CN108972589A - 一种抓放机器人装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抓放机器人装置及其工作方法，包括机械臂和机械手两部分。能够通过输电塔攀爬机器人实现自动安放巡线清障机器人，利用该抓放机器人装置快速连接机构与输电塔攀爬机器人连接，通过该抓放机器人装置齿爪夹紧巡线清障机器人，输电塔攀爬机器人携带该抓放机器人装置及巡线清障机器人从输电塔塔脚处攀爬移动至输电塔横担位置处，通过该抓放机器人装置将巡线清障机器人放置在高压输电线上，高压输电线经过绝缘子串悬挂在输电塔横担处，一般距离横担垂直距离2～5米，该抓放机器人装置能满足上述距离伸缩要求。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种抓放机器人装置及其工作方法。
背景技术
高压线路上的异物连电、放电造成的电力线路故障严重影响着电网安全运行和社会可靠用电。停电处理影响输电可靠性；采用作业人员进入电场等电位作业，面临着作业人员劳动强度和安全风险较大、作业效率低的不利局面。利用机器人技术辅助解决挂线异物处理难题，保障输电线路的可靠运行，成为迫切需要解决的问题。
高压线路巡线清障机器人可以完成高压线路巡线清障功能，而将巡线清障机器人挂在高压输电线路上，目前采用人工携带机器人登塔作业的方式，完成相应的任务，这不仅大量消耗检修人员的体力，影响工作效率，也极不安全。电力部门迫切需要能取代人力进行挂线的自动化装置，以此减轻工人的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险，而且装置可以在不影响供电的情况下进行带电作业，提高挂线的效率和质量。为了实现自动安放巡线清障机器人，自动化装置除了具有能够沿着输电塔主材、辅材攀爬越障功能的攀爬机器人外，还要具有能够携带巡线清障机器人，通过输电塔攀爬机器人移动至输电塔横担位置处，将巡线清障机器人放置在高压输电线上的抓放机器人装置，高压输电线通过绝缘子串悬挂在输电塔横担处，一般距离横担垂直距离2～5米，该抓放机器人装置应具有满足距离伸缩要求的功能。由于输电塔的结构多样性、高压线的挠性曲线性质以及高压线悬挂的复杂性，要求该装置具有多自由度，结构紧凑，运动灵活。
而现有技术还没有开发出能够通过输电塔攀爬机器人携带巡线清障机器人可靠安放在高压输电线上的抓放机器人装置，因此，设计出能够完成上述功能机器人装置，实现电力自动化是所述领域的科技工作者共同面临的一项重要任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种抓放机器人装置及其工作方法，能够通过输电塔攀爬机器人实现自动安放巡线清障机器人，利用该抓放机器人装置快速连接机构与输电塔攀爬机器人连接，通过该抓放机器人装置齿爪夹紧巡线清障机器人，输电塔攀爬机器人携带该抓放机器人装置及巡线清障机器人从输电塔塔脚处攀爬移动至输电塔横担位置处，通过该抓放机器人装置将巡线清障机器人放置在高压输电线上，高压输电线经过绝缘子串悬挂在输电塔横担处，一般距离横担垂直距离2～5米，该抓放机器人装置能满足上述距离伸缩要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种抓放机器人，包括：机械臂和机械手两部分，其中机械臂包括机械臂旋转机构、机械臂翻转机构和机械臂伸缩机构，机械手包括机械手旋转Ⅰ机构、机械手翻转机构、机械手旋转Ⅱ机构和机械手夹持机构；机械臂旋转机构与机械臂翻转机构固连，机械臂翻转机构和机械臂伸缩机构固连，机械臂伸缩机构与机械手旋转Ⅰ机构固连，机械手旋转Ⅰ机构与机械手翻转机构固连，机械手翻转机构与机械手旋转Ⅱ机构固连，机械手旋转Ⅱ机构和机械手夹持机构固连。
优选的，机械臂旋转机构包括机械臂旋转驱动电机、联轴器A、机械臂旋转蜗杆、机械臂旋转涡轮、机械臂旋转机架、轴A和快速联接插座；快速联接插座固连机械臂旋转机架，机械臂旋转驱动电机固连机械臂旋转机架，机械臂旋转驱动电机与机械臂旋转蜗杆通过联轴器A键联接，机械臂旋转涡杆与机械臂旋转涡轮组成蜗杆副，机械臂旋转涡轮与轴A键联接，轴A一端为方头。
优选的，机械臂翻转机构的构成包括机械臂翻转驱动电机、联轴器B、机械臂翻转蜗杆、机械臂翻转涡轮、机械臂翻转杆、机械臂翻转机架、翻转支架Ⅰ、翻转支架Ⅱ、翻转块、销Ⅰ；所述翻转支架Ⅰ固连所述机械臂翻转机架，所述机械臂翻转驱动电机与翻转支架Ⅰ固连，所述机械臂翻转驱动电机与机械臂翻转蜗杆通过联轴器B键联接，所述机械臂翻转涡杆与机械臂翻转涡轮组成蜗杆副，所述机械臂翻转涡轮与机械臂翻转杆键联接，所述翻转支架Ⅱ固连机械臂翻转机架，所述机械臂翻转杆分别与翻转支架Ⅰ、翻转支架Ⅱ组成转动副，所述机械臂翻转杆与翻转块固连，轴A的一端方头插入机械臂翻转机架方孔中并通过销Ⅰ联接。
优选的，机械臂伸缩机构的构成包括机械臂伸缩驱动电机、机械臂伸缩驱动丝杆、机械臂伸缩驱动螺母滑块、剪叉机构连杆、剪叉机构销、滚轴滑块Ⅰ、滚轴滑块Ⅱ、机械臂伸缩上机架、机械臂伸缩下机架；所述机械臂伸缩上机架分别与翻转块A、翻转块B固连，所述机械臂伸缩驱动电机与机械臂伸缩上机架固连，所述机械臂伸缩驱动电机驱动机械臂伸缩驱动丝杆，所述机械臂伸缩驱动螺母滑块与机械臂伸缩驱动丝杆组成螺旋副做直线往复运动，所述剪叉机构由若干剪叉机构连杆通过剪叉机构销铰接组成，剪叉机构的一端与机械臂伸缩驱动螺母铰接，该端另一侧与滚轴滑块Ⅰ铰接，所述滚轴滑块Ⅰ在机械臂伸缩上机架中沿着轨道滚动，所述剪叉机构的另一端与滚轴滑块Ⅱ铰接，所述滚轴滑块Ⅱ在所述机械臂伸缩下机架中沿着轨道滚动。
优选的，机械手旋转Ⅰ机构的构成包括机械手旋转Ⅰ驱动电机、机械手旋转Ⅰ蜗杆、机械手旋转Ⅰ涡轮、联轴器Ⅰ、轴Ⅰ、机架E；所述机械手旋转Ⅰ驱动电机固连机架E，所述机械手旋转Ⅰ驱动电机与机械手旋转Ⅰ蜗杆通过联轴器Ⅰ联接，所述机械手旋转Ⅰ蜗杆与机械手旋转Ⅰ涡轮组成蜗杆副，所述机械手旋转Ⅰ涡轮与轴Ⅰ键联接，所述轴Ⅰ一端为方头。
优选的，机械手翻转机构的构成包括机械手翻转驱动电机、机械手翻转蜗杆、机械手翻转涡轮、翻转联轴器、翻转轴、机架F、翻转支架；所述机械手翻转驱动电机固连机架F，所述机械手翻转驱动电机与机械手翻转蜗杆通过翻转联轴器联接，所述机械手翻转蜗杆与机械手翻转涡轮组成蜗杆副，所述机械手翻转涡轮与翻转轴键联接，所述翻转轴与翻转支架固连、所述翻转轴与机架F组成回转副。
优选的，机械手旋转Ⅱ机构的构成包括机械手旋转Ⅱ驱动电机、机械手旋转Ⅱ蜗杆、机械手旋转Ⅱ涡轮、联轴器Ⅱ、轴Ⅱ、联接套、机架G；所述机械手旋转Ⅱ驱动电机固连机架G，所述机械手旋转Ⅱ驱动电机与机械手旋转Ⅱ蜗杆通过联轴器Ⅱ联接，所述机械手旋转Ⅱ蜗杆与机械手旋转Ⅱ涡轮组成蜗杆副，所述机械手旋转Ⅱ涡轮与轴Ⅱ键联接，所述轴Ⅱ与联接套销联接。
优选的，机械手夹持机构的构成包括机械手夹持驱动电机、机械手夹持蜗杆、机械手夹持涡轮、夹持联轴器、机械手夹持螺杆、机械手夹持涡轮座、机械手夹持连杆、齿爪、机架H；所述机械手夹持驱动电机固连机架H，所述机械手夹持驱动电机与机械手夹持蜗杆通过夹持联轴器联接，所述机械手夹持蜗杆与机械手夹持涡轮组成蜗杆副，所述机械手夹持涡轮的内螺纹与机械手夹持螺杆外螺纹组成螺纹副，所述机械手夹持涡轮与机械手夹持涡轮座组成回转副，所述机械手夹持涡轮座与机架H固连，所述机械手夹持螺杆与机架H组成移动副，所述机械手夹持螺杆与机械手夹持连杆组成回转副，所述齿爪分别与机架H、机械手夹持连杆组成回转副。
相应的，一种抓放机器人装置的工作方法，包括如下步骤：
(1)在输电塔地面将抓放机器人装置与攀爬机器人采取快速连接机构联接好后，安装攀爬机器人到输电塔主材上并予以夹持固定好，再将抓放机器人用齿爪夹紧巡线清障机器人，为减少抓放机器人装置各个构件受力，降低输送安装过程中各个机器人所占空间，通过调节机械臂翻转机构、机械手旋转Ⅰ机构的位姿，并调节剪叉机构至最大压缩长度，保证爬升过程的灵活性；
(2)当爬升到输电塔横担位置时，如果攀爬机器人夹持位置与横担平行，先调节机械臂旋转机构旋转90°，再调节机械手旋转Ⅱ机构旋转90°，确保巡线清障机器人姿态满足安装时的姿态，调整完毕，继续沿着横担行走，直至爬到高压线的大约正上方位置，调节机械臂伸缩机构伸缩距离、直至巡线清障机器人的夹持机构位置与高压线大致平齐，由于输电高压线的挠性曲线性质，再次调节机械手旋转Ⅰ机构旋转至适合的角度；
(3)当巡线清障机器人齿爪夹持住高压线后，调节机械手夹持机构松脱巡线清障机器人，完成了将巡线清障机器人放置在高压线上的工作。
优选的，当爬升到输电塔横担位置时，如果攀爬机器人夹持机构在横担正下方，调节机械臂翻转机构翻转90°，确保巡线清障机器人姿态满足安装时的姿态，调整完毕，继续沿着横担前进，直至爬到高压线的大约正上方位置，调节机械臂伸缩机构伸缩距离、直至巡线清障机器人的夹持机构与高压线大致平齐，同时调节机械手旋转Ⅰ机构，直至巡线清障机器人夹持住高压线，松脱巡线清障机器人，放置工作结束。
本发明的有益效果为：本发明抓放机器人装置能够携带巡线清障机器人，通过攀爬机器人攀爬至输电塔一定高度处并自动安放在高压线上，机器人具有多自由度，能够满足巡线清障机器人夹持高压线挠性曲线的要求，剪叉机构的伸缩变化距离满足高压输电绝缘子串不同长度要求，机器人结构简单，维护方便，利用该抓放机器人装置，可解决人工携带巡线清障机器人登塔作业危险性大、作业效率低的不利局面。
附图说明
图1为本发明的三维示意图。
图2为本发明的机械臂三维结构示意图，部分结构局部剖，视图方向与图1相反。
图3为本发明的机械手三维结构示意图，部分结构局部剖。
图4为本发明的机械手夹持机构三维剖视示意图。
图5为本发明与攀爬机器人连接三维示意图。
图6为本发明与输电塔攀爬机器人快速连接结构三维剖视示意图。
图7为本发明携带巡线清障机器人攀爬输电塔主材状态三维示意图。
图8为本发明携带巡线清障机器人攀爬至输电塔横担处将巡线清障机器人放置在高压线上状态三维示意图。
图9(a)为本发明将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，将其放置在高压线上工作过程示意图。
图9(b)为本发明将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，将其放置在高压线上工作过程示意图。
图9(c)为本发明将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，将其放置在高压线上工作过程示意图。
图9(d)为本发明将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，将其放置在高压线上工作过程示意图。
图9(e)为本发明将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，将其放置在高压线上工作过程示意图。
其中，1、机械臂旋转机架；2、快速连接插座；3、销Ⅰ；4、机械臂翻转机架；5、翻转支架Ⅱ；6、机械臂翻转杆；7、机械臂伸缩驱动丝杆；8、剪叉机构连杆；9、剪叉机构销；10、机械臂伸缩下机架；11、机械手旋转Ⅰ机构；12、机械手翻转机构；13、机械手旋转Ⅱ机构；14、机械手夹持机构；15、机械手夹持连杆；16、齿爪；17、联接螺栓；18、滚轴滑块Ⅰ；19、机械臂翻转驱动螺母；20、机械臂伸缩驱动电机；21、翻转支架Ⅰ；22、机械臂旋转驱动电机；23、联轴器A；24、机械臂旋转蜗杆；25、机械臂旋转涡轮；26、轴A；27、机械臂翻转涡轮；28、机械臂翻转蜗杆；29、联轴器B；30、机械臂翻转驱动电机；31、滚轴滑块Ⅱ；32、机械臂伸缩上机架；33、翻转块；34、机械手旋转Ⅰ驱动电机；35、联轴器Ⅰ；36、轴Ⅰ；37、机械手翻转驱动电机；38、翻转联轴器；39、翻转轴；40、翻转支架；41、机械手旋转Ⅱ驱动电机；42、联轴器Ⅱ；43、机械手夹持驱动电机；44、夹持联轴器；45、机械手夹持蜗杆；46、机械手夹持螺杆；47、机架H；48、联接套；49、轴Ⅱ；50、机械手旋转Ⅱ涡轮；51、机械手旋转Ⅱ蜗杆；52、机架G；53、机械手翻转涡轮；54、机械手翻转蜗杆；55、机架F；56、机架E；57、机械手旋转Ⅰ涡轮；58、机械手旋转Ⅰ蜗杆；59、机械手夹持涡轮；60、机械手夹持涡轮座；61、攀爬机器人；62、抓放机器人装置；63、机械臂伸缩机构；64、机械臂翻转机构；65、机械臂旋转机构；66、快速连接插销座；67、凸轮扳手；68、插销；69、输电塔；70、主材；71、巡线清障机器人；72、横担；73、绝缘子串；74、高压线。
具体实施方式
如图1所示，一种抓放机器人装置，包括：分为机械臂和机械手两部分，其中机械臂包括机械臂旋转机构65、机械臂翻转机构64、机械臂伸缩机构63，机械手包括机械手旋转Ⅰ机构11、机械手翻转机构12、机械手旋转Ⅱ机构13、机械手夹持机构14。机械臂旋转机构65与机械臂翻转机构64固连，机械臂翻转机构64和机械臂伸缩机构63固连，机械臂伸缩机构63与机械手旋转Ⅰ机构11固连，机械手旋转Ⅰ机构11与机械手翻转机构12固连，机械手翻转机构12与机械手旋转Ⅱ机构13固连，机械手旋转Ⅱ机构13和机械手夹持机构14固连。
抓放机器人装置机械臂的实施结构参见图1和图2。机械臂旋转机构65中的快速连接插座2、机械臂旋转驱动电机22与机械臂旋转机架1固连，机械臂旋转驱动电机22与联轴器A 23键联接，机械臂旋转蜗杆24与联轴器A 23键联接，机械臂旋转涡杆24与机械臂旋转涡轮25组成蜗杆副，机械臂旋转涡轮25与轴A 26键联接，轴A 26一端的方头插入机械臂翻转机架4方孔中，通过销Ⅰ3固连，轴A 26与机械臂旋转机架1组成回转副，机械臂旋转驱动电机22驱动机械臂旋转涡杆24旋转，驱动机械臂旋转涡轮25旋转，驱动轴A 26转动，从而驱动机械臂翻转机架4转动。机械臂翻转机构64中的翻转支架Ⅰ21、翻转支架Ⅱ5固连机械臂翻转机架4，机械臂翻转驱动电机30与翻转支架Ⅰ21固连，翻转块Ⅱ33与机械臂翻转杆6固连，机械臂翻转驱动电机30与联轴器B 29键联接，机械臂翻转蜗杆28与联轴器B29键联接，机械臂翻转涡杆28与机械臂翻转涡轮27啮合，机械臂翻转涡轮27与机械臂翻转杆6固连，机械臂翻转杆6分别与翻转支架Ⅰ21、翻转支架Ⅱ5组成转动副，机械臂翻转驱动电机30驱动机械臂翻转涡杆28旋转，驱动机械臂翻转涡杆27旋转，驱动机械臂翻转杆6转动，从而驱动机械臂伸缩上机架32做翻转运动。
参见图1和图2，机械臂伸缩机构63的机械臂伸缩驱动电机20与机械臂伸缩上机架32固连，机械臂伸缩驱动丝杆7与机械臂伸缩驱动螺母滑块19组成螺旋副，若干剪叉机构连杆8通过剪叉机构销9铰接组成剪叉机构，剪叉机构上部的销与机械臂伸缩驱动螺母滑块19铰接，该销的另一端与滚轴滑块Ⅰ31铰接，滚轴滑块Ⅰ31在机械臂伸缩上机架32轨道中滚动，剪叉机构下部的销与机械臂伸缩下机架10铰接，剪叉机构下部另一端与滚轴滑块Ⅱ18铰接，滚轴滑块Ⅱ18在机械臂伸缩下机架10轨道中滚动，机械臂伸缩驱动电机20驱动机械臂伸缩驱动丝杆7转动，驱动机械臂伸缩驱动螺母19做直线往复运动且驱动滚轴滑块Ⅰ31做轨道中运动，通过剪叉机构驱动滚轴滑块Ⅱ18在轨道中运动，从而驱使剪叉机构做伸长或回缩运动。
图3是抓放机器人装置机械手的实施结构。机械手旋转Ⅰ机构11的机械手旋转Ⅰ驱动电机34固连机架E56，联轴器Ⅰ35两端与机械手旋转Ⅰ驱动电机34和机械手旋转Ⅰ蜗杆58键联接，机械手旋转Ⅰ蜗杆58与机械手旋转Ⅰ涡轮57啮合，机械手旋转Ⅰ涡轮57与轴Ⅰ36键联接，机械手旋转Ⅰ涡轮57、轴Ⅰ36与机架E56组成回转副，轴Ⅰ36一端方头插入机架F55孔中并用销固定，机械手旋转Ⅰ驱动电机34驱动机械手旋转Ⅰ蜗杆58转动，驱动机械手旋转Ⅰ涡轮57转动，驱动轴Ⅰ36转动，从而驱动机架F55旋转。机械手翻转机构12的机械手翻转驱动电机37固连机架F55，翻转联轴器38两端与机械手翻转驱动电机37和机械手翻转蜗杆54键联接，机械手翻转蜗杆54与机械手翻转涡轮53啮合，机械手翻转涡轮53与翻转轴39键联接，机械手翻转涡轮53、翻转轴39与机架F55组成回转副，翻转轴39与翻转支架40固连，机械手翻转驱动电机37驱动机械手翻转蜗杆54转动，驱动机械手翻转涡轮53转动，驱动翻转轴39转动，从而驱动翻转支架40翻转。机械手旋转Ⅱ机构13的机械手旋转Ⅱ驱动电机41固连机架G52，联轴器Ⅱ42两端与机械手旋转Ⅱ驱动电机41和机械手旋转Ⅱ蜗杆51键联接，机械手旋转Ⅱ蜗杆51与机械手旋转Ⅱ涡轮50啮合，机械手旋转Ⅱ涡轮50与轴Ⅱ49键联接，机械手旋转Ⅱ涡轮50、轴Ⅱ49与机架G52组成回转副，轴Ⅱ49与联接套48销固定，联接套48固连机架H47，机械手旋转Ⅱ驱动电机41驱动机械手旋转Ⅱ蜗杆51转动，驱动机械手旋转Ⅱ涡轮50转动，驱动轴Ⅱ49转动，从而驱动机架H47旋转。
参见图3和图4，机械手夹持机构14的机械手夹持驱动电机43固连机架H47，机械手夹持驱动电机43与机械手夹持蜗杆45通过夹持联轴器44联接，机械手夹持蜗杆45与机械手夹持涡轮59啮合，机械手夹持涡轮59与机械手夹持螺杆46组成螺纹副，机械手夹持涡轮座60与机架H47固连，机械手夹持螺杆46与机架H47组成移动副，机械手夹持螺杆46与机械手夹持连杆15铰接，齿爪16分别与机架H47、机械手夹持连杆15铰接，机械手夹持驱动电机43驱动机械手夹持蜗杆45转动，驱动机械手夹持涡轮59转动，驱动机械手夹持螺杆46往复移动，驱动机械手夹持连杆15做平面运动，从而驱动齿爪16转动，两个齿爪张合动作形成对夹持对象的夹持。
在图5和图6所示实施例中，攀爬机器人61上的连接板插入抓放机器人装置62机械臂旋转机架1的轨道凹槽，快速连接插销座66与快速连接插座2对齐，旋转凸轮扳手67，驱动插销68向下移动，将插销68插入到快速连接插座2中，在施工现场能够快速将攀爬机器人61与抓放机器人装置62快速连接。
在图7所示实施例中，本发明提供的抓放机器人装置62与攀爬机器人61通过快速连接装置连接，抓放机器人62的齿爪16夹紧巡线清障机器人71，攀爬机器人61夹紧输电塔69的主材70，通过攀爬机器人61沿着主材70往上攀爬，抓放机器人装置62携带巡线清障机器人71同时向上移动。
在图8所示实施例中，本发明提供的抓放机器人装置62携带巡线清障机器人71通过攀爬机器人61攀爬至输电塔横担72，调节抓放机器人装置62的机械臂(机械臂旋转机构、机械臂翻转机构、机械臂伸缩机构)以及机械手(机械手旋转Ⅰ机构、机械手翻转机构、机械手旋转Ⅱ机构、机械手夹持机构)各个关节位姿，直至与挂在横担72边缘绝缘子串73下的高压线74位置平齐，将巡线清障机器人71安放在高压线74上，完成安放巡线清障机器人71工作。
本发明提供的抓放机器人装置将巡线清障机器人从输电塔地面运输至输电塔横担位置，并将其放置在高压线上的工作过程如图9(a)、图9(b)、图9(c)、图9(d)、图9(e)所示：在输电塔地面位置将抓放机器人62与攀爬机器人61用快速连接机构连接，安装攀爬机器人61到输电塔主材70夹持固定，抓放机器人62的齿爪16夹紧巡线清障机器人71，在开始沿着输电塔主材70爬升之前，旋转机械臂翻转机构64直至使机械臂收缩机构63垂直，旋转机械手翻转机构12直至使机械手旋转Ⅱ机构13水平并正对输电塔，旋转机械手旋转Ⅱ机构13直至使巡线清障机器人71的机械臂朝向输电塔主材70，调整好各个关节姿态后，开始爬升，当爬升到输电塔横担72位置时，攀爬机器人71作业位置如果为图9(b)姿态与横担72平行，旋转机械臂旋转机构65直至机械臂收缩机构63垂直，旋转机械手旋转Ⅱ机构13直至使巡线清障机器人71的机械臂面向天空，驱动攀爬机器人61沿着横担72爬行，直至爬到高压线74的大约正上方横担72位置，驱动机械臂伸缩机构63伸长、直至巡线清障机器人71的夹持机构与高压线74大致平齐，由于输电高压线74的挠性曲线性质，旋转机械手旋转Ⅰ机构13至合适的角度，当巡线清障机器人71夹持住高压线74后，调节机械手夹持机构14松脱巡线清障机器人71，完成了将巡线清障机器人71放置在高压线74上的工作。
作为本发明的进一步优选方案，当爬升到输电塔横担位置时，攀爬机器人61作业位置如果为图9(e)姿态处于横担72下方，旋转机械臂翻转机构64直至使机械臂收缩机构63垂直，其余工作过程与上述相同。
本发明抓放机器人装置能够携带巡线清障机器人，通过攀爬机器人攀爬至输电塔一定高度处并自动安放在高压线上，机器人具有多自由度，能够满足巡线清障机器人夹持高压线挠性曲线的要求，剪叉机构的伸缩变化距离满足高压输电绝缘子串不同长度要求，机器人结构简单，维护方便，利用该抓放机器人装置，可解决人工携带巡线清障机器人登塔作业危险性大、作业效率低的不利局面。
Claims (10)
1.一种抓放机器人装置，其特征在于，包括：机械臂和机械手两部分，其中机械臂包括机械臂旋转机构(65)、机械臂翻转机构(64)和机械臂伸缩机构(63)，机械手包括机械手旋转Ⅰ机构(11)、机械手翻转机构(12)、机械手旋转Ⅱ机构(13)和机械手夹持机构(14)；所述机械臂旋转机构(65)与机械臂翻转机构(64)固连，机械臂翻转机构(64)和机械臂伸缩机构(63)固连，机械臂伸缩机构(63)与机械手旋转Ⅰ机构(11)固连，机械手旋转Ⅰ机构(11)与机械手翻转机构(12)固连，机械手翻转机构(12)与机械手旋转Ⅱ机构(13)固连，机械手旋转Ⅱ机构(13)和机械手夹持机构(14)固连。
2.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械臂旋转机构(65)的构成包括机械臂旋转驱动电机(22)、联轴器A(23)、机械臂旋转蜗杆(24)、机械臂旋转涡轮(25)、机械臂旋转机架(1)、轴A(26)和快速联接插座(2)；所述快速联接插座(2)和机械臂旋转驱动电机(22)分别与机械臂旋转机架(1)固连，机械臂旋转驱动电机(22)与机械臂旋转蜗杆(24)通过联轴器A(23)键联接，机械臂旋转涡杆(24)与机械臂旋转涡轮(25)组成蜗杆副，机械臂旋转涡轮(25)与轴A(26)键联接，轴A(26)一端为方头，所述机械臂旋转机架(1)与攀爬机器人(61)连接处位置两侧是轨道凹槽。
3.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械臂翻转机构(64)的构成包括机械臂翻转驱动电机(30)、联轴器B(29)、机械臂翻转蜗杆(28)、机械臂翻转涡轮(27)、机械臂翻转杆(6)、机械臂翻转机架(4)、翻转支架Ⅰ(21)、翻转支架Ⅱ(5)、翻转块(33)和销Ⅰ(3)；翻转支架Ⅰ(21)和翻转支架Ⅱ(5)分别固连机械臂翻转机架(4)，机械臂翻转驱动电机(30)与翻转支架Ⅰ(21)固连，翻转块(33)与机械臂翻转杆(6)固连，机械臂翻转驱动电机(30)与联轴器B(29)键联接，机械臂翻转蜗杆(28)与联轴器B(29)键联接，机械臂翻转涡杆(28)与机械臂翻转涡轮(27)啮合，机械臂翻转涡轮(27)与机械臂翻转杆(6)固连，机械臂翻转杆(6)分别与翻转支架Ⅰ(21)、翻转支架Ⅱ(5)组成转动副，轴A(26)的一端方头插入机械臂翻转机架(4)方孔中并通过销Ⅰ(3)联接。
4.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械臂伸缩机构(63)的构成包括机械臂伸缩驱动电机(20)、机械臂伸缩驱动丝杆(7)、机械臂伸缩驱动螺母滑块(19)、剪叉机构连杆(8)、剪叉机构销(9)、滚轴滑块Ⅰ(31)、滚轴滑块Ⅱ(18)、机械臂伸缩上机架(32)和机械臂伸缩下机架(10)；机械臂伸缩驱动电机(20)与机械臂伸缩上机架(32)固连，机械臂伸缩驱动电机(20)驱动机械臂伸缩驱动丝杆(7)旋转，机械臂伸缩驱动丝杆(7)与机械臂伸缩驱动螺母滑块(19)组成螺旋副，若干剪叉机构连杆(8)通过剪叉机构销(9)铰接组成剪叉机构，剪叉机构上部的销与机械臂伸缩驱动螺母滑块(19)铰接，该销的另一侧与滚轴滑块Ⅰ(31)铰接，滚轴滑块Ⅰ(31)与机械臂伸缩上机架(32)轨道组成高副，剪叉机构下部的销与机械臂伸缩下机架(10)铰接，剪叉机构下部另一端与滚轴滑块Ⅱ(18)铰接，滚轴滑块Ⅱ(18)与机械臂伸缩下机架(10)轨道组成高副。
5.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械手旋转Ⅰ机构(11)的构成包括机械手旋转Ⅰ驱动电机(34)、机械手旋转Ⅰ蜗杆(58)、机械手旋转Ⅰ涡轮(57)、联轴器Ⅰ(35)、轴Ⅰ(36)和机架E(56)；机械手旋转Ⅰ驱动电机(34)固连机架E(56)，机械手旋转Ⅰ驱动电机(34)与机械手旋转Ⅰ蜗杆(58)通过联轴器Ⅰ(35)联接，机械手旋转Ⅰ蜗杆(58)与机械手旋转Ⅰ涡轮(57)组成蜗杆副，机械手旋转Ⅰ涡轮(57)与轴Ⅰ(36)键联接，轴Ⅰ(36)一端为方头。
6.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械手翻转机构(12)的构成包括机械手翻转驱动电机(37)、翻转联轴器(38)、机械手翻转蜗杆(54)、机械手翻转涡轮(53)、翻转轴(39)、机架F(55)和翻转支架(40)；机械手翻转驱动电机(37)固连机架F(55)，机械手翻转驱动电机(37)与机械手翻转蜗杆(54)通过翻转联轴器(38)连接，机械手翻转蜗杆(54)与机械手翻转涡轮(53)组成蜗杆副，机械手翻转涡轮(53)与翻转轴(39)键联接，翻转轴(39)与翻转支架(40)固连、翻转轴(39)与机架F(55)组成回转副。
7.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械手旋转Ⅱ机构(13)的构成包括机械手旋转Ⅱ驱动电机(41)、联轴器Ⅱ(42)、机械手旋转Ⅱ蜗杆(51)、机械手旋转Ⅱ涡轮(50)、轴Ⅱ(49)、联接套(48)和机架G(52)；机械手旋转Ⅱ驱动电机(41)固连机架G(52)，机械手旋转Ⅱ驱动电机(41)与机械手旋转Ⅱ蜗杆(51)通过联轴器Ⅱ(42)联接，机械手旋转Ⅱ蜗杆(51)与机械手旋转Ⅱ涡轮(50)组成蜗杆副，机械手旋转Ⅱ涡轮(50)与轴Ⅱ(49)键联接，轴Ⅱ(49)与机架G(52)组成回转副，轴Ⅱ(49)与联接套(48)销联接。
8.如权利要求1所述的抓放机器人装置，其特征在于，机械手夹持机构(14)的构成包括机械手夹持驱动电机(43)、夹持联轴器(44)、机械手夹持蜗杆(45)、机械手夹持涡轮(59)、机械手夹持螺杆(46)、机械手夹持涡轮座(60)、机械手夹持连杆(15)、齿爪(16)和机架H(47)；机械手夹持驱动电机(43)固连机架H(47)，机械手夹持驱动电机(43)与机械手夹持蜗杆(45)通过夹持联轴器(44)联接，机械手夹持蜗杆(45)与机械手夹持涡轮(59)组成蜗杆副，机械手夹持涡轮(59)的内螺纹与机械手夹持螺杆(46)外螺纹组成螺纹副，机械手夹持涡轮(59)与机械手夹持涡轮座(60)组成回转副，机械手夹持涡轮座(60)与机架H(47)固连，机械手夹持螺杆(46)与机架H(47)组成移动副，机械手夹持螺杆(46)与机械手夹持连杆(15)组成回转副，齿爪(16)分别与机架H(47)、机械手夹持连杆(15)组成回转副。
9.一种抓放机器人装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在输电塔地面将抓放机器人装置与攀爬机器人采取快速连接机构联接好后，安装攀爬机器人到输电塔主材上并予以夹持固定好，再将抓放机器人用齿爪夹紧巡线清障机器人，通过调节机械臂翻转机构、机械手旋转Ⅰ机构的位姿，并调节剪叉机构至最大压缩长度，保证爬升过程的灵活性；
(2)当爬升到输电塔横担位置时，如果攀爬机器人夹持位置与横担平行，先调节机械臂旋转机构旋转900，再调节机械手旋转Ⅱ机构旋转900，确保巡线清障机器人姿态满足安装时的姿态，调整完毕，继续沿着横担行走，直至爬到高压线的大约正上方位置，调节机械臂伸缩机构伸缩距离、直至巡线清障机器人的夹持机构位置与高压线大致平齐，由于输电高压线的挠性曲线性质，再次调节机械手旋转Ⅰ机构旋转至适合的角度；
(3)当巡线清障机器人齿爪夹持住高压线后，调节机械手夹持机构松脱巡线清障机器人，完成了将巡线清障机器人放置在高压线上的工作。
10.如权利要求9所述的抓放机器人装置的工作方法，其特征在于，当爬升到输电塔横担位置时，如果攀爬机器人夹持机构在横担正下方，调节机械臂翻转机构翻转900，确保巡线清障机器人姿态满足安装时的姿态，调整完毕，继续沿着横担前进，直至爬到高压线的大约正上方位置，调节机械臂伸缩机构伸缩距离、直至巡线清障机器人的夹持机构与高压线大致平齐，同时调节机械手旋转Ⅰ机构，直至巡线清障机器人夹持住高压线，松脱巡线清障机器人，放置工作结束。
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