CN107775623B - 一种用于开关柜操作的履带三轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开关柜操作的履带三轴机器人，包括：机器人底盘；第一车轮；第二车轮；履带，设置在第一车轮和第二车轮上，其中第一车轮和第二车轮设有用于卡置履带的卡扣部，以通过卡扣部带动履带移动；激光导航器；第一滑轨机构；第二滑轨机构；支撑架；驱动机构，包括设置在支撑架上的减速器、与减速器的输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的传动轴以及可拆卸设置在传动轴上且用于操作开关柜的夹具；其中，驱动机构还包括设置在支撑架上的第三电机，第三电机与减速器连接，以通过第三电机驱动夹具旋转。通过上述方式，本发明所公开的履带三轴机器人能够自动对开关柜进行操作控制，不需要人工操作，提高了安全性。

Description

一种用于开关柜操作的履带三轴机器人

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种用于开关柜操作的履带三轴机器人。

背景技术

变电站(Substation)是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。而高压开关柜是变电站内不可或缺的一种配电开关设备，用于电能的传输和控制。一般地，高压开关柜内部配备的主开关设备的操作采用电气操作按钮来实现开关的动作，例如，10kV开关柜的柜面上具有操作断路器分闸、合闸的开关按钮部件。

通常，传统的方式是通过人工去操作控制开关柜，如分闸或合闸动作，但是这样操作存在安全隐患，可能会导致相关人员触电，引发不必要的事故。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于开关柜操作的履带三轴机器人，能够自动对开关柜进行操作控制，大大提高了安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于开关柜操作的履带三轴机器人，包括：机器人底盘；对称设置在机器人底盘的两侧的第一车轮；对称设置在机器人底盘的两侧的第二车轮，其中第一车轮和第二车轮间隔设置；履带，设置在第一车轮和第二车轮上，其中第一车轮和第二车轮设有用于卡置履带的卡扣部，以通过卡扣部带动履带移动；激光导航器，设置在机器人底盘上，用于导航；固定板，包括设置在机器人底盘上水平支撑板和与水平支撑板垂直设置的竖直支撑板；第一滑轨机构，设置在水平支撑板上，其中第一滑轨机构包括设置在水平支撑板上的第一电机、与水平支撑板垂直设置的第一滑轨平台、设置在第一滑轨平台上且与水平支撑板垂直设置的第一丝杆以及与第一丝杆螺纹连接的第一滑块，且第一丝杆与第一电机连接，以通过第一电机控制第一丝杆转动，以驱动第一滑块移动；第二滑轨机构，设置在第一滑块上，其中第二滑轨机构包括设置在第一滑块上且与第一滑轨平台垂直设置的第二滑轨平台、设置在第二滑轨平台一端的第二电机、设置在第二滑轨平台上且与第一丝杆垂直设置的第二丝杆以及与第二丝杆螺纹连接的第二滑块，且第二丝杆与第二电机连接，以通过第二电机控制第二丝杆转动，以驱动第二滑块移动；支撑架，设置在第二滑块上；驱动机构，设置在支撑架上，其中驱动机构包括设置在支撑架上的减速器、与减速器的输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的传动轴以及可拆卸设置在传动轴上且用于操作开关柜的夹具；其中，驱动机构还包括设置在支撑架上的第三电机，第三电机与减速器连接，以通过第三电机驱动夹具旋转。

其中，驱动机构还包括扭力限制器，其中扭力限制器的一端与联轴器连接，扭力限制器的另一端与传动轴连接。

其中，第一滑轨平台沿垂直水平支撑板的方向间隔设有第一开槽和第一凸起滑台，第一开槽设有第一丝杆，第一凸起滑台的横截面呈“工”字型，其中第一滑块设有收容第一凸起滑块的第一收容槽以及收容在第一开槽内的第一移动部，且第一移动部设有与第一丝杆螺纹连接的第一螺纹孔。

其中，第一滑块还设有第一承载板，第二滑轨平台设置在第一承载板上，其中第二滑轨平台沿垂直第一滑轨平台的方向且远离第一承载板的一侧端间隔设有第二开槽和第二凸起滑台，第二开槽设有第二丝杆，第二凸起滑台的横截面呈“工”字型，其中第二滑块设有收容第二凸起滑块的第二收容槽以及收容在第二开槽内的第二移动部，且第二移动部设有与第二丝杆螺纹连接的第二螺纹孔。

其中，支撑架包括设置在第二滑块上的第二承载板、间隔设置在第二承载板远离第二滑块的一侧端的第一支撑板和第二支撑板以及设置在第一支撑板和第二支撑板上的第三承载板，其中减速器和第三电机设置在第三承载板上。

其中，支撑架还包括设置在第三承载板上的第四承载板，其中第四承载板设有通孔，传动轴穿设在通孔中。

其中，第四承载板上设有摄像头，其中摄像头的镜头朝向夹具。

其中，履带由绝缘材料构成，且履带的外壁间隔设有多个接地金属针，且履带内还设有与多个接地金属针连接的接地线。

其中，还包括：定位吸盘收放装置，设置在机器人底盘的一端的开槽孔中，其中定位吸盘收放装置包括收容在机器人底盘的一端的开槽孔的吸盘、可伸缩设置在机器人底盘的一端的开槽孔中的伸缩杆以及与伸缩杆连接的气缸，其中伸缩杆与吸盘连接，以通过气缸驱动伸缩杆上下移动，以带动吸盘上下移动，从而控制吸盘吸附在预定位置。

其中，伸缩杆包括与吸盘连接的第一伸缩杆和与气缸连接的第二伸缩杆，其中第一伸缩杆和第二伸缩杆铰接设置，使得第二伸缩杆可相对第一伸缩杆360度旋转。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明所公开的用于开关柜操作的履带三轴机器人包括：机器人底盘；对称设置在机器人底盘的两侧的第一车轮；对称设置在机器人底盘的两侧的第二车轮，其中第一车轮和第二车轮间隔设置；履带，设置在第一车轮和第二车轮上，其中第一车轮和第二车轮设有用于卡置履带的卡扣部，以通过卡扣部带动履带移动；激光导航器，设置在机器人底盘上，用于导航；固定板，包括设置在机器人底盘上水平支撑板和与支撑板垂直设置的竖直支撑板；第一滑轨机构，设置在水平支撑板上，其中第一滑轨机构包括设置在水平支撑板上的第一电机、与水平支撑板垂直设置的第一滑轨平台、设置在第一滑轨平台上且与水平支撑板垂直设置的第一丝杆以及与第一丝杆螺纹连接的第一滑块，且第一丝杆与第一电机连接，以通过第一电机控制第一丝杆转动，以驱动第一滑块移动；第二滑轨机构，设置在第一滑块上，其中第二滑轨机构包括设置在第一滑块上且与第一滑轨平台垂直设置的第二滑轨平台、设置在第一滑轨平台一端的第二电机、设置在第二滑轨平台上且与第一丝杆垂直设置的第二丝杆以及与第二丝杆螺纹连接的第二滑块，且第二丝杆与第二电机连接，以通过第二电机控制第二丝杆转动，以驱动第二滑块移动；支撑架，设置在第二滑块上；驱动机构，设置在支撑架上，其中驱动机构包括设置在支撑架上的减速器、与减速器的输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的传动轴以及可拆卸设置在传动轴上且用于操作开关柜的夹具；其中，驱动机构还包括设置在支撑架上的第三电机，第三电机与减速器连接，以通过第三电机驱动夹具旋转。通过上述方式，本发明所公开的履带三轴机器人能够自动对开关柜进行操作控制，不需要人工操作，提高了安全性。

附图说明

图1是本发明履带三轴机器人的结构示意图；

图2是图1中第一滑轨机构和第二滑轨机构的连接结构示意图；

图3是图1中第一滑轨机构的结构示意图；

图4是图1中第二滑轨机构和驱动机构的连接结构示意图；

图5是图1中驱动机构和支撑架的连接结构示意图；

图6是图1中驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1-6所示，图1是本发明履带三轴机器人的结构示意图；图2 是图1中第一滑轨机构和第二滑轨机构的连接结构示意图；图3是图1 中第一滑轨机构的结构示意图；图4是图1中第二滑轨机构和驱动机构的连接结构示意图；图5是图1中驱动机构和支撑架的连接结构示意图；图6是图1中驱动机构的结构示意图。该履带三轴机器人用于对开关柜进行操作。其中该履带三轴机器人包括包括机器人底盘10、第一车轮 11、第二车轮12、履带13、激光导航器、固定板、第一滑轨机构、第二滑轨机构、支撑架和驱动机构。

机器人底盘10作为整个机器人的支撑底座。

第一车轮11对称设置在机器人底盘10的两侧。

第二车轮12对称设置在机器人底盘10的两侧，其中第一车轮11 和第二车轮12间隔设置。应理解，第一车轮11设置在机器人底盘10 的前侧，第二车轮12设置在机器人底盘10的后侧。

履带13设置在第一车轮11和第二车轮上。应理解，履带13有2 条，一条设置在机器人底盘10的一侧，另一条设置在机器人底盘10的另一侧。

在本实施例中，第一车轮11和第二车轮12设有用于卡置履带13 的卡扣部，以通过卡扣部带动履带13移动。应理解，履带13设有用于收容卡扣部的卡置槽，使得第一车轮11和第二车轮12与履带13互相卡置。

应理解，在本是实施例中，履带13由绝缘材料构成，且履带13的外壁间隔设有多个接地金属针，且履带13内还设有与多个接地金属针连接的接地线，以防止高压电击。进一步的，履带13外设有齿轮状的凸起部，这样能够加大摩擦，方便机器人行走。

激光导航器设置在机器人底盘10上，激光导航器用于导航，以控制机器人的移动。

固定板包括设置在机器人底盘10上水平支撑板14和与水平支撑板 14垂直设置的竖直支撑板。

第一滑轨机构设置在水平支撑板14上，具体地，竖直支撑板将激光导航器和第一滑轨机构隔开。

其中第一滑轨机构包括设置在水平支撑板14上的第一电机152、与水平支撑板14垂直设置的第一滑轨平台151、设置在第一滑轨平台151 上且与水平支撑板14垂直设置的第一丝杆以及与第一丝杆螺纹连接的第一滑块153。

在本实施例中，第一丝杆与第一电机连接，以通过第一电机控制第一丝杆转动，以驱动第一滑块153移动。

进一步的，第一滑轨平台151沿垂直水平支撑板14的方向间隔设有第一开槽和第一凸起滑台1511，第一开槽设有第一丝杆，第一凸起滑台1511的横截面呈“工”字型。在本实施例中，第一滑块153设有收容第一凸起滑块1511的第一收容槽1531以及收容在第一开槽内的第一移动部，且第一移动部设有与第一丝杆螺纹连接的第一螺纹孔。

第二滑轨机构设置在第一滑块153上。其中第二滑轨机构包括设置在第一滑块153上且与第一滑轨平台151垂直设置的第二滑轨平台161、设置在第二滑轨平台161一端的第二电机162、设置在第二滑轨平台161 上且与第一丝杆垂直设置的第二丝杆以及与第二丝杆螺纹连接的第二滑块163。

在本实施例中，第二丝杆与第二电机162连接，以通过第二电机162 控制第二丝杆转动，以驱动第二滑块163移动。应理解，本实施例的第二滑块163的数量有2个，间隔设置在第二丝杆上。

进一步的，第一滑块153还设有第一承载板1532，其中第二滑轨平台161设置在第一承载板1532上。在本实施例中，第二滑轨平台161 沿垂直第一滑轨平台151的方向且远离第一承载板1532的一侧端间隔设有第二开槽和第二凸起滑台1611，第二开槽设有第二丝杆，第二凸起滑台1611的横截面呈“工”字型。其中第二滑块163设有收容第二凸起滑块1611的第二收容槽1631以及收容在第二开槽内的第二移动部，且第二移动部设有与第二丝杆螺纹连接的第二螺纹孔。

支撑架设置在第二滑块163上。具体地，支撑架包括设置在第二滑块163上的第二承载板171、间隔设置在第二承载板171远离第二滑块 163的一侧端的第一支撑板172a和第二支撑板172b以及设置在第一支撑板172a和第二支撑板172b上的第三承载板173。应理解，第二承载板171的数量有2个。

进一步的，第一支撑板172a和第二支撑板172b呈直角三角形状，其中第一支撑板172a和第二支撑板172b的一条直角边与第二承载板 171固定连接，第一支撑板172a和第二支撑板172b的另一条直角边与第三承载板173固定连接。应理解，在一些实施例中，第三承载板173 设有呈矩形状的第一开口和第二开口，其中第一支撑板172a的一条直角边收容并卡置在第一开口中，而第二支撑板172b的一条直角边收容并卡置在第二开口中。

驱动机构设置在支撑架上。其中驱动机构包括设置在支撑架上的减速器182、与减速器182的输出轴连接的联轴器183、与联轴器183连接的传动轴185以及可拆卸设置在传动轴185上且用于操作开关柜的夹具186。

进一步的，驱动机构还包括设置在支撑架上的第三电机181，第三电机181与减速器182连接，以通过第三电机181驱动夹具186旋转。具体地，第三电机181的输出轴与减速器182连接，当第三电机181的输出轴转动时，减速器182对第三电机181的输出轴所传导的速度进行减速，同时，联轴器183跟随减速器182转动，传动轴185跟随联轴器 183一起转动，从而带动夹具186转动。优选地，第三电机181为步进电机。

另外，本实施例的驱动机构还包括扭力限制器184，其中扭力限制器184的一端与联轴器183连接，扭力限制器184的另一端与传动轴185 连接，以通过扭力限制器184对传动轴185进行过载保护。

在本实施例中，减速器182和第三电机181设置在第三承载板173 上。进一步的，支撑架还包括设置在第三承载板173上的第四承载板174，其中第四承载板174设有通孔，传动轴185穿设在通孔中。

进一步的，第四承载板174上设有摄像头，其中摄像头的镜头朝向夹具186，以通过摄像头拍摄夹具186对开关柜的操作。

应理解，在本实施例中，夹具186通过螺钉设置在传动轴185上。当然，在一些实施例中，夹具186的一端设有夹具孔，夹具186的另一端设有用于收容传动轴185远离第三电机181的一端的第一收容槽。应理解，传动轴185远离第三电机181的一端可拆卸在第一收容槽内，而传动轴185远离第三电机181的一端形状与第一收容槽171的形状互相对应。进一步的，第一收容槽的横截面和传动轴185远离第三电机181 的一端的横截面呈多边形状，由于多边形的第一收容槽和传动轴185远离第三电机181的一端有棱角，因此可以互相卡置，不会打滑，连接稳定。具体地，第一收容槽的横截面呈六边形状，且传动轴185远离第三电机181的一端也呈六边形状。当然，在其他实施例中，第一收容槽的横截面和传动轴185远离第三电机181的一端的横截面呈四边形状。

进一步的，在一些实施例中，传动轴185远离第三电机181的一端由磁铁构成，第一收容槽内设有磁体，使得传动轴185远离第三电机181 的一端收容在第一收容槽时，磁体吸住传动轴，使得传动轴185远离第三电机181的一端能够稳定收容在第一收容槽内，不会掉落。

应理解，在本实施例中，该履带三轴机器人还包括定位吸盘收放装置，以对履带三轴机器人进行定位。其中定位吸盘收放装置设置在机器人底盘上。具体地，机器人底盘10的一端设有开槽孔，而定位吸盘收放装置设置在机器人底盘10的一端的开槽孔中。

其中定位吸盘收放装置包括收容在机器人底盘10的一端的开槽孔的吸盘、可伸缩设置在机器人底盘10的一端的开槽孔中的伸缩杆以及与伸缩杆连接的气缸。其中伸缩杆与吸盘连接，以通过气缸驱动伸缩杆上下移动，以带动吸盘上下移动，从而控制吸盘吸附在预定位置。优选地，吸盘为电磁吸盘，可通过为吸盘通电，加大吸盘吸附在具有磁性的底板上的力度。

进一步的，伸缩杆包括与吸盘连接的第一伸缩杆和与气缸连接的第二伸缩杆，其中第一伸缩杆和第二伸缩杆铰接设置，使得第二伸缩杆可相对第一伸缩杆360度旋转。

综上，本发明所公开的履带三轴机器人包括：机器人底盘；第一车轮；第二车轮；履带，设置在第一车轮和第二车轮上，其中第一车轮和第二车轮设有用于卡置履带的卡扣部，以通过卡扣部带动履带移动；激光导航器；第一滑轨机构；第二滑轨机构；支撑架；驱动机构，包括设置在支撑架上的减速器、与减速器的输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的传动轴以及可拆卸设置在传动轴上且用于操作开关柜的夹具；其中，驱动机构还包括设置在支撑架上的第三电机，第三电机与减速器连接，以通过第三电机驱动夹具旋转。通过上述方式，本发明所公开的履带三轴机器人能够自动对开关柜进行操作控制，不需要人工操作，提高了安全性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于开关柜操作的履带三轴机器人，其特征在于，包括：

机器人底盘；

对称设置在所述机器人底盘的两侧的第一车轮；

对称设置在所述机器人底盘的两侧的第二车轮，其中所述第一车轮和所述第二车轮间隔设置；

履带，设置在所述第一车轮和所述第二车轮上，其中所述第一车轮和所述第二车轮设有用于卡置所述履带的卡扣部，以通过所述卡扣部带动所述履带移动；

激光导航器，设置在所述机器人底盘上，用于导航；

固定板，包括设置在所述机器人底盘上的 水平支撑板和与所述水平支撑板垂直设置的竖直支撑板；

第一滑轨机构，设置在所述水平支撑板上，其中所述第一滑轨机构包括设置在所述水平支撑板上的第一电机、与所述水平支撑板垂直设置的第一滑轨平台、设置在所述第一滑轨平台上且与所述水平支撑板垂直设置的第一丝杆以及与所述第一丝杆螺纹连接的第一滑块，且所述第一丝杆与所述第一电机连接，以通过所述第一电机控制所述第一丝杆转动，以驱动所述第一滑块移动；

第二滑轨机构，设置在所述第一滑块上，其中所述第二滑轨机构包括设置在所述第一滑块上且与所述第一滑轨平台垂直设置的第二滑轨平台、设置在所述第二滑轨平台一端的第二电机、设置在所述第二滑轨平台上且与所述第一丝杆垂直设置的第二丝杆以及与所述第二丝杆螺纹连接的第二滑块，且所述第二丝杆与所述第二电机连接，以通过所述第二电机控制所述第二丝杆转动，以驱动所述第二滑块移动；

支撑架，设置在所述第二滑块上；

驱动机构，设置在所述支撑架上，其中所述驱动机构包括设置在所述支撑架上的减速器、与所述减速器的输出轴连接的联轴器、与所述联轴器连接的传动轴以及可拆卸设置在所述传动轴上且用于操作所述开关柜的夹具；

其中，所述驱动机构还包括设置在所述支撑架上的第三电机，所述第三电机与所述减速器连接，以通过所述第三电机驱动所述夹具旋转；

所述驱动机构还包括扭力限制器，其中所述扭力限制器的一端与所述联轴器连接，所述扭力限制器的另一端与所述传动轴连接；

所述履带由绝缘材料构成，且所述履带的外壁间隔设有多个接地金属针，且所述履带内还设有与所述多个接地金属针连接的接地线；

定位吸盘收放装置，设置在所述机器人底盘的一端的开槽孔中，其中所述定位吸盘收放装置包括收容在所述机器人底盘的一端的开槽孔的吸盘、可伸缩设置在所述机器人底盘的一端的开槽孔中的伸缩杆以及与所述伸缩杆连接的气缸，其中所述伸缩杆与所述吸盘连接，以通过所述气缸驱动所述伸缩杆上下移动，以带动所述吸盘上下移动，从而控制所述吸盘吸附在预定位置；

所述伸缩杆包括与所述吸盘连接的第一伸缩杆和与所述气缸连接的第二伸缩杆，其中所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆铰接设置，使得所述第二伸缩杆可相对所述第一伸缩杆360度旋转。

2.根据权利要求1所述的履带三轴机器人，其特征在于，所述第一滑轨平台沿垂直所述水平支撑板的方向间隔设有第一开槽和第一凸起滑台，所述第一开槽设有所述第一丝杆，所述第一凸起滑台的横截面呈“工”字型，其中所述第一滑块设有收容所述第一凸起滑台的第一收容槽以及收容在所述第一开槽内的第一移动部，且所述第一移动部设有与所述第一丝杆螺纹连接的第一螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的履带三轴机器人，其特征在于，所述第一滑块还设有第一承载板，所述第二滑轨平台设置在所述第一承载板上，其中所述第二滑轨平台沿垂直所述第一滑轨平台的方向且远离所述第一承载板的一侧端间隔设有第二开槽和第二凸起滑台，所述第二开槽设有所述第二丝杆，所述第二凸起滑台的横截面呈“工”字型，其中所述第二滑块设有收容所述第二凸起滑台的第二收容槽以及收容在所述第二开槽内的第二移动部，且所述第二移动部设有与所述第二丝杆螺纹连接的第二螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的履带三轴机器人，其特征在于，所述支撑架包括设置在所述第二滑块上的第二承载板、间隔设置在所述第二承载板远离所述第二滑块的一侧端的第一支撑板和第二支撑板以及设置在所述第一支撑板和所述第二支撑板上的第三承载板，其中所述减速器和所述第三电机设置在所述第三承载板上。

5.根据权利要求4所述的履带三轴机器人，其特征在于，所述支撑架还包括设置在所述第三承载板上的第四承载板，其中所述第四承载板设有通孔，所述传动轴穿设在所述通孔中。

6.根据权利要求5所述的履带三轴机器人，其特征在于，所述第四承载板上设有摄像头，其中所述摄像头的镜头朝向所述夹具。

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