CN215701713U - 一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，包括破拆驱动模块，破拆驱动模块前端设置有刀头模块，所述刀头模块上设置有传感器模块，所述破拆驱动模块上端设置有双目视觉模块，所述破拆驱动模块下侧设置有破拆浮动模块，所述破拆驱动模块的两侧设置有控制模块和充电模块。所述破拆工具还包括开关组件和外壳组件；本专利中的破拆工具结构紧凑，自身重量轻，破拆主体与控制系统集中于同一底板上，提高了整体结构的连接强度，连接处稳定性强，拆卸方便，通过设置双目视觉模块及各传感器模块，实时监测破拆工具与破拆螺母的位置参数，并将参数反馈给机械臂，机械臂实时调整破拆工具的位置及姿态，提高了破拆作业的效率和准确性。

Description

一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具

技术领域

本实用新型涉及电力施工工具技术领域，尤其涉及一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具。

背景技术

绝缘子固定螺栓因在露天高温的环境中，被锈蚀咬死、空间狭小等原因无法正常拆卸的螺母，要拆卸螺母非常困难。

以往的做法通常是作业人员利用扳手在断电情况下拆卸螺母，然而在配网带电作业工作环境中，拆卸螺母需要作业人员穿戴绝缘手套和绝缘衣，给作业人员带来很大的危险。另外，在破拆螺母时，螺母与切刀的位置判断与控制会直接影响破拆结果，简单的相机观察无法做到精准控制切刀与螺母的位置。

实用新型内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，包括破拆驱动模块，所述破拆驱动模块前端设置有刀头模块，所述刀头模块上设置有传感器模块，所述破拆驱动模块上端设置有双目视觉模块，所述破拆驱动模块下侧设置有破拆浮动模块，所述破拆驱动模块的两侧设置有控制模块和充电模块。所述破拆工具还包括开关组件和外壳组件。所述控制模块固定于破拆浮动模块之上，所述控制模块包括板卡和板卡盒，板卡固定于板卡盒内，可将各个模块采集的信息进行处理，并发出相对应的命令，板卡盒,对板卡起到保护作用，防止污染物进入板卡，避免引起控制系统紊乱。

优选的，所述破拆浮动模块包括底侧的基准安装板，所述基准安装板上设置有导轨，所述导轨为直线导轨，所述导轨上设置有滑块，所述滑块上连接有浮动板，所述导轨中平行导航方向设置有导向轴，所述导向轴外端环套有浮动弹簧。基准安装板用于安装工具连接法兰和其他模块；导向轴安装在基准安装板上，对浮动板的运动起到导向作用；直线导轨安装在基准安装板上，对滑块的运动起到导向作用；浮动弹簧安装在导向轴上；滑块和浮动板安装在一起，在直线导轨上滑动；

破拆时，双目视觉模块用于观察破拆螺母位置并实时指导机械臂的运动，机械臂带动破拆工具运动至将破拆螺母放入刀架模块通槽位置，此时浮动刀头向破拆螺母靠近，浮动刀头接触到破拆螺母后，破拆驱动模块向后端移动直至固定刀头与破拆螺母接触，之后电机增大电流进行破拆，直至破拆完成。

所述破拆过程中，浮动弹簧产生形变产生弹力，给浮动板一推力，避免浮动板在导向轴方向运动时产生较大旷量，导致破拆不稳定。

优选的，所述刀头模块包括刀架，所述刀架内设置有放置破拆螺母的通槽，所述通槽前端设置有固定刀头，所述通槽后端设置有浮动刀头，所述刀架侧面设置有通孔，所述通孔便于传感器B的感应。刀架用螺钉安装在破拆浮动模块上，为一体化结构。

优选的，所述浮动刀头后端连接有丝杆，所述浮动刀头和丝杆之间为活动连接，所述浮动刀头可在丝杆内旋转活动，所述丝杆旋转运动传递到浮动刀头方向转为直线运动，浮动刀头向前运动对螺母进行破拆。所述浮动刀头与丝杆连接时，丝杆高温加热后浮动刀头压入丝杠内，二者活动连接不可拆卸。

优选的，所述浮动刀头包括前端的可拆卸刀头和后端的旋转轴，旋转轴放置于丝杆中，所述旋转轴上设置有螺孔；安装时，先把旋转轴放入丝杆，之后可拆卸刀头通过螺钉A旋进旋转轴的螺孔将二者固定，之后连接处外部焊接上挡块。

优选的，所述浮动刀头后端连接有丝杆，所述丝杆上环套有螺母 A，所述螺母A为铜螺母，所述铜螺母用螺钉安装在刀架内，内部为螺纹；丝杆和铜螺母为螺纹驱动。

优选的，所述传感器模块包括传感器支架，所述传感器支架前端设置有传感器B，所述传感器支架后端设置有传感器A；所述传感器 A为激光传感器，所述传感器B为调平传感器。传感器支架通过螺钉固定在刀头模块上，为一体化设计，保证安装精度；激光传感器模块采集刀头在破拆螺母过程中的具体位置，并将数据传输到控制模块；调平传感器模块采集破拆工具与水平方向的夹角，并将数据传输到控制模块。

优选的，所述双目视觉模块包括双目视觉外壳，所述双目视觉外壳下端设置有双目支架，所述双目视觉外壳内部安装有双目视觉部，所述双目视觉部主要为摄像模组，对操作情况进行实时监控。

优选的，破拆驱动模块包括固定支架，所述固定支架前端设置有减速器，所述减速器为谐波减速器，所述破拆驱动模块外部设置有电机外壳，固定支架安装在破拆浮动模块上，用于固定破拆驱动模块；具体的，电机安装在电机外壳上，为工具提供动力；传动轴通过螺钉安装在电机上，为谐波加速器传递动力。

所述开关组件固定在安装基准板上，包含电源开关、开关支架，电源开关用于破拆工具的开启和关闭；开关支架通过螺钉固定在安装基准板上，用于安装电源开关。

所述破拆工具外部设置有外壳组件，所述外壳组件固定在安装基准板上，材料为ABS绝缘材料，绝缘等级可达到20kV，对破拆工具起到绝缘的作用，防止电压过高，而影响正常使用。同时还可以防止空气中的污染物进入工具内。

所述破拆工具与带电机器人机械臂连接，所述双目视觉模块上连接有第一工控机，所述带电机器人上设置有第二工控机，双目视觉模块上设置有两个摄像机，其中一个摄像机用于观察螺母的位置并通过信号传输给第一工控机，第一工控机将螺母位置进行数据化处理之后传输给第二工控机，第二工控机得到螺母与机器人机械臂之间的相对位置，调整刀头的位置，保证刀头与螺母之间为垂直关系，保证破拆的质量。

本实用新型的有益效果是：

(1)本专利中的破拆工具结构紧凑，自身重量轻，破拆主体与控制系统集中于同一底板上，提高了整体结构的连接强度，连接处稳定性强，拆卸方便。

(2)通过设置双目视觉模块及各传感器模块，实时监测破拆工具与破拆螺母的位置参数，并将参数反馈给机械臂，机械臂实时调整破拆工具的位置及姿态，提高了破拆作业的效率和准确性。

(3)本设计的破拆工具，通过工具本身的控制系统与机械臂系统的协调控制，可以实现全自主运动控制，解放了人力，保证了作业人员的安全，在室外带电作业环境中适用性强。

(4)本设计的破拆浮动机构，结构简单紧凑，可以在破拆过程中实时微调破拆工具的位置。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型带外壳整体结构示意图

图2为本实用新型整体不带外壳结构示意图；

图3为本实用新型破拆浮动模块结构示意图；

图4为本实用新型刀头模块结构示意图；

图5为本实用新型实施例1浮动刀头的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1浮动刀头立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例2浮动刀头结构示意图；

图8为本实用新型传感器模块结构示意图；

图9为本实用新型双目视觉模块的结构示意图；

图10为本实用新型破拆驱动模块的结构示意图；

图11为本实用新型控制模块结构示意图；

图12为本实用新型外壳结构示意图；

图中，1破拆浮动模块；2刀头模块；3传感器模块；4控制模块； 5双目视觉模块；6破拆驱动模块；7充电模块；8第一工控机；101 基准安装板；102导向轴；103导轨；104浮动弹簧；105滑块；106 浮动板；201刀架；202固定刀头；203破拆螺母；204浮动刀头；2041 可拆卸刀头；2042螺钉A；2043旋转轴；2044挡块；205丝杆；206 螺母A；207通孔；301传感器支架；302传感器A；303传感器B； 401板卡；402板卡盒；501双目视觉部；502双目视觉外壳；503双目支架；601固定支架；602减速器；603电机外壳。

具体实施方式

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

实施例1：

附图1-6，8-12为本实用新型的具体实施例示意图，一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，包括破拆驱动模块6，所述破拆驱动模块6前端设置有刀头模块2，所述刀头模块2上设置有传感器模块3，所述破拆驱动模块6上端设置有双目视觉模块5，所述破拆驱动模块6下侧设置有破拆浮动模块1，所述破拆驱动模块6的两侧设置有控制模块4和充电模块7，所述破拆工具还包括开关组件和外壳组件。所述控制模块4固定于破拆破拆浮动模块1之上，所述控制模块4包括板卡401和板卡盒402，板卡401固定于板卡盒402内，可将各个模块采集的信息进行处理，并发出相对应的命令，板卡盒,402B 对板卡401起到保护作用，防止污染物进入板卡，避免引起控制系统紊乱。

所述充电模块7固定于破拆浮动模块1之上，包括电池座和电池，电池优选为锂离子电子，所述电池座用螺钉固定于破拆浮动模块1 上，通过线缆与控制模块4相连，锂离子电池通过插拔的方式安装于电池座上，锂离子电子上有电量显示单元，可随时显示查看电量情况。

优选的，所述破拆浮动模块1包括底侧的基准安装板101，所述基准安装板101上设置有导轨103，所述导轨103为直线导轨，所述导轨103上设置有滑块105，所述滑块105上连接有浮动板106，所述导轨103中平行导航方向设置有导向轴102，所述导向轴102外端环套有浮动弹簧104；基准安装板101用于安装工具连接法兰和其他模块，所述连接法兰为绝缘法兰；导向轴102对浮动板106的运动起到导向作用；直线导轨103对滑块105的运动起到导向作用；所述滑块105和浮动板106安装在一起，在直线导轨上滑动；浮动弹簧安装 104在导向轴102上。

破拆时，双目视觉模块用于观察破拆螺母位置并实时指导机械臂的运动，机械臂带动破拆工具运动至将破拆螺母放入刀架模块2通槽位置，此时浮动刀头204向破拆螺母靠近，浮动刀头204接触到破拆螺母后，破拆驱动模块6向后端移动直至固定刀头202与破拆螺母接触，之后电机增大电流进行破拆，直至破拆完成。

所述破拆过程中，浮动弹簧104产生形变产生弹力，给浮动板 106一推力，避免浮动板106在导向轴102方向运动时产生较大旷量，导致破拆不稳定。

优选的，所述刀头模块2包括刀架201，所述刀架201内设置有通槽，所述通槽前端设置有固定刀头202，所述通槽后端设置有贯通的槽孔，所述槽孔内设置有浮动刀头204，所述刀架201侧面设置有通孔207，所述通孔207用于安装传感器模块3，主要用于安装传感器装置；所述浮动刀头204后端连接有丝杆205，所述丝杆205上环套有螺母A206，所述螺母A206为铜螺母，用于保持让丝杆205前后运动。

刀架201用螺钉安装在破拆浮动模块1上，为一体化结构，螺母 A206用螺钉安装在刀架内，内部为螺纹；丝杆205和铜螺母为螺纹驱动；

优选的，所述浮动刀头204包括前端的可拆卸刀头2041和后端的旋转轴2043，旋转轴2041放置于丝杆205中，所述旋转轴2043 上设置有螺孔；安装时，先把旋转轴2043放入丝杆205，之后可拆卸刀头2041通过螺钉A2042旋进旋转轴2043的螺孔将二者固定，之后连接处外部焊接上挡块2044。

优选的，所述传感器模块3包括传感器支架301，所述传感器支架301前端设置有传感器B303，所述传感器支架301后端设置有传感器A302。

优选的，所述传感器A302激光传感器，所述传感器B303为调平传感器。

所述传感器支架301通过螺钉固定在刀头模块2上，为一体化设计，保证安装精度；激光传感器模块采集刀头在破拆螺母203过程中的具体位置，并将数据传输到控制模块4；调平传感器模块采集破拆工具与水平方向的夹角，并将数据传输到控制模块4。

优选的，所述双目视觉模块5包括下端设置有双目支架503的双目视觉外壳502，所述双目视觉外壳502内部安装有双目视觉部501。

所述双目视觉模块5通过螺钉固定在破拆浮动模块1上，用于作业过程中工具的定位和监测周围环境；所述双目视觉部501主要为广角相机。

双目支架503通过螺钉安装在破拆浮动模块1上双目外壳对双目视觉部5起到保护作用，防止污染物进入板卡；双目视觉用于作业过程中工具的定位和监测周围环境。

优选的，破拆驱动模块6包括固定支架601，所述固定支架601 前端设置有减速器602，所述减速器602为谐波减速器，所述破拆驱动模块6外部设置有电机外壳603，电机外壳603内部设置有电机。

所述固定支架601安装在破拆浮动模块1上，用于固定破拆驱动模块6；电机安装在电机外壳603上，为工具提供动力。

本实用新型的一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，安装于机械臂末端，用于破拆M12以下型号的螺母。机器人携带破拆工具到达破拆点附近，根据双目视觉模块5和调平传感器的实时反馈，机械臂微调破拆工具与破拆点的位置；位置确定好后，破拆驱动电机工作，随后螺母被破坏；然后破拆驱动电机反向工作，回到初始点；机械臂携带工具到安全位置后，放置破拆工具或进行下一次工作。

实施例2：

附图1-4，7-12为本实用新型的另一具体实施例示意图，一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，包括破拆驱动模块6，所述破拆驱动模块6前端设置有刀头模块2，所述刀头模块2上设置有传感器模块3，所述破拆驱动模块6上端设置有双目视觉模块5，所述破拆驱动模块6下侧设置有破拆浮动模块1，所述破拆驱动模块6的两侧设置有控制模块4和充电模块7，所述破拆工具还包括开关组件和外壳组件。所述控制模块4固定于破拆破拆浮动模块1之上，所述控制模块4包括板卡401和板卡盒402，板卡401固定于板卡盒402内，可将个模块采集的信息进行处理，并发出相对应的命令，板卡盒,402B 对板卡401起到保护作用，防止污染物进入板卡，避免引起控制系统紊乱。

所述充电模块7固定于破拆浮动模块1之上，包括电池座和电池，电池优选为锂离子电子，所述电池座用螺钉固定于破拆浮动模块1 上，通过线缆与控制模块4相连，锂离子电池通过插拔的方式安装于电池座上，锂离子电子上有电量显示单元，可随时显示查看电量情况。

优选的，所述破拆浮动模块1包括底侧的基准安装板101，所述基准安装板101上设置有导轨103，所述导轨103为直线导轨，所述导轨103上设置有滑块105，所述滑块105上连接有浮动板106，所述导轨103中平行导航方向设置有导向轴102，所述导向轴102外端环套有浮动弹簧104；基准安装板101用于安装工具连接法兰和其他模块，所述连接法兰为绝缘法兰；导向轴102对浮动板106的运动起到导向作用；直线导轨103对滑块105的运动起到导向作用；所述滑块105和浮动板106安装在一起，在直线导轨上滑动；浮动弹簧安装在导向轴上。

破拆时，双目视觉模块用于观察破拆螺母位置并实时指导机械臂的运动，机械臂带动破拆工具运动至将破拆螺母放入刀架模块2通槽位置，此时浮动刀头204向破拆螺母靠近，浮动刀头204接触到破拆螺母后，破拆驱动模块6向后端移动直至固定刀头202与破拆螺母接触，之后电机增大电流进行破拆，直至破拆完成。

所述破拆过程中，浮动弹簧104产生形变产生弹力，给浮动板 106一推力，避免浮动板106在导向轴102方向运动时产生较大旷量，导致破拆不稳定。

优选的，所述刀头模块2包括刀架201，所述刀架201内设置有通槽，所述通槽前端设置有固定刀头202，所述通槽后端设置有贯通的槽孔，所述槽孔内设置有浮动刀头204，所述刀架201侧面设置有通孔207。所述浮动刀头204后端连接有丝杆205，所述丝杆205上环套有螺母A206，所述螺母A206为铜螺母，用于保持让丝杆205前后运动。

刀架201用螺钉安装在破拆浮动模块1上，为一体化结构，螺母 A206用螺钉安装在刀架内，内部为螺纹；丝杆205和铜螺母为螺纹驱动；

优选的，所述浮动刀头204后端连接有丝杆205，所述浮动刀头 204和丝杆205之间为活动连接，所述浮动刀头204可在丝杆205内旋转活动，所述丝杆205旋转运动传递到浮动刀头204方向转为直线运动，浮动刀头204向前运动对螺母进行破拆。所述浮动刀头204与丝杆205连接时，丝杆205高温加热后浮动刀头204压入丝杠内，二者活动连接不可拆卸。

优选的，所述传感器模块3包括传感器支架301，所述传感器支架301前端设置有传感器B303，所述传感器支架301后端设置有传感器A302。

优选的，所述传感器A302激光传感器，所述传感器B303为调平传感器。

所述传感器支架301通过螺钉固定在刀头模块2上，为一体化设计，保证安装精度；激光传感器模块采集刀头在破拆螺母203过程中的具体位置，并将数据传输到控制模块4；调平传感器模块采集破拆工具与水平方向的夹角，并将数据传输到控制模块4。

优选的，所述双目视觉模块5包括下端设置有双目支架503的双目视觉外壳502，所述双目视觉外壳502内部安装有双目视觉部501。

所述双目视觉模块5通过螺钉固定在破拆浮动模块1上，用于作业过程中工具的定位和监测周围环境；所述双目视觉部501主要为广角相机。

双目支架503通过螺钉安装在破拆浮动模块1上双目外壳对双目视觉部5起到保护作用，防止污染物进入板卡；双目视觉用于作业过程中工具的定位和监测周围环境。

优选的，破拆驱动模块6包括固定支架601，所述固定支架601 前端设置有减速器602，所述减速器602为谐波减速器，所述破拆驱动模块6外部设置有电机外壳603，电机外壳603内部设置有电机。

所述固定支架601安装在破拆浮动模块1上，用于固定破拆驱动模块6；电机安装在电机外壳603上，为工具提供动力。

本实用新型的一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，安装于机械臂末端，用于破拆M12以下型号的螺母。机器人携带破拆工具到达破拆点附近，根据双目视觉模块5和调平传感器的实时反馈，机械臂微调破拆工具与破拆点的位置；位置确定好后，破拆驱动电机工作，随后螺母被破坏；然后破拆驱动电机反向工作，回到初始点；机械臂携带工具到安全位置后，放置破拆工具或进行下一次工作。

以上对本实用新型的具体实施进行了详细描述，但是只是作为一个范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施案例，对本实用新型进行的等同修改也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，包括破拆驱动模块(6)，其特征在于：所述破拆驱动模块(6)前端设置有刀头模块(2)，所述刀头模块(2)上设置有传感器模块(3)，所述破拆驱动模块(6)上端设置有双目视觉模块(5)，所述破拆驱动模块(6)下侧设置有破拆浮动模块(1)，所述破拆驱动模块(6)的两侧设置有控制模块(4)和充电模块(7)；

所述刀头模块(2)包括刀架(201)，所述刀架(201)内设置有放置破拆螺母的通槽，所述通槽前端设置有固定刀头(202)，所述通槽后端设置有浮动刀头(204)，所述浮动刀头(204)后端连接有丝杆(205)，所述丝杆(205)上环套有螺母A(206)。

2.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述浮动刀头(204)包括前端的可拆卸刀头(2041)和后端的旋转轴(2043)，所述旋转轴(2043)后端活动连接于丝杆(205)上。

3.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述浮动刀头(204)后端连接有丝杆(205)，所述浮动刀头(204)与丝杆(205)为活动连接。

4.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述刀架(201)侧面设置有通孔(207)。

5.根据权利要求1-4任一所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述破拆浮动模块(1)包括底侧的基准安装板(101)，所述基准安装板(101)上设置有导轨(103)，所述导轨(103) 上设置有滑块(105)，所述滑块(105)上连接有浮动板(106)，所述导轨(103)中平行导航方向设置有导向轴(102)，所述导向轴(102)外端环套有浮动弹簧(104)。

6.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述传感器模块(3)包括传感器支架(301)，所述传感器支架(301)前端设置有传感器B(303)，所述传感器支架(301)后端设置有传感器A(302)。

7.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述双目视觉模块(5)包括下端设置有双目支架(503)的双目视觉外壳(502)，所述双目视觉外壳(502)内部安装有双目视觉部(501)。

8.根据权利要求7所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述双目视觉模块(5)上设置有第一工控机(8)。

9.根据权利要求1所述的配网带电作业机器人专用螺母破拆工具，其特征在于：所述破拆驱动模块(6)包括固定支架(601)，所述固定支架(601)前端设置有减速器(602)，所述减速器(602)为谐波减速器，所述破拆驱动模块(6)上设置有电机，电机外部设置有电机外壳(603)。

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