CN112303315B - 适用于阀门操作的智能机械手装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于阀门操作的智能机械手装置包括：阀门适配器，用于适配至阀门的操作手柄；驱动电机，用于输出驱动所述阀门适配器转动的动力；传送箱，用于设置所述驱动电机和所述阀门适配器之间以起到传动作用；控制器，至少用于向所述驱动电机发送控制信号；触摸显示屏，至少用于显示和设置所述阀门适配器的转动圈数；其中，所述阀门适配器与驱动电机分别与所述传动箱构成机械连接；所述驱动电机和所述触摸显示屏至少与所述控制器构成电性连接。本申请的有益之处在于提供了一种可以设置圈数数据和转矩数据的适用于阀门操作的智能机械手装置。

Description

适用于阀门操作的智能机械手装置

技术领域

本申请涉及智能机械手装置，具体涉及一种适用于阀门操作的智能机械手装置。

背景技术

现有阀门一般有两种控制方式，其中一种为手动把手，需要用户进行手动打开，对于一些大型管路，需要进行非常多圈数的操作，此时就不便于采用手动操作的方式，此时，会采用固定电动机驱动阀门的方式，从而自动实现对阀门的打开或关闭，但是这样无疑提高了成本和安装空间，尤其对一些不经常开闭的阀门，这无疑是一种浪费，并且，对于电控阀门，为了防止电控失效，该种阀门往往还设有备用手动装置，此时又会带来手动操作所面临的效率较低的问题。

为了解决以上方案的问题，在相关技术中，比如专利文献CN208123573U和CN107559479A提供了采用电动的手持式阀门机械手进行操作，用户可以随身携带，然后采用电动的方式驱动手动把手以解决以上的问题。

但是，该机械手装置在使用时往往取决于用户个人经验，在针对不同阀门时，以及由于阀门维护程度不一致时，用户无法很好控制整个进程，从而造成阀门或机械手装置损伤。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本申请提供一种适用于阀门操作的智能机械手装置包括：阀门适配器，用于适配至阀门的操作手柄；驱动电机，用于输出驱动所述阀门适配器转动的动力；传送箱，用于设置所述驱动电机和所述阀门适配器之间以起到传动作用；控制器，至少用于向所述驱动电机发送控制信号；触摸显示屏，至少用于显示和设置所述阀门适配器的转动圈数；其中，所述阀门适配器与驱动电机分别与所述传动箱构成机械连接；所述驱动电机和所述触摸显示屏至少与所述控制器构成电性连接。

进一步地，所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：换向开关，用于供用户操作以控制所述驱动电机的转动方向；所述换向开关电性连接至所述控制器或所述驱动电机。

进一步地，所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：扳机开关，用于供用户操作以手动控制所述驱动电机的转速；所述扳机开关电性连接至所述控制器或驱动电机。

进一步地，所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：电池包，用于可拆卸的结合到智能机械手为之供电。

进一步地，电路板，用于构成控制器与所述驱动电机、触摸显示屏、换向开关、扳机开关、电池包其中至少一个电性连接的电路。

进一步地，所述触摸显示屏设有一个圈数设置区域以供用户触摸以设定所述阀门适配器转动圈数。

进一步地，所述控制器包括：圈数控制单元，用于根据用户在所述触摸显示屏的圈数设置区域设置的圈数数据控制所述驱动电机的转子转动圈数。

进一步地，所述触摸显示屏设有一个转矩设置区域以供用户触摸以设定所述阀门适配器输出的转矩。

进一步地，所述控制器包括：转矩控制单元，用于根据用户在所述触摸显示屏的转矩设置区域设置的转矩数据控制所述驱动电机以使所述阀门适配器输出的转矩超过设定值时停止驱动。

进一步地，所述触摸显示屏设有：圈数仪表区域，用于以指针和圈数盘的方式实时显示所述阀门适配器的转动圈数；最大转矩区域，用于显示所述阀门适配器在本次工作中输出过的最大转矩数据；剩余圈数区域，用于显示所述阀门适配器在本次工作中剩余的圈数数据。

本申请的有益之处在于：提供了一种可以设置圈数数据和转矩数据的适用于阀门操作的智能机械手装置。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置的外形结构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置的模块架构示意图框图；

图3是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置的触摸显示屏的主UI界面示意图；

图4是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置的触摸显示屏的设置转矩数据的UI界面示意图；

图5是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置的触摸显示屏的设置圈数数据的UI界面示意图；

图6是根据本申请一种实施例的适用于阀门操作的智能机械手装置与手机交互的示意图。

图中附图标记的含义：

适用于阀门操作的智能机械手装置100,阀门适配器101，驱动电机102，传动箱103，连杆104，触摸显示屏105，第一壳体106，换向开关107，扳机开关108，第二壳体109，电池包110；手机200；

圈数设置区域f，转矩设置区c，圈数仪表区域b，最大转矩区域a，剩余圈数区域d。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1和图6所示，本申请的适用于阀门操作的智能机械手装置包括：阀门适配器、驱动电机、传动箱、控制器、触摸显示屏、换向开关、扳机开关、电池包、电路板。

其中，阀门适配器用于适配至阀门的操作手柄；驱动电机用于输出驱动阀门适配器转动的动力；传送箱用于设置驱动电机和阀门适配器之间以起到传动作用；控制器至少用于向驱动电机发送控制信号；触摸显示屏至少用于显示和设置阀门适配器的转动圈数。

阀门适配器与驱动电机分别与传动箱构成机械连接；驱动电机和触摸显示屏至少与控制器构成电性连接。

作为具体方案，传动箱中设有行星减速器和谐波减速器。驱动电机采用可以控制转速和转动圈数的无刷电机。

作为一种优选方案，触摸显示屏设置在阀门适配器和可拆卸电池包之间。作为一种扩展方案，阀门适配器可以采用通用接口安装至传动箱，这样可以适配不同的阀门把手。

作为具体方案，换向开关用于供用户操作以控制驱动电机的转动方向；换向开关电性连接至控制器或驱动电机。扳机开关，用于供用户操作以手动控制驱动电机的转速；扳机开关电性连接至控制器或驱动电机。

具体而言，换向开关可以采用直接接入主回路的方式改变驱动电机转动方向，或者采用发送不同信号给控制器而由控制器改变驱动电机驱动电路的方式改变转向。

具体而言，扳机开关可以采用类似变阻器直接接入主回路的方式改变驱动电机转速，或者采用根据扳机形成产生不同电压信号给控制器从而使控制器已改变占空比的方式改变驱动电机转速的方式。

作为具体方案，可以采用可充电的锂电池包，以可拆卸的方式进行供电。控制器设置于电路板，电路板构建一些外围电路以使整体的电气元件能够整合为整体系统。具体地，电路板用于构成控制器与驱动电机、触摸显示屏、换向开关、扳机开关、电池包其中至少一个电性连接的电路。

本申请的触摸显示屏可以用于实现设置参数数据方式来进行圈数和转矩的控制。

如图1所示，作为具体的方案，在实体结构上，适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：连杆、第一壳体和第二壳体。阀门适配器、驱动电机和传动箱构成一个整体，这个整体通过连杆连接到第一壳体，第一壳体形成有内部空间用于容纳电路板和控制器，并且用于安装触摸显示屏；第二壳体用于构成把手部分用于供用户握持，并且第二壳体形成一个用于结合电池包的结合部，以便可插拔电池包，这个结合部既可以实现结构连接也可以实现电气连接。

作为具体方案，触摸显示屏设有：圈数设置区域、转矩设置区域、圈数仪表区域、最大转矩区域、剩余圈数区域。

如图2所示，触摸显示屏在初始的主UI界面上划分这些区域，用户可以通过触控这些区域进行对应的操作。

具体而言，圈数设置区域用于供用户触摸以设定阀门适配器转动圈数；转矩设置区域用于供用户触摸以设定阀门适配器输出的转矩；圈数仪表区域，用于以指针和圈数盘的方式实时显示阀门适配器的转动圈数；最大转矩区域用于显示阀门适配器在本次工作中输出过的最大转矩数据；剩余圈数区域用于显示阀门适配器在本次工作中剩余的圈数数据。

在选择触摸转矩设置后，会出现图2所示的UI界面，采用拨钮选择并显示数据的方式可以快速设定所需的转矩保护值。

在选择圈数设置区域后，会出现图3所示的UI界面，采用直接数字输入方式，便于实现精确控制。

在完成设置后可以通过点击返回返回主界面。然后通过换向开关和扳机开关进行操作既可以完成设定的工作。

为了实现设定的功能，控制器包括：圈数控制单元、转矩控制单元和显示控制单元。

其中，圈数控制单元用于根据用户在触摸显示屏的圈数设置区域设置的圈数数据控制驱动电机的转子转动圈数。

转矩控制单元用于根据用户在触摸显示屏的转矩设置区域设置的转矩数据控制驱动电机以使阀门适配器输出的转矩超过设定值时停止驱动。

显示控制单元用于将控制器获取的数据在触摸显示屏的圈数仪表区域进行显示。作为一种优选方案，圈数仪表区域还采用数字方式显示即时圈数和转矩。

圈数控制可以通过驱动电机的霍尔传感器进行控制，转矩控制可以通过电机电流大小进行控制。

如图5所示，作为一种优选方案，本申请的适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：UWB模块、近程通讯模块和远程通讯模块。

其中，UWB模块可以实现对适用于阀门操作的智能机械手装置本身的定位以及相对阀门的定位，这样可以使适用于阀门操作的智能机械手装置获知当前处理的是哪一个阀门，这样用户可以调取历史数据进行设置。作为扩展方案，还可以RFID模块读取阀门的射频标签从而获得阀门的ID参数，从而实现精准控制。

近程通讯模块可以与手机进行数据交互和通讯，比如蓝牙配对，此时可以通过手机app设置圈数和转矩，或者，用触摸显示屏完成设置后，通过手机上传数据。后台服务器采用人工神经网络进行学习，从而更科学的设置转矩和圈数。

采用远程通讯模块可以实现远程数据上传，以收集所需的数据。或者由后台的资深工程师进行远程控制，从而从较远的现场进行操作，降低了现场人员的经验的要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适用于阀门操作的智能机械手装置，其特征在于：

所述适用于阀门操作的智能机械手装置包括：

阀门适配器，用于适配至阀门的操作手柄；

驱动电机，用于输出驱动所述阀门适配器转动的动力；

传送箱，用于设置所述驱动电机和所述阀门适配器之间以起到传动作用；

控制器，至少用于向所述驱动电机发送控制信号；

触摸显示屏，至少用于显示和设置所述阀门适配器的转动圈数；

其中，所述阀门适配器与驱动电机分别与所述传送箱构成机械连接；所述驱动电机和所述触摸显示屏至少与所述控制器构成电性连接；

所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：

换向开关，用于供用户操作以控制所述驱动电机的转动方向；

所述换向开关电性连接至所述控制器或所述驱动电机；

所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：

扳机开关，用于供用户操作以手动控制所述驱动电机的转速；

所述扳机开关电性连接至所述控制器或驱动电机；

所述适用于阀门操作的智能机械手装置还包括：电池包，用于可拆卸的结合到智能机械手为之供电；

电路板，用于构成控制器与所述驱动电机、触摸显示屏、换向开关、扳机开关、电池包其中至少一个电性连接的电路；

所述触摸显示屏设有一个圈数设置区域以供用户触摸以设定所述阀门适配器转动圈数；

所述控制器包括：

圈数控制单元，用于根据用户在所述触摸显示屏的圈数设置区域设置的圈数数据控制所述驱动电机的转子转动圈数；

所述触摸显示屏设有一个转矩设置区域以供用户触摸以设定所述阀门适配器输出的转矩；

所述控制器包括：

转矩控制单元，用于根据用户在所述触摸显示屏的转矩设置区域设置的转矩数据控制所述驱动电机以使所述阀门适配器输出的转矩超过设定值时停止驱动；

所述触摸显示屏设有：

圈数仪表区域，用于以指针和圈数盘的方式实时显示所述阀门适配器的转动圈数；

最大转矩区域，用于显示所述阀门适配器在本次工作中输出过的最大转矩数据；

剩余圈数区域，用于显示所述阀门适配器在本次工作中剩余的圈数数据；

所述智能机械手装置还包括：UWB模块、近程通讯模块和远程通讯模块；

其中，所述UWB模块用于实现对适用于阀门操作的智能机械手装置本身的定位以及相对阀门的定位；所述近程通讯模块可以与手机进行数据交互和通讯以通过手机app设置圈数和转矩；采用所述远程通讯模块可以实现远程数据上传以收集所需的数据。

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