能驱动钩提杆转动并实现摘钩，这为位置调节装置控制摘钩爪运动带来了难度，很难低成本的实现高精度的曲线运动，影响摘钩效率和成功率，因此，需要提供一种更经济、更通用、且能实现更高效摘钩的摘钩装置。
技术实现思路
1、本发明第一方面要解决现有摘钩装置(机器人)，从侧面驱动钩提杆转动摘钩，存在能耗高、效率低且不适用于先解锁钩提杆的问题，而从正面进行摘钩，也存在精确难以保证的问题，提供了一种更经济、更通用、且能实现更高效、高精度摘钩的摘钩装置，主要构思为：
2、一种机械式摘钩装置，包括底座、拉钩机构和抬杆机构，抬杆机构设置于拉钩机构的上方，其中，
3、所述抬杆机构包括抬升部件和第一弹力部件，所述抬升部件可转动的连接于底座，抬升部件的一端延伸出底座，抬升部件用于接触并抬升钩提杆的平直段，第一弹力部件连接于底座，并作用于抬升部件，当抬升部件在外力的作用下发生转动时，抬升部件带动第一弹力部件发生弹性形变，第一弹力部件的弹性势能增加；
4、所述拉钩机构包括拉钩部件和第二弹力部件，拉钩部件可转动的连接于底座，拉钩部件用于勾拉钩提杆的下垂段，第二弹力部件连接于底座，并作用于拉钩部件，当拉钩部件在外力的作用下发生转动时，拉钩部件带动第二弹力部件发生弹性形变，第二弹力部件的弹性势能增加。在本方案中，通过配置底座，起到承载的作用。通过配置抬杆机构，并在抬杆机构内配置抬升部件，以便利用抬升部件接触并向上抬升钩提杆的平直段，使之脱离扁槽的约束，以便快速解锁钩提杆；通过将抬升部件可转动的连接于底座，并在抬杆机构内配置与抬升部件相配合的第一弹力部件，使得抬升部件形成浮动式设计，这样一方面，可以柔性解锁钩提杆，并可以对抬杆机构起到缓冲的作用，既可以防止抬杆机构与钩提杆发生刚性碰撞，又可以防止钩提杆被卡死情况下位置调节装置中电机的负荷急剧增加，可以有效保护位置调节装置；另一方面，确保摘钩完成后抬升部件可以快速回到初始位置，从而有利于提高摘钩效率。通过配置拉钩机构，并在拉钩机构内配置用于勾拉钩提杆中下垂段的拉钩部件，以便利用拉钩部件采用正向勾拉的方式带动钩提杆的下垂段相对于钩提杆的平直段转动，以解锁车钩，实现自动摘钩，这种摘钩方式更简单方便，摘钩的成功率和效率都可以得到显著提高；通过将拉钩部件可转动的连接于底座，并在拉钩机构中配置与拉钩部件相配合的第二弹力部件，使得拉钩部件也形成浮动式设计，这样一方面，可以有效防止摘钩过程中，拉钩部件与钩提杆的下垂段发生干涉和卡死，确保摘钩顺利进行，有利于提高摘钩的成功率；另一方面，使得拉钩部件与钩提杆的下垂段可以实现更协调的柔性配合，拉钩部件既可以相对于底座转动，又可以相对于下垂段转动，从而可以大大简化摘钩过程中本摘钩装置及位置调节装置的运动路径，使得本摘钩装置及位置调节装置只需进行简单的直线动作即可实现满足下垂段转动所需的曲线运动，从而可以在不增加成本的基础上显著提高摘钩精度和摘钩的成功率，也使得本摘钩装置进行摘钩的动作更块，使得摘钩效率更高；此外，可以确保摘钩完成后拉钩部件可以快速回到初始位置，从而有利于提高摘钩效率。而通过拉钩机构和抬杆机构的配合，不仅适用于先解锁钩提杆的场合，而且可以一次性高效、精确的完成解锁钩提杆和利用钩提杆解锁车钩等操作，相较于现有的摘钩装置，本摘钩装置不仅改变了现有的摘钩方式，使得设备成本低、运行负载小，并使得摘钩效率、摘钩精度以及摘钩成功率都显著提高，而且本摘钩装置采用纯机械式，更适用于恶劣的外部环境，性能更稳定可靠，并且适用于先解锁钩提杆再解锁车钩的场合，通用性更强。
5、为使得抬升部件与拉钩部件形成更高效的摘钩配合，一些方案中，所述抬杆机构还包括转轴，转轴可转动的连接于底座，转轴的两端分别为第一端和第二端，转轴的第一端沿背离底座的方向向外延伸并形成第一轴段；
6、抬升部件的一端连接于所述第一轴段，抬升部件与转轴相互垂直。在本方案中，通过将抬升部件安装于转轴，再通过转轴实现与底座的可转动连接，一方面，有利于形成更大的转动配合面，有利于转动过程更稳定，从而有利于提高抬升部件的稳定性。另一方面，使得抬升部件可以位于底座外侧所设定距离的位置处，以便与下方的拉钩部件的位置相配合，有利于通过二者位置的配合实现更高效的摘钩。
7、本方面第二方面要解决抬升部件与拉钩部件形成更高效摘钩配合的问题，一些方案中，还包括调节螺母，抬升部件的一端构造调节孔，抬升部件通过调节孔套设于第一轴段，并与第一轴段形成间隙配合，调节螺母可拆卸的连接于第一轴段，并将抬升部件固定于第一轴段，抬升部件在初始时的俯仰角度可调。在本方案中，通过配置调节孔，并利用调节孔与第一轴段形成间隙配合，使得在松开调节螺母时，抬升部件可以相对于第一轴段转动，从而可以方便的调节抬升部件在初始时的俯仰角度，以便与下方的拉钩部件相配合，有利于通过二者的配合实现更高效的摘钩。
8、优选的，所述第一弹力部件采用的是扭簧，所述扭簧套设于所述转轴，扭簧的固定端约束于底座，扭簧的自由端约束于转轴。使得当转轴和抬升部件发生转动时，扭簧的自由端跟随转轴转动，从而使得扭簧的弹性势能增加。
9、为提高摘钩精度，进一步的，所述底座还设置有第一限位部，所述第一轴段设置有适配所述第一限位部的挡块，第一限位部用于限位约束挡块，初始时，挡块在第一弹力部件的作用下压于第一限位部。第一限位部可以限制转轴反向转动，而通过抬杆机构与第一限位部的配合，可以起到定位抬杆机构初始位置的作用，使得在初始时，抬杆机构始终位于初始位置处，有利于提高摘钩精度和摘钩速度。
10、本发明第四方面要解决提高摘钩效率和成功率的问题，一些方案中，所述拉钩部件包括延长部和勾拉部，所述延长部可转动的连接于底座，延长部的一端延伸出底座，勾拉部连接于延长部中延伸出底座部分的侧面，且勾拉部沿背离延长部的方向向外凸出，以形成勾状结构勾拉部。延长部延伸出底座，使得勾拉部可以位于远离底座的位置处，从而使得在摘钩过程中，底座不会对摘钩过程造成干涉，有利于提高摘钩的成功率，也使得用于驱动本摘钩器具的位置调节装置可以远离车厢的端部，可以避免发生碰撞，有利于保护位置调节装置；还可以使得拉钩部件与抬升部件形成更好的摘钩配合，以便提高摘钩效率。通过使勾拉部沿背离延长部的方向向外凸出，以形成可以适配钩提杆并可以勾住钩提杆中下垂段的勾状结构，这种结构的勾拉部，由于不存在较大弧度的弯钩，有利于快速勾住或脱离下垂段，可以显著提高摘钩效率和成功率。
11、本发明第五方面要解决提高拉钩部件的稳定性和可靠性的问题，一些方案中，所述延长部的一侧构造有缺口，缺口用于卡入钩提杆中的下垂段，缺口与延长部端部之间的部分形成所述勾拉部。利用缺口形成勾拉部，使得勾拉部与延长部为一体结构，可以显著提高整个延长部的强度和刚度，避免在摘钩过程中发生弯折或折断的问题，有利于提高拉钩部件的稳定性和可靠性；而且在利用拉钩部件驱动下垂段转动解锁的后期，缺口的两侧可以卡住钩提杆的下垂段并带动其转动，以实现快速解锁，提高效率。
12、为使得拉钩部件与抬升部件形成更高效的摘钩配合，进一步的，所述拉钩机构还包括连接轴，连接轴可转动的连接于底座，连接轴的两端分别为端一和端二，连接轴构造有定位台阶，且拉钩部件固定连接于定位台阶与连接轴的端一之间，定位台阶用于定位拉钩部件的安装位置。通过配置定位台阶，利用定位台阶定位拉钩部件的安装位置，使得拉钩部件的安装位置精确可控，以便精确控制拉钩部件与抬升部件的相对位置，使得二者可以实现更好、更精确的配合，以便提高摘钩精度和速度。
13、优选的，所述第二弹力部件采用的是扭簧，所述扭簧套设于所述连接轴，扭簧的固定端约束于底座，扭簧的自由端约束于连接轴或拉钩部件。使得当连接轴和拉钩部件发生转动时，扭簧的自由端跟随连接轴转动，从而使得扭簧的弹性势能增加。在摘钩完成后，第二弹力部件可以驱动拉钩部件反向转动，以使拉钩部件自动回到初始位置，达到自动复位的作用，以便快速进行下次摘钩动作，从而可以有利于提高摘钩效率。
14、为提高摘钩精度，进一步的，所述底座还设置有适配拉钩部件的第二限位部，所述第二限位部用于限位约束拉钩部件，初始时，拉钩部件在第二弹力部件的作用下压于第二限位部。一方面，第二限位部可以限制拉钩部件反向转动，而通过拉钩部件与第二限位部的配合，可以起到定位拉钩部件初始位置的作用，使得在初始时，拉钩部件始终位于初始位置处，从而可以提高摘钩精度。
15、一种摘钩系统，包括所述摘钩装置和位置调节装置，摘钩装置的底座安装于所述位置调节装置，位置调节装置用于调节摘钩装置的空间位置。不仅可以实现自动摘钩功能，而且可以实现正向摘钩，从而可以更经济、更通用、更高效的完成摘钩作业。
16、一种摘钩方法，采用所述摘钩系统，包括如下步骤：
17、步骤一、位置调节装置从车厢的侧面将摘钩装置送入相邻两车厢之间的间隙内，使得摘钩装置正对沿车厢横向设置的钩提杆，并使抬升部件位于钩提杆中平直段的下方，拉钩部件位于钩提杆中下垂段的内侧；
18、步骤二、位置调节装置驱动摘钩装置沿靠近车厢端部的方向平移一段距离，使得摘钩装置中的抬升部件位于钩提杆中平直段的正下方，并使得拉钩部件中缺口沿车厢的横方向对准钩提杆中的下垂段；
19、步骤三、位置调节装置驱动摘钩装置沿车厢的横方向向外横移一段距离，使得钩提杆中的下垂段卡入拉钩部件的缺口中；
20、步骤四、位置调节装置驱动摘钩装置沿车厢的高度方向向上移动一段距离，以利用抬升部件接触钩提杆中的平直段，并向上抬起钩提杆，使钩提杆脱离扁槽；
21、步骤五、位置调节装置驱动摘钩装置沿背离车厢的方向平移一段距离，使得抬升部件脱离钩提杆的平直段，并使拉钩部件带动钩提杆中的下垂段向上转动；
22、步骤六、位置调节装置驱动摘钩装置沿车厢的高度方向向上移动一段距离，以利用拉钩部件带动钩提杆中的下垂段继续向上转动，使得下垂段的转动角度大于或等于解锁车钩所需的转动角度，完成对车钩的解锁。
23、与现有技术相比，本发明提供的一种机械式摘钩装置、摘钩系统及摘钩方法，不仅改变了现有的摘钩方式，使得设备成本低、运行负载小，并使得摘钩效率、摘钩精度以及摘钩成功率都显著提高，而且本摘钩装置采用纯机械式，更适用于恶劣的外部环境，性能更稳定可靠，并且适用于先解锁钩提杆再解锁车钩的场合，通用性更强。
1.一种机械式摘钩装置，其特征在于，包括底座、拉钩机构和抬杆机构，抬杆机构设置于拉钩机构的上方，其中，
2.根据权利要求1所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述抬杆机构还包括转轴，转轴可转动的连接于底座，转轴的两端分别为第一端和第二端，转轴的第一端沿背离底座的方向向外延伸并形成第一轴段；
3.根据权利要求2所述的机械式摘钩装置，其特征在于，还包括调节螺母，抬升部件的一端构造调节孔，抬升部件通过调节孔套设于第一轴段，并与第一轴段形成间隙配合，调节螺母可拆卸的连接于第一轴段，并将抬升部件固定于第一轴段，抬升部件在初始时的俯仰角度可调。
4.根据权利要求2所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述第一弹力部件采用的是扭簧，所述扭簧套设于所述转轴，扭簧的固定端约束于底座，扭簧的自由端约束于转轴；
5.根据权利要求1-5任一所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述拉钩部件包括延长部和勾拉部，所述延长部可转动的连接于底座，延长部的一端延伸出底座，勾拉部连接于延长部中延伸出底座部分的侧面，且勾拉部沿背离延长部的方向向外凸出。
6.根据权利要求5所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述延长部的一侧构造有缺口，缺口用于卡入钩提杆中的下垂段，缺口与延长部端部之间的部分形成所述勾拉部。
7.根据权利要求5所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述拉钩机构还包括连接轴，连接轴可转动的连接于底座，连接轴的两端分别为端一和端二，连接轴构造有定位台阶，且拉钩部件固定连接于定位台阶与连接轴的端一之间，定位台阶用于定位拉钩部件的安装位置。
8.根据权利要求8所述的机械式摘钩装置，其特征在于，所述第二弹力部件采用的是扭簧，所述扭簧套设于所述连接轴，扭簧的固定端约束于底座，扭簧的自由端约束于连接轴或拉钩部件。
9.一种摘钩系统，其特征在于，包括位置调节装置和权利要求1-8任一所述的摘钩装置，摘钩装置的底座安装于所述位置调节装置，位置调节装置用于调节摘钩装置的空间位置。
10.一种摘钩方法，其特征在于，采用权利要求9所述的摘钩系统，包括如下步骤：
