CN112467422A - 一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，包括接地头装置，接地头装置底部与机械臂连接；所述接地头装置包括相对且间隔设置的上部导电块和下部导电块，下部导电块与往复移动装置连接，往复移动装置能够驱动下部导电块远离或靠近上部导电块进而夹持或松开接地线；上部导电块和下部导电块在相对应夹持部位设置凹槽，上部导电块的凹槽内安装压力传感器，上部导电块和下部导电块的相对侧安装红外对射探测器。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
变电站挂拆接地线是变电站日常维护作业中的一个重要组成部分，但发明人发现，由于变电站设备安装高度高，需悬挂接地线的位置较高，工作人员工作时，利用操作杆在地面进行操作，往往因为操作杆刚性差、接地线本身较重、截面积大、长度较长；同时，变电站设备情况复杂，位置多变，使得现场操作人员很难完成挂接工作，并且操作人员站在人字梯上高度过高，具有工作人员从梯子上掉落的危险，存在安全隐患；此外，高压带电设备及线路附近电磁环境复杂，存在强烈的磁场干扰，易出现信号缺失等问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，该装置方便工作人员及机器人进行操作，使得挂拆接地线更加安全快捷，适用于多种情况多种角度下接地线的挂拆工作，同时在挂接接地线过程中，考虑到导线的弧垂，加入了压力传感监测，保证导线的完整性，同时兼顾接地线的抓牢程度，安全可靠，省时省力。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，包括接地头装置，接地头装置底部与机械臂连接；所述接地头装置包括相对且间隔设置的上部导电块和下部导电块，下部导电块与往复移动装置连接，往复移动装置能够驱动下部导电块远离或靠近上部导电块进而夹持或松开接地线；上部导电块和下部导电块在相对应夹持部位设置凹槽，上部导电块的凹槽内安装压力传感器，上部导电块和下部导电块的相对侧安装红外对射探测器。
作为进一步的技术方案，所述往复移动装置与动力装置连接，动力装置与控制装置连接；所述压力传感器和红外对射探测器均与控制装置连接。
作为进一步的技术方案，所述控制装置包括无线通讯模块、动力装置控制模块和接地线导通检测模块，无线通讯模块用以接收遥控器的控制信号，动力装置控制模块用以控制动力装置的启停和正反转，接地线导通监测模块用以监测上部导电块、下部导电块与接地线之间是否紧密贴合。
作为进一步的技术方案，所述接地线导通检测模块包括两个检测端子和检测电路，一个检测端子位于上部导电块，另一个检测端子位于下部导电块，检测端子与检测电路连接，检测电路与控制装置连接。
作为进一步的技术方案，所述往复移动装置包括丝杠，丝杠穿过下部导电块并与上部导电块连接，下部导电块与丝杠通过螺纹配合连接，丝杠旋转能够带动下部导电块往复移动。
作为进一步的技术方案，所述上部导电块还与中部导轨连接，中部导轨穿过下部导电块设置。
作为进一步的技术方案，所述丝杠底部位置设置接近开关，接近开关与控制装置通信。
作为进一步的技术方案，所述机械臂底部固定于绝缘操作杆，绝缘操作杆底部与机器人夹持把手连接，机器人夹持把手可供机器人手爪夹持。
作为进一步的技术方案，所述机械臂包括支架，支架与底部旋转关节连接，底部旋转关节与底部俯仰关节固定，底部俯仰关节与第一杆连接；第一杆顶部与中部俯仰关节连接，中部俯仰关节与中部旋转关节固定，中部旋转关节与第二杆连接；第二杆端部与末端俯仰关节连接，末端俯仰关节与末端旋转关节固定，末端旋转关节与接地头装置连接。
作为进一步的技术方案，所述底部旋转关节、底部俯仰关节、中部俯仰关节、中部旋转关节、末端俯仰关节、末端旋转关节均与动力装置连接，且各关节连接的动力装置相互独立。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
本发明的挂拆接地线装置，通过往复移动装置，可以自动带动下部导电块接近或原理上部导电块，进而夹紧或松开接地线，将工人的手动转动接地线杆的工作方式优化为借助电动工具旋转进行夹紧和松开的操作，可节省大量体力，同时相较于人为的操作，耗时更短，操作也更为方便。
本发明的挂拆接地线装置，在上部导电块和下部导电块设置压力传感器和红外对射探测器，使得接地线挂拆更加精准到位，在接地线夹紧的同时使导线和电机等设备都不致损坏。
本发明的挂拆接地线装置，采用六自由度机械臂，可适用于接地线多角度挂拆，使得接地线挂拆工具动作更加灵活，适用于多种情况和条件下的接地线挂拆工作，使得挂接地线工作更加方便快捷。
本发明的挂拆接地线装置，具有检测接地线是否连接导通的功能，可以有效的防止接地线连接不牢固，设备或线路带电操作等危险情况的出现。
本发明的挂拆接地线装置，可用于高空检修作业机器人上，该工具提供有供机器人夹持的夹持把手，同时工具底部安装夹持把手，支持将工具安装到机器人机械臂上，供机器人使用。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的挂拆接地线装置的示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的接地头装置电气原理图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的机械臂电气原理图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的接地头装置示意图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的机械臂结构示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1、接地头装置，2、机械臂，3、绝缘操作杆，4、机器人夹持把手，5、上部导电块，6、中部导轨，7、下部导电块，8、丝杠，9、压力传感器，10、红外对射探测器，11、石墨铜套轴承，12、上部轴承，13、接近开关，14、控制箱，15、电源开关，16、信号接收器，17、支杆，18、底部旋转关节，19、底部俯仰关节，20、中部俯仰关节，21、中部旋转关节，22、末端俯仰关节，23、末端旋转关节，24、支架，25、第一杆，26、第二杆。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。
术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置。
本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其组成可分为几下几个部分：接地头装置1、多自由度动作的机械臂2、绝缘操作杆3。
接地头装置1底部与机械臂2连接，机械臂2底部固定于绝缘操作杆3，绝缘操作杆3底部与机器人夹持把手4连接，机器人夹持把手可供机械手爪夹持。
绝缘操作杆位于多自由度远程遥控式挂接地线装置的底部，比常见操作杆较粗，用于支撑起可多自由度动作的机械臂。
多自由度动作的机械臂为六自由度机械臂，机械臂的下方有一支架，通过四个螺栓将机械臂固定于绝缘操作杆上方，机械臂的末端固定接地头装置，在具体连接时，在接地头装置下方安装一较粗支杆，机械臂的末端有与该支杆匹配的凹槽，接地头装置通过支杆与凹槽的过硬配合固定于机械臂末端，机械臂有六个自由度，用于带动接地头装置进行多自由度动作，实现多角度挂接接地头的目的。
如图4所示，接地头装置包括接地线卡扣组件、动力装置、控制装置、电源装置。
接地线卡扣组件为一块“工”字形状的导电体，其具体由上部导电块5、中部导轨6、下部导电块7和丝杠8组成；上部导电块和下部导电块相对且间隔设置，中部导轨与上部导电块通过螺栓固定连接，中部导轨与下部导电块通过一石墨铜套轴承11连接，并穿过下部导电块与控制箱14固定相连。
本实施例中，接地线卡扣组件是由铸铁材质做成，整体呈两侧同时开口的“工”字形状，便于工作人员挂拆接地线。
丝杠8与上部导电块通过一上部轴承12连接，下部导电块中部有与丝杠相互啮合的螺纹，丝杠与下部导电块螺纹配合连接，丝杠可带动下部导电块上下移动。丝杠穿过下部导电块与控制箱内的动力装置相连，动力装置可采用电机，电机轴可带动丝杠旋转，经由丝杠和下部导电块的螺纹配合以及中部导轨的限制作用，将旋转运动转换成升降运动，使得下部导电块远离或靠近上部导电块移动，进而与上部导电块配合夹持或松开导线。
上部导电块和下部导电块均呈板状结构，上部导电块和下部导电块在相对应夹持部位设置凹槽，以便于给导线提供更贴合的夹紧力。
上部导电块和下部导电块的相对侧安装有一红外对射探测器10，用于检测并反馈导线是否进入上部导电块和下部导电块之间，上部导电块的凹槽内安装有一压力传感器9，用于检测导线是否卡接到位并防止导线卡接过紧对线缆造成伤害，使得外皮破损，留下安全隐患，且可以防止电机发生堵转现象进而损坏电机。
在丝杠与控制箱连接部位安装一常开型接近开关13，当丝杠旋转带动下部导电块向下移动至此处时，接近开关闭合，并发出警报声，从而防止丝杠下降幅度过大导致的电机堵转问题。
该接地线卡扣组件分布有与接地线相连接的螺丝，可直接将接地线与接地线卡扣组件连接导通。
控制装置安装于控制箱内，内部有无线通讯模块、电机控制模块和接地线导通检测模块，无线通讯模块主要负责接收遥控器的控制信号，电机控制模块控制动力装置的启停和正反转，接地线导通监测模块负责监测接地线卡扣组件与接地线之间是否紧密贴合，保持导通。电源装置与动力装置相连接，固定于控制箱侧面，并设置电源开关15，通过电源开关控制其启停，拥有充电接口，可以反复充电使用。控制箱底部设置信号接收器16，以接收遥控器的无线控制信号。
本实施例中，为丝杠提供动力的动力装置采用直流无刷电机，直流无刷电机通过安装板安装于控制箱内部，借助于控制箱内部的导向柱，直流无刷电机依附于安装板可沿导向柱上下运动。直流无刷电机经减速器后输出轴连接丝杠，直流无刷电机控制线连接到控制装置，由控制装置控制电机的启停和正反转，进而操作丝杠对线缆的夹紧和松开工作。
由控制装置设置，可实现对接地头装置的电力控制，而通过无线通讯模块的设置，可以远程控制接地头装置。
控制箱底部设置支杆17，通过支杆17与机械臂2实现连接。
无线通讯模块其上的天线通过控制箱下部的开口，延伸到控制箱外部，有利于接收遥控器的信号。为防止高压电设备和电缆的强烈磁场的干扰，无线通讯模块采用nRF24L01发射模块，借助2.4GHz～5GHz的公有频率段进行信号的传输，无线通讯模块与信号接收器连接，信号接收器与信号发射器为一对一匹配模式，防止控制信号串扰，发生误动作等问题。电机控制模块响应无线通讯模块中信号接收器接收到的指令，控制电机控制模块发出启停或正反转的命令，达到控制电机的目的。接地线导通检测模块由两个检测端子和检测电路组成，其中两个检测端子分别位于接地线卡扣组件的上部和下部，末端由弹性触片构成，两个检测端子与检测电路连接，检测电路位于无线通讯模块旁，检测电路与控制装置连接，受控制装置控制是否进行检测接地线导通情况。
电源装置由充电式锂电池和充电电路构成，锂电池固定于控制箱上部，其上所引出的电源线连接到信号接收器的输入端子上，借助信号接收器，给电机供电。
如图5所示，机械臂2为六自由度小型机械臂，机械臂的每个自由度有一专用电机单独控制，专用电机位于每个自由度的连接处，使用六个电机对每个自由度分别进行控制，所需控制器和驱动器位于控制箱内部，通过控制装置对其实现远程控制。
具体的，机械臂包括支架24、底部旋转关节18、底部俯仰关节19、中部俯仰关节20、中部旋转关节21、末端俯仰关节22、末端旋转关节23；支架24位于底部并与绝缘操作杆3连接，支架与底部旋转关节18连接，底部旋转关节18与底部俯仰关节19固定，底部俯仰关节19与第一杆25连接，通过底部旋转关节，可带动第一杆旋转动作，通过底部俯仰关节可带动第一杆俯仰动作；第一杆顶部与中部俯仰关节20连接，中部俯仰关节20与中部旋转关节21固定，中部旋转关节21与第二杆26连接，通过中部俯仰关节可带动第二杆俯仰动作，通过中部旋转关节，可带动第二杆旋转动作；第二杆端部与末端俯仰关节22连接，末端俯仰关节22与末端旋转关节23固定，末端旋转关节23与接地头装置连接，通过末端俯仰关节可带动接地头装置俯仰，通过末端旋转关节可带动接地头装置旋转；经由整个机械臂的带动，接地头装置可实现六个自由度的动作。
底部旋转关节18、底部俯仰关节19、中部俯仰关节20、中部旋转关节21、末端俯仰关节22、末端旋转关节23均与动力装置连接，动力装置可采用电机，且各关节连接的动力装置相互独立，从而实现对各个自由度的独立控制。
在具体进行挂拆接地线操作时，挂拆接地线装置作为机器人的末端作业工具，其机器人夹持把手4可夹持于机器人手爪，进而通过高空检修作业机器人进行相应工作，无需人员手工操作，大大提高了安全性；
通过遥控器远程控制控制装置，进而控制机械臂的各个关节进行动作，从而驱动接地头装置在六个自由度内动作；而后通过遥控器远程控制控制装置，进而控制为丝杠提供动力的动力装置工作，驱动丝杠旋转，进而带动下部导电块远离上部导电块移动，整个接地线卡扣组件张开，电线进入接地线卡扣组件后，驱动丝杠旋转，进而带动下部导电块靠近上部导电块移动，进而夹紧电线。通过压力传感器的监测，可以确保上部导电块和下部导电块夹紧电线而又不会损坏电线。
本发明的挂拆接地线装置，采用电动式作业，节省人员体力消耗，操作人员可遥控电机的开关，节省作业时间。且其接地线导通检测功能，可避免接地线夹持不密切的情况，防止带电作业危险情况的出现。其卡接到位检测功能，可避免卡扣卡接不到位的情况，防止带电作业和损坏导线和电机等危险情况的出现。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，包括接地头装置，接地头装置底部与机械臂连接；所述接地头装置包括相对且间隔设置的上部导电块和下部导电块，下部导电块与往复移动装置连接，往复移动装置能够驱动下部导电块远离或靠近上部导电块进而夹持或松开接地线；上部导电块和下部导电块在相对应夹持部位设置凹槽，上部导电块的凹槽内安装压力传感器，上部导电块和下部导电块的相对侧安装红外对射探测器。
2.如权利要求1所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述往复移动装置与动力装置连接，动力装置与控制装置连接；所述压力传感器和红外对射探测器均与控制装置连接。
3.如权利要求2所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述控制装置包括无线通讯模块、动力装置控制模块和接地线导通检测模块，无线通讯模块用以接收遥控器的控制信号，动力装置控制模块用以控制动力装置的启停和正反转，接地线导通监测模块用以监测上部导电块、下部导电块与接地线之间是否紧密贴合。
4.如权利要求3所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述接地线导通检测模块包括两个检测端子和检测电路，一个检测端子位于上部导电块，另一个检测端子位于下部导电块，检测端子与检测电路连接，检测电路与控制装置连接。
5.如权利要求1所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述往复移动装置包括丝杠，丝杠穿过下部导电块并与上部导电块连接，下部导电块与丝杠通过螺纹配合连接，丝杠旋转能够带动下部导电块往复移动。
6.如权利要求5所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述上部导电块还与中部导轨连接，中部导轨穿过下部导电块设置。
7.如权利要求5所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述丝杠底部位置设置接近开关，接近开关与控制装置通信。
8.如权利要求1所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述机械臂底部固定于绝缘操作杆，绝缘操作杆底部与机器人夹持把手连接，机器人夹持把手可供机器人手爪夹持。
9.如权利要求1所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述机械臂包括支架，支架与底部旋转关节连接，底部旋转关节与底部俯仰关节固定，底部俯仰关节与第一杆连接；第一杆顶部与中部俯仰关节连接，中部俯仰关节与中部旋转关节固定，中部旋转关节与第二杆连接；第二杆端部与末端俯仰关节连接，末端俯仰关节与末端旋转关节固定，末端旋转关节与接地头装置连接。
10.如权利要求9所述的多自由度远程遥控式挂拆接地线装置，其特征是，所述底部旋转关节、底部俯仰关节、中部俯仰关节、中部旋转关节、末端俯仰关节、末端旋转关节均与动力装置连接，且各关节连接的动力装置相互独立。
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