CN110000308A

CN110000308A - 断线装置及断线机器人

Info

Publication number: CN110000308A
Application number: CN201910282650.2A
Authority: CN
Inventors: 张黎明; 王剑峰; 项添春; 郭新; 于建成; 张金禄; 胡益菲; 曹北建; 刘兆领; 李帅; 李惠宇; 徐善军; 张铜; 任书楠; 任青亭; 刘恩建
Original assignee: Beijing Guodian Futong Science and Technology Development Co Ltd; State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Current assignee: Beijing Guodian Futong Science and Technology Development Co Ltd; State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: CN110000308B

Abstract

本发明涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种断线装置及断线机器人，该断线装置及断线机器人的优点包括：避免了工作人员手持断线装置移动以使引流线处于遥控断线钳的剪切范围之内的情况，减小了工作人员的作业量，消除了安全隐患。该断线装置包括断线钳、驱动机构、控制器以及两个光幕传感器；驱动机构与断线钳连接；两个光幕传感器和驱动机构均与控制器连接；两个光幕传感器沿断线钳的开合方向相对设置于断线钳的两侧；控制器配置成在接收到两个光幕传感器发出的引流线位于断线钳的钳口的内部的位置的信号的工况下，控制驱动机构驱动断线钳闭合以剪断引流线。

Description

断线装置及断线机器人

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种断线装置及断线机器人。

背景技术

配网带电作业已成为了减少配网停电时间、提升供电可靠性和服务水平最直接、最有效的重要手段，配网带电作业属高空、高危、高强度工作。据2016年度国家电网公司全口径统计，全年开展带电作业次数801000次，其中不停电断、接引流线的作业次数为88698次，占总作业数的11％。由此可见，不停电断、接引作业在配网带电作业中占有非常重要的位置。

断线工具组要能完成10kV架空绝缘引流线的断引流线工作，即实现引流线准确进入断线工具组刀头，并剪断引流线等动作。现有遥控液压断线钳包括遥控器、信号接收处理器、电池组、电动机、油泵和油缸、活动切刀和固定切刀。电动机与电池组连接，电动机通过信号接收处理器与无线接收天线连接，电动机还与油泵连接，油泵与油缸连接，油缸的活塞杆和活动切刀连接。通过操作遥控器使电机和液压件运转，实现活动切刀的移动和断线。

目前现有的遥控断线钳便于自动控制，但体积和重量大，而且，现有的遥控断线钳无法准确判断引流线是否处于遥控断线钳的剪切范围之内，仍需要人上到高空中手持遥控断线钳移动，以使引流线处于遥控断线钳的剪切范围之内，并在工作人员确认引流线处于遥控断线钳的剪切范围之内后开始剪切。这种半自动的断线方式威胁工作人员安全的隐患依然存在。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种断线装置及断线机器人，该断线装置及断线机器人的优点包括：避免了工作人员手持断线装置移动以使引流线处于遥控断线钳的剪切范围之内的情况，减小了工作人员的作业量，消除了安全隐患。

为实现本发明的目的，采用如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种断线装置，所述断线装置包括断线钳、驱动机构、控制器以及两个光幕传感器；所述驱动机构与所述断线钳连接；两个所述光幕传感器和所述驱动机构均与所述控制器连接；两个所述光幕传感器沿所述断线钳的开合方向相对设置于所述断线钳的两侧；所述控制器配置成在接收到两个所述光幕传感器发出的引流线位于所述断线钳的钳口的内部的位置的信号的工况下，控制所述驱动机构驱动所述断线钳闭合以剪断所述引流线。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述光幕传感器包括输出端和接收端；所述输出端和所述接收端沿垂直于所述断线钳的开合方向设置于所述断线钳的两侧；所述输出端包括多个投光器，所述投光器配置成能够发射光线；所述接收端包括多个受光器，所述受光器配置成能够接收所述投光器发射的光线；多个所述投光器和多个所述受光器均与所述控制器连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述断线钳包括固定切刀和活动切刀；所述活动切刀枢接于所述固定切刀，且所述活动切刀能够靠近或远离所述固定切刀。

结合第一方面及其第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在所述活动切刀上设置有弧形孔；所述固定切刀上设置有限位件；所述限位件位于所述弧形孔内，且所述限位件能够在所述弧形孔内部滑动以限位所述活动切刀的运动轨迹。

结合第一方面及其第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述驱动机构包括与所述控制器连接的驱动电机，所述驱动电机与所述活动切刀传动连接，所述驱动电机能够驱动所述活动切刀相对所述固定切刀闭合以剪断所述引流线。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述断线装置还包括无线通信件，所述无线通信件与所述控制器连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种断线机器人，所述断线机器人包括机械臂和所述的断线装置；所述断线装置安装于所述机械臂的末端。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述断线机器人还包括快速转换装置，所述快速转换装置包括机器人连接件和法兰转接件；所述机器人连接件的一端安装于所述机械臂的末端，所述机器人连接件的另一端与所述法兰转接件连接；所述法兰转接件的背离所述机器人连接件的一端与所述断线装置连接。

结合第二方面及其第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述法兰转接件包括法兰盘和凸台；所述法兰盘的一侧与所述断线装置连接，另一侧向背离所述断线装置的方向凸起以形成所述凸台；所述凸台与所述机器人连接件连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述断线机器人还包括图像采集装置和机械臂控制装置；所述图像采集装置与所述机械臂控制装置连接；所述机械臂控制装置与所述控制器连接；所述机械臂控制装置与所述机械臂连接，所述机械臂控制装置配置成能够接收所述图像采集装置采集到的图像信息，并控制所述机械臂运动至使所述引流线位于所述断线钳的钳口的内部的位置处。

结合以上技术方案，本发明具有如下有益效果：

断线装置包括断线钳、驱动机构、控制器以及两个光幕传感器；驱动机构与断线钳连接；两个光幕传感器和驱动机构均与控制器连接；两个光幕传感器沿断线钳的开合方向相对设置于断线钳的两侧；控制器配置成在接收到两个光幕传感器发出的引流线位于断线钳的钳口的内部的位置的信号的工况下，控制驱动机构驱动断线钳闭合以剪断引流线。

上述的断线装置的工作原理如下：

在初始时刻，断线钳处于张开状态。光幕传感器能够检测引流线是否位于断线钳的钳口的内部，在光幕传感器检测到有引流线位于断线钳的钳口的内部的情况下，会发射信号至控制器。在引流线位于断线钳的钳口的内部的情况下，那么引流线必然穿过两个光幕传感器，此时，两个光幕传感器均向控制器发射信号，控制器接收到上述两个信号后，会控制驱动机构驱动断线钳闭合以剪断穿过断线钳的钳口的内部的引流线。

在上述的断线装置中，通过两个光幕传感器检测引流线的位置以使引流线处于断线钳的剪切范围之内，进而避免了工作人员手持断线装置移动以使引流线处于遥控断线钳的剪切范围之内的情况，减小了工作人员的作业量，消除了安全隐患。

本发明第二方面提供的断线机器人具有第一方面提供的断线装置的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的断线装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的断线装置中受光器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的断线装置中投光器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的断线装置中光幕传感器的定位原理图；

图5为本发明实施例提供的断线装置中断线钳的主视图；

图6为本发明实施例提供的断线机器人中快速转换装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的断线机器人的控制原理图。

图标：100-断线装置；110-断线钳；111-固定切刀；1111-限位件；112-活动切刀；1121-弧形孔；120-光幕传感器；121-输出端；1211-投光器；122-接收端；1221-受光器；130-控制器；140-驱动机构；150-无线通信件；200-引流线；300-机械臂控制装置；400-快速转换装置；410-机器人连接件；420-法兰转接件；421-法兰盘；422-凸台；500-图像采集装置；600-报警指示灯；700-电流检测传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面根据本发明提供的断线装置及断线机器人的整体结构，对实施例1至实施例2进行说明。

现有遥控液压断线钳包括遥控器、信号接收处理器、电池组、电动机、油泵和油缸、活动切刀和固定切刀。电动机与电池组连接，电动机通过信号接收处理器与无线接收天线连接，电动机还与油泵连接，油泵与油缸连接，油缸的活塞杆和活动切刀连接。通过操作遥控器使电机和液压件运转，实现活动切刀的移动和断线。

实施例1

相对于此，本实施例提供了一种断线装置100。

请参阅图1，该断线装置100包括断线钳110、驱动机构140、控制器130以及两个光幕传感器120；驱动机构140与断线钳110连接；两个光幕传感器120和驱动机构140均与控制器130连接；两个光幕传感器120沿断线钳110的开合方向相对设置于断线钳110的两侧；控制器130配置成在接收到两个光幕传感器120发出的引流线200位于断线钳110的钳口的内部的位置的信号的工况下，控制驱动机构140驱动断线钳110闭合以剪断引流线200。

上述的断线装置100的工作原理如下：

在初始时刻，断线钳110处于张开状态。光幕传感器120能够检测引流线200是否位于断线钳110的钳口的内部，在光幕传感器120检测到有引流线200位于断线钳110的钳口的内部的情况下，会发射信号至控制器130。在引流线200位于断线钳110的钳口的内部的情况下，那么引流线200必然穿过两个光幕传感器120，此时，两个光幕传感器120均向控制器130发射信号，控制器130接收到上述两个信号后，会控制驱动机构140驱动断线钳110闭合以剪断穿过断线钳110的钳口的内部的引流线200。

在上述的断线装置100中，通过两个光幕传感器120检测引流线200的位置以使引流线200处于断线钳110的剪切范围之内，进而避免了工作人员手持断线装置100移动以使引流线200处于遥控断线钳的剪切范围之内的情况，减小了工作人员的作业量，消除了安全隐患。

需要说明的是，控制器130可以集成于驱动机构140上，也可以单独设置，其中，控制器130的控制程序可以采用PLC编程或欧姆龙编程。控制器130可以选用已有的单片机进行修改。

具体而言，光幕传感器120分别包括各自的输出端121和接收端122；输出端121和接收端122沿垂直于断线钳110的开合方向设置于断线钳110的两侧。需要说明的是，在断线钳110处于完全张开的状态下，输出端121和接收端122均位于断线钳110的内侧，以避免引流线200从输出端121和接收端122之间穿过，却不在断线钳110的剪切范围之内的情况。

其中，输出端121包括多个投光器1211(具体请参阅图3)，投光器1211配置成能够发射光线；接收端122包括多个受光器1221(具体请参阅图2)，受光器1221配置成能够接收投光器1211发射的光线；多个投光器1211和多个受光器1221均与控制器130连接。投光器1211可以设置为发射红外线、紫外线中的任意一种。多个投光器1211和多个受光器1221对应设置，即受光器1221设置于相应的投光器1211发出的光线的直线上。同时，控制器130对每个投光器1211和受光器1221均进行了位置编码。

正常状态下，每个受光器1221均能够接收到对应的投光器1211发射的信号。当引流线200穿过两个光幕传感器120时，两个光幕传感器120中分别会有一个受光器1221因引流线200的遮挡而无法接收到相应投光器1211发射的光线，此时，该受光器1221将这一信号传输至控制器130，控制器130接收该信号，并控制驱动机构140驱动断线钳110闭合。

但不限于此，输出端121也可以设置为长条状的投光器1211，接收端122设置为长条状的受光器1221，一旦受光器1221接受到的线束有断点，则证明引流线200穿过了光幕传感器120。

另外，请参阅图5，断线钳110包括固定切刀111和活动切刀112；活动切刀112枢接于固定切刀111，且活动切刀112能够相对于固定切刀111张开或闭合。

进一步地，在活动切刀112上设置有弧形孔1121；固定切刀111上设置有限位件1111；限位件1111位于弧形孔1121内，且限位件1111能够在弧形孔1121的内部滑动以限位活动切刀112。限位件1111可以设置为销钉或螺栓等。限位件1111用于在周向上限位活动切刀112。

更进一步地，驱动机构140包括与控制器130连接的驱动电机，驱动电机与活动切刀112传动连接，驱动电机能够驱动活动切刀112相对固定切刀111闭合以剪断引流线200。其中，驱动电机可以通过减速器、齿轮齿条、丝杠等传动件与活动切刀112连接。

另外，断线装置100还包括无线通信件150，无线通信件150与控制器130连接。无线通信件150可以设置为蓝牙传输件，也可以设置为红外线信号传输件，无线通信件150能够接收工作人员远程发射的控制信号，并将该控制信号传输至控制器130，进而控制驱动机构140的启闭。

实施例2

本实施例提供了一种断线机器人。

该断线机器人包括机械臂和如实施例1所述的断线装置100；断线装置100安装于机械臂的末端。

上述的断线机器人的工作原理如下：

具体而言，请参阅图6，断线机器人还包括快速转换装置400，快速转换装置400包括机器人连接件410和法兰转接件420；机器人连接件410的一端安装于机械臂的末端，机器人连接件410的另一端与法兰转接件420连接；法兰转接件420的背离机器人连接件410的一端与断线装置100连接。其中机器人连接件410和法兰转接件420可以设置为可拆卸的安装方式以便于安装和拆卸，例如机器人连接件410和法兰转接件420可以通过螺栓螺母连接，机器人连接件410和法兰转接件420也可以卡接。

进一步地，法兰转接件420包括法兰盘421和凸台422；法兰盘421的一侧与断线装置100连接，另一侧向背离断线装置100的方向凸起以形成凸台422；凸台422与机器人连接件410可拆卸连接。

另外，快速转换装置400也可与绝缘杆联合使用，由人工完成带电作业，此时由操作人员通过绝缘杆将断线装置100举升至引流线200位置，到位后通过辅助遥控器进行断线作业。

另外，断线机器人还包括图像采集装置500和机械臂控制装置300；图像采集装置500与机械臂控制装置300连接；机械臂控制装置300与控制器130连接；机械臂控制装置300与机械臂连接，机械臂控制装置300配置成能够接收图像采集装置500采集到的图像信息，并控制机械臂运动至使引流线200位于断线钳110的钳口的内部的位置处。机械臂控制装置300的控制程序可以采用PLC编程或欧姆龙编程，最好选用与控制器130相同的编程语言。另外，机械臂控制装置300可以选用已有的单片机进行修改。断线机器人的控制部分的连接图如图7所示。本实施例中机械臂位置控制原理如下：

图像采集装置500将采集到的图像信号传输至机械臂控制装置300，机械臂控制装置300根据图像信号判断引流线200的方位，并控制机械臂向靠近引流线200的方向移动，在断线装置100靠近引流线200后，光幕传感器120对引流线200的位置进行判断，这里采用插值法的数学原理，具体为：

请参阅图3，正常状态下，每个受光器1221均能够接收到对应的投光器1211发射的信号。当引流线200穿过两个光幕传感器120时，两个光幕传感器120中分别会有一个受光器1221因引流线200的遮挡而无法接收到相应投光器1211发射的光线，此时，该受光器1221将这一信号传输至控制器130，控制器130接收该信号，并读取该受光器1221的位置代码。请参阅图4，假设位于断线钳110的一侧的光幕传感器120中的发射遮挡信号的受光器1221在控制器130中的位置编码为P₁(x₁，y₁)，位于断线钳110的另一侧的光幕传感器120中的发射遮挡信号的受光器1221在控制器130中的位置编码为P₂(x₂，y₂)，则引流线200必然在P₁P₂这条直线上，此时，控制器130计算出引流线200的斜率k＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)，并将引流线200的斜率k传输至机械臂控制装置300。机械臂控制装置300根据引流线200的斜率k控制机械臂摆动以改变机械臂的位姿，进而改变断线钳110与引流线200之间的位置，保证引流线200位于断线钳110的剪切范围之内，优选地，在引流线200的长度方向与断线钳110的开合方向垂直时，机械臂控制装置300控制机械臂停止摆动。

另外，断线机器人还包括报警指示灯600和电流检测传感器700；报警指示灯600与控制器130连接；控制器130和驱动机构140均与电流检测传感器700连接，三者形成一个闭合回路，电流检测传感器700用于监测驱动机构140内部的电流，当电流超过规定值时，控制器130向报警指示灯600发出控制命令，报警指示灯600开始闪烁，以提醒工作人员注意漏电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims

1.一种断线装置，其特征在于，包括断线钳、驱动机构、控制器以及两个光幕传感器；

所述驱动机构与所述断线钳连接；两个所述光幕传感器和所述驱动机构均与所述控制器连接；

两个所述光幕传感器沿所述断线钳的开合方向相对设置于所述断线钳的两侧；

所述控制器配置成在接收到两个所述光幕传感器发出的引流线位于所述断线钳的钳口的内部的位置的信号的工况下，控制所述驱动机构驱动所述断线钳闭合以剪断所述引流线。

2.根据权利要求1所述的断线装置，其特征在于，所述光幕传感器包括输出端和接收端；

所述输出端和所述接收端沿垂直于所述断线钳的开合方向设置于所述断线钳的两侧；

所述输出端包括多个投光器，所述投光器配置成能够发射光线；

所述接收端包括多个受光器，所述受光器配置成能够接收所述投光器发射的光线；

多个所述投光器和多个所述受光器均与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的断线装置，其特征在于，所述断线钳包括固定切刀和活动切刀；

所述活动切刀枢接于所述固定切刀，且所述活动切刀能够靠近或远离所述固定切刀。

4.根据权利要求3所述的断线装置，其特征在于，在所述活动切刀上设置有弧形孔；

所述固定切刀上设置有限位件；所述限位件位于所述弧形孔内，且所述限位件能够在所述弧形孔内部滑动以限位所述活动切刀的运动轨迹。

5.根据权利要求4所述的断线装置，其特征在于，所述驱动机构包括与所述控制器连接的驱动电机，所述驱动电机与所述活动切刀传动连接，所述驱动电机能够驱动所述活动切刀相对所述固定切刀闭合以剪断所述引流线。

6.根据权利要求1所述的断线装置，其特征在于，所述断线装置还包括无线通信件，所述无线通信件与所述控制器连接。

7.一种断线机器人，其特征在于，包括机械臂和如权利要求1-6任一项所述的断线装置；

所述断线装置安装于所述机械臂的末端。

8.根据权利要求7所述的断线机器人，其特征在于，所述断线机器人还包括快速转换装置，所述快速转换装置包括机器人连接件和法兰转接件；

所述机器人连接件的一端安装于所述机械臂的末端，所述机器人连接件的另一端与所述法兰转接件连接；

所述法兰转接件的背离所述机器人连接件的一端与所述断线装置连接。

9.根据权利要求8所述的断线机器人，其特征在于，所述法兰转接件包括法兰盘和凸台；

所述法兰盘的一侧与所述断线装置连接，另一侧向背离所述断线装置的方向凸起以形成所述凸台；

所述凸台与所述机器人连接件连接。

10.根据权利要求7所述的断线机器人，其特征在于，所述断线机器人还包括图像采集装置和机械臂控制装置；

所述图像采集装置与所述机械臂控制装置连接；所述机械臂控制装置与所述控制器连接；

所述机械臂控制装置与所述机械臂连接，所述机械臂控制装置配置成能够接收所述图像采集装置采集到的图像信息，并控制所述机械臂运动至使所述引流线位于所述断线钳的钳口的内部的位置处。