CN105058032A - 架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其包括：机体；巡检机器人平台，巡检机器人平台包括两个以固定的距离反向对称地布置于机体两侧的固定臂，固定臂上设有行走部件和线路夹持部件，行走部件用于沿导线线路行驶，线路夹持部件用于夹持导线线路及实现定位，线路夹持部件的一侧安装有等电位部件，其用于使机器人与导线线路始终保持等电位；第一作业臂，第一作业臂布置于机体前端的第一侧，其末端设有拧螺母装置；第二作业臂，第二作业臂布置于机体的与第一侧相对的第二侧，其末端设有螺栓定位装置。其使得该机器人可以实现对螺栓的定位及对螺母的拧紧，对接简单、效率高。其可以替代人工作业，安全可靠且操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种高空带电作业机器人，特别涉及一种架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人。
背景技术
架空高压输电线路的工作环境比较恶劣，由于常年暴露在野外，非常容易受到环境和地理因素的影响。一些诸如覆冰、微风振动等因素就会导致导线振动，进而导致耐张线夹引流板螺栓松动。这样就会因为接触不实而出现电阻增大的情况，一旦电阻增加，引流板温度就会随之上升，而接触面的氧化作用就会加强，随着温度不断增加，就会烧毁引流板的情况，发生断线事故，对于电网的安全稳定运行会造成极大的影响。
目前处理此种缺陷主要是由人工在低电位或等电位带电作业，但是受到带电作业距离的限制，作业人员难以动作，导致螺栓紧固的扭矩未能达到要求，甚至扳手套筒无法套住螺栓，不能紧固。而且等电位带电作业需要得到调度部门的批准才能进行，其中存在较长的审批流程，这导致松动的螺栓难以及时得到紧固。为保证供电的连续性及可靠性以及作业的安全性，将机器人技术引入带电检修作业之中，研制特定的螺栓紧固装置，将会进一步提升电力技术自动化水平。
目前，针对高压输电线路带电维修作业机器人进行的研究并不多见。比较典型的是加拿大魁北克水电研究院，研制成功了具有越障功能的检修维护作业机器人，该作业机器人通过单作业臂携带螺栓紧固装置进行维修作业，该螺栓紧固装置与螺栓的对接主要依靠关节型作业臂进行调节，装置本身的自适应性并不突出，只能输出一定的扭转力矩，因此该螺栓紧固装置在实用化方面存在一定的局限性。
发明内容
本发明旨在提供一种具备螺栓固定及螺母更换功能的高空带电作业机器人，其可以自适应耐张线夹引流板角度并快速可靠地与螺栓对接，并可以提供较大的输出扭矩。
根据本发明的一个方面，提供了一种架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其包括：机体；巡检机器人平台，所述巡检机器人平台包括两个以固定的距离反向对称地布置于机体两侧的固定臂，所述固定臂上设有行走部件和线路夹持部件，所述行走部件用于沿导线线路行驶，所述线路夹持部件用于夹持导线线路及实现定位，所述线路夹持部件的一侧安装有等电位部件，其用于使所述机器人与导线线路始终保持等电位；第一作业臂，所述第一作业臂布置于所述机体前端的第一侧，其末端设有拧螺母装置；所述拧螺母装置包括电机及第一传动箱；所述传动箱包括连接所述电机并用于传递扭矩的第一传动机构；用于与螺母对准及配合的第一对接机构；以及用于偏压螺母的第一缓冲机构；以及第二作业臂，所述第二作业臂布置于所述机体的与第一侧相对的第二侧，其末端设有螺栓定位装置；所述螺栓定位装置包括第二传动箱；所述第二传动箱包括用于与螺栓对准及配合的第二对接机构；以及用于偏压螺栓的第二缓冲机构。
可选地，所述第一传动机构包括：蜗杆、蜗轮以及转轴；所述蜗杆用于接收所述驱动电机输出的扭矩，并带动所述蜗轮旋转，所述转轴与所述蜗轮通过导向键连接，并能够随所述蜗轮同步旋转。
可选地，所述第一对接机构包括：内六角套筒以及十字联轴架；所述十字联轴架连接所述内六角套筒与所述转轴；所述十字联轴架周向均布四个通孔，所述内六角套筒和所述转轴上均设有一对同轴心的通孔，两对所述通孔在垂直方向布置，分别与十字联轴架上的通孔经由销钉固定，形成十字铰。
可选地，所述第一缓冲机构包括：弹簧座以及移动弹簧；所述移动弹簧设置在所述弹簧座和所述转轴的第三内孔之间。
可选地，所述第二对接机构包括：内六角套筒以及十字联轴架；所述十字联轴架连接所述内六角套筒与所述转轴；所述十字联轴架周向均布四个通孔，所述内六角套筒和所述转轴上均设有一对同轴心的通孔，两对所述通孔在垂直方向布置，分别与十字联轴架上的通孔经由销钉固定，形成十字铰。
可选地，所述第二缓冲机构包括：弹簧座以及移动弹簧；所述移动弹簧设置在所述弹簧座和所述转轴的第三内孔之间。
可选地，所述第二传动箱上还设有摄像头。
因此，本发明提供了一种架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其使得在带电作业时该机器人只需沿着输电线路行驶，通过控制第一作业臂及第二作业臂协同工作，就可以实现对螺栓的定位及对螺母的拧紧，对接简单、效率高。避免了使用单独作业臂拧螺母可能出现的松脱及难以对准等问题，其可以替代人工作业，安全可靠且操作简单。
附图说明
图1是本发明的机器人的实施例的工作状态示意图。
图2是本发明的机器人的拧螺母装置的装配结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
图4是图3中A-A剖视结构示意图。
图5是图3中B-B剖视结构示意。
图6是本发明的机器人的螺栓定位装置的装配结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
参见图1。本发明的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人的机体1包括非越障型巡检机器人平台2以及至少具有三个自由度(也即旋转运动、纵向往复运动及横向往复运动)的作业机械臂。非越障型巡检机器人平台2包括在机体上反对称布置的两个固定臂3、联接于固定臂3上的行走轮4和线路夹持爪5，以及与线路夹持爪5相联接的等电位部件。第一作业臂6和第二作业臂7分别布置于机体1左右两侧。当机器人需要进行带电作业时，非越障型巡检机器人携带第一作业臂6和第二作业臂7沿导线行驶至工作位，两作业臂通过各关节的协同运动，分别携带相应的末端工具进行带电作业。这些作业臂均应具备旋转运动、升降运动及纵向、横向运动的自由度。由于现有技术中已研发出若干不同类型的带电作业机器人，因此关于这些机器人作业平台上的结构不再做赘述，具体将描述本发明的带电作业机器人的双作业臂所能实现拧螺母及螺栓定位功能的结构设计。
参见图2至图5。本装置的架空高压输电线路耐张线夹引流板拧螺母装置主体部分包括第一传动箱8，其连接在带电作业机器人的第一作业臂末端，以实现在高空中拧紧耐张线夹引流板处的螺母的功能。更具体而言，此实施例中的第一传动箱8包括第一传动机构、第一对接机构及第一缓冲机构三大功能模块。
在本发明附图所示的实施例中，第一传动机构可包括一对蜗杆17、蜗轮18以及与蜗轮18同步转动的转轴9，所述蜗杆17与电机13相连，电机13与法兰盘14联接，法兰盘14固接于传动箱8上，从而将电机13轴向固定。电机13上的平键与蜗杆17轴内的键槽配合，使电机13驱动蜗杆17旋转，蜗杆17与蜗杆端盖15联接，蜗杆端盖固接于传动箱8上，从而将蜗杆17轴向固定。所述蜗轮18作为从动件，随着蜗杆17转动。蜗轮18两端由端盖12和轴承盖16进行轴向固定，并由偏心套20调节内孔直径，加上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的。所述转轴9与蜗轮18通过导向键19相连，导向键19通过螺钉与转轴9联接，使转轴9与蜗轮18同步旋转，其一端通过弹簧垫圈21进行轴向固定。
在本发明附图所示的实施例中，第一对接机构可包括内六角套筒11以及十字联轴架10。所述内六角套筒11内径与待拆装或紧固的螺母外径相匹配，从而使两者实现较小的间隙配合。所述十字联轴架10将内六角套筒11和转轴9相连，十字联轴架10周向均布四个通孔，内六角套筒11和转轴9上分别有一对同轴心的通孔，两对通孔沿垂直方向布置，且分别与十字联轴架10上的通孔经由销钉固定，形成十字铰。内六角套筒11内开设有第一内孔；转轴9内开设有第二内孔；第一内孔与所述第二内孔具有相同的直径，且在第一内孔与第二内孔内设置转动弹簧24，这保证了内六角套筒11和转轴9在无外力的情况下能够保持同轴。
在本发明附图所示的实施例中，第一缓冲机构可包括弹簧座22以及移动弹簧23。弹簧座22一端通过轴承与轴承盖16进行轴向定位。移动弹簧23安装于弹簧座22的轴和转轴9的第三内孔之间，同时将弹簧座22的另一端进行轴向定位。此处描述的第三内孔与上文描述的第二内孔分别沿两端设置在转轴9内，两者具有不同的构造并具有不同的功能。
参见图6。本装置的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓定位装置的主体部分可与包括第二传动箱，其连接在带电作业机器人的第二作业臂末端。此实施例中的第二传动箱可包括第二对接机构及第二缓冲机构两大功能模块。由于其仅需要实现对螺栓的定位，因此该装置自身无需再额外设计驱动机构，其能够随同作业臂运动而一并运动即可。
优选地，出于提高装置适用性，降低研发及匹配成本的目的，螺栓定位装置的具体结构设计可与拧螺母装置基本类似。也即，第二对接机构与第二缓冲机构可具有分别与第一对接机构与第一缓冲机构类似的构造。此外，由于不再需要传动机构，因此第二传动箱中可具有更为紧凑的结构布置。此外，螺栓定位装置上还可额外布置摄像头25，以用于确定螺栓位置的找准及实时对准情况的把控。
如下将结合本发明的实施例来具体描述本发明的工作流程：当带电检修机器人的行走轮4沿导线行驶时，等电位部件与导线时刻保持接触，使机器人与导线等电位，线路夹持爪5松开，第一作业臂6和第二作业臂7处于初始位，此时两作业臂的旋转关节处于下限位，使两作业臂竖直垂下，两作业臂的纵移关节位于机体以下；当带电检修机器人沿导线行驶至工作位时，线路夹持爪5护线，第一作业臂6和第二作业臂7处于工作位，此时作业臂的旋转关节处于上限位，使两作业臂的纵移关节位于机体以上。第一作业臂和第二作业臂的纵移滑台分别携带相应的末端工具，通过两作业臂各关节的协同运动，使末端工具随之靠近或远离作业目标，相对于作业目标进行精细定位或粗定位。当末端工具与作业目标接触后，两作业臂各关节的协同运动可使末端工具携带作业目标移动或旋转，完成需两作业臂协同作业的任务。
具体至执行拧螺母及螺栓紧固工作时，带电作业机器人通过第一作业臂6携带拧螺母装置及第二作业臂7携带螺栓紧固装置寻找引流板上的待定位的螺栓及待紧固的螺母，待两套装置的内六角套筒分别与螺母及螺栓近似同轴后，第一作业臂6及第二作业臂7分别继续靠近螺母及螺栓，知道分别使内六角套筒与螺母及螺栓的端面接触，并由两套缓冲机构的移动弹簧对螺母及螺栓施加一定的压力，分别微调第一作业臂6及第二作业臂7，使对接机构的内六角套筒在十字联轴架内微调一定的角度，直至内六角套筒分别与螺母及螺栓完全同轴。此时，螺栓已由第二作业臂7上的螺栓定位装置实现定位。随后，继续控制第一作业臂6上的电机驱动蜗杆旋转，使与之相配合的蜗轮带动转轴旋转，十字联轴器和内六角套筒11随之一起转动，待内六角套筒内部的六条棱与螺母外圈的六条棱重合时，作业臂继续携带内六角套筒轴向移动，使内六角套筒完全套住螺母。在完成内六角套筒与螺母的对接后，控制电机旋转，使螺母随着内六角套筒在螺栓上旋转，从而实现两者之间的紧固配合。
此外，应当知道的是，两条作业臂及其末端的上述操作动作既可以是同时进行，也可以按先后顺序进行，以降低程序控制的复杂程度，提高装置可靠性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了导线1、耐张线夹2、螺母3、引流板4、螺栓5、机器人平台6、作业臂7、传动箱8、转轴9、十字联轴架10、内六角套筒11、端盖12、电机13、法兰盘14、蜗杆端盖15、轴承盖16、蜗杆17、蜗轮18、导向键19、偏心套20、弹簧垫圈21、弹簧座22、移动弹簧23、转动弹簧24等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，包括：
机体；
巡检机器人平台，所述巡检机器人平台包括两个以固定的距离反向对称地布置于机体两侧的固定臂，所述固定臂上设有行走部件和线路夹持部件，所述行走部件用于沿导线线路行驶，所述线路夹持部件用于夹持导线线路及实现定位，所述线路夹持部件的一侧安装有等电位部件，其用于使所述机器人与导线线路始终保持等电位；
第一作业臂，所述第一作业臂布置于所述机体前端的第一侧，其末端设有拧螺母装置；所述拧螺母装置包括电机及第一传动箱；所述传动箱包括连接所述电机并用于传递扭矩的第一传动机构；用于与螺母对准及配合的第一对接机构；以及用于偏压螺母的第一缓冲机构；以及
第二作业臂，所述第二作业臂布置于所述机体的与第一侧相对的第二侧，其末端设有螺栓定位装置；所述螺栓定位装置包括第二传动箱；所述第二传动箱包括用于与螺栓对准及配合的第二对接机构；以及用于偏压螺栓的第二缓冲机构。
2.根据权利要求1所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第一传动机构包括：蜗杆、蜗轮以及转轴；所述蜗杆用于接收所述驱动电机输出的扭矩，并带动所述蜗轮旋转，所述转轴与所述蜗轮通过导向键连接，并能够随所述蜗轮同步旋转。
3.根据权利要求1所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第一对接机构包括：内六角套筒以及十字联轴架；所述十字联轴架连接所述内六角套筒与所述转轴；所述十字联轴架周向均布四个通孔，所述内六角套筒和所述转轴上均设有一对同轴心的通孔，两对所述通孔在垂直方向布置，分别与十字联轴架上的通孔经由销钉固定，形成十字铰。
4.根据权利要求1所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第一缓冲机构包括：弹簧座以及移动弹簧；所述移动弹簧设置在所述弹簧座和所述转轴的第三内孔之间。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第二对接机构包括：内六角套筒以及十字联轴架；所述十字联轴架连接所述内六角套筒与所述转轴；所述十字联轴架周向均布四个通孔，所述内六角套筒和所述转轴上均设有一对同轴心的通孔，两对所述通孔在垂直方向布置，分别与十字联轴架上的通孔经由销钉固定，形成十字铰。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第二缓冲机构包括：弹簧座以及移动弹簧；所述移动弹簧设置在所述弹簧座和所述转轴的第三内孔之间。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的架空高压输电线路耐张线夹引流板螺栓紧固机器人，其特征在于，所述第二传动箱上还设有摄像头。
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