CN108372501B - 一种机器人及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人及其工作方法,包括固定机架,固定机架包括固定台,固定台的上端面外侧对称焊接有四个支撑面板,四个支撑面板的上端焊接有环形圆台,环形圆台的中部设置有圆形开口;固定台的上端面内侧对称焊接有四个L型支架,四个L型支架的上端通过螺钉安装有安装台,四个L型支架起到安装和固定安装台的作用,安装台的下端面通过电机座安装有驱动电机,驱动电机的输出端通过联轴器与驱动轴相连,驱动轴的下端通过轴承安装在固定台上。本发明可以实现配电柜电力故障的自动检测功能,升降高度可调,无需人为检测,节省了大量电工人员,且不存在任何触电安全隐患,保护了电工的生命安全,提供了一种自动化检测配电柜故障的新途径。

Description

一种机器人及其工作方法
本申请是申请号为2016103223922,申请日为2016年05月16日,发明创造名称为“一种电力配电柜专用巡检机器人”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及电力配电柜技术领域,具体的说是一种电力配电柜专用巡检机器人。
背景技术
配电柜种类可分为动力配电柜、照明配电柜和计量柜,是配电系统的末级设备,使用在负荷比较分散、回路较少的场合,能把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷,并对就近的负荷提供保护、监视和控制的功能。配电柜的每个供电场所必备的东西,因此,在我国配电柜的使用量非常巨大。
在配电柜中通常有各式各样的电子元件,当配电柜里的电子元件出现故障后,通常需要电力维修人员手动进行测试并找出相应的故障,才能快速的进行维修;但是由于配电柜很多都是高压电子元件,一旦出现检测失误就会出现触电风险,严重的会导致生命危险,因此,现有的人工检测电力故障方式存在很大的安全隐患;同时由于我国配电柜使用量巨大,如果都采用人工检修配电柜,电工需求量大,劳动强度大,工作效率低下;且由于不同的电工身高不同,在检修时还需要各式各样高度的支撑台。鉴于此,急需一种能够自动检测配电柜故障、无需人工检测、升降高度可调的自动化检测设备。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种电力配电柜专用巡检机器人,可以解决现有人工检测配电柜电力故障方式存在的劳动强度大、电工需求量大、存在安全隐患、工作效率低下和自动化程度低等难题,可以实现配电柜电力故障的自动检测功能,升降高度可调,无需人为检测,节省了大量电工人员,且不存在任何触电安全隐患,保护了电工的生命安全,提供了一种自动化检测配电柜故障的新途径。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案来实现:一种电力配电柜专用巡检机器人,包括固定机架,所述固定机架包括固定台,固定台的上端面外侧对称焊接有四个支撑面板,四个支撑面板的上端焊接有环形圆台,支撑面板起到支撑环形圆台的作用,环形圆台的中部设置有圆形开口;所述固定台的上端面内侧对称焊接有四个L型支架,四个L型支架的上端通过螺钉安装有安装台,四个L型支架起到安装和固定安装台的作用,安装台的下端面通过电机座安装有驱动电机,驱动电机的输出端通过联轴器与驱动轴相连,驱动轴的下端通过轴承安装在固定台上;所述驱动轴的中部通过键安装有驱动齿轮,驱动齿轮分别与四个升降支链相啮合,通过驱动电机带动驱动轴转动,驱动轴带动驱动齿轮转动,驱动齿轮带动四个升降支链运动,所述升降支链包括与驱动齿轮相啮合的传动齿轮,传动齿轮通过键安装在传动轴上,传动轴的下端通过轴承安装在固定台上,传动轴的上端焊接有丝杠,丝杠的顶端通过轴承安装在环形圆台的下端面,丝杠的中部通过螺纹安装有滑块,滑块的外壁上安装有直线滑轨,直线滑轨的外壁通过螺钉安装在支撑面板上,直线滑轨起到限定滑块运动方向的功能,使得滑块可以稳定的在丝杠移动;所述四个升降支链的四个滑块内壁上分别安装有四个并联支链,四个并联支链的顶端安装有操作台;所述并联支链包括焊接在滑块内壁上的一号耳座,一号耳座之间通过销轴安装有二号液压缸,二号液压缸的顶端通过销轴安装在二号耳座上,二号耳座安装在操作台的下端面,一号耳座转动时的转动副R、二号液压缸伸缩时的移动副P与二号耳座转动时的转动副R形成了RPR结构的并联支链,固定机架、四个RPR结构的并联支链和操作台形成4-RPR并联机构,4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,通过四个升降支链分别带动四个并联支链作升降运动,从而带动操作台升降运动,且由于4-RPR并联机构的刚性支撑性能使得升降后的操作台始终保持平稳状态,从而实现了本发明检修高度可调的功能;所述固定台的下端面焊接有底板,底板上对称设置有四个安装孔,通过底板上的四个安装孔将本发明安装在操作地面上;所述操作台的上端面中部通过电机座安装有旋转电机,旋转电机的输出端上安装有转动台,转动台的下端沿轴线方向均匀设置有六个限位柱,六个限位柱的下端两侧通过两个限位轴承与限位凹环相连,限位凹环安装在操作台的上端面;所述转动台的上端面设置有巡检机械手,通过旋转电机带动转动台转动,转动台带动六个限位柱在限位凹环内部稳定转动,由于六个限位柱和限位凹环的辅助限位运动,使得转动台稳定的带动巡检机械手转动,调节巡检机械手的检修角度。
作为本发明的一种优选技术方案,所述巡检机械手包括安装在转动台上端面中部的一号角座,一号角座上通过轴承安装有旋转轴,旋转轴的前端通过联轴器与转动电机相连,转动电机通过电机座安装在转动台上;所述旋转轴的中部固定连接有一号连杆,一号连杆上端为凹型开口结构,通过转动电机带动旋转轴转动,旋转轴带动一号连杆调节转动角度,一号连杆上端中部通过销轴安装有二号连杆,二号连杆的底端下侧面安装有二号角座,二号角座上通过销轴安装有一号液压缸,一号液压缸的底端通过销轴安装在一号连杆的凹型开口结构底部,通过一号液压缸调节二号连杆的转动角度;所述二号连杆的顶端焊接有凹型支架,凹型支架的前端中部通过轴承安装有调节轴,调节轴的前端通过联轴器连接有调节电机,调节电机通过电机座安装在调节支板上,调节支板焊接在凹型支架侧壁上;所述调节轴的中部通过键安装有方型转换台;所述方型转换台的上下端面、左右端面上分别设置有四个空心固定柱,且四个空心固定柱上通过螺纹分别安装有四个锁紧螺钉,四个空心固定柱上用于安装检测电子元件的电笔、螺丝刀等工具,通过锁紧螺钉将工具锁紧在空心固定柱上,再通过调节电机带动方型转换台转动,从而来转换所需用到的检修工具。
作为本发明的一种优选技术方案,所述固定台与操作台均为圆形结构,且固定台的中心轴线与操作台的中心轴线相重合,借助4-RPR并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使固定台与操作台保持平行,从而使得巡检机械手在操作台上操作时能始终保持平稳状态。
工作时,首先通过底板上的四个安装孔将本发明安装在操作地面上,首先调节巡检机械手的检修高度,驱动电机先开始工作,驱动电机带动驱动轴转动,驱动轴带动驱动齿轮转动,驱动齿轮通过传动齿轮带动四个升降支链运动,传动齿轮先带动丝杠运动,丝杠的转动带动滑块移动,滑块在直线滑轨的辅助运动下带动并联支链运动,四个并联支链带动操作台上的巡检机械手作升降运动,当巡检机械手的检修高度达到合适高度后驱动电机停止工作;其次安装并确定检修工具,将检修过程中需要用到的检修工具依次安装在空心固定柱上,并通过锁紧螺钉将检修工具锁紧在空心固定柱上,然后调节电机开始工作,调节电机带动调节轴转动,调节轴带动方型转换台转动,当所需用的检修工具运动至正左侧时调节电机停止工作;然后调节巡检机械手的检测角度,旋转电机开始工作,旋转电机带动转动台转动,转动台带动六个限位柱在限位凹环内部稳定转动,由于六个限位柱和限位凹环的辅助限位运动,使得转动台稳定的带动巡检机械手转动,巡检机械手达到合适检修角度时旋转电机停止工作;最后巡检机械手开始检测配电柜电力故障,通过转动电机不断来回调节一号连杆工作角度和一号液压缸不断来回调节二号连杆工作角度,从而控制方型转换台的空心固定柱上的检修工具检测故障,且固定机架、四个RPR结构的并联支链和操作台形成了4-RPR并联机构,借助4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点使得巡检机械手在检修过程中可以始终保持平稳状态,提高了工作效率,实现了配电柜电力故障的自动检测功能,无需人为检测,节省了大量电工人员,且不存在任何触电安全隐患,保护了电工的生命安全,提供了一种自动化检测配电柜故障的新途径。
本发明的有益效果是:
1、本发明通过驱动齿轮带动四个传动齿轮运动的行星齿轮机构,从而带动四个并联支链在滑块上稳定的上下移动,从而实现了本发明检修高度的功能;
2、本发明上的固定机架、四个RPR结构的并联支链和操作台形成了4-RPR并联机构,借助4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点使得巡检机械手在检修过程中可以始终保持平稳状态,提高了工作效率;
3、本发明解决了现有人工检测配电柜电力故障方式存在的劳动强度大、电工需求量大、存在安全隐患、工作效率低下和自动化程度低等难题,通过巡检机械手可以实现配电柜电力故障的自动检测功能,升降高度可调,无需人为检测,节省了大量电工人员,且不存在任何触电安全隐患,保护了电工的生命安全,提供了一种自动化检测配电柜故障的新途径。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的全剖视图;
图3是本发明图2的A-A向剖视图;
图4是本发明巡检机械手、转动台、旋转电机、限位柱、限位轴承、限位凹环与操作台之间的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。如图1至图4所示,一种电力配电柜专用巡检机器人,包括固定机架1,所述固定机架1包括固定台11,固定台11的上端面外侧对称焊接有四个支撑面板12,四个支撑面板12的上端焊接有环形圆台13,支撑面板12起到支撑环形圆台13的作用,环形圆台13的中部设置有圆形开口;所述固定台11的上端面内侧对称焊接有四个L型支架14,四个L型支架14的上端通过螺钉安装有安装台15,四个L型支架14起到安装和固定安装台15的作用,安装台15的下端面通过电机座安装有驱动电机16,驱动电机16的输出端通过联轴器与驱动轴17相连,驱动轴17的下端通过轴承安装在固定台11上;所述驱动轴17的中部通过键安装有驱动齿轮18,驱动齿轮18分别与四个升降支链19相啮合,通过驱动电机16带动驱动轴17转动,驱动轴17带动驱动齿轮18转动,驱动齿轮18带动四个升降支链19运动,所述升降支链19包括与驱动齿轮18相啮合的传动齿轮191,传动齿轮191通过键安装在传动轴192上,传动轴192的下端通过轴承安装在固定台11上,传动轴192的上端焊接有丝杠193,丝杠193的顶端通过轴承安装在环形圆台13的下端面,丝杠193的中部通过螺纹安装有滑块194,滑块194的外壁上安装有直线滑轨195,直线滑轨195的外壁通过螺钉安装在支撑面板12上,直线滑轨195起到限定滑块194运动方向的功能,使得滑块194可以稳定的在丝杠193移动;所述四个升降支链19的四个滑块194内壁上分别安装有四个并联支链2,四个并联支链2的顶端安装有操作台3;所述并联支链2包括焊接在滑块194内壁上的一号耳座21,一号耳座21之间通过销轴安装有二号液压缸22,二号液压缸22的顶端通过销轴安装在二号耳座23上,二号耳座23安装在操作台3的下端面,一号耳座21转动时的转动副R、二号液压缸22伸缩时的移动副P与二号耳座23转动时的转动副R形成了RPR结构的并联支链2,固定机架1、四个RPR结构的并联支链2和操作台3形成4-RPR并联机构,4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,通过四个升降支链19分别带动四个并联支链2作升降运动,从而带动操作台3升降运动,且由于4-RPR并联机构的刚性支撑性能使得升降后的操作台始终保持平稳状态,从而实现了本发明检修高度可调的功能;所述固定台11的下端面焊接有底板4,底板4上对称设置有四个安装孔,通过底板4上的四个安装孔将本发明安装在操作地面上;所述操作台3的上端面中部通过电机座安装有旋转电机5,旋转电机5的输出端上安装有转动台6,转动台6的下端沿轴线方向均匀设置有六个限位柱7,六个限位柱7的下端两侧通过两个限位轴承8与限位凹环9相连,限位凹环9安装在操作台3的上端面;所述转动台6的上端面设置有巡检机械手10,通过旋转电机5带动转动台6转动,转动台6带动六个限位柱7在限位凹环9内部稳定转动,由于六个限位柱7和限位凹环9的辅助限位运动,使得转动台6稳定的带动巡检机械手10转动,调节巡检机械手10的检修角度。
所述巡检机械手10包括安装在转动台6上端面中部的一号角座101,一号角座101上通过轴承安装有旋转轴102,旋转轴102的前端通过联轴器与转动电机103相连,转动电机103通过电机座安装在转动台6上;所述旋转轴102的中部固定连接有一号连杆104,一号连杆104上端为凹型开口结构,通过转动电机103带动旋转轴102转动,旋转轴102带动一号连杆104调节转动角度,一号连杆104上端中部通过销轴安装有二号连杆105,二号连杆105的底端下侧面安装有二号角座106,二号角座106上通过销轴安装有一号液压缸107,一号液压缸107的底端通过销轴安装在一号连杆104的凹型开口结构底部,通过一号液压缸107调节二号连杆105的转动角度;所述二号连杆105的顶端焊接有凹型支架108,凹型支架108的前端中部通过轴承安装有调节轴109,调节轴109的前端通过联轴器连接有调节电机1010,调节电机1010通过电机座安装在调节支板1011上,调节支板1011焊接在凹型支架108侧壁上;所述调节轴109的中部通过键安装有方型转换台1012;所述方型转换台1012的上下端面、左右端面上分别设置有四个空心固定柱1013,且四个空心固定柱1013上通过螺纹分别安装有四个锁紧螺钉1014,四个空心固定柱1013上用于安装检测电子元件的电笔、螺丝刀等工具,通过锁紧螺钉1014将工具锁紧在空心固定柱1013上,再通过调节电机1010带动方型转换台1012转动,从而来转换所需用到的检修工具。
所述固定台11与操作台3均为圆形结构,且固定台11的中心轴线与操作台3的中心轴线相重合,借助4-RPR并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使固定台11与操作台3保持平行,从而使得巡检机械手10在操作台3上操作时能始终保持平稳状态。
工作时,首先通过底板4上的四个安装孔将本发明安装在操作地面上,首先调节巡检机械手10的检修高度,驱动电机16先开始工作,驱动电机16带动驱动轴17转动,驱动轴17带动驱动齿轮18转动,驱动齿轮18通过传动齿轮191带动四个升降支链19运动,传动齿轮191先带动丝杠193运动,丝杠193的转动带动滑块194移动,滑块194在直线滑轨195的辅助运动下带动并联支链2运动,四个并联支链2带动操作台3上的巡检机械手10作升降运动,当巡检机械手10的检修高度达到合适高度后驱动电机16停止工作;其次安装并确定检修工具,将检修过程中需要用到的检修工具依次安装在空心固定柱1013上,并通过锁紧螺钉1014将检修工具锁紧在空心固定柱1013上,然后调节电机1010开始工作,调节电机1010带动调节轴109转动,调节轴109带动方型转换台1012转动,当所需用的检修工具运动至正左侧时调节电机1010停止工作;然后调节巡检机械手10的检测角度,旋转电机5开始工作,旋转电机5带动转动台6转动,转动台6带动六个限位柱7在限位凹环9内部稳定转动,由于六个限位柱7和限位凹环9的辅助限位运动,使得转动台6稳定的带动巡检机械手10转动,巡检机械手10达到合适检修角度时旋转电机5停止工作;最后巡检机械手10开始检测配电柜电力故障,通过转动电机103不断来回调节一号连杆104工作角度和一号液压缸107不断来回调节二号连杆105工作角度,从而控制方型转换台1012的空心固定柱1013上的检修工具检测故障,且固定机架1、四个RPR结构的并联支链2和操作台3形成了4-RPR并联机构,借助4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点使得巡检机械手10在检修过程中可以始终保持平稳状态,提高了工作效率,实现了配电柜电力故障的自动检测功能,无需人为检测,节省了大量电工人员,且不存在任何触电安全隐患,保护了电工的生命安全,提供了一种自动化检测配电柜故障的新途径,解决了现有人工检测配电柜电力故障方式存在的劳动强度大、电工需求量大、存在安全隐患、工作效率低下和自动化程度低等难题,达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种机器人,其特征在于:所述机器人包括固定机架(1),所述固定机架(1)包括固定台(11),所述固定台(11)的上端面内侧对称焊接有L型支架(14),L型支架(14)的上端通过螺钉安装有安装台(15),安装台(15)的下端面通过电机座安装有驱动电机(16),驱动电机(16)的输出端通过联轴器连接一驱动轴(17),所述驱动轴(17)的中部通过键安装有驱动齿轮(18),驱动齿轮(18)与升降支链(19)相啮合,所述升降支链(19)包括与驱动齿轮(18)相啮合的传动齿轮(191),传动轴(192)的上端焊接有丝杠(193),丝杠(193)的中部通过螺纹安装有滑块(194),所述升降支链(19)的滑块(194)内壁上分别安装有并联支链(2),并联支链(2)的顶端安装有操作台(3);通过升降支链(19)分别带动并联支链(2)作升降运动,从而带动操作台(3)升降运动;所述操作台(3)的上端面中部通过电机座安装有旋转电机(5),旋转电机(5)的输出端上安装有转动台(6),所述转动台(6)的上端面设置有巡检机械手(10);转动台(6)的下端沿轴线方向均匀设置有六个限位柱(7),六个限位柱(7)的下端两侧通过两个限位轴承(8)与限位凹环(9)相连,限位凹环(9)安装在操作台(3)的上端面;
所述巡检机械手(10)包括安装在转动台(6)上端面中部的一号角座(101),一号角座(101)上通过轴承安装有旋转轴(102),旋转轴(102)的前端通过联轴器与转动电机(103)相连,转动电机(103)通过电机座安装在转动台(6)上;所述旋转轴(102)的中部固定连接有一号连杆(104),一号连杆(104)上端为凹型开口结构,一号连杆(104)上端中部通过销轴安装有二号连杆(105),二号连杆(105)的底端下侧面安装有二号角座(106),二号角座(106)上通过销轴安装有一号液压缸(107),一号液压缸(107)的底端通过销轴安装在一号连杆(104)的凹型开口结构底部;所述二号连杆(105)的顶端焊接有凹型支架(108),凹型支架(108)的前端中部通过轴承安装有调节轴(109),调节轴(109)的前端通过联轴器连接有调节电机(1010),调节电机(1010)通过电机座安装在调节支板(1011)上,调节支板(1011)焊接在凹型支架(108)侧壁上;所述调节轴(109)的中部通过键安装有方型转换台(1012);所述方型转换台(1012)的上下端面、左右端面上分别设置有四个空心固定柱(1013),且四个空心固定柱(1013)上通过螺纹分别安装有四个锁紧螺钉(1014);所述并联支链(2)包括焊接在滑块(194)内壁上的一号耳座(21),一号耳座(21)之间通过销轴安装有二号液压缸(22),二号液压缸(22)的顶端通过销轴安装在二号耳座(23)上,二号耳座(23)安装在操作台(3)的下端面。
2.根据权利要求1所述的一种机器人,其特征在于:固定台(11)的上端面外侧对称焊接有四个支撑面板(12),四个支撑面板(12)的上端焊接有环形圆台(13),环形圆台(13)的中部设置有圆形开口;传动轴(192)的下端通过轴承安装在固定台(11)上;传动齿轮(191)通过键安装在传动轴(192)上;丝杠(193)的顶端通过轴承安装在环形圆台(13)的下端面;滑块(194)的外壁上安装有直线滑轨(195),直线滑轨(195)的外壁通过螺钉安装在支撑面板(12)上;所述固定台(11)的下端面焊接有底板(4),底板(4)上对称设置有四个安装孔。
3.根据权利要求1所述的一种机器人,其特征在于:所述L型支架(14)、升降支链(19)、滑块(194)及并联支链(2)的数量为4。
4.根据权利要求2所述的一种机器人,其特征在于:所述固定台(11)与操作台(3)均为圆形结构,且固定台(11)的中心轴线与操作台(3)的中心轴线相重合。
5.根据权利要求1-4任一项所述机器人的工作方法,其特征在于,所述工作方法包括:
工作时,首先通过底板(4)上的四个安装孔将机器人安装在操作地面上,首先调节巡检机械手(10)的检修高度,驱动电机(16)先开始工作,驱动电机(16)带动驱动轴(17)转动,驱动轴(17)带动驱动齿轮(18)转动,驱动齿轮(18)通过传动齿轮(191)带动四个升降支链(19)运动,传动齿轮(191)先带动丝杠(193)运动,丝杠(193)的转动带动滑块(194)移动,滑块(194)在直线滑轨(195)的辅助运动下带动并联支链(2)运动,四个并联支链(2)带动操作台(3)上的巡检机械手(10)作升降运动,当巡检机械手(10)的检修高度达到合适高度后驱动电机(16)停止工作;
其次安装并确定检修工具,将检修过程中需要用到的检修工具依次安装在空心固定柱(1013)上,并通过锁紧螺钉(1014)将检修工具锁紧在空心固定柱(1013)上;
然后调节电机(1010)开始工作,调节电机(1010)带动调节轴(109)转动,调节轴(109)带动方型转换台(1012)转动,当所需用的检修工具运动至正左侧时调节电机(1010)停止工作;
然后调节巡检机械手(10)的检测角度,旋转电机(5)开始工作,旋转电机(5)带动转动台(6)转动,转动台(6)带动六个限位柱(7)在限位凹环(9)内部稳定转动,由于六个限位柱(7)和限位凹环(9)的辅助限位运动,使得转动台(6)稳定的带动巡检机械手(10)转动,巡检机械手(10)达到合适检修角度时旋转电机(5)停止工作;
最后巡检机械手(10)开始检测配电柜电力故障,通过转动电机(103)不断来回调节一号连杆(104)工作角度和一号液压缸(107)不断来回调节二号连杆(105)工作角度,从而控制方型转换台(1012)的空心固定柱(1013)上的检修工具检测故障。
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