CN210061146U - 一种变电站机器人挂拆接地线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，它包括上位机，上位机分别与平台信息采集模块、多自由度作业臂模块、视觉识别模块、接地线挂拆监控模块电连接；解决了现有技术存在的自动挂接地线装置，主要是通过摄像头的图像信息来指导操作人员操作；要求操作人员具备较高的技术水平；而且地面工作人员仅仅通过机械手上的摄像头的图片信息来指导工作，参考信息太少，安全隐患比较大等问题。

Description

一种变电站机器人挂拆接地线控制系统

技术领域

本实用新型属于变电站检修技术，尤其涉及一种变电站机器人挂拆接地线控制系统。

背景技术

在变电站设备停电维护作业时，为了保证作业设备不带电，需要对作业设备装设接电线，作业完成时，要把接地线拆除。装设接地线是保证电力安全工作的技术措施之一，是在全部停电或部分停电的电气设备上工作，必须完成的一项重要内容，是保护工作人员在工作地点防止突然来电的可靠安全措施，是人身安全和设备安全的重要保证。在变电站挂接地线作业中，由于悬挂点的高度较高，同时接地线都较长、截面积大，自重大，运用人力通过挂线杆操作难度大，对操作人员的体力要求高，并且高空挂拆要靠眼睛观察，很难完成工作，有时需现场操作人员站在人字梯上或者架构上进行操作，但在挂、拆接地线过程中晃动厉害，人工作业存在较大的安全隐患。CN 105490193 A号专利公布了一种变电站高空自动挂接地线装置，能够通过摄像头从地面操作实现接地线的挂拆工作，解决了操作人员的安全问题，但仅通过机械手上的摄像头通过人工远程操作完成机械臂的精准运动需要复杂的操作，存在参考信息太少，安全隐患比较大等，要求操作人员具备较高的技术水平。

目前，亟待出现一种能够代替人工进行接地线挂接的挂接平台或装置，通过控制作业平台及相应的机械装置自动实现高空线路的识别、接近与接地线挂拆功能的控制系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种变电站机器人挂拆接地线监控系统及监控方法，以解决现有技术存在的自动挂接地线装置，主要是通过摄像头的图像信息来指导操作人员操作；要求操作人员具备较高的技术水平；而且地面工作人员仅仅通过机械手上的摄像头的图片信息来指导工作，参考信息太少，安全隐患比较大等问题。

本实用新型的技术方案是：

一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，它包括上位机，上位机分别与平台信息采集模块、多自由度作业臂模块、视觉识别模块、接地线挂拆监控模块电连接。

所述平台信息采集模块包括第一倾角传感器组、第一绝对值编码器、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器；所述第一倾角传感器组、第一绝对值编码器组、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器分别与上位机连接；第一绝对值编码器组分别位于回转装置、作业平台旋转处以及多自由度机械臂旋转处；倾角传感器组分别位于升降平台俯仰机构表面和多自由度作业臂上臂和下臂上；位移传感器为拉绳式位移传感器，带绝对值编码器，位于伸缩装置电机处；磁场传感器位于作业平台的侧面；超声波传感器组分别位于多自由度作业臂前段的上侧、左侧和右侧，激光传感器位于上臂的中间部位。

多自由度作业臂模块包括第二倾角传感器、第二绝对值编码器和力传感器，分别与上位机连接。

视觉识别模块包括CCD相机，CCD相机与上位机无线连接；安装在作业臂机械爪侧面。

接地线挂拆监控模块包括红外传感器、接近开关、限位开关和压力传感器，所述红外传感器平行安装于接地线挂拆装置线路入口两端，用于检测目标线路对中状况；接近开关安装于挂拆装置线路入口内，用于检测目标线路是否进入；限位开关安装于接地线挂拆装置移动夹板与固定夹板间；压力传感器安装于与目标线路接触点，判断接地线挂设是否可靠。

所述的一种变电站机器人挂拆接地线控制系统的控制方法，它包括：

步骤1、对于不同的电压等级与不同的作业高度进行数据归类，驱动移动平台到合适的作业位置，驱动升降平台到达该电压等级相应的作业高度，在升降过程中保持各传感器运行，上位机通过光纤持续获得升降机构俯仰角度、伸缩装置末端位移距离以及旋转装置旋转角度，到达指定高度启动末端图像采集功能；

步骤2、末端图像采集功能由设于机器人机械抓侧双目CCD摄像头实现，通过无线WIFI向上位机发送环境图像，使得上位机能够获得空中作业信息，通过图像处理对高空线路进行识别与测距，得到目标线路的空间位置后以自动或遥控方式通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令使得接地线挂拆装置贴近目标线路，接地线挂拆装置监控模块通过无线WIFI返回的红外传感器信息判断目标线路对中状况，确认对中完成后通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令驱动多自由度作业臂动作使得目标线路由接地线挂拆装置入口进入装置夹线口，通过接近开关返回的信息判断目标线路是否进入夹线口，驱动接地线挂拆装置移动夹板螺杆处电机使移动夹板向固定夹板移动并将目标线路夹持在夹线口内，通过力传感器返回夹持程度状况，最后通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令使得机械爪松开接地线挂拆装置，完成接地线的挂接。

本实用新型有益效果：

（1）本实用新型变电站机器人自动挂拆接地线控制系统，能够代替人力挂拆接地线的操作，大大缩短作业时间，提高作业安全性与可靠性；

（2）本实用新型采用多传感器融合技术，实现接地线挂拆的自动操作，提高接地线挂拆作业的自动化和智能化水平；

（3）本实用新型对接地线挂拆装置夹持状态过程实时在线监测，实现接地线夹线口脱落报警，自动记录接地线装设、拆除时间，保证其他工作的安全进行。

解决了现有技术存在的自动挂接地线装置，主要是通过摄像头的图像信息来指导操作人员操作；要求操作人员具备较高的技术水平；而且地面工作人员仅仅通过机械手上的摄像头的图片信息来指导工作，参考信息太少，安全隐患比较大等问题。

附图说明

图1是本实用新型控制系统整体示意图；

图2是本实用新型控制系统组成示意图；

图3为本实用新型方法流程示意图。

具体实施方式

本实用新型变电站机器人挂拆接地线控制系统，参考图1，本实施例的变电站机器人挂拆接地线控制系统主要包括以下部件：

移动平台、升降平台、作业平台、多自由度作业臂、接地线挂拆装置、图像采集装置；

本实施例的变电站机器人挂拆接地线控制系统，具体包括用于在变电站内行走作业的移动平台，用于调整作业高度的升降平台，用于安装作业工具，能够转动的作业平台、用于夹持接地线挂拆装置的多自由度作业臂以及用于夹持目标线路的接地线挂拆装置；

所述的移动平台采用履带式移动底盘结构，由底盘、履带架、左右行走马达、驱动轮、承重轮、履带、张紧缓冲装置以及两侧的四个液压支腿组成，能够在变电站内实现多种复杂路况无障碍运动；

所述的升降平台采用折叠伸缩混合升降，主要由主臂、上臂、伸缩臂和链条伸缩装置等组成；

多自由度作业臂模块包括第二倾角传感器、第二绝对值编码器和力传感器，分别与上位机连接。

在所述移动平台和升降平台安有平台信息采集模块，在所述多自由度作业臂末端机械爪侧安有视觉识别模块，在所述接地线挂拆装置上安有接地线挂拆监控模块，所述的移动平台、升降平台以及多自由度作业臂均安有驱动装置。

所述图像采集装置以及接地线挂拆监控模块均通过无线WIFI实现与上位机的通信 ，所述运动模块以及平台信息采集模块与控制器通过串口实现通信。

平台信息采集模块包括第一倾角传感器组、第一绝对值编码器、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器；所述第一倾角传感器组、第一绝对值编码器组、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器分别与上位机连接其中，所述的平台信息采集模块包括用于记录移动平台水平程度的水平尺、用于记录升降平台回转装置和作业平台活动角度的第一绝对值编码器组、用于测量升降平台各关节俯仰角度的第一倾角传感器组、用于测量升降平台伸缩装置伸缩距离的位移传感器以及为保证平台绝缘安全，用于测定各活动关节与带电设备之间距离的磁场传感器和电流传感器；

第一绝对值编码器组位于回转装置、作业平台旋转处以及多自由度机械臂旋转处；

所述第一倾角传感器组位于升降平台俯仰机构表面和多自由度作业臂上臂和下臂上；

所述位移传感器为拉绳式位移传感器，带绝对值编码器，位于伸缩装置电机处；

所述磁场传感器位于作业平台的侧面，超声波传感器位于多自由度作业臂前段的上侧、左侧和右侧，激光传感器位于上臂的中间部位。

上述传感器均通过RS485输出，通过转换器转光纤送入上位机。

所述的视觉识别模块为图像采集装置，由设于机器人机械抓侧双目CCD摄像头实现，通过无线WIFI向上位机发送环境图像，使得上位机能够获得一定距离范围内的空中作业信息，通过图像处理对高空线路进行识别与测距，得到目标线路的空间位置后以自动或遥控方式通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令使得接地线挂拆装置贴近目标线路。

接地线挂拆监控模块包括红外传感器、接近开关、限位开关和压力传感器，所述红外传感器平行安装于接地线挂拆装置线路入口两端，用于检测目标线路对中状况；接近开关安装于挂拆装置线路入口内，用于检测目标线路是否进入；限位开关安装于接地线挂拆装置移动夹板与固定夹板间；压力传感器安装于与目标线路接触点，判断接地线挂设是否可靠。

上述接地线挂拆装置监控模块各传感器通过无线智能数字传输装置与上位机接收装置实现数据传输；

驱动控制装置，包括移动平台移动机构电机驱动模块、升降平台回转装置驱动模块、升降平台伸缩装置驱动模块、升降平台俯仰装置驱动模块、多自由度作业臂各环节驱动模块以及接地线挂拆装置移动夹板驱动模块；

一种机器人挂拆接地线控制系统的控制方法，包括：

对于不同的电压等级与不同的作业高度进行数据归类，驱动移动平台到合适的作业位置，驱动升降平台到达该电压等级相应的作业高度，在升降过程中保持各传感器运行，上位机通过光纤持续获得升降机构俯仰角度、伸缩装置末端位移距离以及旋转装置旋转角度。到达指定高度启动末端图像采集功能。

所述末端图像的采集功能由设于机器人机械抓侧双目CCD摄像头实现，通过无线WIFI向上位机发送环境图像，使得上位机能够获得一定距离范围内的空中作业信息，通过图像处理对高空线路进行识别与测距，得到目标线路的空间位置后以自动或遥控方式通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令使得接地线挂拆装置贴近目标线路，接地线挂拆装置监控模块通过无线WIFI返回的红外传感器信息判断目标线路对中状况，确认对中完成后通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令驱动多自由度作业臂动作使得目标线路由接地线挂拆装置入口进入装置夹线口，通过接近开关返回的信息判断目标线路是否进入夹线口，驱动接地线挂拆装置移动夹板螺杆处电机使移动夹板向固定夹板移动并将目标线路夹持在夹线口内，通过力传感器返回夹持程度状况，最后通过无线WIFI向多自由度作业臂控制器下发控制命令使得机械爪松开接地线挂拆装置，完成接地线的挂接。

Claims (5)

1.一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，它包括上位机，其特征在于：上位机分别与平台信息采集模块、多自由度作业臂模块、视觉识别模块、接地线挂拆监控模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，其特征在于：所述平台信息采集模块包括第一倾角传感器组、第一绝对值编码器、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器；所述第一倾角传感器组、第一绝对值编码器组、超声波传感器组、磁场传感器和电流传感器分别与上位机连接；第一绝对值编码器组分别位于回转装置、作业平台旋转处以及多自由度机械臂旋转处；倾角传感器组分别位于升降平台俯仰机构表面和多自由度作业臂上臂和下臂上；位移传感器为拉绳式位移传感器，带绝对值编码器，位于伸缩装置电机处；磁场传感器位于作业平台的侧面；超声波传感器组分别位于多自由度作业臂前段的上侧、左侧和右侧，激光传感器位于上臂的中间部位。

3.根据权利要求1所述的一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，其特征在于：多自由度作业臂模块包括第二倾角传感器、第二绝对值编码器和力传感器，分别与上位机连接。

4.根据权利要求1所述的一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，其特征在于：视觉识别模块包括CCD相机，CCD相机与上位机无线连接；安装在作业臂机械爪侧面。

5.根据权利要求1所述的一种变电站机器人挂拆接地线控制系统，其特征在于：接地线挂拆监控模块包括红外传感器、接近开关、限位开关和压力传感器，所述红外传感器平行安装于接地线挂拆装置线路入口两端，用于检测目标线路对中状况；接近开关安装于挂拆装置线路入口内，用于检测目标线路是否进入；限位开关安装于接地线挂拆装置移动夹板与固定夹板间；压力传感器安装于与目标线路接触点，判断接地线挂设是否可靠。

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