CN114552497B - 一种带电作业机器人引线搭接装置及搭接方法 - Google Patents

Abstract

一种带电作业机器人引线搭接装置及方法，装置包括：接线工具和线夹；接线工具，包括：机架、线夹安装机构、引线夹紧机构和线夹拧紧机构；线夹安装机构和引线夹紧机构并排设置在机架上方的前端，线夹拧紧机构设在机架上方的后端；线夹，包括：前侧部、后侧部，前侧部和后侧部之间通过至少一对螺栓进行连接，并且，在前侧部和后侧部之间形成供母线和引线穿过的母线槽和引线槽；线夹安装机构，用于夹持线夹；引线从引线引导槽进入至线夹的引线槽后被引线夹紧机构夹紧；线夹拧紧机构，包括：并排设计的两个螺批头组件单元和螺批头驱动单元。本发明能够单轴异步旋紧线夹螺母、旋紧后接线工具和线夹能够自动脱离并且低功耗。

Description

一种带电作业机器人引线搭接装置及搭接方法

技术领域

本发明属于带电作业机器人装置的技术领域，具体是指一种带电作业机器人引线搭接装置及搭接方法。

背景技术

随着我国经济和电网建设的飞速发展，经济建设和人民生活对电力的依赖程度越来越高，社会对停电的承受能力越来越差。带电作业是解决这一问题的重要手段之一，带电作业是指在不断电的情况下，对高压电气设备开展测试、检修等作业，是一种避免在检修时停电从而保证正常供电的有效作业方法。10kV配网处于电力系统末端，是保证电力持续供给的关键环节，其可靠性在整个供电系统中占有非常重要的位置。随着国民经济的快速发展，对电力运行的可靠性要求日益提高，配网带电作业工作量爆炸式增长，安全承载力及需求满足率面临巨大挑战。

目前10kV配电线路作业现场广泛采用绝缘斗臂车中间电位作业方法，操作人员使用原始工具手动完成带电作业任务，需要操作人员在高空、高压、强电磁场等极端危险环境下进行接线、解线等手工操作，劳动强度大，精神高度紧张，不仅给带电作业人员带来人身危险，而且完成作业效率低下。

中国发明专利ZL202111132366.0公开了一种带电作业机器人引线搭接装置及线夹安装方法，该专利文献的引线搭接装置存在以下缺点：1、力矩(扭矩)可调套筒结构复杂、加工难度高、成本高；2、力矩(扭矩)可调套筒结构对线夹夹持位置的偏差精度要求高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一，在于提供一种能够单轴异步旋紧线夹螺母、旋紧后接线工具和线夹能够自动脱离并且低功耗的带电作业机器人引线搭接装置。

本发明所要解决的技术问题之二，在于提供一种能够单轴异步旋紧线夹螺母、旋紧后接线工具和线夹能够自动脱离并且低功耗的带电作业机器人引线搭接方法。

本发明是这样实现的：

一种带电作业机器人引线搭接装置，包括：接线工具和线夹；

所述接线工具，包括：机架、线夹安装机构、引线夹紧机构和线夹拧紧机构；所述线夹安装机构和所述引线夹紧机构并排设置在所述机架上方的前端，所述线夹拧紧机构设在所述机架上方的后端；

所述线夹，包括：前侧部、后侧部，所述前侧部和后侧部之间通过至少一对螺栓进行连接，并且，在所述前侧部和后侧部之间形成供母线和引线穿过的母线槽和引线槽；

所述线夹安装机构，包括：两个相对而设的U形支撑架，所述两个U形支撑架之间用于夹持所述线夹，每个所述U形支撑架的顶部设有一对母线引导杆，形成母线引导槽；

所述引线夹紧机构的前端设有一喇叭状的引线引导槽，引线从所述引线引导槽进入至所述线夹的引线槽后被所述引线夹紧机构夹紧；

所述线夹拧紧机构，包括：并排设计的两个螺批头组件单元和螺批头驱动单元；

每个所述螺批头组件单元，包括：一螺批头、一弹簧、一螺批头固定轴、一螺丝头套；

所述螺批头，包括：锥形件部和围设于所述锥形件部外围的套筒部，所述套筒部的前端间隔设有多个凸出部、筒壁上具有一长条孔、尾端具有一容纳所述弹簧的空腔；

所述螺批头固定轴，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽，用于插入到所述螺批头的尾端空腔内与所述弹簧对接，其中部径向上设有一螺纹孔，与所述螺批头的长条孔通过一限位螺钉固定连接；所述螺批头固定轴的尾端用于连接所述螺批头驱动单元；

所述螺丝头套，包括：螺丝头套本体，所述螺丝头套本体的端部间隔设有多个凸出的力矩杆；

所述螺丝头套焊接到所述线夹的后侧部，所述螺批头驱动单元连接所述螺批头固定轴，通过所述螺批头固定轴驱动所述品字形螺批头旋紧所述螺丝头套后平移退出。

进一步地，所述螺批头的锥形件部，是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的所述凸出部。

进一步地，所述螺批头的凸出部，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体；

所述螺丝头套的力矩杆，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱子。

进一步地，所述螺丝头套，是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成。

进一步地，所述线夹安装机构的两个U形支撑架的内侧端部均设有夹持单元，每个所述夹持单元，包括：一对限位螺丝、一对弹簧、一卡扣块、一卡扣块外壳；所述一对限位螺丝的一端分别固定连接到所述U形支撑架的内侧端部的上下两端，每个所述限位螺丝上依次套设有所述弹簧、所述卡扣块、所述卡扣块外壳，所述卡扣块外壳的上下两端套设在所述限位螺丝上并固定到所述U形支撑架上将所述卡扣块包裹在其内部；所述卡扣块外壳上具有一方形孔，所述卡扣块上具有一卡扣部从所述方形孔伸出。

进一步，还包括：线夹固定盒，所述线夹被所述接线工具抓取之前安装在所述线夹固定盒内；所述线夹固定盒安装在机器人本体上；

所述线夹固定盒，包括：一上端开口的仓体，所述仓体的内壁两侧分别设置一线夹夹持片，每个所述线夹夹持片的上端呈V形伸出至所述仓体的上方，所述线夹夹持片的下端设有一安装轴，所述安装轴的两端固定到所述仓体内壁，所述安装轴的中部还设有一扭力弹簧；所述仓体内靠近每个所述线夹夹持片的中部还分别设有一限位杆，所述限位杆的分别两端固定到所述仓体的两侧壁上。

进一步地，所述引线夹紧机构，包括：包括：一直流电机、一第一传动齿轮、一第二传动齿轮、一对旋丝杆、一左夹紧块、一右夹紧块；所述对旋丝杆位于所述直流电机的上方；所述直流电机的一端连接到所述第一传动齿轮，所述对旋丝杆的一端连接到所述第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮相互啮合；所述左夹紧块和所述右夹紧块套设在所述对旋丝杆上并相向而设；所述对旋丝杆的另一端连接一调节螺母。

进一步地，所述螺批头驱动单元，包括：旋紧驱动模块和平移驱动模块；

所述旋紧驱动模块，包括：旋紧电机、伞状齿轮传动机构、旋紧电机减速箱和齿轮箱；所述齿轮箱内设有一主齿轮和与其相啮合的两从齿轮；所述两从齿轮的中心轴分别连接到所述两个螺批头组件单元的螺批头固定轴的尾端；所述旋紧电机通过所述伞状齿轮传动机构连接所述旋紧电机减速箱，所述旋紧电机减速箱内的电机驱动轴伸入所述齿轮箱内，所述齿轮箱内主齿轮套设在所述电机驱动驱动轴上；

所述平移驱动模块，包括：平移电机、丝杆、滑轨、限位开关和支撑机构；所述滑轨和所述支撑机构固定设在所述机架上，所述平移电机的电机驱动轴架设在所述支撑机构上，所述平移电机的电机驱动轴通过所述丝杆固定连接到所述齿轮箱的后方；所述限位开关设在所述滑轨上；所述齿轮箱固定在所述滑轨上。

一种带电作业机器人引线搭接装置的搭接方法，包括如下步骤：

步骤一：接线工具抓取线夹：

接线工具安装在机器人机械臂上，线夹放置于线夹固定盒中，机械臂通过预先的路径规划自动的把接线工具送入到线夹位置，线夹上的两侧安装槽进入到接线工具上对应的线夹安装机构的卡扣部，由于卡扣部的弹簧作用，线夹被接线工具上的卡扣部给卡牢，此时机械臂再提升，线夹就随接线工具一起从线夹固定盒子里面出来，完成线夹的抓取工作；

步骤二：导入需要接线的引线：

抓取了线夹的接线工具由机械臂送至引线位置，通过喇叭状的引线引导槽将引线插入线夹下面的引线槽，线夹夹机构启动，把引线夹紧，然后机械臂再移动，拖拽着引线和线夹将接线工具送至母线接线位置；

步骤三：母线进入线夹的母线槽：

机械臂在机器人的机载雷达的引导下把线夹的母线槽送到母线上已经剥掉绝缘皮部分的铝导线上；

步骤四：线夹夹紧：

此时接线工具上的线夹拧紧机构的螺批头由电机推动并自动修正位置后直接插入到线夹后侧部的螺丝头套内，螺批头内部的水平行程控制弹簧能自适应螺批头在螺丝头套内的行程深度，然后启动旋转电机，旋紧线夹上螺丝头套，将力矩杆拧弯，表明达到预期力矩，旋紧电机自动停机；

步骤五：接线工具和线夹脱离：

脱离过程分两步，第一步是水平脱离，螺批头由平移电机推动后退出线夹上的螺丝头套；水平脱离后此时线夹和接线工具的连接只剩下一个卡扣部，引线夹紧机构松开，第二步是向下脱离，机械臂往下运动，线夹此时已经固定在上面的电缆母线上，电缆母线会阻止线夹往下运动，这样就完成了卡扣部的脱离，卡扣部的表面光滑，稍加一些力就能和母线槽脱离，此时线夹和接线工具也完全脱离，接线任务完成。

本发明的优点在于：1、整个螺批头组件和驱动机构采用了可支持单轴异步工作的设计，把旋紧两个螺丝的最大力矩环节分两步走，先后进行，大大降低了对旋转电机的最大力矩的要求，减少了电机的功率和重量。2、整个螺批头和旋转电机的模块采用可平移的设计，在旋紧任务完成后，通过平移机构自动实现螺批头和线夹的脱离，大大增加了整个接线工具和线夹的脱离便利。3、不用更改线夹的结构，直接把具有固定力矩功能的螺丝头套套装点焊到线夹的螺丝上到就能把线夹普通的旋紧方式变成固定力矩的旋紧方式。在旋紧过程中，只需要保证电机有足够的力矩能够把螺丝头套上的凸形柱子拧歪就行，无需由电机实时的监测和控制力矩，设计和零部件都大大简化。4、由于线夹位置和螺批头位置不能做到完全固定，所以螺批头和普通螺丝头套的对接时个难题。通过本发明的螺批头组件结构，能够分两步自动修正，大大增加了对接过程的容错率。5、普通的力矩螺母是通过拧断螺丝头套顶部以达到固定力矩的方式，这种拧断开的这部分部件，会从螺批头中自由脱落，不适合高空作业。本发明的这种螺母设计，拧断后没有脱落部件，更适合高空作业等应用场景。6、目前大部分带电作业接线时，为了拧紧线夹，需要在螺丝头套上先套上一个转换套筒和电动螺批头对接和旋紧，旋紧后需要把套筒进行专门的收集。本发明无须设置转换套筒，螺批头和螺丝头套直接接触，少了一个收集套筒的过程，大大提高来作业效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明中的接线工具的外部结构示意图。

图2是本发明中的接线工具去除外壳后的结构示意图。

图3是本发明中的线夹安装机构的U形支撑架的分解结构示意图。

图4是本发明中的线夹结构示意图。

图5是本发明中的线夹固定盒的结构示意图。

图6是本发明中的线夹固定盒的剖视图。

图7是本发明中的线夹夹持片的结构示意图。

图8是本发明中的线夹置入线夹固定盒的结构示意图。

图9是本发明中的接线工具和线夹结合状态结构示意图。

图10是本发明中的引线夹紧机构的结构示意图。

图11是本发明中的螺批头组件爆炸结构示意图。

图12是本发明中的螺批头组件的品字形螺丝头套的结构示意图。

图13是本发明中的螺批头组件的品字形螺批头的主视图。

图14是本发明中的螺批头组件中品字形螺批头、弹簧、螺批头固定轴装配后的结构示意图。

图15是图14的主视图。

图16是图14的剖视图。

图17是本发明中的螺批头组件中品字形螺批头和品字形螺丝头套相啮合状态的结构示意图。

图18是图17的主视图。

图19是本发明中的螺批头组件和线夹结合状态示意图。

图20是本发明中的螺批头驱动单元的整体结构示意图。

图21是本发明中的螺批头驱动单元的后部结构示意图。

图22是本发明中的螺批头驱动单元的旋紧驱动模块的结构示意图。

图23是本发明中的旋紧驱动模块的齿轮箱分解结构示意图。

图24是本发明中的螺批头驱动单元的平移驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图10所示，一种带电作业机器人引线搭接装置，包括：接线工具1和线夹2；

所述接线工具1，包括：机架11、线夹安装机构12、引线夹紧机构13和线夹拧紧机构14；线夹安装机构12和引线夹紧机构12并排设置在机架11上方的前端，线夹拧紧机构14设在机架11上方的后端；

如图4所示，线夹2，包括：前侧部21、后侧部22，前侧部21和后侧部22之间通过至少一对螺栓进行连接，并且，在前侧部21和后侧部22之间形成供母线和引线穿过的母线槽23和引线槽24；线夹固定盒，所述线夹被所述接线工具抓取之前安装在所述线夹固定盒内；所述线夹固定盒安装在机器人本体上；

如图5至图8所示，线夹固定盒3，包括：一上端开口的仓体31，所述仓体31的内壁两侧分别设置一线夹夹持片32，每个所述线夹夹持片32的上端呈V形伸出至所述仓体31的上方，所述线夹夹持片32的下端设有一安装轴33，所述安装轴33的两端固定到所述仓体31内壁，所述安装轴33的中部还设有一扭力弹簧34；所述仓体31内靠近每个所述线夹夹持片32的中部还分别设有一限位杆35。

如图3所示，线夹安装机构12，包括：两个相对而设的U形支撑架121，两个U形支撑架121之间用于夹持线夹2，每个U形支撑架121的顶部设有一对母线引导杆122，形成母线引导槽；线夹安装机构12的两个U形支撑架121的内侧端部均设有夹持单元123，每个所述夹持单元123，包括：一对限位螺丝1231、一对弹簧1232、一卡扣块1233、一卡扣块外壳1234；所述一对限位螺丝1231的一端分别固定连接到所述U形支撑架121的内侧端部的上下两端，每个所述限位螺丝1231上依次套设有所述弹簧1232、所述卡扣块1233、所述卡扣块外壳1234，所述卡扣块外壳1234的上下两端套设在所述限位螺丝1231上并固定到所述U形支撑架121上将所述卡扣块1233包裹在其内部；所述卡扣块外壳1234上具有一方形孔12341，所述卡扣块1232上具有一卡扣部12321从所述方形孔12341伸出。

引线夹紧机构13的前端设有一喇叭状的引线引导槽15，引线200从所述引线引导槽15进入至线夹2的引线槽24后被引线夹紧机构13夹紧。

如图10所示，引线夹紧机构13，包括：包括：一直流电机131、一第一传动齿轮132、一第二传动齿轮133、一对旋丝杆134、一左夹紧块135、一右夹紧块136；对旋丝杆134位于直流电机131的上方；直流电机131的一端连接到第一传动齿轮132，对旋丝杆134的一端连接到第二传动齿轮133，第一传动齿轮132和第二传动齿轮133相互啮合；左夹紧块135和右夹紧块136套设在对旋丝杆134上并相向而设；对旋丝杆134的另一端连接一调节螺母137。

如图11至图19所示，所述线夹拧紧机构14，包括：并排设计的两个螺批头组件单元141和螺批头驱动单元142；

每个螺批头组件单元141，包括：一品字形螺批头1411、一弹簧1412、一螺批头固定轴1413、一品字形螺丝头套1414。

品字形螺批头1411，包括：锥形件部14111和围设于所述锥形件部14111外围的品字形套筒部14112，品字形套筒部14112的前端具有品字形凸出部141121、筒壁上具有一长条孔141122、尾端具有一容纳弹簧1412的空腔141123；锥形件部14111是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的所述品字形凸出部14112。品字形凸出部141121，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体；

螺批头固定轴1413，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽14131，用于插入到品字形螺批头1411的尾端空腔内与弹簧1412对接，其中部径向上设有一螺纹孔14132，与所述品字形螺批头1411的长条孔141122通过一限位螺钉1415固定连接；螺批头固定轴1413的尾端用于连接螺批头驱动单元142；

品字形螺丝头套1414，包括：螺丝头套本体14141，所述螺丝头套本体14141的端部设有三个凸出的品字形力矩杆14142。三个凸出的品字形力矩杆14142与品字形凸出部141121相匹配。

螺丝头套1414有个固定的力矩，在使用中，当到达这个力矩值之后，螺丝头套1414就会变形就不能再旋转了。螺丝头套1414是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成。在具体实践中，通过计算好品字形力矩杆14142尺寸和材料来设定这个固定力矩值。

品字形螺丝头套1414焊接到线夹2的后侧部22，螺批头驱动单元142连接螺批头固定轴1413，通过螺批头固定轴1413驱动品字形螺批头1411旋紧品字形螺丝头套1414后平移退出。

使用时，只需要保证电机有足够的力矩能够把品字形螺丝头套1414的凸出的品字形力矩杆14142拧弯，表明达到预期力矩，然后品字形螺批头1411由平移电机推动后退出，完成旋紧的作业工序，无需由电机实时的监测和控制力矩，设计和零部件都大大简化。

本发明在工作时，可做到两级误差修正。

品字形螺批头1411的锥形件部14111作为锥形引导头，负责第一级的误差修正。当平移电机推动品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414进行对接时，锥形引导头(锥形件部14111)首先进入到品字形螺丝头套1414的内部，如果这个时候对接之间有偏差，那么锥形引导头上的锥形截面会引导锥形头和螺帽修正到同圆心位置，同时品字形螺批头1411也是自动跟随修正到和品字形螺丝头套1414同圆心，此时为第一级修正。

由于带电作业时线夹上的品字形螺丝头套1414和旋紧电机上的品字形螺批头1411位置都是随机的，所以品字形螺批头1411上的凹凸面和线夹上的品字形螺丝头套1414的凹凸面并不一定刚好匹配。如果处于不匹配的状态，这个时候品字形螺批头1411上的凸面没有进入到品字形螺丝头套1414上的凹面，由于品字形螺批头1411的轴向是可以自由伸缩的，所以这个时候品字形螺批头1411相当于处于被压缩的状态，转动品字形螺批头1411的时候品字形螺丝头套1414不会同步转动，所以品字形螺批头1411上的凹凸结构相当于对品字形螺丝头套1414做相对的圆周运动，那么圆周运动一定角度后，总会有一个位置刚好是品字形螺批头1411上的凸面和品字形螺丝头套1414上的凹面重合了，这个时候弹簧1412自然伸展，把品字形螺批头1411上的凸面送入到品字形螺丝头套1414上的凹面，此为第二级修正，做到品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414的完全啮合。此时再转动品字形螺批头1411，品字形螺批头1411就能带动品字形螺丝头套1414一起旋转，起到旋紧的作用。

螺批头固定轴1413的尾端连接驱动电机，首端插入到品字形螺批头1411的品字形套筒部14112的尾端空腔141123内。螺批头固定轴1413和品字形螺批头1411的接触点有两个，一个接触点是通过限位螺钉1415限位在纵向上固定，第二个接触点就是通过弹簧1412把品字形螺批头1411和这个螺批头固定轴1413相连接。由于螺批头固定轴1413和品字形螺批头1411匹配的是平面和限位螺钉1415，这样就保证品字形螺批头1411在螺批头固定轴1413上能够在限定范围内轴向的自由伸缩，但不能做圆周的相对运动。当平移电机通过平移的方式把品字形螺批头1411往品字形螺丝头套1414送的时候，有两种可能，一种是品字形螺丝头套1414和品字形螺批头1411的凹凸面刚好完成吻合，这种情况下对接就一次完成；但由于初始位置是随机的，出现一次完成的概率很小，很大的概率是品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414之间的两个凸面相接触，这个时候品字形螺批头1411就被轴向挤压，由于品字形螺批头1411和螺批头固定轴1413之间轴向是通过弹簧1412相连接的，这个时候整个品字形螺批头1411就会压缩弹簧1412，限定在一个固定位置，然后连接螺批头固定轴1413的电机开始转动，这个时候由于是品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414之间的凹凸面是不啮合的，也就是平面接触，那么螺批头固定轴承1413将带动品字形螺批头1411的凸面和品字形螺丝头套1414的凸面做相对运动，最终运动到一个凹凸面重合的位置，由于之前品字形螺批头1411是被弹簧1412压缩的，此时弹簧1412将伸展，把品字形螺批头1411上的凸面压入到品字形螺丝头套1414上的凹面，实现完全的啮合。然后电机带动螺批头固定轴1413将持续旋转，品字形螺丝头套1414也将开始旋转，直到符合力矩。等旋转到要求力矩后，此时平移电机将把整个螺批头通过平移的方式后退，让品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414分离，最终也实现品字形螺批头1411和线夹2之间的分离，完成旋紧和分离的工作任务。

品字形螺丝头套1414的品字形力矩杆14142是三个厚度和宽度相等的凸形柱子构成，三个凸形柱子按120度等距离排列。整个品字形螺丝头套1414由一定韧性和柔性的紫铜类材料构成。这三个凸形柱子的厚度和宽度都按照受力分析计算，能抗预先所需要的力矩，这个力矩就是旋紧螺丝所需要的力矩；首先把品字形力矩螺母1414的螺丝头套本体14141套到线夹2的螺丝上。当品字形螺批头1411上的凸面啮合到品字形螺丝头套1414中的凹面后，品字形螺丝头套1414开始跟随品字形螺批头1411开始旋转。开始的时候线夹2还没夹紧，品字形螺丝头套1414比较松，此时所需要的力矩非常小，所以品字形螺丝头套1414上的三个凸形柱子没有任何形变。随着线夹2越来越紧，这个时候所需要转动品字形力矩螺母1414的力矩也原来越大。这个力矩都被平均的分到了三个凸形柱子上，当力矩足够大时，此时凸形柱子就产生了弯曲。这个弯曲刚好填入到相邻的凹面里，这个时候品字形螺批头1411上的凹凸面和品字形螺丝头套1414上的凹凸面再次变的不啮合，同时也让品字形螺丝头套1414达到了一个预先设定的力矩，这个时候品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414从啮合变成了平面接触，品字形螺批头1411和品字形螺丝头套1414之间将变成自由的相对运动，整个旋紧过程结束。

如图20至图24所示，螺批头驱动单元142，包括：旋紧驱动模块1421和平移驱动模块1422。

旋紧驱动模块1421，包括：旋紧电机14211、伞状齿轮传动机构14212、旋紧电机减速箱14213和齿轮箱14214；所述齿轮箱14214内设有一主齿轮142141和与其相啮合的两从齿轮142142；所述两从齿轮142142的中心轴分别连接到所述两个螺批头组件单元141的螺批头固定轴承1413的尾端；所述旋紧电机14211通过所述伞状齿轮传动机构14212连接所述旋紧电机减速箱14213，所述旋紧电机减速箱14213内的电机驱动轴伸入所述齿轮箱14214内，所述齿轮箱14214内主齿轮142141套设在电机驱动驱动轴上。旋紧电机14211选用低转速大力矩的直流电机，通过伞状齿轮传动机构14212(两个伞状齿轮相啮合)进行转换和一级降速，伞状齿轮转换后到齿轮箱14214；从齿轮142142主要有两个作用，一个是二级降速，把主齿轮142141的速度降下来，以保证足够的力矩；另外一个是通过两个从齿轮142142把主齿轮142141的力矩分配到两个轴上去，也就是完成单轴到双轴。

平移驱动模块1422，包括：平移电机14221、丝杆14222、滑轨14223、限位开关14224、支撑机构14225和滑块14226；滑轨14223和支撑机构14224固定设在机架11上，平移电机14221的电机驱动轴架设在支撑机构14225上，平移电机14221的电机驱动轴通过丝杆14222固定连接到齿轮箱14214的后方；限位开关14224设在滑轨14223旁边；齿轮箱14214固定在滑块14226上。平移驱动模块1422的主要作用是两个，一个是把品字形螺批头1411送入到线夹2上的品字形螺丝头套1414，二是在旋紧后再通过平移完成品字形螺批头1411和线夹2的脱离；首先当母线100进入线夹2动作完成后，平移电机14221启动，带动丝杆14222，推动齿轮箱14214慢慢的向线夹2方向移动。一开始两个品字形螺批头1411都没有碰到线夹2上的品字形螺丝头套1414，滑轨14224上的阻力较小，所以电机负荷较小。当品字形螺批头1411开始触碰到品字形螺丝头套1414后，开始压缩螺批头内的弹簧1412，滑轨14224上的阻力就越来越大，电机的负荷也越来越大，达到预先设定的堵转负荷后电机自动停止；为了防止平移机构失控，滑轨14223旁边还装有限位开关14224，当齿轮箱14214触碰限位开关14224后，平移电机14221停止，然后开始旋紧操作；当旋紧后，开始平移退出的步骤，平移电机14221开始反转，齿轮箱14214带着品字形螺批头1411和线夹2上的品字形螺丝头套1414分离，一直移到平移机构的初始限位开关14224，相对于回到初始状态，平移电机14221停止，整个分离过程结束。

利用上述的一种带电作业机器人引线搭接装置的搭接方法，包括如下步骤：

步骤一：接线工具1抓取线夹2：

接线工具1安装在机器人机械臂上，线夹2放置于线夹固定盒3中，机械臂通过预先的路径规划自动的把接线工具1送入到线夹2位置，线夹2上的两侧安装槽进入到接线工具1上对应的线夹安装机构12的夹持单元123，由于夹持单元123的弹簧1232的作用，线夹2被接线工具1上的夹持单元123给卡牢，此时机械臂再提升，线夹2就随接线工具1一起从线夹固定盒3里面出来，完成线夹2的抓取工作；

步骤二：导入需要接线的引线200：

抓取了线夹2的接线工具1由机械臂送至引线位置，通过喇叭状的引线引导槽15将引线200插入线夹2下面的引线槽24，引线夹紧机构13启动，把引线200夹紧，然后机械臂再移动，拖拽着引线200和线夹2将接线工具1送至母线100接线位置；

步骤三：母线100进入线夹2的母线槽23：

机械臂在机器人的机载雷达的引导下把线夹2的母线槽23送到母线100上已经剥掉绝缘皮部分的铝导线上；

步骤四：线夹2夹紧：

此时接线工具1上的线夹拧紧机构14的品字形螺批头1411由电机推动并自动修正位置后直接插入到线夹2后侧部的品字形力矩螺母1414内，螺批头内部的水平行程控制弹簧1412能自适应螺批头在螺母内的行程深度，然后启动旋紧电机14211，旋紧线夹2上品字形力矩螺母1414，将力矩杆拧弯，表明达到预期力矩，旋紧电机14211自动停机；

步骤五：接线工具1和线夹2脱离：

脱离过程分两步，第一步是水平脱离，品字形螺批头1411由平移电机14211推动后退出线夹2的品字形螺丝头套1414。水平脱离后此时线夹2和接线工具1的连接只剩下一个夹持单元123，引线夹紧机构13松开，第二步是向下脱离，机械臂往下运动，线夹2此时已经固定在上面的电缆母线上，电缆母线会阻止线夹2往下运动，这样就完成了夹持单元123的脱离，夹持单元123的表面光滑，稍加一些力就能和母线槽23脱离，此时线夹2和接线工具1也完全脱离，接线任务完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：包括：接线工具和线夹；

所述接线工具，包括：机架、线夹安装机构、引线夹紧机构和线夹拧紧机构；所述线夹安装机构和所述引线夹紧机构并排设置在所述机架上方的前端，所述线夹拧紧机构设在所述机架上方的后端；

所述线夹，包括：前侧部、后侧部，所述前侧部和后侧部之间通过至少一对螺栓进行连接，并且，在所述前侧部和后侧部之间形成供母线和引线穿过的母线槽和引线槽；

所述线夹安装机构，包括：两个相对而设的U形支撑架，所述两个U形支撑架之间用于夹持所述线夹，每个所述U形支撑架的顶部设有一对母线引导杆，形成母线引导槽；

所述引线夹紧机构的前端设有一喇叭状的引线引导槽，引线从所述引线引导槽进入至所述线夹的引线槽后被所述引线夹紧机构夹紧；

所述线夹拧紧机构，包括：并排设计的两个螺批头组件单元和螺批头驱动单元；

每个所述螺批头组件单元，包括：一品字形螺批头、一弹簧、一螺批头固定轴、一品字形螺丝头套；

所述螺批头，包括：锥形件部和围设于所述锥形件部外围的套筒部，所述套筒部的前端间隔设有多个凸出部、筒壁上具有一长条孔、尾端具有一容纳所述弹簧的空腔；

所述螺批头固定轴，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽，用于插入到所述螺批头的尾端空腔内与所述弹簧对接，其中部径向上设有一螺纹孔，与所述螺批头的长条孔通过一限位螺钉固定连接；所述螺批头固定轴的尾端用于连接所述螺批头驱动单元；

所述螺丝头套，包括：螺丝头套本体，所述螺丝头套本体的端部间隔设有多个凸出的力矩杆;

所述螺丝头套焊接到所述线夹的后侧部，所述螺批头驱动单元连接所述螺批头固定轴，通过所述螺批头固定轴驱动所述品字形螺批头旋紧所述螺丝头套后平移退出。

2.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：所述螺批头的锥形件部，是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的所述凸出部。

3.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：

所述螺批头的凸出部，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体；

所述螺丝头套的力矩杆，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱子。

4.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：所述螺丝头套，是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成。

5.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：所述线夹安装机构的两个U形支撑架的内侧端部均设有夹持单元，每个所述夹持单元，包括：一对限位螺丝、一对弹簧、一卡扣块、一卡扣块外壳；所述一对限位螺丝的一端分别固定连接到所述U形支撑架的内侧端部的上下两端，每个所述限位螺丝上依次套设有所述弹簧、所述卡扣块、所述卡扣块外壳，所述卡扣块外壳的上下两端套设在所述限位螺丝上并固定到所述U形支撑架上将所述卡扣块包裹在其内部；所述卡扣块外壳上具有一方形孔，所述卡扣块上具有一卡扣部从所述方形孔伸出。

6.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：还包括：线夹固定盒，所述线夹被所述接线工具抓取之前安装在所述线夹固定盒内；所述线夹固定盒安装在机器人本体上；

所述线夹固定盒，包括：一上端开口的仓体，所述仓体的内壁两侧分别设置一线夹夹持片，每个所述线夹夹持片的上端呈V形伸出至所述仓体的上方，所述线夹夹持片的下端设有一安装轴，所述安装轴的两端固定到所述仓体内壁，所述安装轴的中部还设有一扭力弹簧；所述仓体内靠近每个所述线夹夹持片的中部还分别设有一限位杆，所述限位杆的分别两端固定到所述仓体的两侧壁上。

7.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：所述引线夹紧机构，包括：一直流电机、一第一传动齿轮、一第二传动齿轮、一对旋丝杆、一左夹紧块、一右夹紧块；所述对旋丝杆位于所述直流电机的上方；所述直流电机的一端连接到所述第一传动齿轮，所述对旋丝杆的一端连接到所述第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮相互啮合；所述左夹紧块和所述右夹紧块套设在所述对旋丝杆上并相向而设；所述对旋丝杆的另一端连接一调节螺母。

8.如权利要求1所述的一种带电作业机器人引线搭接装置，其特征在于：所述螺批头驱动单元，包括：旋紧驱动模块和平移驱动模块；

所述旋紧驱动模块，包括：旋紧电机、伞状齿轮传动机构、旋紧电机减速箱和齿轮箱；所述齿轮箱内设有一主齿轮和与其相啮合的两从齿轮；所述两从齿轮的中心轴分别连接到所述两个螺批头组件单元的螺批头固定轴的尾端；所述旋紧电机通过所述伞状齿轮传动机构连接所述旋紧电机减速箱，所述旋紧电机减速箱内的电机驱动轴伸入所述齿轮箱内，所述齿轮箱内主齿轮套设在所述电机驱动轴上；

所述平移驱动模块，包括：平移电机、丝杆、滑轨、限位开关和支撑机构；所述滑轨和所述支撑机构固定设在所述机架上，所述平移电机的电机驱动轴架设在所述支撑机构上，所述平移电机的电机驱动轴通过所述丝杆固定连接到所述齿轮箱的后方；所述限位开关设在所述滑轨上；所述齿轮箱固定在所述滑轨上。

9.如权利要求1至8任一项所述的一种带电作业机器人引线搭接装置的搭接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：接线工具抓取线夹：

接线工具安装在机器人机械臂上，线夹放置于线夹固定盒中，机械臂通过预先的路径规划自动的把接线工具送入到线夹位置，线夹上的两侧安装槽进入到接线工具上对应的线夹安装机构的卡扣部，由于卡扣部的弹簧作用，线夹被接线工具上的卡扣部给卡牢，此时机械臂再提升，线夹就随接线工具一起从线夹固定盒子里面出来，完成线夹的抓取工作；

步骤二：导入需要接线的引线：

抓取了线夹的接线工具由机械臂送至引线位置，通过喇叭状的引线引导槽将引线插入线夹下面的引线槽，线夹夹机构启动，把引线夹紧，然后机械臂再移动，拖拽着引线和线夹将接线工具送至母线接线位置；

步骤三：母线进入线夹的母线槽：

机械臂在机器人的机载雷达的引导下把线夹的母线槽送到母线上已经剥掉绝缘皮部分的铝导线上；

步骤四：线夹夹紧：

此时接线工具上的线夹拧紧机构的螺批头由电机推动并自动修正位置后直接插入到线夹后侧部的螺丝头套内，螺批头内部的水平行程控制弹簧能自适应螺批头在螺丝头套内的行程深度，然后启动旋转电机，旋紧线夹上螺丝头套，将力矩杆拧弯，表明达到预期力矩，旋紧电机自动停机；

步骤五：接线工具和线夹脱离：

脱离过程分两步，第一步是水平脱离，螺批头由平移电机推动后退出线夹上的螺丝头套；水平脱离后此时线夹和接线工具的连接只剩下一个卡扣部，引线夹紧机构松开，第二步是向下脱离，机械臂往下运动，线夹此时已经固定在上面的电缆母线上，电缆母线会阻止线夹往下运动，这样就完成了卡扣部的脱离，卡扣部的表面光滑，稍加一些力就能和母线槽脱离，此时线夹和接线工具也完全脱离，接线任务完成。