CN110802577A - 一种体感遥控高空设备检查机械臂装置 - Google Patents

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徐涛
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Abstract

本发明提供了一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，本发明通过在施工人员的穿戴设备上设置多个旋转电位器以监测施工人员手臂的各个旋转角度，并在检查机械臂上设置多个舵机以控制机械臂的各个部件的旋转角度，从而实现体感遥控机械臂，另外通过机械臂上的摄像头以及施工人员穿戴设备上的VR眼镜相配合，实现机械臂的视野与施工人员一致。本发明可有效降低施工人员的安全风险，防止受到高空仪器感应电荷残留电荷伤害，可适应较为复杂的检验工作，提高工作效率。

Description

一种体感遥控高空设备检查机械臂装置
技术领域
本发明涉及输变电工程设计技术领域，特别是一种体感遥控高空设备检查机械臂装置。
背景技术
对于高空作业，高空设备检验工作需要人员进行登高作业，凡是进行高处作业，都会有一定的安全隐患，无法从源头根除。另外，在扩建站中，变电站并不是全站停电，施工区域经常与带电区域相邻。虽然施工区域与带电区域保持足够的安全距离，但施工区域设备仍会产生较大的感应电，人员登高接触较高处靠近带电区域的设备，若防护不当，会有极大的安全风险。
变电站内高空设备较多，检验工作复杂，以变电站内CT检验为例，检验工作包括CT接线盒盖装卸、铭牌检查、二次接线检查、螺丝紧固检查、CT两侧挂线极性检查等，以上工作中，除CT极性测试时，在CT两侧挂测试线工作，可以用传统的绝缘杆缠绕试验线的方法来代替人员登高工作，其他较为复杂的检验工作，皆需人员佩戴安全带，并借助梯子登高操作才能完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，旨在解决现有技术中施工人员在高空作业时安全风险大的问题，实现通过体感操作机械手臂，代替人员使用各种工器具进行较为复杂的高空作业，杜绝高空坠落、感应电伤害等安全风险。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，所述装置包括：
机械臂、外骨骼；
所述机械臂包括6个舵机、机械上臂、机械下臂以及机械手，所述舵机控制机械上臂、机械下臂以及机械手的动作角度；
所述外骨骼包括5个旋转电位器、固定装置、旋转操作环，通过固定装置将旋转电位器固定于施工人员的各个部位，所述旋转电位器监测施工人员操作旋转操作环时手臂及手的动作角度；
所述外骨骼将动作角度发送至机械臂，使机械臂与施工人员手臂保持相同动作角度。
优选地，所述外骨骼还包括VR眼镜和陀螺仪传感器，所述机械臂还包括摄像头和二维云台；
所述摄像头拍摄的图像传输至VR眼镜，所述陀螺仪传感器监测施工人员的头部转动，并将转动角度发送至二维云台，二维云台转动至与陀螺仪传感器相同的角度。
优选地，所述机械臂上设置有接收电路、无线模块和图传模块，所述外骨骼上设置有遥控电路、无线模块和图传模块。
优选地，所述旋转电位器的电压信号经由遥控电路以及无线模块发送至机械臂上的无线模块以及接收电路。
优选地，所述摄像头拍摄的图像经由图传模块传输至VR眼镜。
优选地，所述固定装置包括固定衣、固定带、固定板，施工人员上身穿戴固定衣，并在固定衣上预设位置处放置固定板，通过固定带将固定板固定于固定衣上。
优选地，所述机械臂中的接收电路、电池、无线模块以及图传模块均设置于控制仓内。
优选地，所述外骨骼的遥控电路、电池、无线模块以及图传模块均封装于固定衣胸前。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过在施工人员的穿戴设备上设置多个旋转电位器以监测施工人员手臂的各个旋转角度，并在检查机械臂上设置多个舵机以控制机械臂的各个部件的旋转角度，从而实现体感遥控机械臂，另外通过机械臂上的摄像头以及施工人员穿戴设备上的VR眼镜相配合，实现机械臂的视野与施工人员一致。本发明可有效降低施工人员的安全风险，防止受到高空仪器感应电荷残留电荷伤害，可适应较为复杂的检验工作。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置总体设计示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置的外骨骼结构示意图；
图3为本发明实施例中所提供的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置的旋转操作环结构示意图；
图4为本发明实施例中所提供的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置的机械臂结构示意图；
图中，1-VR眼镜+陀螺仪传感器，2-固定衣，3-固定带，4-固定板，5-旋转操作环，6-固定环，7-旋转环，8-齿轮，9-手握式旋转杆，10-按钮，11-传动轴，12-变速箱，13-摄像头，14-二维云台，15-控制仓，16-机械上臂，17-机械下臂，18-机械手，19-绝缘棒，A-旋转电位器，B-舵机。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置进行详细说明。
如图1-4所示，本发明公开了一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，所述装置包括：
机械臂、外骨骼；
所述机械臂包括6个舵机、机械上臂、机械下臂以及机械手，所述舵机控制机械上臂、机械下臂以及机械手的动作角度；
所述外骨骼包括5个旋转电位器、固定装置、旋转操作环，通过固定装置将旋转电位器固定于施工人员的各个部位，所述旋转电位器监测施工人员操作旋转操作环时手臂及手的动作角度；
所述外骨骼将动作角度发送至机械臂，使机械臂与施工人员手臂保持相同动作角度。
所述机械臂还设置有接收电路、电池、无线模块以及图传模块。
所述机械臂上还设置有摄像头以及二维云台，用于获取图像，并经由图传模块，将影像发送至外骨骼模块。
所述机械臂中6个舵机，分别控制机械臂各个部件的活动。控制仓上方的舵机1控制整体机械臂水平旋转，与舵机1相连的舵机2控制机械上臂的垂直旋转，与机械上臂下端连接的舵机3控制机械下臂的垂直旋转，机械下臂另一端相接的舵机4、舵机5分别控制机械手垂直旋转以及机械手的翻转，对于机械手内部的舵机6控制机械手的开合，用于抓取物体。
在控制仓下方固定连接绝缘棒，方便施工人员通过手持绝缘棒移动整个机械臂模块。所述绝缘杆为多节令克棒，可耐高压，防止人员受到高空仪器感应电和残留电荷伤害。
机械臂中的接收电路、电池、无线模块以及图传模块均设置于控制仓内。
所述外骨骼还设置有VR眼镜、陀螺仪传感器、遥控电路、电池、无线模块以及图传模块。
施工人员在施工过程中需穿戴外骨骼模块中的穿戴设备，头部佩戴VR眼镜以及陀螺仪传感器，通过固定装置将旋转电位器固定于施工人员的各个部位。所述固定装置包括固定衣、固定带、固定板，施工人员上身穿戴固定衣，并在固定衣上预设位置处放置固定板，通过固定带将固定板固定于固定衣上。旋转电位器1用于监测整个手臂的水平旋转角度，旋转电位器2用于监测整个手臂的垂直旋转角度，旋转电位器3用于监测下臂的垂直旋转角度，旋转电位器4用于监测手的垂直旋转角度，旋转电位器5用于监测手的翻转角度，旋转电位器6用于监测手的开合角度。
遥控电路、电池、无线模块以及图传模块均封装于固定衣胸前。
旋转操作环中旋转环与固定环通过滚珠环连接，固定环不动，旋转环可旋转，旋转环外部的齿轮带动传动轴，继而带动变速箱，从而带动旋转电位器5旋转到特定角度。
通过手臂动作带动旋转电位器的传感器动作，遥控电路接收到旋转电位器发来的电压信号，对信号进行取样、量化以及编码，将模拟信号转化为数字信号，通过无线模块发送给机械臂模块中的接收电路，接收电路根据接收到的数字信号输出相应的控制信号，控制机械臂的各个舵机，将机械臂旋转到与施工人员手臂同样的角度，实现体感遥控机械臂。
所述摄像头拍摄的图像传输至VR眼镜，所述陀螺仪传感器监测施工人员的头部转动，并将转动角度发送至二维云台，二维云台转动至与陀螺仪传感器相同的角度。通过机械臂的摄像头、图传模块以及外骨骼上的VR眼镜、图传模块，可将操作画面传输给操作者，使得操作者通过VR眼镜所见即是当前施工场景；另外在外骨骼上增加了陀螺仪传感器，采集操作者的头部动作，并通过遥控电路控制装载摄像头的二维云台动作，实现摄像头视野方向与操作者一致。
将绝缘棒组装好后，操作者穿戴外骨骼，左手手持绝缘棒，右手操控机械臂，可实现高空挂接地线、试验线，检查高空设备接线，对设备螺丝进行松紧操作，对设备仪器盖进行开关等操作，机械手臂还可配合电动螺丝刀使用，实现更快的螺丝松紧操作。
本发明实施例通过在施工人员的穿戴设备上设置多个旋转电位器以监测施工人员手臂的各个旋转角度，并在检查机械臂上设置多个舵机以控制机械臂的各个部件的旋转角度，从而实现体感遥控机械臂，另外通过机械臂上的摄像头以及施工人员穿戴设备上的VR眼镜相配合，实现机械臂的视野与施工人员一致。本发明可有效降低施工人员的安全风险，防止受到高空仪器感应电荷残留电荷伤害，可适应较为复杂的检验工作，提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述装置包括：
机械臂、外骨骼；
所述机械臂包括6个舵机、机械上臂、机械下臂以及机械手，所述舵机控制机械上臂、机械下臂以及机械手的动作角度；
所述外骨骼包括5个旋转电位器、固定装置、旋转操作环，通过固定装置将旋转电位器固定于施工人员的各个部位，所述旋转电位器监测施工人员操作旋转操作环时手臂及手的动作角度；
所述外骨骼将动作角度发送至机械臂，使机械臂与施工人员手臂保持相同动作角度。
2.根据权利要求1所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述外骨骼还包括VR眼镜和陀螺仪传感器，所述机械臂还包括摄像头和二维云台；
所述摄像头拍摄的图像传输至VR眼镜，所述陀螺仪传感器监测施工人员的头部转动，并将转动角度发送至二维云台，二维云台转动至与陀螺仪传感器相同的角度。
3.根据权利要求2所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述机械臂上设置有接收电路、无线模块和图传模块，所述外骨骼上设置有遥控电路、无线模块和图传模块。
4.根据权利要求3所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述旋转电位器的电压信号经由遥控电路以及无线模块发送至机械臂上的无线模块以及接收电路。
5.根据权利要求3所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述摄像头拍摄的图像经由图传模块传输至VR眼镜。
6.根据权利要求3所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述固定装置包括固定衣、固定带、固定板，施工人员上身穿戴固定衣，并在固定衣上预设位置处放置固定板，通过固定带将固定板固定于固定衣上。
7.根据权利要求3所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述机械臂中的接收电路、电池、无线模块以及图传模块均设置于控制仓内。
8.根据权利要求6所述的一种体感遥控高空设备检查机械臂装置，其特征在于，所述外骨骼的遥控电路、电池、无线模块以及图传模块均封装于固定衣胸前。
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