CN112123368B - 一种机械臂结构及检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械臂结构及检测机器人。该机械臂结构包括：机械臂和检测部；所述机械臂包括：多节依次轴连接的子机械臂；所述检测部包括：转盘、工位转换底盘、用于开断开关柜电路的开关旋转件、用于开启和关闭开关柜柜门的钥匙件和检测件，所述转盘的一表面与所述机械臂的一端可转动地连接，所述转盘的另一表面连接所述工位转换底盘的一表面，所述开关旋转件、所述钥匙件和所述检测件间隔均匀地设置在所述工位转换底盘的侧壁上。本发明能实现多自由度、多功能的有效检测工作，提高检测效率和精度，缩短检测周期。

Description

一种机械臂结构及检测机器人

技术领域

本发明涉及检测机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂结构及检测机器人。

背景技术

为确保电网运行安全和供电可靠，电力行业会定期对高压开关柜进行检测，主要包括检测开关柜内的局部放电及漏电信息。而随着电力行业的不断发展，高压开关柜紧凑性越来越高、绝缘裕度越来越小，传统的人工检测方式常存在检测效率低下、准确度不高、检修周期长的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种机械臂结构及检测机器人，以解决现有技术采用人工检测方式常存在检测效率低下、准确度不高、检修周期长的问题。

第一方面，提供了一种机械臂结构，用于检测开关柜，包括：机械臂和检测部；所述机械臂包括：多节依次轴连接的子机械臂；所述检测部包括：转盘、工位转换底盘、用于开断开关柜电路的开关旋转件、用于开启和关闭开关柜柜门的钥匙件和检测件，所述转盘的一表面与所述机械臂的一端可转动地连接，所述转盘的另一表面连接所述工位转换底盘的一表面，所述开关旋转件、所述钥匙件和所述检测件间隔均匀地设置在所述工位转换底盘的侧壁上。

进一步，所述开关旋转件包括：第一支撑座、第一电机、第一同步带轮、第二同步带轮、第一同步带、夹紧盘、多个夹持柱和摄像头；所述第一支撑座的一端连接所述工位转换底盘的侧壁，所述第一电机设置在所述第一支撑座的内部，所述第一电机的输出轴穿过所述第一支撑座的一端的一表面，且套设有所述第一同步带轮，所述第二同步带轮可转动地设置在所述第一支撑座的另一端的一表面上，所述第一同步带套设在所述第一同步带轮和所述第二同步带轮上，所述第二同步带轮的一表面的中心设置有所述摄像头，所述夹紧盘套设在所述摄像头的外壳上，所述第二同步带轮的一表面上间隔均匀设置有多个弧形的第一滑槽，多个所述第一滑槽呈波轮形状排列，所述夹紧盘间隔均匀设置有多个贯穿所述夹紧盘的两相对表面的条形的第二滑槽，多个所述第二滑槽呈放射线形状排列，每一所述第一滑槽对应每一所述第二滑槽，每一所述夹持柱的一端插入每一所述第一滑槽，每一所述夹持柱的另一端穿过对应的每一所述第二滑槽，所述夹持柱可在所述第一滑槽和所述第二滑槽中移动。

进一步，所述钥匙件包括：第二支撑座、第二电机和钥匙，所述第二支撑座的一表面连接所述工位转换底盘的侧壁，所述第二电机设置在所述第二支撑座的内部，所述第二电机的输出轴穿过所述第二支撑座相对的另一表面，且通过联轴器连接所述钥匙的一端。

进一步，所述检测件包括：第三支撑座和检测器，所述第三支撑座的一表面连接所述工位转换底盘的侧壁，所述检测器可拆卸地设置在所述第三支撑座上，所述检测器为超声波检测器、地电波检测器或电磁波检测器。

进一步：所述子机械臂的数量为三个，分别为第一子机械臂、第二子机械臂和第三子机械臂。

进一步，所述第一子机械臂包括：第一U型板、两相对设置的第一旋转臂和第三电机；两所述第一旋转臂的一端位于所述第一U型板的开口内，两所述第一旋转臂的一端各通过一第一转轴与所述第一U型板的两侧板连接，两所述第一旋转臂的相对的表面通过多个第一连杆连接在一起，所述第三电机安装在一所述第一旋转臂的一端的与另一所述第一旋转臂相对的表面上，所述第三电机的输出轴与一所述第一转轴连接。

进一步，所述第二子机械臂包括：第二U型板、两相对设置的第二旋转臂和第四电机；所述第二U型板位于两所述第一旋转臂的另一端之间，所述第二U型板的两侧板各通过一第二转轴与两所述第一旋转臂的另一端连接，所述第二旋转臂的一端连接所述第二U型板的底板的外表面，所述第二旋转臂的相对的表面通过多个第二连杆连接在一起，所述第四电机安装在所述第二U型板的一侧板的内表面上，所述第四电机的输出轴与一所述第二转轴连接。

进一步，所述第三子机械臂包括：第三U型板、第五电机、第三同步带轮、第四同步带轮和第二同步带；所述第三U型板位于两所述第二旋转臂的另一端之间，所述第三U型板的两侧板各通过一第三转轴与两所述第二旋转臂的另一端连接，所述第五电机安装在两所述第二旋转臂上，所述第五电机的输出轴穿过一所述第二旋转臂，所述第三同步带轮和所述第四同步带轮均位于一所述第二旋转臂的外侧，所述第三同步带轮套设在所述第五电机的输出轴上，所述第四同步带轮套设在与所述第三同步带轮同侧的一所述第三转轴上，所述第二同步带套设在所述第三同步带轮和所述第四同步带轮上。

进一步，所述检测部还包括：第六电机，所述第六电机安装在所述第三U型板的底板的内表面上，所述第六电机的输出轴穿过所述第三U型板的底板与所述转盘连接。

第二方面，提供了一种检测机器人，包括：如第一方面实施例所述的机械臂结构。

本发明实施例，具有多节可转动的子机械臂，以及，可转动的工位转换底盘，可适应复杂的检测环境，将检测部移动到所需的位置，以便完成开关柜开关的开启和关闭以开断电流，开关柜柜门的开启和关闭，以及，相应的检测，能实现多自由度、多功能的有效检测工作，提高检测效率和精度，缩短检测周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的机械臂结构的立体图一；

图2是本发明实施例的机械臂结构的立体图二；

图3是本发明实施例的检测部的立体图一；

图4是本发明实施例的检测部的立体图二；

图5是本发明实施例的开关旋转件的立体图一；

图6是本发明实施例的开关旋转件的立体图二；

图7是本发明实施例的第二同步带轮的立体图；

图8是本发明实施例的夹紧盘的立体图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种机械臂结构。该机械臂结构用于检测开关柜。具体的，如图1～8所示，该机械臂结构包括：机械臂和检测部。

其中，机械臂包括：多节依次轴连接的子机械臂，使得每一子机械臂可转动。

检测部包括：转盘1、工位转换底盘2、用于开断开关柜电路的开关旋转件、用于开启和关闭开关柜柜门的钥匙件和检测件。转盘1的一表面与机械臂的一端可转动地连接。转盘1的另一表面连接工位转换底盘2的一表面。例如，转盘1的另一表面和工位转换底盘2的一表面之间通过连接件3连接。开关旋转件、钥匙件和检测件间隔均匀地设置在工位转换底盘2的侧壁上。

通过上述的结构设计，多节子机械臂可转动，使机械臂适应复杂的检测环境，将检测部移动到所需的位置；根据需要使工位转换底盘2转动，使得检测部对应工位的结构对着开关柜的对应部件，以便进行相应的操作，完成相关检测。

在本发明一具体的实施例中，子机械臂的数量为三个，分别为第一子机械臂、第二子机械臂和第三子机械臂。应当理解的是子机械臂的数量并不以此为限，可根据实际情况进行设置。

具体的，第一子机械臂包括：第一U型板4、两相对设置的第一旋转臂5和第三电机6。两第一旋转臂5的一端位于第一U型板4的开口内。两第一旋转臂5的一端各通过一第一转轴与第一U型板4的两侧板连接，即同侧的第一旋转臂5和第一U型板4的一侧板套设在同一第一转轴上。两第一转轴的位于第一U型板4的外侧的一端安装第一轴承座7。两第一旋转臂5的相对的表面通过多个第一连杆8连接在一起，使得两第一旋转臂5的结构稳固。第三电机6安装在一第一旋转臂5的一端的与另一第一旋转臂5相对的表面上。第三电机6的输出轴与一第一转轴连接，例如可通过联轴器连接在一起。

通过上述的结构设计，启动第三电机6，第三电机6带动第一转轴转动，第一转轴带动套设在其上的第一旋转臂5转动，该第一旋转臂5带动与其连接在一起的另一第一旋转臂5一起转动，实现第一子机械臂的转动。

具体的，第二子机械臂包括：第二U型板9、两相对设置的第二旋转臂10和第四电机11。第二U型板9位于两第一旋转臂5的另一端之间。第二U型板9的两侧板各通过一第二转轴与两第一旋转臂5的另一端连接，即同侧的第二旋转臂10和第二U型板9的一侧板套设在同一第二转轴上。两第二转轴的位于第一旋转臂5的外侧的一端安装第二轴承座12。第二旋转臂10的一端连接第二U型板9的底板的外表面。第二旋转臂10的相对的表面通过多个第二连杆13连接在一起，使得两第二旋转臂10的结构稳固。第四电机11安装在第二U型板9的一侧板的内表面上。第四电机11的输出轴与一第二转轴连接，例如可通过联轴器连接在一起。

通过上述的结构设计，启动第四电机11，第四电机11带动第二转轴转动，第二转轴带动套设在其上的第二U型板9转动，第二U型板9带动其连接的两第二旋转臂10一起转动，实现第二子机械臂的转动。

具体的，第三子机械臂包括：第三U型板14、第五电机15、第三同步带轮16、第四同步带轮17和第二同步带18。第三U型板14位于两第二旋转臂10的另一端之间。第三U型板14的两侧板各通过一第三转轴与两第二旋转臂10的另一端连接，即同侧的第二旋转臂10和第三U型板14的一侧板套设在第三转轴上。第五电机15安装在两第二旋转臂10上。具体的，第五电机15的输出轴一侧安装在一第二旋转臂10上，另一第二旋转臂10上开设有安装口，第五电机15的相对的另一侧安装在安装口内。优选的，第五电机15位于第二旋转臂10的中部。第五电机15的输出轴穿过一第二旋转臂10。第三同步带轮16和第四同步带轮17均位于一第二旋转臂10的外侧。第三同步带轮16套设在第五电机15的输出轴上。第四同步带轮17套设在与第三同步带轮16同侧的一第三转轴上。第二同步带18套设在第三同步带轮16和第四同步带轮17上。

通过上述的结构设计，启动第五电机15，第五电机15带动第三同步带轮16转动，第三同步带轮16带动套设在其上的第二同步带18移动，第二同步带18带动第四同步带轮17转动，第四同步带轮17带动其套设的第三转轴转动，第三转轴带动第三U型板14转动，实现第三子机械臂的绕轴转动。

机械臂通过上述的结构设计，实现三节子机械臂的转动，从而可使机械臂根据需要在不同部位进行不同程度的弯曲，以便适应复杂的检测环境，使得机械臂可将检测部移动到所需的位置。

具体的，检测部包括：第六电机19，第六电机19安装在第三U型板14的底板的内表面上。第六电机19的输出轴穿过第三U型板14的底板与转盘1连接。例如，转盘1的一表面可凸设有套筒，第六电机19的输出轴可插入套筒中。

通过上述的结构设计，启动第六电机19，第六电机19带动转盘1转动，转盘1带动工位转换底盘2转动，将工位转换底盘2的不同功能件的工位转动到对应位置，以便进行相应的操作。

具体的，开关旋转件包括：第一支撑座20、第一电机、第一同步带轮21、第二同步带轮22、第一同步带23、夹紧盘24、多个夹持柱25和摄像头26。第一支撑座20的一端连接工位转换底盘2的侧壁。具体的，第一支撑座20的一端和工位转换底盘2的侧壁可通过连接架连接。第一支撑座20可以是中空的结构，以便第一电机设置在第一支撑座20的内部。第一电机的输出轴穿过第一支撑座20的一端的一表面，且套设有第一同步带轮21。第二同步带轮22可转动地设置在第一支撑座20的另一端的一表面上。具体的，第二同步带轮22套设在一转轴上，该转轴可转动地穿设第一支撑座20的另一端的一表面。第一同步带23套设在第一同步带轮21和第二同步带轮22上。第二同步带轮22的一表面的中心设置有摄像头26。夹紧盘24套设在摄像头26的外壳上，使得摄像头26的镜头凸出于夹紧盘24。第二同步带轮22的一表面上间隔均匀设置有多个弧形的第一滑槽221。多个第一滑槽221呈波轮形状排列。夹紧盘24间隔均匀设置有多个贯穿夹紧盘24的两相对表面的条形的第二滑槽241。多个第二滑槽241呈放射线形状排列。每一第一滑槽221对应每一第二滑槽241。每一夹持柱25的一端插入每一第一滑槽221，每一夹持柱25的另一端穿过对应的每一第二滑槽241。夹持柱25可在第一滑槽221和第二滑槽241中移动。应当理解的是，夹持柱25的尺寸与第一滑槽221和第二滑槽241的尺寸均匹配，使得夹持柱25不仅可在第一滑槽221和第二滑槽241中移动，而且不会从第一滑槽221和第二滑槽241中脱落。优选的，夹持柱25、第一滑槽221和第二滑槽241的数量为四个，则四个第二滑槽241呈现十字形排列。

通过上述的结构设计，摄像头26可检测其可视范围内的开关柜是否存在故障。此外，摄像头26还可实时提供视觉误差校正，使得机械臂的一端达到准确工作位置。若开关柜存在故障，则启动第一电机，第一电机带动第一同步带轮21转动，第一同步带轮21带动套设在其上的第一同步带23移动，第一同步带23带动第二同步带轮22转动，第二同步带轮22带动夹紧盘24转动，因此，在第二同步带轮22和夹紧盘24的共同作用下，夹持柱25在第一滑槽221和第二滑槽241中移动，使得多个夹持柱25向夹紧盘24的中心靠拢，以便夹住开关柜开关。当夹住开关柜开关后，由于夹紧盘24的转动，可转动关闭开关，从而断开开关柜电路，以避免开关柜在故障状态下运行。当需要关闭开关柜开关时，可使第一电机反转，从而使得夹紧盘24反转。应当理解的是，在启动第一电机之前，可先通过调整前述的机械臂的每节子机械臂的位置和转盘1使得夹紧盘24对着开关柜开关。

具体的，钥匙件包括：第二支撑座27、第二电机和钥匙28。第二支撑座27的一表面连接工位转换底盘2的侧壁。具体的，第二支撑座27的一表面和工位转换底盘2的侧壁可通过连接架连接。第二支撑座27可以是中空的结构，以便第二电机设置在第二支撑座27的内部。第二电机的输出轴穿过第二支撑座27相对的另一表面，且通过联轴器29连接钥匙28的一端。具体的，钥匙28的一端延伸有连杆以便与联轴器29连接。

通过上述的结构设计，先通过调整前述的机械臂的每节子机械臂的位置和转盘1使得钥匙28插入开关柜柜门的钥匙孔中，然后启动第二电机，第二电机带动钥匙28转动以打开开关柜柜门(以便检测开关柜内部)，或者，锁住开关柜柜门。

具体的，检测件包括：第三支撑座30和检测器31。第三支撑座30的一表面连接工位转换底盘2的侧壁。具体的，第三支撑座30的一表面和工位转换底盘2的侧壁可通过连接架连接。检测器31可拆卸地设置在第三支撑座30上。检测器31可以为超声波检测器、地电波检测器或电磁波检测器，具体可根据实际需要安装不同的检测器31。

通过上述的结构设计，先通过调整前述的机械臂的每节子机械臂的位置和转盘1使得检测器31移动到需要检测的位置，然后开启检测器31进行相应的检测。

此外，为了提高该机械臂的自动化程度，可设置控制器，控制器与各电机、摄像头26、检测器31等等电连接，控制各电机的启停和转速，以及摄像头26和检测器31动作。各电机处还可设置光纤传感器以采集转动的角度，控制器与光纤传感器电连接，以根据光纤传感器采集的参数确定机械臂结构相应的位置，以便控制各电机，调整机械臂结构的相应位置。

本发明实施例还公开了一种检测机器人。该检测机器人包括上述实施例所述的机械臂结构。

综上，本发明实施例，具有多节可转动的子机械臂，以及，可转动的工位转换底盘，可适应复杂的检测环境，将检测部移动到所需的位置，以便完成开关柜开关的开启和关闭以开断电流，开关柜柜门的开启和关闭，以及，相应的检测，能实现多自由度、多功能的有效检测工作，提高检测效率和精度，缩短检测周期。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种机械臂结构，用于检测开关柜，其特征在于，包括：机械臂和检测部；

所述机械臂包括：多节依次轴连接的子机械臂；所述检测部包括：转盘、工位转换底盘、用于开断开关柜电路的开关旋转件、用于开启和关闭开关柜柜门的钥匙件和检测件，所述转盘的一表面与所述机械臂的一端可转动地连接，所述转盘的另一表面连接所述工位转换底盘的一表面，所述开关旋转件、所述钥匙件和所述检测件间隔均匀地设置在所述工位转换底盘的侧壁上；

所述开关旋转件包括：第一支撑座、第一电机、第一同步带轮、第二同步带轮、第一同步带、夹紧盘、多个夹持柱和摄像头；

所述第一支撑座的一端连接所述工位转换底盘的侧壁，所述第一电机设置在所述第一支撑座的内部，所述第一电机的输出轴穿过所述第一支撑座的一端的一表面，且套设有所述第一同步带轮，所述第二同步带轮可转动地设置在所述第一支撑座的另一端的一表面上，所述第一同步带套设在所述第一同步带轮和所述第二同步带轮上，所述第二同步带轮的一表面的中心设置有所述摄像头，所述夹紧盘套设在所述摄像头的外壳上，所述第二同步带轮的一表面上间隔均匀设置有多个弧形的第一滑槽，多个所述第一滑槽呈波轮形状排列，所述夹紧盘间隔均匀设置有多个贯穿所述夹紧盘的两相对表面的条形的第二滑槽，多个所述第二滑槽呈放射线形状排列，每一所述第一滑槽对应每一所述第二滑槽，每一所述夹持柱的一端插入每一所述第一滑槽，每一所述夹持柱的另一端穿过对应的每一所述第二滑槽，所述夹持柱可在所述第一滑槽和所述第二滑槽中移动；

所述钥匙件包括：第二支撑座、第二电机和钥匙，所述第二支撑座的一表面连接所述工位转换底盘的侧壁，所述第二电机设置在所述第二支撑座的内部，所述第二电机的输出轴穿过所述第二支撑座相对的另一表面，且通过联轴器连接所述钥匙的一端；

所述检测件包括：第三支撑座和检测器，所述第三支撑座的一表面连接所述工位转换底盘的侧壁，所述检测器可拆卸地设置在所述第三支撑座上，所述检测器为超声波检测器、地电波检测器或电磁波检测器。

2.根据权利要求1所述的机械臂结构，其特征在于：所述子机械臂的数量为三个，分别为第一子机械臂、第二子机械臂和第三子机械臂。

3.根据权利要求2所述的机械臂结构，其特征在于，所述第一子机械臂包括：第一U型板、两相对设置的第一旋转臂和第三电机；

两所述第一旋转臂的一端位于所述第一U型板的开口内，两所述第一旋转臂的一端各通过一第一转轴与所述第一U型板的两侧板连接，两所述第一旋转臂的相对的表面通过多个第一连杆连接在一起，所述第三电机安装在一所述第一旋转臂的一端的与另一所述第一旋转臂相对的表面上，所述第三电机的输出轴与一所述第一转轴连接。

4.根据权利要求3所述的机械臂结构，其特征在于，所述第二子机械臂包括：第二U型板、两相对设置的第二旋转臂和第四电机；

所述第二U型板位于两所述第一旋转臂的另一端之间，所述第二U型板的两侧板各通过一第二转轴与两所述第一旋转臂的另一端连接，所述第二旋转臂的一端连接所述第二U型板的底板的外表面，所述第二旋转臂的相对的表面通过多个第二连杆连接在一起，所述第四电机安装在所述第二U型板的一侧板的内表面上，所述第四电机的输出轴与一所述第二转轴连接。

5.根据权利要求4所述的机械臂结构，其特征在于，所述第三子机械臂包括：第三U型板、第五电机、第三同步带轮、第四同步带轮和第二同步带；

所述第三U型板位于两所述第二旋转臂的另一端之间，所述第三U型板的两侧板各通过一第三转轴与两所述第二旋转臂的另一端连接，所述第五电机安装在两所述第二旋转臂上，所述第五电机的输出轴穿过一所述第二旋转臂，所述第三同步带轮和所述第四同步带轮均位于一所述第二旋转臂的外侧，所述第三同步带轮套设在所述第五电机的输出轴上，所述第四同步带轮套设在与所述第三同步带轮同侧的一所述第三转轴上，所述第二同步带套设在所述第三同步带轮和所述第四同步带轮上。

6.根据权利要求5所述的机械臂结构，其特征在于，所述检测部还包括：第六电机，所述第六电机安装在所述第三U型板的底板的内表面上，所述第六电机的输出轴穿过所述第三U型板的底板与所述转盘连接。

7.一种检测机器人，其特征在于，包括：如权利要求1～6任一项所述的机械臂结构。