CN107741742A - 一种变电站室内轨道机器人维护装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站室内轨道机器人维护装置及工作方法，包括固定轨道、升降轨道、滚珠丝杠装置、导轨滑块装置、电动推杆和控制单元，升降轨道上设置有两组平行的导轨滑块装置，均包括直线导轨和设置于直线导轨上的滑块；升降轨道的一端设置有沿纵向运动的电动推杆，升降轨道的另一端设置有位置标签和机械限位块；两个导轨滑块装置之间设置有滚珠丝杠装置，所述滚珠丝杠装置通过电机带动升降轨道沿竖直方向运动，通过控制单元控制电机运动，使得升降轨道与固定轨道的贴合或脱离，实现运动至升降轨道上的机器人可脱离巡检轨道至目标位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站室内轨道机器人维护装置及工作方法。
背景技术
目前变电站室内轨道机器人的应用越来越普遍，在变电站保护小室、开关柜室、直流场、阀厅等领域已经开始了推广应用，如专利ZL.201410562721.1和专利ZL.201410562419.6。但是由于轨道大多数安装在室内的天花板或侧梁上；在变电站一般保护室中，安装高度一般都在2.5米以上；而在直流场和阀厅中，安装高度甚至会达到10米以上；导致机器人安装、日常维护、检查等十分不便(属于高空作业)，如定期涂抹润滑油、螺丝松动检查、轴承更换、灰尘清理等。对于该问题，一般做法都是采用绝缘作业梯、由2-3名作业人员协助完成。既浪费人力物力，又造成检修不便利，增大巡检设备安全隐患的威胁。
对于该问题，目前尚无有效地解决方案。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种变电站室内轨道机器人维护装置及工作方法，本发明当需要对机器人进行维护时，该装置能够将机器人运送至方便维护的位置；当维护完成后，该装置能够将机器人运回，沿着敷设的轨道继续执行巡检任务，且安全可靠，不存在机器人滑落的风险。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变电站室内轨道机器人维护装置，包括固定轨道、升降轨道、滚珠丝杠装置、导轨滑块装置、电动推杆和控制单元，其中：
所述升降轨道与固定轨道相适配，形成巡检轨道；
所述升降轨道上设置有两组平行的导轨滑块装置，均包括直线导轨和设置于直线导轨上的滑块；所述升降轨道的一端设置有沿纵向运动的电动推杆，所述升降轨道的另一端设置有位置标签和机械限位块；
两个导轨滑块装置之间设置有滚珠丝杠装置，所述滚珠丝杠装置通过电机带动升降轨道沿竖直方向运动，通过控制单元控制电机运动，使得升降轨道与固定轨道的贴合或脱离，实现运动至升降轨道上的机器人可脱离巡检轨道至目标位置，以便于维护。
所述固定轨道通过支架横向布设，形成机器人水平方向上的巡检轨道路径。
进一步的，所述固定轨道由直线轨道和圆弧轨道中的一种或几种拼接而成，所述升降轨道为直线轨道。
进一步的，所述升降轨道和固定轨道主体相平行，且升降轨道的端部与固定轨道的端面的接合面相适配。
进一步的，所述接合面设置有一倾斜角，且倾斜角度数为30°-60°。优选45°。
进一步的，所述滚珠丝杠装置包括螺母、丝杠、轴承座和电机，所述丝杠两端固定在轴承座上，轴承座通过支架固定在墙壁或地面上；电机输出轴通过联轴器与丝杠连接。所述电机具有断电自锁功能。
进一步的，所述控制单元与机器人本体上的控制器通信。
进一步的，所述升降轨道的长度大于机器人本体的长度，通过设置电动推杆和位置标签在升降轨道上的位置，确保机器人停止在升降轨道的中心位置，防止升降轨道在升降过程中机器人从升降轨道上脱落。
升降轨道布置在巡检路径的中间位置时，此时采用两个电动推杆对机器人在升降轨道上进行限位，取消机械限位块；相应的升降轨道的两端各安装一个位置标签，分别用于机器人从两个方向运动到升降轨道上时的识别。
进一步的，所述电机被配置有遇阻停功能，预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的电机的工作电流Imax，电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的接合面贴合时，若此时电机的电流I＜Imax，则电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当I≥Imax时，电机停止运行。
或，所述升降轨道的斜面上安装压力传感器，预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的最大压力值Fmax，电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的接合面贴合时，若此时的压力值F＜Fmax，则电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当F≥Fmax时，电机停止运行。
基于上述装置的工作方法，当机器人需要维护时，将机器人从巡检模式改变为维护模式，控制机器人行走至升降轨道，当机器人本体上的位置标签读取装置读取到位于升降轨道上的位置标签时，控制机器人停止运动，控制电动推杆执行伸出指令，电动推杆运动至升降轨道下表面，使机器人在升降轨道的两个方向上具有限位，电动推杆动作到位后，控制电机发出运动指令，电机带动丝杠运转，带动第一支架、滑块和升降轨道沿竖直方向运动，升降轨道与固定轨道脱离结合，直到升降轨道运动到预设的位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明克服了工作人员需要登高作业的不足，只需一名工作人员即可完成该维护工作；
(2)利用本发明进行维护时安全可靠，不存在机器人滑落的风险；
(3)本发明结构简单，仅在需要维护时工作，不会增加控制系统的复杂度；
(4)本发明即可设置在巡检起始点，也可根据需要设置在巡检的任一位置，较为灵活。
(5)本发明带有遇阻即停功能，可保证升降轨道和固定轨道的接缝在理想范围内，确保机器人能够顺利驶过接缝。
(6)本发明维护装置还可以作为竖直空间内的机器人轨道路径变换装置；当所述维护装置横向布置时候，可通过结构改进用于水平空间内的机器人轨道路径变换装置。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的总体结构示意图(升降轨道和固定轨道分离时)；
图2为本发明结构的侧视图；
图3为本发明电动推杆未工作时的结构示意图(升降轨道和固定轨道结合时)；
图4为本发明电动推杆工作时的结构示意图(升降轨道和固定轨道分离时)；
图5为本发明控制结构图；
图6为本发明升降轨道位于中间位置时的示意图(仅图示了轨道部分)。
图中，1、固定轨道；2、升降轨道；3、导轨滑块装置；301、滑块；302、直线导轨；4、滚珠丝杠装置；401、螺母；402、丝杠；403、轴承座；404、第一电机；5、第一支架；6、第二支架；7、电动推杆；701、第三支架；8、位置标签；9、机械限位块；10、第一控制单元；11、第二控制单元。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在采用绝缘作业梯、由2-3名作业人员协助完成维护，十分不便的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了机器人维护装置，该装置能够有效解决目前轨道机器人维护中存在的上述难题。当需要对机器人进行维护时，该装置能够将机器人运送至方便维护的位置；当维护完成后，该装置能够将机器人运回，沿着敷设的轨道继续执行巡检任务。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，正常情况下该维护装置设置在巡检轨道的起始端或终止端，其结构包括：固定轨道、升降轨道、滚珠丝杠装置、导轨滑块装置、电动推杆、第一支架、第二支架、第一控制单元和第二控制单元；
在机器人正常巡检模式下，所述升降轨道和固定轨道结合在一起，组成了机器人工作的巡检轨道，此时本发明维护装置处于断电、非工作状态，机器人能够沿着巡检轨道对室内设备进行智能巡检；当机器人需要维护时，由工作人员打开本发明维护装置的控制电源，本发明开始参与工作；
固定轨道通过支架安装在室内天花板或侧梁上，用于对室内设备的智能巡检，所述固定轨道由直线轨道、圆弧轨道中的一种或几种拼接而成；
升降轨道为一段直线轨道，不宜过长，其长度约为机器人长度的1.5～2倍；
升降轨道一端面为带有倾角α的斜面；固定轨道与升降轨道接合面的倾斜角也为a；所述升降轨道固定在第二支架上；倾角α优选45°；
导轨滑块装置包含结构相同的两组，每组均包括1条直线导轨和2个滑块，直线导轨通过支架固定在墙壁或地面上；
滚珠丝杠装置包括螺母、丝杠、轴承座、第一电机；丝杠两端固定在轴承座上，轴承座通过支架固定在墙壁或地面上；第一电机输出轴通过联轴器与丝杠连接；所述第一电机具有断电自锁功能；
滚珠丝杠装置位于两组导轨滑块装置中间，与升降轨道的中心重合；
第一支架通过螺钉与4个滑块、螺母固定连接；
第二支架包括相同结构的2组，通过螺钉固定在第一支架上；
升降轨道的一端安装有位置标签和机械限位块；在机器人本体上安装有位置标签读取装置；
升降轨道的另一端安装有一电动推杆，所述电动推杆通过第三支架安装在升降轨道的顶部；所述升降轨道上对应推杆输出轴的位置设有一圆孔，用于推杆输出轴的伸出；
电动推杆与所述位置标签的间距略大于机器人的长度；
第一控制单元用于控制机器人的运动；
第二控制单元用于控制维护装置的动作；
第一控制单元和第二控制单元可进行实时通讯；
第一电机带有遇阻停功能，遇阻停功能由第二控制单元控制实现，可通过以下两种方法实现：
(1)通过预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的第一电机的工作电流Imax。第一电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的斜面贴合时，若此时第一电机的电流I＜Imax，则第一电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当I≥Imax时，第一电机停止运行；这时升降轨道和固定轨道处于紧密配合状态。机器人可平顺的驶过轨道接缝，进而机器人从升降轨道上运动到固定轨道，执行巡检任务。
(2)在升降轨道的斜面上安装压力传感器，通过预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的最大压力值Fmax。第一电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的斜面贴合时，若此时的压力值F＜Fmax，则第一电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当F≥Fmax时，第一电机停止运行；这时升降轨道和固定轨道处于紧密配合状态。机器人可平顺的驶过轨道接缝，进而机器人从升降轨道上运动到固定轨道，执行巡检任务。
由于现场环境所限，有时升降轨道会布置在巡检的中间位置时(如图5所示)，此时采用2个电动推杆对机器人在升降轨道上进行限位，取消机械限位块；相应的升降轨道的两端各安装一个位置标签，分别用于机器人从两个方向运动到升降轨道上时的识别。
所述维护装置还可以用于竖直空间内的机器人轨道路径变换装置；
当所述维护装置横向布置时候，可通过结构改进用于水平空间内的机器人轨道路径变换装置。
本发明机器人维护装置的工作方法如下：
一、正常情况下不需要维护时，机器人处于巡检模式。此时升降轨道和固定轨道结合在一起，作为机器人的巡检用轨道，此时本发明处于断电、非工作状态，其中电动推杆处于收缩状态，如图3所示；
二、当机器人需要维护时，工作人员向第一控制单元发出维护指令，同时工作人员打开本发明维护装置的供电电源，机器人开启维护模式。第一控制单元控制机器人向升降轨道方向运动，同时第一控制单元与第二控制单元建立通讯网络。本发明的工作过程如下：
(1)升降轨道与固定轨道的分离
a、当机器人本体上的位置标签读取装置读取到位于升降轨道上的位置标签时，向第一控制单元发出“运动到位”的指令，进而第一控制单元控制机器人停止运动。
b、第一控制单元向第二控制单元发出指令，第二控制单元控制电动推杆执行伸出指令，电动推杆运动至升降轨道下表面(如图4所示)，其作用和相当于另一侧的机械限位块；这样机器人在升降轨道的两个方向上都有了限位。通过合理设置电动推杆和位置标签的位置，确保机器人停止在升降轨道的中心位置，防止升降轨道在升降过程中机器人从升降轨道上脱落。
c、电动推杆动作到位后，第二控制单元向第一电机发出运动指令；第一电机通过联轴器带动丝杠运转，进而带动螺母沿丝杠做轴向运动，相应地带动第一支架、滑块和升降轨道沿竖直方向运动，升降轨道与固定轨道开始脱离结合。
d、当升降轨道运动到预设的位置后，第二控制单元控制第一电机停止运动。
(2)工作人员维护工作
当升降轨道运动到预设的位置后，工作人员可方便的对机器人进行各种维护工作。
(3)升降轨道与固定轨道的结合
a、维护工作完成后，工作人员向第一控制单元发出“维护完成”指令，同时第一控制单元向第二控制控制单元发出控制指令；
b、第二控制单元向第一电机发出运动指令，控制升降轨道与固定轨道开始结合；
c、升降轨道与固定轨道结合到位后，第二控制单元向电动推杆发出控制指令，电动推杆执行收缩指令；
d、电动推杆动作收缩到位后，第二控制单元向第一控制单元发出动作完成指令，至此，本发明维护装置工作完成。
(4)执行巡检任务
工作人员向第一控制单元发出执行巡检任务指令，机器人开始沿着预设轨道继续执行巡检任务。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：包括固定轨道、升降轨道、滚珠丝杠装置、导轨滑块装置、电动推杆和控制单元，其中：
所述升降轨道与固定轨道相适配，形成巡检轨道；
所述升降轨道上设置有两组平行的导轨滑块装置，均包括直线导轨和设置于直线导轨上的滑块；所述升降轨道的一端设置有沿纵向运动的电动推杆，所述升降轨道的另一端设置有位置标签和机械限位块；
两个导轨滑块装置之间设置有滚珠丝杠装置，所述滚珠丝杠装置通过电机带动升降轨道沿竖直方向运动，通过控制单元控制电机运动，使得升降轨道与固定轨道的贴合或脱离，实现运动至升降轨道上的机器人可脱离巡检轨道至目标位置。
2.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述固定轨道通过支架横向布设，形成机器人水平方向上的巡检轨道路径。
3.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述固定轨道由直线轨道和圆弧轨道中的一种或几种拼接而成，所述升降轨道为直线轨道。
4.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述升降轨道和固定轨道主体相平行，且升降轨道的端部与固定轨道的端面的接合面相适配；
所述升降轨道的长度大于机器人本体的长度，通过设置电动推杆和位置标签在升降轨道上的位置，确保机器人停止在升降轨道的中心位置，防止升降轨道在升降过程中机器人从升降轨道上脱落。
5.如权利要求4所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述接合面设置有一倾斜角，且倾斜角度数为30°-60°。
6.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述滚珠丝杠装置包括螺母、丝杠、轴承座和电机，所述丝杠两端固定在轴承座上，轴承座通过支架固定在墙壁或地面上；电机输出轴通过联轴器与丝杠连接。
7.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：升降轨道布置在巡检路径的中间位置时，此时采用两个电动推杆对机器人在升降轨道上进行限位，取消机械限位块；相应的升降轨道的两端各安装一个位置标签，分别用于机器人从两个方向运动到升降轨道上时的识别。
8.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述电机被配置有遇阻停功能，预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的电机的工作电流Imax，电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的接合面贴合时，若此时电机的电流I＜Imax，则电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当I≥Imax时，电机停止运行。
9.如权利要求1所述的一种变电站室内轨道机器人维护装置，其特征是：所述升降轨道的斜面上安装压力传感器，预先设置固定轨道和升降轨道紧密结合时的最大压力值Fmax，电机带动升降轨道运行，当升降轨道的斜面与固定轨道的接合面贴合时，若此时的压力值F＜Fmax，则电机继续带动升降轨道与固定轨道紧贴；当F≥Fmax时，电机停止运行。
10.基于如权利要求1-9中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：当机器人需要维护时，将机器人从巡检模式改变为维护模式，控制机器人行走至升降轨道，当机器人本体上的位置标签读取装置读取到位于升降轨道上的位置标签时，控制机器人停止运动，控制电动推杆执行伸出指令，电动推杆运动至升降轨道下表面，使机器人在升降轨道的两个方向上具有限位，电动推杆动作到位后，控制电机发出运动指令，电机带动丝杠运转，带动第一支架、滑块和升降轨道沿竖直方向运动，升降轨道与固定轨道脱离结合，直到升降轨道运动到预设的位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 250101 block B, Yinhe building, 2008 Xinjie street, hi tech Zone, Ji'nan, Shandong. Applicant after: Shandong Luneng Intelligent Technology Co., Ltd. Applicant after: State Grid Shandong Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 250101 B block 626, Yinhe building, 2008 Xinjie street, Ji'nan high tech Zone, Shandong. Applicant before: Shandong Luneng Intelligent Technology Co., Ltd. Applicant before: State Grid Shandong Electric Power Company Applicant before: State Grid Corporation of China |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 250101 Electric Power Intelligent Robot Production Project 101 in Jinan City, Shandong Province, South of Feiyue Avenue and East of No. 26 Road (ICT Industrial Park) Applicant after: National Network Intelligent Technology Co., Ltd. Applicant after: State Grid Shandong Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 250101 block B, Yinhe building, 2008 Xinjie street, hi tech Zone, Ji'nan, Shandong. Applicant before: Shandong Luneng Intelligent Technology Co., Ltd. Applicant before: State Grid Shandong Electric Power Company Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201030 Address after: 250101 Electric Power Intelligent Robot Production Project 101 in Jinan City, Shandong Province, South of Feiyue Avenue and East of No. 26 Road (ICT Industrial Park) Applicant after: National Network Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 250101 Electric Power Intelligent Robot Production Project 101 in Jinan City, Shandong Province, South of Feiyue Avenue and East of No. 26 Road (ICT Industrial Park) Applicant before: National Network Intelligent Technology Co.,Ltd. Applicant before: STATE GRID SHANDONG ELECTRIC POWER Co. Applicant before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180227 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |