CN115519555B - 一种带电作业机器人的夹线工具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及带电作业机器人技术领域，特别是涉及一种带电作业机器人的夹线工具，包括：支撑组件、夹线组件、传动组件；传动组件包括设置在支撑组件内的丝杠、套设在丝杠上的丝杠螺母以及与丝杠平行设置的导柱，导柱对丝杠螺母在周向上限位、在轴向上导向；夹线组件包括与丝杠螺母固定连接的螺母转接件、铰接在支撑组件上的末端夹爪，螺母转接件设置有铰接端，铰接端与末端夹爪通过连杆机构连接；丝杠旋转时通过导柱与丝杠螺母配合使丝杠螺母和螺母转接件在周向上限位，进而带动丝杠螺母和螺母转接件在轴向上运动，从而控制夹线组件的张开与闭合。本申请有效解决了现有技术无法适应线缆运动轨迹变化、夹线时过松或过紧的技术问题。

Description

一种带电作业机器人的夹线工具

技术领域

本申请涉及带电作业机器人技术领域，特别是涉及一种带电作业机器人的夹线工具。

背景技术

机器人高空带电作业经常需要进行断线、线夹安装，在这些操作流程中都需要机械臂去辅助夹线。针对夹线作业，目前行业内主要采取刚性夹爪进行工作，在夹线作业过程中，夹线过紧时，线缆与机械臂运动轨迹不一致，附加阻力过大，容易导致机械臂过载保护，夹线过松则容易脱落，无法满足夹线托举功能。机械臂末端工具难以适应线缆运动轨迹的复杂变化，并且操作便捷度不高。

因此，需要将常规的夹线流程分为引线和夹线两部分，在机械臂托举线缆到达指定位置之前时，末端夹具需要保持一定的柔性，此时末端夹具能自适应线缆的运动轨迹，可以减少线缆给机械臂带来的阻力；当我们需要进行穿线等作业时，此时末端夹具需要与线缆保持位置一致性，此时需要将线缆夹紧。

发明内容

本申请提供了一种带电作业机器人的夹线工具，以至少解决现有技术中缺少一种末端夹具可以保持一定柔性、适应线缆运动轨迹变化、操作便捷的装置的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种带电作业机器人的夹线工具，包括：一端与机械臂连接的支撑组件、设置在所述支撑组件另一端的夹线组件、以及设置在所述支撑组件内的与夹线组件传动配合的传动组件；所述传动组件包括设置在所述支撑组件内的丝杠、套设在所述丝杠上的丝杠螺母、以及与所述丝杠平行设置的导柱，所述导柱对所述丝杠螺母在周向上限位、在轴向上导向；所述夹线组件包括与所述丝杠螺母固定连接的螺母转接件、铰接在所述支撑组件上的末端夹爪，所述末端夹爪包括第一末端夹爪和第二末端夹爪，所述螺母转接件设置有铰接端，所述铰接端与所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪通过连杆机构连接；所述丝杠旋转时通过所述导柱与所述丝杠螺母配合使所述丝杠螺母和与所述丝杠螺母固定连接的所述螺母转接件在周向上限位，进而带动所述丝杠螺母和所述螺母转接件在轴向上运动，从而控制所述夹线组件的张开与闭合。

在其中一些实施例中，所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪上均固定连接有引线部，两所述引线部相互配合，所述引线部包括连板、连接架、连接件和引线轮，所述连板与所述末端夹爪固定连接，所述连接架固定连接在所述连板上，所述连接件通过连接轴与所述连接架可活动的连接，所述引线轮可转动的设置在所述连接件上。

在其中一些实施例中，所述连接轴一端固定设置在所述连接件上，另一端穿过所述连接架和所述连板，所述连接件可沿所述连接轴的轴向运动，所述连接架设置有配合所述连接件沿所述连接轴轴向运动的限位导向槽，且所述连接件可在所述限位导向槽内做有限转动；所述连接轴上套设有弹性件，使所述连接件沿所述连接轴轴向运动时压缩所述弹性件，所述弹性件对所述连接件产生与运动方向相反的弹性力。

在其中一些实施例中，所述支撑组件包括夹线工具壳和设置在夹线工具壳上端的与所述夹线组件配合的铰接座，所述夹线工具壳侧壁上分别设置有与所述夹线组件配合的行程槽；所述铰接端向所述螺母转接件两侧延伸穿过所述行程槽并分别与所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪铰接；所述螺母转接件与所述行程槽配合对所述螺母转接件和所述丝杠螺母在周向上限位。

在其中一些实施例中，所述支撑组件还包括第一工具支撑件和第二工具支撑件，所述支撑组件下端连接有底座，所述第二工具支撑件套设在所述第一工具支撑件内并与所述底座连接，所述第一工具支撑件与机械臂连接，所述支撑组件上端设置有上端盖，所述铰接座设置在所述上端盖上。

在其中一些实施例中，所述传动组件还包括动接口，所述动接口套设在所述第二工具支撑件内，所述动接口一端与所述丝杠连接，另一端与机械臂连接，机械臂通过所述动接口将动力传输到所述丝杠。

在其中一些实施例中，所述丝杠与所述动接口配合的一端为方轴，所述动接口设置有与所述方轴配合的方孔。

在其中一些实施例中，所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述铰接端的一端铰接、所述第一连杆的另一端与所述第一末端夹爪铰接，所述第二连杆的一端与所述铰接端的另一端铰接、所述第二连杆的另一端与所述第二末端夹爪铰接。

在其中一些实施例中，所述夹线工具壳内至少有两根分别设置在所述丝杠螺母对角处的导柱，所述丝杠螺母设置有与所述导柱配合的导向槽，所述导柱限制所述丝杠螺母在周向上的转动，并通过所述导向槽对所述丝杠螺母在所述轴向上的运动导向。

在其中一些实施例中，所述螺母转接件套设在所述丝杠螺母外侧，所述螺母转接件上设置有使所述导柱穿过的导向孔。

根据上述内容，本申请的有益效果是：

1.本发明提供了一种高压配网带电作业下的机械臂夹线工具，通过传动组件将力传递到末端夹爪上，由末端夹爪完成夹线功能，该工具可以在人不直接参与的情况下，有效完成夹线作业，避免人工夹线的风险；

2.本发明在末端夹爪上新增前端引线结构，能够在不同位置对线缆进行引导，使得工具能够在指定位置进行夹线作业，拓展了夹线工具的使用范围，提高了夹线工具使用的便捷程度；

3.本发明的夹线工具采用杠杆形式，使得在完成所需功能的前提条件下，极大限度的简化了整体工具的结构，减轻了工具的质量，从而减小了机械臂末端的负载，具有更好的操作性和控制性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例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是本申请实施例整体结构示意图；

图2是本申请实施例支撑组件结构示意图；

图3是本申请实施例传动组件结构示意图；

图4是本申请实施例夹线组件结构示意图；

图5是本申请实施例引线部结构示意图。

附图标记说明：1、支撑组件；2、传动组件；3、夹线组件；4、引线部；101、第一工具支撑件；102、第二工具支撑件；103、底座；104、夹线工具壳；105、上端盖；106、铰接座；107、行程槽；201、动接口；202、丝杠；203、丝杠螺母；204、导柱；205、角接触球轴承；206、导向槽；301、螺母转接件；302、第二连杆；303、铰链销；304、第一末端夹爪；305、第二末端夹爪；306、销轴；307、第一铜套；308、第一连杆；309、导向孔；310、铰接端；401、连板；402、限位导向槽；403、连接板；404、第二铜套；405、连接轴；406、连接件；407、引线轮；408、轮轴；409、深沟球轴承；410、铝套；411、连接部；412、压缩弹簧。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

实施例如图1～5所示，一种带电作业机器人的夹线工具，包括：支撑组件1、传动组件2、夹线组件3和引线部4。其中，支撑组件1为夹线工具整体结构框架，一端与机械臂相连，通过机械臂控制使用；传动组件2设置在支撑组件1内，通过设置在支撑组件1内的丝杠202，将输入转矩转化为推力，通过套设在丝杠202上的丝杠螺母丝杠螺母203和螺母转接件301带动夹线组件3运动；夹线组件3设置支撑组件1的另一端，引线部4整体安装在夹线组件3的末端夹爪上，通过丝杠202的运动控制夹线组件3和引线部4分别进行作用，实现夹线和引线功能。

进一步的，支撑组件1包括第一工具支撑件101、第二工具支撑件102、底座103、夹线工具壳104、上端盖105和铰接座106。第一工具支撑件101一端与机械臂接口相连，将夹线工具整体固定在机械臂末端，完成夹线工具与机械臂之间的连接；第二工具支撑件102一端套设在第一工具支撑件101内并与其相连，另一端与底座103相连，第二工具支撑件102两端均开有键槽(图中未示出)，用于减轻夹线工具整体重量；夹线工具壳104下端与底座103相连，上端与上端盖105相连，构成夹线工具整体框架，传动组件2置于夹线工具壳104内，同时夹线工具壳104四侧壁均开有与夹线组件3的螺母转接件301配合的矩形行程槽107，且该行程槽107可用于减轻夹线工具整体重量；底座103与上端盖105相对的一面分别钻有沉孔，用于安装导柱204，并且底座103与上端盖105均铣有键槽，用于减小工具整体重量；铰接座106一端与上端盖105相连，固定在上端盖105上，一端通过销轴306与夹线组件3的第一末端夹爪304和第二末端夹爪305相连，作为两末端夹爪的固定支点，连杆结构推动第一末端夹爪304和第二末端夹爪305时，两夹爪绕固定支点转动，实现夹爪的夹紧及松开运动。

进一步的，传动组件2包括动接口201、丝杠202、丝杠螺母203、导柱204和两个角接触球轴承205。两角接触轴承205分别装配在支撑组件1的底座103处和上端盖105处，丝杠202两端分别套设在角接触轴承205内，丝杠202伸出底座103部分一端为方轴，与套设在第二工具支撑件102内的动接口201一端的方孔配合，动接口201另一端与机械臂连接。机械臂通过动接口201将转矩传递给丝杠202，丝杠旋转，带动丝杠螺母203在丝杠202上沿轴向上下运动。夹线工具壳104内至少有两根分别设置在丝杠螺母203斜对角处的导柱204，导柱204与丝杠202平行设置，丝杠螺母203设置有与导柱204配合的导向槽206。导柱204通过底座103与上端盖105的沉孔进行固定，并限制丝杠螺母203在周向上的转动，通过导向槽206对丝杠螺母203在轴向上的运动导向。

进一步的，夹线组件3包括螺母转接件301、连杆机构、铰链销303、第一末端夹爪304、第二末端夹爪305、销轴306和第一铜套307。

螺母转接件301可套设在丝杠螺母203外侧并与丝杠螺母203通过螺钉紧固相连，螺母转接件301上设置有使所述导柱204穿过的导向孔309，导向孔309内嵌与导柱204配合的无油衬套，用以更加顺畅的完成上下导向运动。螺母转接件301还开有用于减轻重量的键槽。

安装在夹线工具壳104内的螺母转接件301设置有朝向外侧延伸并穿过行程槽107的铰接端310，螺母转接件301的铰接端310与行程槽107配合对螺母转接件301和丝杠螺母203在周向上限位，铰接端310与第一末端夹爪304和第二末端夹爪305通过连杆机构铰接，螺母转接件301上下运动时推拉连杆机构，连杆机构动作，带动第一末端夹爪304和第二末端夹爪305完成夹紧和松开动作。

丝杠螺母203带动螺母转接件301沿丝杠202运动，螺母转接件301两端的铰接端310内嵌无油衬套，通过铰链销303与连杆机构的一端铰接，第一末端夹爪304和第二末端夹爪305一端内嵌无油衬套，通过铰链销303与连杆机构铰接。

进一步的，第一末端夹爪304和第二末端夹爪305的中部通过销轴306固定在支撑组件1的铰链座106上，铰接座106铰接处作为固定支点。且第一末端夹爪304和第二末端夹爪305的形状并非完全一致，其中第二末端夹爪305的爪形大于第一末端夹爪304，目的是为了在夹线的时候两夹爪能够夹紧闭合，防止线缆脱出。

进一步的，连杆机构包括第一连杆308和第二连杆302，第一连杆308的一端与铰接端310的一端铰接、第一连杆308的另一端与第一末端夹爪304铰接，第二连杆302的一端与铰接端310的另一端铰接、第二连杆302的另一端与第二末端夹爪305铰接。

进一步的，第一末端夹爪304和第二末端夹爪305上均固定连接有引线部4，两引线部4相互配合。引线部4包括连板401、连接架、连接轴405、连接件406、引线轮407，连接架固定连接在连板401上，连接件406通过连接轴405与连接架可活动的连接，引线轮407可转动的设置在连接件406上。

其中，连接架包括连接板403和通过螺栓与连接板403连接的连接部411。

具体的，连板401呈L型，其一端通过螺栓固定在夹第一末端夹爪304或第二末端夹爪305上，另一端与连接板403固定连接。连板401的L型直角处还设有用于提高零件的整体强度的肋板。连板401与连接板403连接的一端开有孔，孔内装有第二铜套404，连接轴405可活动的套设在第二铜套404内；连接轴405一端设置有外螺纹并与连接件406螺纹连接，另一端穿过连接板403和连板401在第二铜套404内可沿轴向滑动，连接轴405外套设有弹性件(本实施例为压缩弹簧412)，正常状态下压缩弹簧412处于放松状态，且压缩弹簧412分别与连接板403和/或连接件406抵接。连接件406可沿连接轴405的轴向运动，连接部411形成有对连接件406沿连接轴405轴向运动导向的限位导向槽402，连接件406容置在限位导向槽402内可沿限位导向槽402滑动并可在限位导向槽402内小幅度转动，用以适用于线不同角度的转动，限位导向槽402同时对其大幅度转动进行限制。夹线工作时，连接件406沿连接轴405轴向运动时，压缩弹簧412受力压缩，连接轴405在第二铜套404内沿轴向伸出，压缩弹簧412对连接件406产生与运动方向相反的弹性力。引线轮407内装深沟球轴承409，通过轮轴408固定在连接件406上，两侧通过铝套410进行轴向定位。

工作原理：使用时末端机械臂通过动接口201驱动丝杠202转动，行程槽107与导柱204相配合对套设在丝杠202上的丝杠螺母203和与丝杠螺母203固定连接的螺母转接件301在周向上限位，从而使丝杠螺母203和螺母转接件301沿丝杠202轴向运动，进而通过连杆机构控制夹线组件3的张开与闭合。夹线工作时，连接件406沿连接轴405轴向运动时，压缩弹簧412受力压缩，连接轴405在第二铜套404内沿轴向伸出，压缩弹簧412对连接件406产生与运动方向相反的弹性力。

需要注意的是，由于引线部4前端结构整体安装在夹线组件3的末端夹爪3处，故在机械臂输入转矩时，需要考虑导引线部4的位置，需要避免丝杠螺母203进给过多或退回过多，带动夹线部分过度运动而造成引线部4与其他部分发生干涉现象。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于，包括：一端与机械臂连接的支撑组件、设置在所述支撑组件另一端的夹线组件、以及设置在所述支撑组件内的与夹线组件传动配合的传动组件；

所述传动组件包括设置在所述支撑组件内的丝杠、套设在所述丝杠上的丝杠螺母、以及与所述丝杠平行设置的导柱，所述导柱对所述丝杠螺母在周向上限位、在轴向上导向；

所述夹线组件包括与所述丝杠螺母固定连接的螺母转接件、铰接在所述支撑组件上的末端夹爪，所述末端夹爪包括第一末端夹爪和第二末端夹爪，所述螺母转接件设置有铰接端，所述铰接端与所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪通过连杆机构连接；

所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪上均固定连接有引线部，两所述引线部相互配合，所述引线部包括连板、连接架、连接件和引线轮，所述连板与所述末端夹爪固定连接，所述连接架固定连接在所述连板上，所述连接件通过连接轴与所述连接架可活动的连接，所述引线轮可转动的设置在所述连接件上；

所述连接轴一端固定设置在所述连接件上，另一端穿过所述连接架和所述连板，所述连接件可沿所述连接轴的轴向运动，所述连接架设置有配合所述连接件沿所述连接轴轴向运动的限位导向槽，且所述连接件可在所述限位导向槽内做有限转动；所述连接轴上套设有弹性件，使所述连接件沿所述连接轴轴向运动时压缩所述弹性件，所述弹性件对所述连接件产生与运动方向相反的弹性力；

所述丝杠旋转时通过所述导柱与所述丝杠螺母配合使所述丝杠螺母和与所述丝杠螺母固定连接的所述螺母转接件在周向上限位，进而带动所述丝杠螺母和所述螺母转接件在轴向上运动，从而控制所述夹线组件的张开与闭合。

2.根据权利要求1所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述支撑组件包括夹线工具壳和设置在夹线工具壳上端的与所述夹线组件配合的铰接座，所述夹线工具壳侧壁上分别设置有与所述夹线组件配合的行程槽；所述铰接端向所述螺母转接件两侧延伸穿过所述行程槽并分别与所述第一末端夹爪和所述第二末端夹爪铰接；所述螺母转接件与所述行程槽配合对所述螺母转接件和所述丝杠螺母在周向上限位。

3.根据权利要求2所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述支撑组件还包括第一工具支撑件和第二工具支撑件，所述支撑组件下端连接有底座，所述第二工具支撑件套设在所述第一工具支撑件内并与所述底座连接，所述第一工具支撑件与机械臂连接，所述支撑组件上端设置有上端盖，所述铰接座设置在所述上端盖上。

4.根据权利要求3所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述传动组件还包括动接口，所述动接口套设在所述第二工具支撑件内，所述动接口一端与所述丝杠连接，另一端与机械臂连接，机械臂通过所述动接口将动力传输到所述丝杠。

5.根据权利要求4所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述丝杠与所述动接口配合的一端为方轴，所述动接口设置有与所述方轴配合的方孔。

6.根据权利要求2所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述铰接端的一端铰接、所述第一连杆的另一端与所述第一末端夹爪铰接，所述第二连杆的一端与所述铰接端的另一端铰接、所述第二连杆的另一端与所述第二末端夹爪铰接。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述夹线工具壳内至少有两根分别设置在所述丝杠螺母对角处的导柱，所述丝杠螺母设置有与所述导柱配合的导向槽，所述导柱限制所述丝杠螺母在周向上的转动，并通过所述导向槽对所述丝杠螺母在所述轴向上的运动导向。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的一种带电作业机器人的夹线工具，其特征在于：所述螺母转接件套设在所述丝杠螺母外侧，所述螺母转接件上设置有使所述导柱穿过的导向孔。