CN106378777A - 一种模块化构型的等电位带电作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种模块化构型的等电位带电作业机器人，用于解决现有技术中高压输电线路带电作业机器人往往都是各单位针对某一具体问题而研发的，缺乏通用性和可移植性，面对新的带电作业任务，往往需要重新开发，而且重新研发机器人需要重新调试其安全性、稳定性等性能，导致机器人研发周期过长的技术问题。本发明实施例方法包括：主支架、行走机构、作业机械手、控制电路、电池及载物篮；行走机构、作业机械手及载物篮通过主支架的通用接口安装于主支架上；控制电路及电池安装于载物篮内；控制电路与行走机构及作业机械手连接，用于控制行走机构及作业机械手的工作；电池与控制电路、行走机构及作业机械手连接。

Description

一种模块化构型的等电位带电作业机器人

技术领域

本发明涉及电力系统高压带电作业自动化领域，尤其涉及一种模块化构型的等电位带电作业机器人。

背景技术

目前，我国电力系统中带电作业主要依靠人工进行，操作人员直接接触高压导线，存在安全隐患。人工带电作业安全防护、遮蔽要求非常严格，稍不注意就会出现短路电，造成重大的安全事故，引发人身伤亡事故。

针对上述问题，我国近年来所开展的利用机器人进行带电作业的研究，取得了一定的成果。但目前的机器人均为解决具体问题而研发的整体机器人，出现新的问题的情况下往往需要重新研发，安全性、稳定性等性能都需要重新调试，导致机器人研发周期过程过长且缺乏通用性及可移植性。因此，带电作业机器人发展缓慢。

发明内容

本发明实施例提供了一种模块化构型的等电位带电作业机器人，解决了现有技术中高压输电线路带电作业机器人往往都是各单位针对某一具体问题而研发的，缺乏通用性和可移植性，面对新的带电作业任务，往往需要重新开发，而且重新研发机器人必然需要重新调试其安全性、稳定性等性能，导致机器人研发周期过长，影响了机器人带电作业工作的发展的技术问题。

本发明实施例提供的一种模块化构型的等电位带电作业机器人，包括：

主支架、行走机构、作业机械手、控制电路、电池及载物篮；

行走机构、作业机械手及载物篮通过主支架的通用接口安装于主支架上；

控制电路及电池安装于载物篮内；

控制电路与行走机构及作业机械手连接，用于控制行走机构及作业机械手的工作；

电池与控制电路、行走机构及作业机械手连接，用于提供电源。

可选地，控制电路通过电机驱动器与行走机构及作业机械手连接，用于控制行走机构及作业机械手的工作。

可选地，还包括：

越障机构，越障机构安装于主支架的通用接口上。

可选地，还包括：

纵向平衡调节模块，纵向平衡调节模块安装于载物篮内，用于调整机器人中心。

可选地，还包括：

横向平衡调节模块，横向平衡调节模块安装于载物篮内，用于调整机器人中心。

可选地，还包括：

姿态稳定器，用于降低机器人在工作时的不稳定状态；

姿态稳定器安装于主支架的底部。

可选地，还包括：

通讯模块，通讯模块为工业无线wifi通讯模块；

通讯模块安装于载物篮内。

可选地，电池在载物篮内的安装位置可调整，用于调整机器人重心。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种模块化构型的等电位带电作业机器人，包括：主支架、行走机构、作业机械手、控制电路、电池及载物篮；行走机构、作业机械手及载物篮通过主支架的通用接口安装于主支架上；控制电路及电池安装于载物篮内；控制电路与行走机构及作业机械手连接，用于控制行走机构及作业机械手的工作；电池与控制电路、行走机构及作业机械手连接，用于提供电源，本发明实施例中通过设置具有通用接口的主支架，并将行走机构、作业机械手及载物篮等通过接口安装固定于主支架上，将控制电路、电池安装固定于载物篮内，其中通过统一主支架接口，可根据实际情况适用于具有统一接口且不同规格的行走机构、作业机械手及载物篮等其他模块结构，使得可根据要求研发、使用相应的模块，使得机器人具有通用性及可移植性，解决了现有技术中高压输电线路带电作业机器人往往都是各单位针对某一具体问题而研发的，缺乏通用性和可移植性，面对新的带电作业任务，往往需要重新开发，而且重新研发机器人必然需要重新调试其安全性、稳定性等性能，导致机器人研发周期过长，影响了机器人带电作业工作的发展的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种模块化构型的等电位带电作业机器人的结构示意图。

图示说明：A辅助机械手；B行走机构；C作业机械手；D主支架；E纵向平衡调节模块；F载物篮；G控制电路；H横向平衡调节模块；I电池；J姿态稳定器。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种模块化构型的等电位带电作业机器人，用于解决现有技术中高压输电线路带电作业机器人往往都是各单位针对某一具体问题而研发的，缺乏通用性和可移植性，面对新的带电作业任务，往往需要重新开发，而且重新研发机器人必然需要重新调试其安全性、稳定性等性能，导致机器人研发周期过长，影响了机器人带电作业工作的发展的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种模块化构型的等电位带电作业机器人，包括：

主支架D、行走机构B、作业机械手C、控制电路G、电池I及载物篮F；

行走机构B、作业机械手C及载物篮F通过主支架D的通用接口安装于主支架D上；

控制电路G及电池I安装于载物篮F内；

控制电路G与行走机构B及作业机械手C连接，用于控制行走机构B及作业机械手C的工作；

电池I与控制电路G、行走机构B及作业机械手C连接，用于提供电源。

进一步地，控制电路G通过电机驱动器与行走机构B及作业机械手C连接，用于控制行走机构B及作业机械手C的工作。

进一步地，还包括：

越障机构，越障机构安装于主支架D的通用接口上。

进一步地，还包括：

纵向平衡调节模块E，纵向平衡调节模块E安装于载物篮F内，用于调整机器人中心。

进一步地，还包括：

横向平衡调节模块H，横向平衡调节模块H安装于载物篮F内，用于调整机器人中心。

进一步地，还包括：

姿态稳定器J，用于降低机器人在工作时的不稳定状态；

姿态稳定器J安装于主支架D的底部。

进一步地，还包括：

通讯模块，通讯模块为工业无线wifi通讯模块；

通讯模块与控制电路连接，并安装于载物篮F内。

进一步地，电池I在载物篮F内的安装位置可调整，用于调整机器人重心。

需要说明的是，本发明实施例中等电位带电作业机器人基本功能的实现基于模块化构型设计，在面对不同环境、不同作业任务的情况下可快速组装机器人进行作业。

可选择配备陀螺姿态控制器，降低在机器人移动或动作过程中的机器人晃动。

可选择与自主上线机构配合使用，全程无人参与即可自行完成上线、作业、下线的过程。

不同的作业任务所需要的机械手的数量、种类等都是不一样的，利用统一的接口，可根据实际需要安装相应的作业机械手C和辅助机械手A以完成作业。

行走机构B、越障机构可根据实际作业任务需要选择合适的机构、模块，作业半径较大、中间金具较多的可选用越障功能较强的模块，作业半径小甚至无需越障的可选用低功率的行走机构B即可。

机器人控制系统软件也可根据模块按驱动或按类函数的形式开发，组装机器人时将相应的控制函数载入即可。

与现有技术相比，本发明实施例提供的模块化构型的等电位带电作业机器人优点在于：

1、能够解决提高供电可靠性和人工带电作业安全性的矛盾，将人工检修从高危工作环境中解放。

2、能够解决带电作业种类繁多、开发复杂的难题，提高带电作业机器人的适应能力和研发、推广速度。

3、能够保障带电作业机器人的机械稳定性和安全性，避免出现设计不合理而导致的故障。

4、结构精简，运行平稳，精准可靠，能广泛地应用于高压带电作业的自动化推广中，提高高压带电作业的效率。

以上为对本发明实施例提供的一种模块化构型的等电位带电作业机器人结构的详细描述，以下将针对本发明实施例提供的模块化构型的等电位带电作业机器人具体工作过程进行详细描述。

1、整理作业任务和线路状况

1)作业任务分析

作业任务：带电拧紧线路金具等位置的螺栓；

线路情况：用于单导线线路；

作业半径：发现有螺栓没拧紧处，并在该处上线，完成作业，无需过长的行走和越障。

2)各模块选型

总体选型：由于拧紧螺栓所需功率不大，整体采用24V直流电源作为各模块的电源，各模块与控制电路之间通过电机驱动器连接、控制。

A辅助机械手：因作业任务只需要将已有螺栓拧紧，无备件需要更换，无特殊工具，辅助机械手不选装；

B行走机构及越障机构：因作业半径较小，无越障需求，只选配行走轮作为行为行走机构即可，行走轮电机功率为40W，双轮功率为80W；

C作业机械手：考虑作业任务，采用电起子功能的作业机械手，考虑可能晃动，采用机械手夹持式拧螺栓方式，机械手共3组电机，功率为80W；

D主支架：采用梁式支架，降低机器人重量；

E纵向平衡调节模块：本实施例通过调节电池位置，基本可保证重心稳定在机器人重心，不选配；

F载物篮：选配800*400*250的钢制载物篮，承重为40公斤；

G控制电路：拧紧螺栓机器人的控制电路板为自行研发的电路板，尺寸为250*150；各电机驱动电路板，本实施例为8组电机；通讯模块采用工业无线wifi通讯模块；

H横向平衡调节模块：通过调整电池位置调节，不选配；

I电池：各电机同时动作时功率为160W，以作业时间3小时并预留一个小时的缓冲时间算，电池选用24V26AH以上的电池，本实施例选用两节12V30AH蓄电池作为电源；

J姿态稳定器：作业任务时间较短，不选配。

3)实施过程

(1)根据选型，将作业机械手和行走机构安装在主支架上；

(2)根据选型，将控制电路板安装在载物篮中；

(3)根据选型，将电池安装在载物篮中，并将载物篮安装在主支架上；

(4)进行重心调整，若整体重心不居中，则拆开载物篮，重新安装电池位置，重复步骤(3)，直至机器人重心位于机器人几何中心；

(5)调试控制系统；

(6)上线作业。

综上述可知，本发明实施例提供了一种模块化构型的等电位带电作业机器人，包括：主支架、行走机构、作业机械手、控制电路、电池及载物篮；行走机构、作业机械手及载物篮通过主支架的通用接口安装于主支架上；控制电路及电池安装于载物篮内；控制电路与行走机构及作业机械手连接，用于控制行走机构及作业机械手的工作；电池与控制电路、行走机构及作业机械手连接，用于提供电源，本发明实施例提供了一种通用的模块化构型的等电位带电作业机器人，可通过选择、研发相应的模块进行组装，快速定制带电作业机器人，可有效提升机器人研发效率，同时可有效保障机器人的稳定性和安全性，有效扩大机器人的应用领域，提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和彻底消除强电磁场对操作人员的人身威胁，解决了现有技术中高压输电线路带电作业机器人往往都是各单位针对某一具体问题而研发的，缺乏通用性和可移植性，面对新的带电作业任务，往往需要重新开发，而且重新研发机器人必然需要重新调试其安全性、稳定性等性能，导致机器人研发周期过长，影响了机器人带电作业工作的发展的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，包括：

主支架、行走机构、作业机械手、控制电路、电池及载物篮；

所述行走机构、所述作业机械手及所述载物篮通过所述主支架的通用接口安装于所述主支架上；

所述控制电路及所述电池安装于所述载物篮内；

所述控制电路与所述行走机构及所述作业机械手连接，用于控制所述行走机构及所述作业机械手的工作；

所述电池与所述控制电路、所述行走机构及所述作业机械手连接，用于提供电源。

2.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，所述控制电路通过电机驱动器与所述行走机构及所述作业机械手连接，用于控制所述行走机构及所述作业机械手的工作。

3.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，还包括：

越障机构，所述越障机构安装于所述主支架的通用接口上。

4.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，还包括：

纵向平衡调节模块，所述纵向平衡调节模块安装于所述载物篮内，用于调整所述机器人中心。

5.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，还包括：

横向平衡调节模块，所述横向平衡调节模块安装于所述载物篮内，用于调整所述机器人中心。

6.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，还包括：

姿态稳定器，用于降低所述机器人在工作时的不稳定状态；

所述姿态稳定器安装于所述主支架的底部。

7.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，还包括：

通讯模块，所述通讯模块为工业无线wifi通讯模块；

所述通讯模块安装于所述载物篮内。

8.根据权利要求1所述的模块化构型的等电位带电作业机器人，其特征在于，所述电池在所述载物篮内的安装位置可调整，用于调整所述机器人重心。