CN111740348B - 带电作业系统及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带电作业系统及其作业方法，其中带电作业系统包括机器人系统和智能引线支架，智能引线支架用于固定引流线，而且能够举升引流线，可以为引流线调节到适于接取的位置，以配合机器人系统完成搭接引线作业。作业方法主要步骤为：利用智能引线支架固定引流线；激光雷达开始扫描，获取三维环境点云数据；利用剥线工具完成剥线作业；利用接线工具接取引流线并锁定，完成接线作业；重复以上步骤完成其他引流线的搭接引线作业。本发明采用了单个机械臂配合智能引线支架自主完成取换工具搭接引线作业，保证了作业人员的人身安全，而且大大降低了劳动强度，提高劳动效率和作业的规范性。

Description

带电作业系统及其作业方法

技术领域

本发明涉及电力线路带电作业技术领域，尤其是一种带电作业系统及其作业方法。

背景技术

用户从电网中获取电能，需要进行搭火接线。随着电网技术的不断发展，用户对供电可靠性要求越来越高，因此常常需要在不停电的情况下开展接、断线等操作。而从当前通常的做法来看，要么需要作业人员通过绝缘手套作业法或绝缘杆作业法来实现，存在一定安全风险；要么通过人机协同（互动）方式操控带电作业装置开展带电作业，仍然需要作业人员的帮助才能完成。上述两种做法都需要作业人员直接或间接地接触带电体，且与周围带电体距离较近，易发生危险，作业人员没有从危险的工作环境中解脱出来，增大了作业人员的触电风险和工作强度。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种带电作业系统及其作业方法，其可使作业人员远离危险的工作环境，通过远程控制即可实现带电作业，降低了作业人员带电作业的风险和劳动强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种带电作业系统，包括作业平台、机器人平台和移动终端，机器人平台包括机器人底座以及安装在机器人底座上的机械臂、激光雷达、剥线工具、接线工具、接线夹和工控机，机器人底座安装在作业平台上；作业平台用于将机器人平台运输到作业现场并将机器人平台移动至工作位；移动终端发送指令到工控机并控制机械臂、激光雷达、剥线工具和接线工具进行工作；还包括智能引线支架，所述智能引线支架包括横担、调节杆、伸缩杆、电机Ⅰ、引线夹、电机Ⅱ、控制盒和电源；所述横担可拆卸地水平安装在电杆上；所述调节杆位置可调地水平安装在横担上；所述伸缩杆位置可调地竖向安装在调节杆上，且伸缩杆在电机Ⅰ的驱动下能够进行升降动作；所述引线夹设置在伸缩杆的顶端，且引线夹在电机Ⅱ的驱动下能够进行开合动作，以用于夹持或松开引流线；所述控制盒分别与电机Ⅰ和电机Ⅱ电连接，以用于控制伸缩杆的升降以及引线夹的开合；所述移动终端与控制盒进行通讯连接，以用于向控制盒发送控制指令；所述电源用于为电机Ⅰ、电机Ⅱ和控制盒供电。

进一步地，所述调节杆、伸缩杆、电机Ⅰ、引线夹、电机Ⅱ、控制盒和电源共同构成了支架主体，支架主体至少为三个且能够分置在横担的两侧或是共同安装在横担的同一侧，每个支架主体上分别夹持有一引流线，以分别用于与机器人平台配合使用。

进一步地，所述横担为方杆结构且其通过U型抱箍安装在电杆上。

进一步地，所述调节杆为方杆结构且其通过连接件Ⅰ安装在横担上，其中连接件Ⅰ上开有两个矩形状的水平孔Ⅰ，两个水平孔Ⅰ上下错位且不相通的垂直设置，调节杆和横担一一对应地贯穿安装在两个水平孔Ⅰ内并分别通过一顶丝Ⅰ锁定，以使得调节杆与横担在水平面上相垂直设置；其中，所述顶丝Ⅰ包括矩形压板、螺杆Ⅰ和旋拧帽Ⅰ，矩形压板匹配地活动置入在对应的水平孔Ⅰ内，螺杆Ⅰ贯穿螺纹连接在连接件Ⅰ的外壁上，且螺杆Ⅰ的一端可转动地连接在矩形压板的端面中部、另一端固接有旋拧帽Ⅰ，通过转动旋拧帽Ⅰ能够带动螺杆Ⅰ旋转，进而驱使矩形压板在对应的水平孔Ⅰ内移动，以将置入在各自对应的水平孔Ⅰ内的调节杆和横担锁定或解除锁定。

进一步地，所述伸缩杆为圆杆结构且其下部通过连接件Ⅱ安装在调节杆上，其中连接件Ⅱ上开有一矩形状的竖向孔和一矩形状的水平孔Ⅱ，竖向孔和水平孔Ⅱ左右错位且不相通的垂直设置，伸缩杆贯穿安装在竖向孔并通过顶丝Ⅱ锁定，调节杆贯穿安装在水平孔Ⅱ内并通过顶丝Ⅰ锁定，以使得伸缩杆和调节杆在垂直面上相垂直设置；其中，所述竖向孔内固接有一固定夹块，所述顶丝Ⅱ包括活动夹块、螺杆Ⅱ和旋拧帽Ⅱ，活动夹块匹配地活动置入在竖向孔内，活动夹块和固定夹块的相对面上各自形成有一半圆槽，且两个半圆槽对称设置并均与伸缩杆的外壁相匹配，螺杆Ⅱ贯穿螺纹连接在连接件Ⅱ的外壁上，且螺杆Ⅱ的一端可转动地连接在活动夹块的端面中部、另一端固接有旋拧帽Ⅱ，使用时，伸缩杆贯穿在两个半圆槽之间，通过转动旋拧帽Ⅱ能够带动螺杆Ⅱ旋转，进而驱使活动夹块在竖向孔内移动，以将置入在竖向孔内的伸缩杆锁定或解除锁定。

进一步地，所述电机Ⅰ通过外壳Ⅰ安装在伸缩杆的下端，电机Ⅰ固接在外壳Ⅰ的内部，伸缩杆和电机Ⅰ共同构成为电动推杆，在电机Ⅰ的驱使下能够实现伸缩杆的直线往复运动。

进一步地，所述引线夹和电机Ⅱ集成在外壳Ⅱ上并共同固接在伸缩杆的顶端；所述引线夹包括两个夹爪和双向螺杆；两个夹爪的相对面上各自形成有一夹持槽，两个夹持槽对称设置且暴露在外壳Ⅱ的外部下方，在外壳Ⅱ内部设有一导向槽，两个夹爪滑动安装在导向槽内，且两个夹爪还对称安装在双向螺杆上；双向螺杆的一端可转动地安装在外壳Ⅱ的侧壁上、另一端与电机Ⅱ的输出端传动连接；电机Ⅱ固接在外壳Ⅱ的内部；通过电机Ⅱ能够驱动双向螺杆旋转，并带动两个夹爪沿着导向槽进行开合动作，以驱使两个夹持槽夹持或松开引流线。

进一步地，所述控制盒集成安装在外壳Ⅱ的内部，且该控制盒为12路控制器；所述电源为两个且均为12V直流锂电池，其中一个电源采用可插拔的方式安装在外壳Ⅰ上并为电机Ⅰ供电，另一个电源采用可插拔的方式安装在外壳Ⅱ上并为电机Ⅱ和控制盒供电；所述电机Ⅰ和电机Ⅱ均为12V直流减速电机；所述伸缩杆和调节杆均采用环氧树脂玻璃钢制成；所述外壳Ⅰ和外壳Ⅱ均采用尼龙材料制成；所述电动推杆的推力为60N、行程为300-1000mm。

进一步地，所述作业平台为绝缘斗臂车。

一种基于带电作业系统的作业方法，包括以下步骤：

S1、作业平台将机器人平台运输至作业现场。

S2、在电杆的适当位置安装智能引线支架，根据作业现场情况，调整横担和调节杆的相对位置以及伸缩杆和调节杆的相对位置。

S3、移动终端发送指令到控制盒，控制引线夹夹紧引流线。

S4、移动终端发送指令到工控机，工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂从运输位姿移动到激光雷达扫描位姿，腾出激光雷达扫描空间，防止机械臂阻挡扫描视野。

S5、工控机控制激光雷达开始扫描，采集作业场景三维环境点云数据发送给工控机，对作业场景三维点云数据进行处理后，通过网络将三维环境点云数据传送到移动终端显示。

S6、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂拾取剥线工具并完成剥线作业，之后回收剥线工具。

S7、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂拾取接线工具，并控制接线工具自主安装接线夹，之后到达接线预置位。

S8、在机械臂拾取接线工具的过程中，控制盒控制伸缩杆上升并使其上的引流线到达接线预置位。

S9、工控机对机械臂进行运动规划，机械臂控制接线工具完成穿接引流线，并将引流线锁定在接线夹上。

S10、待接线夹夹紧引流线后，控制盒控制引线夹松开引流线，并在引流线离开后控制伸缩杆复位。

S11、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂携带引流线到达行线的作业点并完成接线作业，之后回收接线工具。

S12、若智能引线支架上夹持有多条引流线，可重复步骤S6至步骤S11依次完成每条引流线的搭接引线作业。

本发明的有益效果是：

本发明中设计了一种智能引线支架，用于与机器人系统配合使用，作业前，通过智能引线支架可将引流线固定在行线下方，之后作业人员即可远离危险区域，通过远程操控完成后续的作业；本发明从根本上避免了作业人员的触电风险，带电作业的安全性得到了大大提升。

本发明中智能引线支架可根据作业现场的具体情况进行调整，使夹持后的引流线能够具有较好的位置空间，以便于操作；而且伸缩杆的设计可带动引流线去迎合机械臂的操作，可减小机械臂的活动范围，利于机械臂拾取引流线。

本发明可将带电作业中的各个流程（如剥导线绝缘皮、安装引线等，通常需要两名作业人员在斗臂车内配合完成）全部自动化，使得作业人员劳动强度大大降低，且可以不间断作业，在提升作业效率的同时，也降低了带电作业的人力成本。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为本发明中带电作业系统的结构示意图。

图2为本发明中智能引线支架安装在电杆上的结构示意图。

图3为本发明中伸缩杆的立体结构示意图。

图4为本发明中外壳Ⅱ的立体结构示意图。

图5为本发明中外壳Ⅱ的内部结构示意图。

图6为本发明中连接件Ⅰ的立体结构示意图。

图7为本发明中顶丝Ⅰ的结构示意图。

图8为本发明中连接件Ⅱ的立体结构示意图。

图9为本发明中顶丝Ⅱ的结构示意图。

图10为本发明中作业方法的流程图。

其中，11-绝缘斗臂车，12-机器人底座，13-机械臂，14-带电作业工具，2-智能引线支架，201-横担，202-调节杆，203-伸缩杆，204-连接件Ⅰ，205-连接件Ⅱ，206-顶丝Ⅰ，2061-矩形压板，2062-螺杆Ⅰ，2063-旋拧帽Ⅰ，207-顶丝Ⅱ，2071-活动夹块，2072-螺杆Ⅱ，2073-旋拧帽Ⅱ，2074-固定夹块，208-外壳Ⅰ，209-外壳Ⅱ，210-控制盒，211-引线夹，212-电机Ⅱ，213-电源Ⅰ，214-电源Ⅱ，215-矩形壳。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

本发明提供了一种带电作业系统，主要包括机器人系统和智能引线支架2两部分。

机器人系统的具体结构如图1所示。

机器人系统包括作业平台、机器人平台和移动终端。作业平台，优选为绝缘斗臂车11，用于将机器人平台运输到作业现场并将机器人平台移动至工作位；机器人平台包括机器人底座12以及安装在机器人底座12上的机械臂13、激光雷达、剥线工具、接线工具、接线夹和工控机，其中工控机安装在机器人底座12内部，接线夹使用专用支架安装在机器人底座12上，机器人底座12安装在在绝缘斗臂车11的绝缘斗上；移动终端发送指令到工控机并控制机械臂13、激光雷达、剥线工具和接线工具进行工作，其中移动终端和工控机采用无线网络进行数据交互。机器人系统主要通过机械臂13，在系统的控制下，完全自主地使用不同带电作业工具14（带电作业工具包括剥线工具、接线工具等）进行带电作业。

智能引线支架2的具体结构如图1至图9所示。

智能引线支架2主要由横担201、调节杆202、伸缩杆203、电机Ⅰ、引线夹211、电机Ⅱ212、控制盒210和电源构成。

如图2所示，横担201、调节杆202、伸缩杆203彼此之间通过连接件构成了能够实现X、Y、Z三个方向调节的空间立体架体，进而能够为引流线提供更佳的初始位置。

具体地，横担201和调节杆202均为方杆，两者之间通过连接件Ⅰ204实现连接。连接件Ⅰ204上开有两个水平孔Ⅰ，该两个水平孔Ⅰ均为矩形孔且上下不相通的呈十字交叉设置，横担201沿X向插装在下方的水平孔Ⅰ内并由顶丝Ⅰ206锁定，调节杆202沿Z向插装在上方的水平孔Ⅰ内并由顶丝Ⅰ206锁定。其中为了保证连接件Ⅰ204与横担201、调节杆202之间的连接稳定性，设计了一种特殊的顶丝结构，如下：如图6和图7所示，顶丝Ⅰ206包括矩形压板2061、螺杆Ⅰ2062和旋拧帽Ⅰ；矩形压板2061置入在水平孔Ⅰ内并可以沿着水平孔Ⅰ相对的两个内壁滑动；螺杆Ⅰ2062贯穿螺纹连接在连接件Ⅰ204的外壁上，且其置于水平孔Ⅰ外部的一端连接旋拧帽Ⅰ，置于水平孔Ⅰ内部的一端与矩形压板2061活动连接，两者的活动连接可以是螺杆Ⅰ2062通过轴承与矩形压板2061可转动地连接，但是出于成本的考虑，还可以是在矩形压板2061的端面中部开有一圆形槽，在螺杆Ⅰ2062的端部同轴焊接一柱形块，柱形块可以转动地置入在圆形槽内再由一环形盖封住；通过转动旋拧帽Ⅰ来带动螺杆Ⅰ2062旋转，进而驱使矩形压板2061压向水平孔Ⅰ内的调节杆202或横担201直至锁定；而且锁定后的调节杆202与横担201在水平面上相垂直设置；解除锁定时，反向转动旋拧帽Ⅰ即可，在解除锁定的状态下，可根据作业现场的具体情况，来调整调节杆202与横担201的相对位置，为引流线在X和Z向提供最佳的位置。

具体地，伸缩杆203为圆杆结构，伸缩杆203和调节杆202之间通过连接件Ⅱ205实现连接。连接件Ⅱ205上开有一竖向孔和一水平孔Ⅱ，竖向孔和水平孔Ⅱ均为矩形孔且上下不相通的呈十字交叉设置，调节杆202沿Z向插装在水平孔Ⅱ内并由顶丝Ⅰ206锁定，水平孔Ⅱ与上方的水平孔Ⅰ结构一致，再通过与顶丝Ⅰ206的配合使用可以锁定调节杆202，伸缩杆203沿Y向插装在竖向孔内并由顶丝Ⅱ207锁定。其中为了保证连接件Ⅱ205与伸缩杆203之间的连接稳定性，设计了一种特殊的顶丝结构，如下：如图8和图9所示，顶丝Ⅱ207活动夹块2071、螺杆Ⅱ2072和旋拧帽Ⅱ2073，活动夹块2071置入在竖向孔内并可以沿着竖向孔相对的两个内壁滑动，与活动夹块2071配合使用的还有一固定夹块2074，固定夹块2074焊接或螺栓固接在竖向孔内，活动夹块2071和固定夹块2074的相对面上各自形成有一半圆槽，两个半圆槽合并后可夹持住伸缩杆203；螺杆Ⅱ2072贯穿螺纹连接在连接件Ⅱ205的外壁上，且其置于竖向孔外部的一端连接旋拧帽Ⅱ2073，置于竖向孔内部的一端与活动夹块2071活动连接，两者的活动连接可参考螺杆Ⅰ2062与矩形压板2061之间的活动连接；使用时，伸缩杆203的下部贯穿在两个半圆槽之间，通过转动旋拧帽Ⅱ2073来带动螺杆Ⅱ2072旋转，进而驱使活动夹块2071在竖向孔内移动，以将置入在竖向孔内的伸缩杆203锁定；而且锁定后的伸缩杆203和调节杆202在垂直面上相垂直设置；解除锁定时，反向转动旋拧帽Ⅱ2073即可，在解除锁定的状态下，可根据作业现场的具体情况，来调整调节杆202与伸缩杆203的相对位置，为引流线在Y向提供最佳的位置。

如图3所示，伸缩杆203的下部安装有外壳Ⅰ208，外壳Ⅰ208的内部固接有电机Ⅰ，电机Ⅰ与伸缩杆203配合使用并共同构成为电动推杆（直线驱动器），可以将电机Ⅰ转换为伸缩杆203的线性运动，以实现伸缩杆203的升降动作。其中，电机Ⅰ为12V直流减速电机，电动推杆的推力为60N、行程为300-1000mm。外壳Ⅰ208上还插装有一电源Ⅰ213，其中电源Ⅰ213为12V直流锂电池且采用可插拔的方式安装在外壳Ⅰ208上并为电机Ⅰ供电。伸缩杆203可带动引流线去迎合机械臂13的操作，可减小机械臂13的活动范围，利于机械臂13拾取引流线；另外，伸缩杆203的设计可使得智能引线支架2可相对远离行线进行安装，再通过伸缩杆203的竖向移动来缩短距离，使得引流线能够到达预设位置，有利于保障作业人员的安全。

如图3至图5所示，引线夹211和电机Ⅱ212集成在外壳Ⅱ209上，再通过外壳Ⅱ209固接在伸缩杆203的顶端；引线夹211用于夹持引流线并能够随着伸缩杆203一起进行升降动作。

具体地，引线夹211包括两个夹爪和双向螺杆；两个夹爪的相对面上各自形成有一夹持槽，两个夹持槽对称设置且暴露在外壳Ⅱ209的外部下方，即引线夹211的两个夹爪是朝下伸出在外壳Ⅱ209的底部一侧，这样的设计有利于将所夹持的引流线松开后，引流线会因重力自动脱离引线夹211；在外壳Ⅱ209内部设有一导向槽，导向槽实际上是由四个侧板围成的矩形壳215的内腔，矩形壳215通过螺钉固接在外壳Ⅱ209内部，两个夹爪在导向槽的限制下滑动；两个夹爪对称装配在双向螺杆上，双向螺杆的一端通过轴承可转动地安装在外壳Ⅱ209的侧壁上、另一端与电机Ⅱ212的输出端传动连接；电机Ⅱ212固接在矩形壳215的外侧且置于外壳Ⅱ209的内部，电机Ⅱ212为12V直流减速电机。通过电机Ⅱ212能够驱动双向螺杆旋转，并带动两个夹爪沿着导向槽进行开合动作，以驱使两个夹持槽夹持或松开引流线。外壳Ⅱ209上还插装有一电源Ⅱ214，其中电源Ⅱ214为12V直流锂电池且采用可插拔的方式安装在外壳Ⅱ209上并为电机Ⅱ212和控制盒210供电。

如图4和图5所示，控制盒210集成安装在外壳Ⅱ209的内部，且该控制盒210优选为12路控制器。控制盒210分别与电机Ⅰ和电机Ⅱ212电连接，以用于控制伸缩杆203的升降动作以及引线夹211的开合动作。控制盒210还与移动终端进行通讯连接，用以接收移动终端发送的控制指令，其中移动终端和控制盒210采用无线网络进行数据交互。

如图2所示，智能引线支架2中调节杆202、伸缩杆203、电机Ⅰ、引线夹211、电机Ⅱ212、控制盒210和电源共同构成了支架主体，每个支架主体分别能够夹持一个引流线，在搭接引线作业中，一般需要将A、B、C三相引流线与各自对应的行线分别连接，故智能引线支架2应该能够支撑三个引流线，因此可在横担201上设计三个支架主体以满足作业需求。其中，三个支架主体可以分置在横担201的两侧或是共同安装在横担201的同一侧，应根据作业现场的具体情况来进行选择。

智能引线支架2中各部件应尽量选择绝缘性材料制成，优选地，伸缩杆203和调节杆202均采用环氧树脂玻璃钢制成；外壳Ⅰ208和外壳Ⅱ209均采用尼龙材料制成。

智能引线支架2组装在电杆上的具体操作如下：作业人员登上电杆，到位后利于滑轮机构将横担201、调节杆202、伸缩杆203等部件逐个吊装给作业人员，作业人员先在电杆的适当位置利用U型抱箍和螺栓固定横担201，然后利用连接件Ⅰ204将调节杆202锁定安装在横担201上，之后利用连接件Ⅱ205将伸缩杆203锁定安装在调节杆202上（其中，由于伸缩杆203的两端需要安装外壳Ⅰ208和外壳Ⅱ209，连接件Ⅱ205是预先套装在伸缩杆203上的，即连接件Ⅱ205套装在伸缩杆203上后再安装外壳Ⅰ208和外壳Ⅱ209，故伸缩杆203和调节杆202装配时，只需将连接件Ⅱ205与调节杆202锁定安装即可），在安装过程中，可根据作业现场的具体情况，来调整横担201、调节杆202、伸缩杆203彼此之间的位置，以便能够为引流线提供最佳的初始位置。作业前，作业人员再将引流线安装在智能引线支架2上并使引流线置于行线下方，之后作业人员即可下杆远离危险区域，通过远程操控完成后续的作业；本发明从根本上避免了作业人员的触电风险，带电作业的安全性得到了大大提升。

如图10所示，基于本发明中带电作业系统的一种作业方法，具体过程如下：

1、作业前准备

绝缘斗臂车11可供操作人员驾驶，从而将机器人平台运输到作业现场。绝缘斗臂车11上装有支撑腿，支撑腿可以展开，从而将绝缘斗臂车11与地面稳固支撑。作业人员对作业周边环境进行观察，选择合适作业区域；开启机器人电源，检查机器人各设备器件以及网络工作是否正常，在接线工具上安装好接线夹（在作业前准备已将接线工具安装好接线夹，面对同时多次接线作业时可以减少一个接线夹安装在机器人底座12上，减少占用机械臂13活动空间），控制斗臂将机器人平台移动到行线下方。

根据作业现场的具体情况，作业人员登上电杆并组装智能引线支架2，其中在横担201上安装三组支架主体，调整横担201和调节杆202的相对位置以及伸缩杆203和调节杆202的相对位置，使得引流线在安装后能够有较好的操作空间，为机械臂13的抓取提供便利。将A、B、C三相引流线分别夹持在三组支架主体上，其中引流线放置在相应的引线夹211内后，由移动终端发送指令到控制盒210，并控制引线夹211夹紧引流线。

2、作业过程

步骤1、移动终端发送指令到工控机，工控机对机械臂13进行运动规划，控制机械臂13从运输位姿移动到激光雷达扫描位姿，腾出激光雷达扫描空间，防止机械臂13阻挡扫描视野。

步骤2、工控机控制激光雷达开始扫描，采集作业场景三维环境点云数据发送给工控机，对作业场景三维点云数据进行处理后，通过网络将三维环境点云数据传送到移动终端显示。

步骤3、工控机对机械臂13进行运动规划，控制机械臂13拾取剥线工具到达作业初步预置位。

步骤4、机器人系统自主计算选择行线的作业点并通过网络发送到移动终端显示，作业人员通过移动终端进行人工确认或调整作业点，发送指令到工控机上，工控机对机械臂13进行运动规划，控制剥线工具到达行线的作业点。

步骤5、工控机对剥线工具进行动作控制完成剥线作业；完成剥线作业后通过网络发送剥线作业完成信号到移动终端，提醒作业人员确认完成剥线作业。

步骤6、工控机对机械臂13进行运动规划，控制机械臂13回收剥线工具。

步骤7、工控机对机械臂13进行运动规划，控制机械臂13拾取接线工具到达接线预置位（由于作业前准备已将接线工具安装好接线夹，故此时不再需要在接线工具上安装接线夹，如若需要进行多次接线作业，应自第二次作业开始，此步骤需要控制接线工具自主安装接线夹）。

步骤8、在机械臂13拾取接线工具的过程中，移动终端发送指令到控制盒210，控制盒210控制相应的伸缩杆203上升并使A相引流线到达接线预置位。

步骤9、机器人系统自主计算识别A相引流线穿接作业点并通过网络发送到移动终端显示，作业人员通过移动终端进行人工确认或调整穿接作业点，发送指令到工控机上，工控机对机械臂13进行运动规划，机械臂13控制接线工具完成穿接A相引流线，并将A相引流线锁定在接线工具上的接线夹上。

步骤10、待接线夹夹紧A相引流线后，控制盒210控制引线夹211松开A相引流线，并在A相引流线离开后控制相应的伸缩杆203复位。

步骤11、工控机对机械臂13进行运动规划，机械臂13控制接线工具携带A相引流线，到达行线的作业点。

步骤12、工控机对接线工具进行动作控制完成接线作业；完成接线作业后通过网络发送接线作业完成信号到移动终端，提醒作业人员确认完成接线作业。

步骤13、工控机对机械臂13进行运动规划，控制接线工具回收残留件。

步骤14、工控机对机械臂13进行运动规划，控制机械臂13回收接线工具。

步骤15、重复步骤3至步骤14依次完成B相引流线和C相引流线的搭接引线作业。

本发明是利用激光雷达对环境进行实时扫描，物体形状特征更为明显，解决了识别准确率，作业目标位置定位低下等问题；采用了单个机械臂配合智能引线支架2自主完成取换工具搭接引线作业，解决了在不断电情况下通过带电作业机器人的机械臂13在行线上搭接引线，避免了停电带来的负面影响，提高供电可靠性；解决了绝缘手套作业法给作业人员作业危险，保证了作业人员的人身安全，而且大大降低了劳动强度，提高劳动效率和作业的规范性。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种带电作业系统，包括作业平台、机器人平台和移动终端，机器人平台包括机器人底座以及安装在机器人底座上的机械臂、激光雷达、剥线工具、接线工具、接线夹和工控机，机器人底座安装在作业平台上；作业平台用于将机器人平台运输到作业现场并将机器人平台移动至工作位；移动终端发送指令到工控机并控制机械臂、激光雷达、剥线工具和接线工具进行工作；其特征在于，

还包括智能引线支架，所述智能引线支架包括横担、调节杆、伸缩杆、电机Ⅰ、引线夹、电机Ⅱ、控制盒和电源；

所述横担可拆卸地水平安装在电杆上；

所述调节杆位置可调地水平安装在横担上；

所述伸缩杆位置可调地竖向安装在调节杆上，且伸缩杆在电机Ⅰ的驱动下能够进行升降动作；

所述引线夹设置在伸缩杆的顶端，且引线夹在电机Ⅱ的驱动下能够进行开合动作，以用于夹持或松开引流线；

所述控制盒分别与电机Ⅰ和电机Ⅱ电连接，以用于控制伸缩杆的升降以及引线夹的开合；

所述移动终端与控制盒进行通讯连接，以用于向控制盒发送控制指令；

所述电源用于为电机Ⅰ、电机Ⅱ和控制盒供电。

2.根据权利要求1所述的带电作业系统，其特征在于，所述调节杆、伸缩杆、电机Ⅰ、引线夹、电机Ⅱ、控制盒和电源共同构成了支架主体，支架主体至少为三个且能够分置在横担的两侧或是共同安装在横担的同一侧，每个支架主体上分别夹持有一引流线，以分别用于与机器人平台配合使用。

3.根据权利要求1或2所述的带电作业系统，其特征在于，所述横担为方杆结构且其通过U型抱箍安装在电杆上。

4.根据权利要求3所述的带电作业系统，其特征在于，所述调节杆为方杆结构且其通过连接件Ⅰ安装在横担上，其中连接件Ⅰ上开有两个矩形状的水平孔Ⅰ，两个水平孔Ⅰ上下错位且不相通的垂直设置，调节杆和横担一一对应地贯穿安装在两个水平孔Ⅰ内并分别通过一顶丝Ⅰ锁定，以使得调节杆与横担在水平面上相垂直设置；

其中，所述顶丝Ⅰ包括矩形压板、螺杆Ⅰ和旋拧帽Ⅰ，矩形压板匹配地活动置入在对应的水平孔Ⅰ内，螺杆Ⅰ贯穿螺纹连接在连接件Ⅰ的外壁上，且螺杆Ⅰ的一端可转动地连接在矩形压板的端面中部、另一端固接有旋拧帽Ⅰ，通过转动旋拧帽Ⅰ能够带动螺杆Ⅰ旋转，进而驱使矩形压板在对应的水平孔Ⅰ内移动，以将置入在各自对应的水平孔Ⅰ内的调节杆和横担锁定或解除锁定。

5.根据权利要求4所述的带电作业系统，其特征在于，所述伸缩杆为圆杆结构且其下部通过连接件Ⅱ安装在调节杆上，其中连接件Ⅱ上开有一矩形状的竖向孔和一矩形状的水平孔Ⅱ，竖向孔和水平孔Ⅱ左右错位且不相通的垂直设置，伸缩杆贯穿安装在竖向孔并通过顶丝Ⅱ锁定，调节杆贯穿安装在水平孔Ⅱ内并通过顶丝Ⅰ锁定，以使得伸缩杆和调节杆在垂直面上相垂直设置；

其中，所述竖向孔内固接有一固定夹块，所述顶丝Ⅱ包括活动夹块、螺杆Ⅱ和旋拧帽Ⅱ，活动夹块匹配地活动置入在竖向孔内，活动夹块和固定夹块的相对面上各自形成有一半圆槽，且两个半圆槽对称设置并均与伸缩杆的外壁相匹配，螺杆Ⅱ贯穿螺纹连接在连接件Ⅱ的外壁上，且螺杆Ⅱ的一端可转动地连接在活动夹块的端面中部、另一端固接有旋拧帽Ⅱ，使用时，伸缩杆贯穿在两个半圆槽之间，通过转动旋拧帽Ⅱ能够带动螺杆Ⅱ旋转，进而驱使活动夹块在竖向孔内移动，以将置入在竖向孔内的伸缩杆锁定或解除锁定。

6.根据权利要求1或2所述的带电作业系统，其特征在于，所述电机Ⅰ通过外壳Ⅰ安装在伸缩杆的下端，电机Ⅰ固接在外壳Ⅰ的内部，伸缩杆和电机Ⅰ共同构成为电动推杆，在电机Ⅰ的驱使下能够实现伸缩杆的直线往复运动。

7.根据权利要求6所述的带电作业系统，其特征在于，所述引线夹和电机Ⅱ集成在外壳Ⅱ上并共同固接在伸缩杆的顶端；

所述引线夹包括两个夹爪和双向螺杆；两个夹爪的相对面上各自形成有一夹持槽，两个夹持槽对称设置且暴露在外壳Ⅱ的外部下方，在外壳Ⅱ内部设有一导向槽，两个夹爪滑动安装在导向槽内，且两个夹爪还对称安装在双向螺杆上；双向螺杆的一端可转动地安装在外壳Ⅱ的侧壁上、另一端与电机Ⅱ的输出端传动连接；电机Ⅱ固接在外壳Ⅱ的内部；通过电机Ⅱ能够驱动双向螺杆旋转，并带动两个夹爪沿着导向槽进行开合动作，以驱使两个夹持槽夹持或松开引流线。

8.根据权利要求7所述的带电作业系统，其特征在于，

所述控制盒集成安装在外壳Ⅱ的内部，且该控制盒为12路控制器；

所述电源为两个且均为12V直流锂电池，其中一个电源采用可插拔的方式安装在外壳Ⅰ上并为电机Ⅰ供电，另一个电源采用可插拔的方式安装在外壳Ⅱ上并为电机Ⅱ和控制盒供电；

所述电机Ⅰ和电机Ⅱ均为12V直流减速电机；

所述伸缩杆和调节杆均采用环氧树脂玻璃钢制成；

所述外壳Ⅰ和外壳Ⅱ均采用尼龙材料制成；

所述电动推杆的推力为60N、行程为300-1000mm。

9.根据权利要求1或2所述的带电作业系统，其特征在于，所述作业平台为绝缘斗臂车。

10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的带电作业系统的作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、作业平台将机器人平台运输至作业现场；

S2、在电杆的适当位置安装智能引线支架，根据作业现场情况，调整横担和调节杆的相对位置以及伸缩杆和调节杆的相对位置；

S3、移动终端发送指令到控制盒，控制引线夹夹紧引流线；

S4、移动终端发送指令到工控机，工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂从运输位姿移动到激光雷达扫描位姿，腾出激光雷达扫描空间，防止机械臂阻挡扫描视野；

S5、工控机控制激光雷达开始扫描，采集作业场景三维环境点云数据发送给工控机，对作业场景三维点云数据进行处理后，通过网络将三维环境点云数据传送到移动终端显示；

S6、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂拾取剥线工具并完成剥线作业，之后回收剥线工具；

S7、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂拾取接线工具，并控制接线工具自主安装接线夹，之后到达接线预置位；

S8、在机械臂拾取接线工具的过程中，控制盒控制伸缩杆上升并使其上的引流线到达接线预置位；

S9、工控机对机械臂进行运动规划，机械臂控制接线工具完成穿接引流线，并将引流线锁定在接线夹上；

S10、待接线夹夹紧引流线后，控制盒控制引线夹松开引流线，并在引流线离开后控制伸缩杆复位；

S11、工控机对机械臂进行运动规划，控制机械臂携带引流线到达行线的作业点并完成接线作业，之后回收接线工具；

S12、若智能引线支架上夹持有多条引流线，可重复步骤S6至步骤S11依次完成每条引流线的搭接引线作业。

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