CN113427484B - 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法 - Google Patents

一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113427484B
CN113427484B CN202110570088.0A CN202110570088A CN113427484B CN 113427484 B CN113427484 B CN 113427484B CN 202110570088 A CN202110570088 A CN 202110570088A CN 113427484 B CN113427484 B CN 113427484B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clamping jaw
screw rod
drainage
drainage wire
mechanical arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110570088.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113427484A (zh
Inventor
黄国方
甘志坚
陈向志
张静
刘晓铭
单超
周兴俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Nari Technology Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Nari Technology Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd, Nari Technology Co Ltd, State Grid Electric Power Research Institute filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202110570088.0A priority Critical patent/CN113427484B/zh
Publication of CN113427484A publication Critical patent/CN113427484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113427484B publication Critical patent/CN113427484B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08Gripping heads and other end effectors having finger members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0213Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by gears
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1694Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/639Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法,所述驱动电机与驱动蜗杆相连接,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆均与驱动蜗杆相啮合,用于带动第一夹爪和第二夹爪平移运动。本发明减少了电动机械臂受到引流线弯曲力作用导致的过载影响;抓线装置采用蜗轮蜗杆传动,逆向力传动自锁作用,减少了引流线弯曲力作用导致夹爪松开,抓线不稳,引流线滑落现象;本发明减少了作业故障发生率,大大提高了配网带电作业效率,缩短了作业时间,给用户带来了更好用电体验,提升了经济效益。

Description

一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法
技术领域
本发明涉及一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法,属于电力运维智能设备技术领域。
背景技术
随着社会不断进步,机器人在各行各业得到广泛应用。目前我国电力系统配电网的日常断接引流线工作主要采用人工带电作业方式。在带电作业过程中,作业人员通常是处在高电压、强电场的环境中,及其容易引发触电危险,造成人员身亡事故。带电作业机器人替代人工完成断接引流线等工作是非常有必有的。
配网带电作业机器人通常使用电驱动协作机械臂携带夹爪进行配网作业。配网带电作业机器人夹取引流线过程中,受到引流线刚度和重量影响,机械臂末端受到阻力较大,导致机械臂容易发生自锁保护。传统抓取引流线夹爪结构复杂,重量体积较大,减少了机器人安全工作空间,容易发生碰撞,用时,减少了机械臂有效工作负载,不能抓取过重或阻力过大的引流线。
现有技术中公开了一种夹爪机构及使用该夹爪的带电作业机器人,该夹爪机构,用于抓取引流线,包括驱动机构、第一夹爪和第二夹爪,驱动机构驱动第一夹爪和第二夹爪相向运动,以使引流线限位在第一夹爪和第二夹爪之间;第一夹爪和第二夹爪之间设置有导向部,导向部能够相对于第一夹爪和第二夹爪绕其自身的轴线转动,且导向部的周向表面能够与引流线相贴合,以使引流线能够相对于第一夹爪和第二夹爪沿其自身的长度方向滑动。该结构简单,重量轻,通过夹爪的导向指能很方便将引流线导入夹槽。但改进结构不能让引流线在夹爪中自由滑动,抓取引流线运动过程中如果没有加紧引流线时,引流线容易滑出。如果将引流线夹紧后进行移动,机械臂容易受到引流线刚度影响受到挠曲阻力过大,发生自锁保护。并且该结构不能夹取比夹槽口径小的引流线,容易夹不稳,受到轴向力和挠曲力时容易发生滑动,不能完成穿线作业。
综上所述,现有技术中抓取引流线的夹爪结构比较复杂、体积大、重量大,安装在电驱动协作机械臂上负载过大,在抓取移动引流线的运动过程,引流线的挠曲力会不断发生变化,造成机械臂在某方向上受到力过大,容易发生自锁保护现象。对于结构简单,体积重量小的夹爪,夹力太小,受到引流线重力或挠曲力影响,引流线夹不稳容易滑落。
发明内容
目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法。技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种配网带电作业自适应抓取引流线装置,包括驱动电机,所述驱动电机与驱动蜗杆相连接,用于带动驱动蜗杆转动,驱动蜗杆两侧分别设置有第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆均与驱动蜗杆相啮合,所述第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆一侧与第一夹爪底部移动连接,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆另一侧与第二夹爪底部移动连接,用于带动第一夹爪和第二夹爪平移运动。
作为优选方案,还包括实时力矩传感器,所述驱动电机与实时力矩传感器一端相连接。
作为优选方案,所述第一涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆;
所述第二涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆。
作为优选方案,所述第一夹爪、第二夹爪包括夹爪本体、指尖、连动杆和复位弹簧,指尖一端与夹爪本体前端转动连接,夹爪本体内移动连接有连动杆,连动杆一端与指尖相连接,另一端安装有滑动轮,所述滑动轮从夹爪本体中部一侧伸出,夹爪本体中部另一侧设置有梯形结构;本侧夹爪本体上的滑动轮与对侧夹爪本体上梯形结构的斜面相配合,用于梯形结构的斜面与滑动轮相接触时,滑动轮在梯形结构上移动带动连杆上下移动,从而带动指尖伸展与回收动作。
作为优选方案,所述连动杆上套接有复位弹簧。
作为优选方案,第一夹爪和第二夹爪对称安装在涡轮丝杆两端。
一种配网带电作业自适应抓取引流线方法,包括如下步骤:
采用激光雷达扫描作业环境,获取环境点云数据。
根据作业环境点云数据,将环境点云数据转换到机械臂坐标系下,得到转换后的环境点云数据。
根据引流线、行线特征,从转换后的环境点云数据中识别出引流线点云数据,并根据引流线点云数据提取出引流线在机械臂坐标系下的位置信息。
将除目标任务的引流线外的点云数据作为环境障碍物,根据引流线点云数据获取引流线末端向上指定长度作为引流线抓取位置,根据引流线抓取位置和抓取位置附近的引流线点云数据分布状态计算机械臂抓取引流线位姿,根据环境障碍物以及引流线位置信息进行运动轨迹规划,获到机械臂携带抓取引流线装置到达引流线抓取位置的各路点信息。
机械臂根据各路点信息进行运动,当抓取引流线装置到达抓取位置后,引流线位于第一夹爪和第二夹爪之间,驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪相向运动直到第一夹爪底部滑动轮与第二夹爪底部的梯形结构的斜面相接触,第二夹爪底部滑动轮与第一夹爪底部的梯形斜面相接触,梯形斜面推动滑动轮移动,滑动轮带动连动杆移动,连动杆推动夹爪本体顶端的指尖打开,将引流线锁在夹爪与指尖的范围内,引流线在夹爪与指尖之间可沿轴向自由移动。
机械臂获取引流线最终目标位,通过实时获取力矩传感器数据,对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,机械臂携带引流线到达最终目标位。
驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪继续相向运动,直到驱动电机的电流产生堵转电流停止驱动,完成夹紧引流线动作。
作为优选方案,将引流线的点云数据进行去噪优化。
作为优选方案,对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,具体步骤如下:
第一步:根据引流线最终目标位,机械臂进行运动轨迹规划,得到机械臂一系列路点信息,将路点信息以时间Δt为间隔进行分割,得到n个规划目标路点,其中第i个规划目标路点的关节值为Si,Si=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5],其中,Ji0、Ji1、Ji2、Ji3、Ji4、Ji5分别为第0~5关节的自由度值,i∈n。
第二步:获取实时力矩传感器的数据T。
第三步:根据力矩值T,计算第5关节自由度调整值Ji5′,Ji5′=Ji5+ζ*T其中,ζ为比例因子,根据自由度调整值Ji5′得到机械臂第i个规划目标路点调整关节值为Si′,Si′=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5′],根据Si′对机械臂进行运动控制。
第四步:获取当前机械臂实时关节值Sc,Sc=[Jc0,Jc1,Jc2,Jc3,Jc4,Jc5],其中,Jc0、Jc1、Jc2、Jc3、Jc4、Jc5分别为第0~5关节的实时自由度值。
第五步:分别比较第0~4关节自由度值的Ji0与Jc0,Ji1与Jc1,Ji2与Jc2,Ji3与Jc3,Ji4与Jc4是否都相等,|T|≤ε约束是否满足,其中,ε为挠力阈值;如果都相等且约束满足,是则进行下一步,否则跳到第二步继续执行。
第六步:判断i是否等于n,如果不等,则i=i+1,进入下一个路点机械臂控制;如果相等,完成了所有路点机械臂控制,到达了引流线最终目标位。
作为优选方案,力矩值T正负方向符合右手定则,逆时针方向力矩为正值,顺时针力矩为负值。
有益效果:本发明提供的一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法,减少了电动机械臂受到引流线弯曲力作用导致的过载影响;抓线装置采用蜗轮蜗杆传动,逆向力传动自锁作用,减少了引流线弯曲力作用导致夹爪松开,抓线不稳,引流线滑落现象;本发明减少了作业故障发生率,大大提高了配网带电作业效率,缩短了作业时间,给用户带来了更好用电体验,提升了经济效益。
附图说明
图1为抓取引流线装置的结构示意图。
图2为抓取引流线装置的传动机构结构示意图。
图3为抓取引流线装置的夹爪结构示意图。
图4为抓取引流线装置抓取引流线的结构示意图。
图5为配网带电作业机器人抓取引流线作业示意图。
图6为自适应抓取引流线方法的流程示意图。
图7为自适应控制抓取引流线装置的流程示意图。
图8为机械臂结构示意图。
其中,1第一夹爪;2第二夹爪;3第一涡轮丝杆;4驱动蜗杆;5第二涡轮丝杆;6实时力矩传感器;7驱动电机。其中,11为第一夹爪的夹爪本体;12为第一夹爪的连动杆;13为第一夹爪的复位弹簧;14为第一夹爪的指尖。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示,一种配网带电作业自适应抓取引流线装置,包括:第一夹爪1、第二夹爪2、第一涡轮丝杆3、驱动蜗杆4、第二涡轮丝杆5、实时力矩传感器6、驱动电机7。
所述驱动电机与驱动蜗杆相连接,用于带动驱动蜗杆转动,驱动蜗杆两侧分别设置有第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆均与驱动蜗杆相啮合,所述第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆一侧与第一夹爪底部移动连接,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆另一侧与第二夹爪底部移动连接,从而带动第一夹爪和第二夹爪平移运动。
所述驱动电机与实时力矩传感器一端相连接,实时力矩传感器另一端用于固定安装在机械臂末端,用于实时获取第一夹爪和第二夹爪受到引流线挠曲引起的力与力矩,将数据传给机器人运动控制处理节点,运动控制处理节点进行运动规划。
所述第一涡轮丝杆由涡轮21和丝杆22组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆;
所述第二涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆;第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆对称安装在驱动蜗杆两侧,驱动蜗杆通过蜗轮蜗杆传动方式同时驱动第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆。
如图3所示,所述第一夹爪、第二夹爪包括夹爪本体11、指尖14、连动杆12和复位弹簧13,指尖一端与夹爪本体前端转动连接,夹爪本体内移动连接有连动杆,连动杆一端与指尖相连接,另一端安装有滑动轮15,所述滑动轮从夹爪本体中部一侧伸出,夹爪本体中部另一侧设置有梯形结构16。本侧夹爪本体上的滑动轮与对侧夹爪本体上梯形结构的斜面相配合用于梯形结构的斜面与滑动轮相接触时,滑动轮在梯形结构上移动带动连杆上下移动,从而带动指尖伸展与回收动作。所述连动杆上套接有复位弹簧。
如图4-5所示,第一夹爪和第二夹爪对称安装在涡轮丝杆两端,保证抓取引流线装置中心点在对称轴上,当抓取引流线装置安装在机械臂01末端关节轴上时抓取引流线装置中心点在其旋转轴上,机械臂末端关节旋转过程不改变抓取引流线装置中心点位置,只改变姿态;第一夹爪与第一涡轮丝杆以滚珠丝杆连接,第一夹爪与第二涡轮丝杆以轴套形式滑动连接,第二夹爪与第二涡轮丝杆以滚珠丝杆连接,第二夹爪与第一涡轮丝杆以轴套形式滑动连接。
一种配网带电作业自适应抓取引流线方法,包括如下步骤:
配网带电作业机器人02抓取引流线前,采用激光雷达扫描作业环境,获取环境点云数据。
主控计算机根据作业环境点云数据,将环境点云数据转换到机械臂坐标系下,得到转换后的环境点云数据。用于目标识别时减少坐标转换计算量,方便主机械臂运动控制,提高机械臂运动控制效率。
根据引流线、行线特征,从转换后的环境点云数据中识别出引流线点云数据,并根据引流线点云数据提取出引流线在机械臂坐标系下的位置信息。将引流线的点云数据进行去噪优化。方便分析行线作业点选择与引线抓线点选择以及障碍物划分。
将除目标任务的引流线外的点云数据作为环境障碍物,根据引流线点云数据获取引流线末端向上指定长度作为引流线抓取位置,根据引流线抓取位置计算机械臂抓取引流线位姿,根据环境障碍物以及引流线位置信息进行运动轨迹规划,获到机械臂末端抓取引流线装置到达引流线抓取位置的各路点信息。
机械臂根据各路点信息进行运动,当抓取引流线装置到达抓取位置后,引流线位于第一夹爪和第二夹爪之间,驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪相向运动直到第一夹爪底部滑动轮与第二夹爪底部的梯形结构的斜面相接触,第二夹爪底部滑动轮与第一夹爪底部的梯形斜面相接触,梯形斜面推动滑动轮移动,滑动轮带动连动杆移动,连动杆推动夹爪本体顶端的指尖打开,将引流线锁在夹爪与指尖的范围内,引流线在夹爪与指尖之间可沿轴向自由移动。减少引流线受到约束力导致弯曲,对机械臂受外力影响运动。
机械臂获取引流线最终目标位,通过实时获取力矩传感器数据,对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,机械臂携带引流线到达最终目标位。机械臂自适应调整姿态,减少夹爪与引线之间阻力,避免机械臂自锁保护问题。
驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪继续相向运动,直到驱动电机的电流产生堵转电流停止驱动,完成夹紧引流线动作。配网带电作业机器人进行下一步穿线接线等作业。
对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,如图8所示,机械臂02包括第0关节011,第0关节011、第1关节012、第2关节013、第3关节014、第4关节015、第5关节016依次连接,所述第0关节与配网带电作业机器人01相连接,所述第5关节自由端与抓取引流线装置03的实时力矩传感器相连接,具体步骤如下:
第一步:根据引流线最终目标位,机械臂进行运动轨迹规划,得到机械臂一系列路点信息,将路点信息以时间Δt为间隔进行分割,得到n个规划目标路点,其中第i个规划目标路点的关节值为Si,Si=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5],其中,Ji0、Ji1、Ji2、Ji3、Ji4、Ji5分别为第0~5关节的自由度值,i∈n。
第二步:获取实时力矩传感器的数据T,其中力矩值T正负方向符合右手定则,逆时针方向力矩为正值,顺时针力矩为负值。
第三步:根据力矩值T,计算第5关节自由度调整值Ji5′,Ji5′=Ji5+ζ*T其中,ζ为比例因子,根据自由度调整值Ji5′得到机械臂第i个规划目标路点调整关节值为Si′,Si′=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5′],根据Si′对机械臂进行运动控制。
即通过控制关节值Ji5大小减少力矩T,ζ*T为Ji5调整步长,比例因子ζ由经验或实验数据提供,力矩T越大,Ji5调整的步长越大,减少力矩T则越快;
第四步:获取当前机械臂实时关节值Sc,Sc=[Jc0,Jc1,Jc2,Jc3,Jc4,Jc5],其中,Jc0、Jc1、Jc2、Jc3、Jc4、Jc5分别为第0~5关节的实时自由度值。
第五步:分别比较第0~4关节自由度值的Ji0与Jc0,Ji1与Jc1,Ji2与Jc2,Ji3与Jc3,Ji4与Jc4是否都相等,|T|≤ε约束是否满足,其中,ε为挠力阈值;如果都相等且约束满足,是则进行下一步,否则跳到第二步继续执行。ε用于判断是否进行控制关节Ji5自适应调整夹爪姿态。
第六步:判断i是否等于n,如果不等,则i=i+1,进入下一个路点机械臂控制;如果相等,完成了所有路点机械臂控制,到达了引流线最终目标位,则结束。
实施例:
T代表夹爪受到引线挠力产生的力矩,T值越大受到引线作用的挠力越大,越容易造成机械臂自锁保护。本方法通过不停的自适应调整机械臂最末端的第5关节的自由度值Ji5,进行减少引线作用绕力。
并且,由于夹爪的对称轴与机械臂最末端第5关节转动轴重合,只对机械臂末端关节调整不影响第一步避障轨迹规划的位置,只影响末端姿态,过程中不会与障碍物发生碰撞。
本发明通过自适应调整夹爪受到引流线挠曲力的方向,减少了运动过程中对引流线弯曲产生挠曲力影响机械臂运动控制。通过蜗杆加双涡轮减速传动夹爪装置,体积小重量轻,可以实现小功率大夹力,并利用涡轮蜗杆单向传动原理,涡轮蜗杆自锁不动,不易受到外力作用强行增大两夹指之间间隙。通过夹指的连杆机构,当两夹指靠近一定距离时,在楔面与连杆作用下,夹指端部指尖机构弹出,夹爪不需夹紧引流线,引流线在夹爪内移动不会从爪指向滑落。通过力矩传感器,实时获取夹爪受到引流线挠曲力大小,根据挠曲力机械臂自适应控制夹爪运动方向,减少挠曲力影响机械臂运动阻力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种配网带电作业自适应抓取引流线装置的自适应抓取引流线方法,包括抓取引流线装置,其特征在于:所述抓取引流线装置包括驱动电机,所述驱动电机与驱动蜗杆相连接,用于带动驱动蜗杆转动,驱动蜗杆两侧分别设置有第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆均与驱动蜗杆相啮合,所述第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆一侧与第一夹爪底部移动连接,第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆另一侧与第二夹爪底部移动连接,用于带动第一夹爪和第二夹爪平移运动;
所述驱动电机与实时力矩传感器一端相连接;
所述第一涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆;所述第二涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成,涡轮和丝杆以轴套形式固定连接;所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆;
所述第一夹爪、第二夹爪包括夹爪本体、指尖、连动杆和复位弹簧,指尖一端与夹爪本体前端转动连接,夹爪本体内移动连接有连动杆,连动杆一端与指尖相连接,另一端安装有滑动轮,所述滑动轮从夹爪本体中部一侧伸出,夹爪本体中部另一侧设置有梯形结构;本侧夹爪本体上的滑动轮与对侧夹爪本体上梯形结构的斜面相配合,用于梯形结构的斜面与滑动轮相接触时,滑动轮在梯形结构上移动带动连杆上下移动,从而带动指尖伸展与回收动作;
所述自适应抓取引流线方法,包括如下步骤:
获取作业环境点云数据;
根据作业环境点云数据,将环境点云数据转换到机械臂坐标系下,得到转换后的环境点云数据;
根据引流线、行线特征,从转换后的环境点云数据中识别出引流线点云数据,并根据引流线点云数据提取出引流线在机械臂坐标系下的位置信息;
将除目标任务的引流线外的点云数据作为环境障碍物,根据引流线点云数据获取引流线末端向上指定长度作为引流线抓取位置,根据引流线抓取位置和抓取位置附近的引流线点云数据分布状态计算机械臂抓取引流线位姿,根据环境障碍物以及引流线位置信息进行运动轨迹规划,获得机械臂携带抓取引流线装置到达引流线抓取位置的各路点信息;
机械臂根据各路点信息进行运动,当抓取引流线装置到达抓取位置后,引流线位于第一夹爪和第二夹爪之间,驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪相向运动直到第一夹爪底部滑动轮与第二夹爪底部的梯形结构的斜面相接触,第二夹爪底部滑动轮与第一夹爪底部的梯形斜面相接触,梯形斜面推动滑动轮移动,滑动轮带动连动杆移动,连动杆推动夹爪本体顶端的指尖打开,将引流线锁在夹爪与指尖的范围内,引流线在夹爪与指尖之间可沿轴向自由移动;
机械臂获取引流线最终目标位,通过实时获取力矩传感器数据,对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,机械臂携带引流线到达最终目标位;
驱动电机带动驱动蜗杆,驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动,使得第一夹爪和第二夹爪继续相向运动,直到驱动电机的电流产生堵转电流停止驱动,完成夹紧引流线动作;
对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制,具体步骤如下:
第一步:根据引流线最终目标位,机械臂进行运动轨迹规划,得到机械臂一系列路点信息,将路点信息以时间Δt为间隔进行分割,得到n个规划目标路点,其中第i个规划目标路点的关节值为Si,Si=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5],其中,Ji0、Ji1、Ji2、Ji3、Ji4、Ji5分别为第0~5关节的自由度值,i∈n;
第二步:获取实时力矩传感器的数据T;
第三步:根据力矩值T,计算第5关节自由度调整值Ji5′,Ji5′=Ji5+ζ*T其中,ζ为比例因子,根据自由度调整值Ji5′得到机械臂第i个规划目标路点调整关节值为Si′,Si′=[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5′],根据Si′对机械臂进行运动控制;
第四步:获取当前机械臂实时关节值Sc,Sc=[Jc0,Jc1,Jc2,Jc3,Jc4,Jc5],其中,Jc0、Jc1、Jc2、Jc3、Jc4、Jc5分别为第0~5关节的实时自由度值;
第五步:分别比较第0~4关节自由度值的Ji0与Jc0,Ji1与Jc1,Ji2与Jc2,Ji3与Jc3,Ji4与Jc4是否都相等,|T|≤ε约束是否满足,其中,ε为挠力阈值;如果都相等且约束满足,是则进行下一步,否则跳到第二步继续执行;
第六步:判断i是否等于n,如果不等,则i=i+1,进入下一个路点机械臂控制;如果相等,完成了所有路点机械臂控制,到达了引流线最终目标位。
2.根据权利要求1所述的自适应抓取引流线方法,其特征在于:将引流线点云数据进行去噪优化。
3.根据权利要求1所述的自适应抓取引流线方法,其特征在于:力矩值T正负方向符合右手定则,逆时针方向力矩为正值,顺时针力矩为负值。
4.根据权利要求1所述的自适应抓取引流线方法,其特征在于:所述连动杆上套接有复位弹簧。
5.根据权利要求1所述的自适应抓取引流线方法,其特征在于:第一夹爪和第二夹爪对称安装在涡轮丝杆两端。
CN202110570088.0A 2021-05-24 2021-05-24 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法 Active CN113427484B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110570088.0A CN113427484B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110570088.0A CN113427484B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113427484A CN113427484A (zh) 2021-09-24
CN113427484B true CN113427484B (zh) 2022-11-22

Family

ID=77802858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110570088.0A Active CN113427484B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113427484B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114243588B (zh) * 2021-12-24 2024-09-17 国网甘肃省电力公司经济技术研究院 一种带电接火装置
CN114268058B (zh) * 2022-03-02 2022-06-07 中创领科(西安)智能科技发展有限公司 一种基于远程遥感控制的高空线缆智能巡检修复装置
CN117260742A (zh) * 2023-11-20 2023-12-22 杭州芯控智能科技有限公司 室外带电双臂操作机器人

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104682261A (zh) * 2013-12-02 2015-06-03 国家电网公司 高压输电线路带电作业机械手
JP7086531B2 (ja) * 2017-05-18 2022-06-20 キヤノン株式会社 ロボットハンド、ロボット装置、ロボットハンドの制御方法、物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体
CN108683050B (zh) * 2018-03-20 2019-10-11 南京理工大学 一种带电作业机器人接引线方法
CN109950827A (zh) * 2019-04-09 2019-06-28 北京国电富通科技发展有限责任公司 带电机器人的配电网线路断线装置及方法
CN210452773U (zh) * 2019-07-30 2020-05-05 临沂大学 一种码垛机器人抓手组件
CN110601080B (zh) * 2019-10-15 2024-04-12 国网湖南省电力有限公司 一种配网带电断、接引线机器人的作业机械手及作业方法
CN211104067U (zh) * 2019-10-26 2020-07-28 天津晟华晔机器人有限公司 一种蜗轮搬运上下料的机器人手爪
CN111438705A (zh) * 2020-05-14 2020-07-24 宿迁学院 一种手爪平行开闭的机械手
CN212552826U (zh) * 2020-05-20 2021-02-19 沈阳金威航空零部件制造有限公司 一种机械加工用管状材料的专用夹具
CN111463637A (zh) * 2020-06-17 2020-07-28 天津滨电电力工程有限公司 配网带电搭接引线作业流程方法
CN112077868A (zh) * 2020-09-19 2020-12-15 重庆大学 具有机械自锁功能的单电机欠驱动机器人末端执行器

Also Published As

Publication number Publication date
CN113427484A (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113427484B (zh) 一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法
CN100391771C (zh) 一种轮爪复合式巡检机器人自主越障机构
CN105415392B (zh) 一种大范围抓取欠驱动多适应机械手
CN108326891B (zh) 一种绳驱动机械臂关节的解耦机构及其解耦方法
CN104908056A (zh) 一种可变构型的三指机械手爪
CN202943630U (zh) 巡检机器人的行走夹持复合机构
CN205363945U (zh) 一种增力机械手爪
CN101771250B (zh) 一种巡检机器人机构
CN107309887B (zh) 一种耦合与自适应的欠驱动仿生灵巧手指
CN103659815B (zh) 一种适用于狭窄巡检工作空间的巡检机器人机构
CN111152244B (zh) 一种机器蛙人及手掌组件
CN103862456A (zh) 一种巡检机器人的行走夹持复合机构
CN202763841U (zh) 适用于狭窄巡检工作空间的巡检机器人机构
CN110328678A (zh) 一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手
CN101367209A (zh) 一种五指型仿人机器手机构
CN202572400U (zh) 机器人手
CN111452082B (zh) 一种带有可分岔手掌和同轴转动手腕的欠驱动灵巧手
CN105798902B (zh) 仿人攀缘式巡线机器人机械结构及其越障方法
CN102554934A (zh) 机器人手
CN115157311B (zh) 一种基于单自由度八杆机构的多操作模式仿生机械抓持手
CN216030859U (zh) 三关节直线平夹自适应欠驱动机器人手指装置
CN102267137A (zh) 双关节三轴轮式复合欠驱动机器人手指装置
CN107947025B (zh) 基于剖分轮和机械臂的巡线机器人机械结构及其越障方法
CN111966040A (zh) 一种机器人拾放任务中用于平衡冲击动载的轨迹生成方法
CN2913113Y (zh) 轮爪复合式巡检机器人自主越障机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220826

Address after: 211106 2 2 integrity Avenue, Jiangning economic and Technological Development Zone, Nanjing, Jiangsu.

Applicant after: NARI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: STATE GRID TIANJIN ELECTRIC POWER Co.

Applicant after: STATE GRID ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Applicant after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Address before: No. 19, Jiangning District, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu

Applicant before: NARI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant