CN113334343A - 一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统，机械操作手包括基座、肩座、大臂、小臂、传动肘、传动腕和控制手柄；所述肩座与所述基座通过第一转轴转动连接；所述大臂与所述肩座通过第二转轴转动连接；所述小臂与所述大臂通过第三转轴转动连接；所述传动肘与所述小臂通过第四转轴转动连接；所述传动腕与所述传动肘通过第五转轴转动连接；所述控制手柄与所述传动腕通过第六转轴转动连接。主从随动式配网带电作业机器人系统包括从手视频监控装置、从手机器人、从手控制器、主手视频监视装置、主手控制器和机械操作手。本发明能够适应多种高空作业工况环境，提高工作效率，减少高空作业安全隐患。

Description

一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统。

背景技术

在高空高压作业环境中，操作人员需攀爬至距离地面几十米的高空中进行作业，并且长时间处于高温、高压和强磁场的危险环境中，也要忍受风吹、日晒和雨淋的摧残，对操作人员在心理和生理上都有极大的挑战，在如此高强度的工作环境下，稍有不慎就有可能造成人员伤亡，给家庭和社会造成严重的损失。

随着科学技术的发展，采用主从遥控操作技术，可以最大限度的降低现场施工人员的危险度和工作强度，减少了经济和人员的投入，并提高国网运行的安全性。

目前，市场上流行的高空作业机器人，存在机械臂与作业对象的相对位置难以确定，机械臂与机械臂之间发生干涉，主手与从手机器人之间配合不够精确等问题，鉴于此，快速发展高空带点作业机器人变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统，用于解决上述至少一个技术问题，其能够适应多种高空作业工况环境，提高工作效率，减少高空作业安全隐患。

本发明的实施例是这样实现的：

一种机械操作手，其包括基座、肩座、大臂、小臂、传动肘、传动腕和控制手柄。

所述肩座与所述基座通过第一转轴转动连接。

所述大臂与所述肩座通过第二转轴转动连接。

所述小臂与所述大臂通过第三转轴转动连接。

所述传动肘与所述小臂通过第四转轴转动连接。

所述传动腕与所述传动肘通过第五转轴转动连接。

所述控制手柄与所述传动腕通过第六转轴转动连接。

所述控制手柄固定在所述传动腕上。

在本发明较佳的实施例中，上述机械操作手的所述第二转轴与所述第一转轴垂直。

所述第三转轴与所述第二转轴平行。

所述第四转轴与所述第三转轴平行。

所述第五转轴与所述第四转轴垂直。

所述第六转轴与所述第五转轴垂直。

其技术效果在于：所述基座、肩座、大臂、小臂、传动肘和传动腕依此两两之间通过旋转轴互相连接，且通过转轴进行相对运动和锁定，根据工况环境需要，旋转角度比例可以自主调整，有利于进行高精度作业。

在本发明较佳的实施例中，上述机械操作手的所述控制手柄上设置有安全使能开关键及其他功能控制按键。

所述安全使能开关键在所述控制手柄的一端伸出或缩回。

操作者通过控制手柄按下安全使能开关键，使机械操作手与从手机器人连通，实现从手机器人与机械操作手同步动作，松开安全使能开关键，使机械操作手与从手机器人不连通。

多个功能按键实现从手机器人位姿XYZ三个方向的移动、单轴锁定、多轴锁定、从手机器人末端不同工具切换。

一种主从随动式配网带电作业机器人系统，其包括从手视频监控装置、从手机器人、从手控制器、主手视频监视装置、主手控制器和如权利要求3所述的机械操作手。

所述主手控制器和所述机械操作手固定在主手安装架上。

所述从手控制器、所述从手机器人和所从手视频监控装置固定在绝缘斗臂车上。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器与所述机械操作手电路连接。

所述主手控制器与所述从手控制器光纤信号连接。

所述主手控制器调整所述机械操作手的姿态和位置，或根据所述机械操作手的姿态和位置，向所述从手控制器下发调整指令。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器与所述从手视频监控装置光纤信号连接。

所述从手视频监控装置监测所述从手机器人的作业信息，传输至所述主手控制器。

其技术效果在于：通过从手视频监控装置实时显示机械臂作业环境全景画面，显示机械臂的3D姿态信息，操作者通过控制面板上的实体按键对云台进行上下、左右旋转以及摄像头变焦操作，形成立体图像和近距离图像并反馈给操作者，便于操作者掌握环境信息并安全操控机器人。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器与所述主手视频监视装置电信号连接。

所述主手视频监视装置监测所述机械操作手的作业信息，所述主手控制器根据轴关节旋转角度换算比例进行角度转换，并将转换后的角度信息传输至所述从手控制器。

其技术效果在于：主手视频监视装置监测机械操作手的旋转角度与位置信息，根据轴关节旋转角度换算比例进行角度转换，并将转换后的角度信息发出，而角度换算比例也可以自主设置。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器与所述控制手柄电路连接。

所述控制手柄控制所述主手控制器与所述从手控制器的连通。

其技术效果在于：按下所述控制按键，所述机械操作手与所述从手机器人联通；松开所述控制按键，切断所述机械操作手与所述从手机器人之间的联通。所述控制按键可以保证带电作业项目安全进行，防止所述控制手柄脱落或无意碰撞手柄时，所述从手机器人进行不必要的运动而发生意外。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述从手控制器与所述从手机器人电路连接。

所述从手控制器接受所述主手控制器的操作指令，调整所述从手机器人的姿态和位置，到达预定作业位置。

其技术效果在于：从手控制器接受所述主手控制器发出的指令，给从手机器人发出运动指令，并监测从手机器人轴关节的角度信息。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述从手机器人采用伺服电机驱动。

其技术效果在于：在接收从手控制器的操作指令后，调整机械臂姿态和位置，达到预定作业位置，在从手机器人末端安装不同作业工具，满足不同工况的需求。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供了一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统，可以快速高效的判断操作位置的准确性，应对户外恶劣工作环境，提高工作效率和安全性，提高作业临场感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明机械操作手的一侧结构示意图；

图2为本发明机械操作手的另一侧结构示意图；

图3为本发明机械操作手的主手安装架结构示意图；

图4为本发明绝缘斗臂车结构示意图。

图中：1-机械操作手；11-基座；12-肩座；13-大臂；14-小臂；15-传动肘；16-传动腕；17-控制手柄；171-控制按键；2-主手控制器；3-从手控制器；4-从手机器人；5-从手视频监控装置；6-绝缘斗臂车；7-主手安装架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种机械操作手，其包括基座11、肩座12、大臂13、小臂14、传动肘15、传动腕16和控制手柄17。

所述肩座12与所述基座11通过第一转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述大臂13与所述肩座12通过第二转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述小臂14与所述大臂13通过第三转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述传动肘15与所述小臂14通过第四转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述传动腕16与所述传动肘15通过第五转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述控制手柄17与所述传动腕16通过第六转轴转动连接且机械限制一定角度。

所述机械操作手六个转轴与从手机器人4的六个旋转轴存在相应的映射关系。

在本发明较佳的实施例中，上述机械操作手的所述第二转轴与所述第一转轴垂直。

所述第三转轴与所述第二转轴平行。

所述第四转轴与所述第三转轴平行。

所述第五转轴与所述第四转轴垂直。

所述第六转轴与所述第五转轴垂直。

其技术效果在于：所述基座11、肩座12、大臂13、小臂14、传动肘15和传动腕16依此两两之间通过旋转轴互相连接，且通过转轴进行相对运动和锁定，根据工况环境需要，旋转角度比例可以自主调整，有利于进行高精度作业。

在本发明较佳的实施例中，上述机械操作手的所述控制手柄17上设置有控制按键171。

所述控制按键171在所述控制手柄17的一端伸出或缩回。

所述控制手柄17预留多个功能按键，操作者可根据工况环境需要，自主定义功能按键的功能，对作业进行进一步的操作控制。

所述功能按键具备一键切换功能，操作者可根据工况环境选择不同作业工具，减少主手按键数量，实现同一功能按键控制不同系列作业工具进行作业。

其技术效果在于：操作者通过控制手柄17按下控制按键171，使机械操作手1与从手机器人4连通。松开控制按键171，使机械操作手1与从手机器人4断开连接。控制按键171实现了从手机器人位姿XYZ三个方向的移动、单轴锁定、多轴锁定、从手机器人末端不同工具切换。

请参照图1至图4，本发明的第二个实施例提供一种主从随动式配网带电作业机器人系统，其包括从手视频监控装置5、从手机器人4、从手控制器3、主手视频监视装置、主手控制器2和如权利要求3所述的机械操作手1。

所述主手控制器2和所述机械操作手1固定在主手安装架3上。

所述从手控制器3、所述从手机器人4和所从手视频监控装置5固定在绝缘斗臂车6上。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器2与所述机械操作手1电路连接。

所述主手控制器2与所述从手控制器3光纤信号连接。

所述主手控制器2调整所述机械操作手1的姿态和位置，或根据所述机械操作手1的姿态和位置，向所述从手控制器3下发调整指令。

左机械操作手控制左从手机器人，右机械操作手控制右从手机器人，移动位姿保持一致。

所述机械操作手1的各个轴关节内部都装有角度传感器。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器2与所述从手视频监控装置5光纤信号连接。

所述从手视频监控装置5监测所述从手机器人4的作业信息，传输至所述主手控制器2。

其技术效果在于：通过从手视频监控装置5实时显示机械臂作业环境全景画面，显示机械臂的3D姿态信息，操作者通过控制面板上的实体按键对云台进行上下、左右旋转以及摄像头变焦操作，形成立体图像和近距离图像并反馈给操作者，便于操作者掌握环境信息并安全操控机器人。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器2与所述主手视频监视装置电信号连接。

所述主手视频监视装置监测所述机械操作手1的作业信息，所述主手控制器2根据轴关节旋转角度换算比例进行角度转换，并将转换后的角度信息传输至所述从手控制器3。

其技术效果在于：主手视频监视装置监测机械操作手1的旋转角度与位置信息，根据轴关节旋转角度换算比例进行角度转换，并将转换后的角度信息发出，而角度换算比例也可以自主设置。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述主手控制器2与所述控制手柄17电路连接。

所述控制手柄17控制所述主手控制器2与所述从手控制器3的连通。

其技术效果在于：按下所述控制按键171，所述机械操作手1与所述从手机器人4联通；松开所述控制按键171，切断所述机械操作手1与所述从手机器人4之间的联通。所述控制按键171可以保证带电作业项目安全进行，防止所述控制手柄17脱落或无意碰撞手柄时，所述从手机器人4进行不必要的运动而发生意外。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述从手控制器3与所述从手机器人4电路连接。

所述从手控制器3接受所述主手控制器2的操作指令，调整所述从手机器人4的姿态和位置，到达预定作业位置。

其技术效果在于：从手控制器3接受所述主手控制器2发出的指令，给从手机器人4发出运动指令，并监测从手机器人4轴关节的角度信息。

在本发明较佳的实施例中，上述主从随动式配网带电作业机器人系统的所述从手机器人4采用伺服电机驱动。

其技术效果在于：在接收从手控制器3的操作指令后，调整机械臂姿态和位置，达到预定作业位置，在从手机器人4末端安装不同作业工具，满足不同工况的需求。

请参照图1至图4，本发明的第三个实施例提供一种主从随动式配网带电作业机器人系统的操作步骤，包括：

打开控制开关，进行设备连接，通过显示器察看机械臂所在初始位置。

判断机械臂末端与待作业目标之间的距离和相对位置，并判断操作范围是否安全。

操作者按下机械操作手1的控制按键171旋转各个轴关节，控制从手机器人4的机械臂产生相一致的运动，使机械臂末端移动至作业目标附近。

操作者通过控制手柄上17的功能键，可以一键锁定所有轴关节，也可以选择锁定某个轴关节，在进行位置微调整后，控制机械臂末端的加持工具加紧和松开。

在整个操作过程中，操作者通过显示器实时监测机械臂的运动情况并作出正确的操作，在完成作业后，将机械臂返回到初始位置，并正确切断电源。

本发明实施例旨在保护一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统，具备如下效果：

本发明提供了一种机械操作手及其主从随动式配网带电作业机器人系统，可以快速高效的判断操作位置的准确性，应对户外恶劣工作环境，提高工作效率和安全性，提高作业临场感。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种机械操作手，其特征在于，包括基座(11)、肩座(12)、大臂(13)、小臂(14)、传动肘(15)、传动腕(16)和控制手柄(17)；

所述肩座(12)与所述基座(11)通过第一转轴转动连接；

所述大臂(13)与所述肩座(12)通过第二转轴转动连接；

所述小臂(14)与所述大臂(13)通过第三转轴转动连接；

所述传动肘(15)与所述小臂(14)通过第四转轴转动连接；

所述传动腕(16)与所述传动肘(15)通过第五转轴转动连接；

所述控制手柄(17)与所述传动腕(16)通过第六转轴转动连接。

2.根据权利要求1所述的机械操作手，其特征在于，

所述第二转轴与所述第一转轴垂直；

所述第三转轴与所述第二转轴平行；

所述第四转轴与所述第三转轴平行；

所述第五转轴与所述第四转轴垂直。

所述第六转轴与所述第五转轴垂直。

3.根据权利要求2所述的机械操作手，其特征在于，

所述控制手柄(17)上设置有控制按键(171)；

所述安全使能开关键(171)在所述控制手柄(17)的一端伸出或缩回。

4.一种主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，包括从手视频监控装置(5)、从手机器人(4)、从手控制器(3)、主手视频监视装置、主手控制器(2)和如权利要求3所述的机械操作手(1)；

所述主手控制器(2)和所述机械操作手(1)固定在主手安装架(3)上；

所述从手控制器(3)、所述从手机器人(4)和所从手视频监控装置(5)固定在绝缘斗臂车(6)上。

5.根据权利要求4所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，

所述主手控制器(2)与所述机械操作手(1)电路连接；

所述主手控制器(2)与所述从手控制器(3)光纤信号连接；

所述主手控制器(2)调整所述机械操作手(1)的姿态和位置，或根据所述机械操作手(1)的姿态和位置，向所述从手控制器(3)下发调整指令。

6.根据权利要求5所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，

所述主手控制器(2)与所述从手视频监控装置(5)光纤信号连接；

所述从手视频监控装置(5)监测所述从手机器人(4)的作业信息，传输至所述主手控制器(2)。

7.根据权利要求6所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，

所述主手控制器(2)与所述主手视频监视装置电信号连接；

所述主手视频监视装置监测所述机械操作手(1)的作业信息，所述主手控制器(2)根据轴关节旋转角度换算比例进行角度转换，并将转换后的角度信息传输至所述从手控制器(3)。

8.根据权利要求7所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，

所述主手控制器(2)与所述控制手柄(17)电路连接；

所述控制手柄(17)控制所述主手控制器(2)与所述从手控制器(3)的连通。

9.根据权利要求8所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，

所述从手控制器(3)与所述从手机器人(4)电路连接；

所述从手控制器(3)接受所述主手控制器(2)的操作指令，调整所述从手机器人(4)的姿态和位置，到达预定作业位置。

10.根据权利要求9所述的主从随动式配网带电作业机器人系统，其特征在于，所述从手机器人(4)采用伺服电机驱动。

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