專(zhuān)利名稱(chēng)：變電站帶電作業(yè)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人，尤其涉及220kV作業(yè)環(huán)境需要的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
帶電作業(yè)是電力設(shè)備測(cè)試、檢修、改造的重要手段，它為提高供電可靠性，減少停電損失、保證電網(wǎng)安全做出了巨大貢獻(xiàn)。帶電作業(yè)對(duì)操作人員的技術(shù)水平和熟練程度、氣候條件、安全防護(hù)用具等要求非常嚴(yán)格。由于擔(dān)心安全隱患、缺乏合適的人身安全防護(hù)用具及帶電作業(yè)技術(shù)培訓(xùn)不夠等，部分地區(qū)對(duì)變電站帶電作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行了限制，致使變電站停電作業(yè)頻繁，輸、配電可靠性指標(biāo)不能完成，從而給電力企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失，給人民生活和生產(chǎn)帶來(lái)了很大的不便。目前大型變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測(cè)、隔離開(kāi)關(guān)除銹防護(hù)等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)任務(wù)均操作人員使用原始工具手動(dòng)完成，其存在著如下缺陷:1、變電站設(shè)備由于置身戶(hù)外，彌漫于空氣中的工業(yè)污穢和自然污穢易沉積在設(shè)備表面形成污穢層，這些污穢物受霧、小雨等侵害，極易引發(fā)污閃事故。2、操作人員手工帶電完成設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度極大，效率低，自動(dòng)化水平低。3、人工帶電作業(yè)安全防護(hù)、遮蔽要求非常嚴(yán)格，稍不注意就會(huì)出現(xiàn)短路電流，造成重大的安全事故，引發(fā)人身傷亡事故。人工帶電作業(yè)有其困難與局限性，因此利用具有更強(qiáng)的安全性和適應(yīng)性的機(jī)器人代替人工進(jìn)行高危環(huán)境帶電作業(yè)是非常必要，是符合時(shí)代發(fā)展要求的。申請(qǐng)人:申請(qǐng)的專(zhuān)利:ZL200510022502.5曾公開(kāi)了一種拆除機(jī)器人，其特征是以電力驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)底盤(pán)的回轉(zhuǎn)支架上安裝由三臂四液壓油缸和液壓拆除頭組成的工作裝置。在高危、高險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境作業(yè)時(shí)，操作人員位于安全區(qū)域，遙控操作使液壓拆除頭完成拆除排險(xiǎn)工作。由于采用電力驅(qū)動(dòng)，必須通過(guò)電力電纜與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電源連接，當(dāng)拆除機(jī)器人行走或工作時(shí)，電力電纜將拖在工作機(jī)后面，極容易造成電力電纜被卡在拆除機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)下方或與附近的物體纏在一起。另外，采用直接取電驅(qū)動(dòng)方式，工作現(xiàn)場(chǎng)是否具有電源供應(yīng)也直接限制該拆除機(jī)器人在野外復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用。拆除機(jī)器人整機(jī)金屬材質(zhì)，未采用任何絕緣防護(hù)，操作者不能借助其升降系統(tǒng)進(jìn)行帶電作業(yè)，因此該拆除機(jī)器人無(wú)法應(yīng)用于變電站設(shè)備的帶電作業(yè)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足，解決現(xiàn)有變電站人工帶電作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率及自動(dòng)化水平低，存在安全隱患、容易引發(fā)人身傷亡事故等問(wèn)題，提供一種新型變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，代替人工完成變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測(cè)、隔離開(kāi)關(guān)除銹防護(hù)帶電作業(yè)任務(wù)，提高作業(yè)人員的操作安全性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，它包括工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)，工作機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)、六自由度液壓機(jī)械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在行走機(jī)構(gòu)上，多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)連接，六自由度液壓機(jī)械臂與多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動(dòng)力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機(jī)構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過(guò)分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機(jī)械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動(dòng)油缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；操控系統(tǒng)采用主從控制式，操作者位于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室內(nèi)，作為主控方通過(guò)遙控指揮車(chē)控制手柄控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，又可通過(guò)工作機(jī)控制手柄無(wú)線(xiàn)遙控進(jìn)行工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過(guò)圖像顯示屏實(shí)時(shí)觀(guān)察工作機(jī)上機(jī)械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠(yuǎn)程遙控機(jī)械臂夾持專(zhuān)用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。所述行走機(jī)構(gòu)采用履帶式移動(dòng)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，主要由底盤(pán)、履帶架、左右行走馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個(gè)液壓支腿組成，左、右行走馬達(dá)、左側(cè)支腿液壓缸1、左側(cè)支腿液壓缸I1、右側(cè)支腿液壓缸1、右側(cè)支腿液壓缸II均通過(guò)下部電磁換向閥A組與液壓泵連接，控制手柄通過(guò)下部電磁換向閥A組驅(qū)動(dòng)左、右行走馬達(dá)，當(dāng)兩條履帶運(yùn)行速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩條履帶速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)；在底盤(pán)上設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)以及油箱，在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏，用于伺服閥、關(guān)節(jié)限位、油位、油壓、電源等狀態(tài)指示。所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與底盤(pán)連接，在回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)通過(guò)上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接。所述升降平臺(tái)包括三節(jié)絕緣臂和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)，三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，分為大臂、連接臂、前臂，其中大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，連接臂鉸接于大臂上，前臂鉸接于連接臂上，機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)鉸接到前臂上；大臂油缸、連接臂油缸、前臂油缸、平衡油缸分別鉸接于大臂、連接臂、前臂和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)上，并通過(guò)上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接，通過(guò)遙控指揮車(chē)內(nèi)工作機(jī)控制手柄遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)控制升降平臺(tái)各節(jié)臂動(dòng)作。所述六自由度液壓機(jī)械臂是指美國(guó)kraft Telerobotics公司生產(chǎn)的液壓機(jī)械臂，所述的機(jī)械臂與液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱連接，兩者通過(guò)支承絕緣子安裝于機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)底架上面；在六自由度液壓機(jī)械臂上設(shè)有腰部回轉(zhuǎn)油缸、大臂俯仰油缸、小臂俯仰油缸、腕部俯仰油缸、腕部擺動(dòng)油缸、手爪開(kāi)合油缸、腕部旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，它們均與液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱內(nèi)的機(jī)械臂液壓伺服閥C組連接，機(jī)械臂液壓伺服閥C組與液壓泵連接；
所述操控系統(tǒng)包括安裝在六自由度液壓機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的電位計(jì)以及操控主手各關(guān)節(jié)的電位計(jì)，操控主手動(dòng)作時(shí)各關(guān)節(jié)的電位計(jì)將各關(guān)節(jié)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)角度即位置指令轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)到遙控指揮車(chē)的微控制器；微控制器將位置指令通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊傳遞信息給液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱，液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱設(shè)有控制盒把信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)控制機(jī)械臂液壓伺服閥C組，驅(qū)動(dòng)六自由度液壓機(jī)械臂各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；六自由度液壓機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)電位計(jì)輸出電壓信號(hào)通過(guò)控制盒反饋到微控制器內(nèi)，形成位置反饋，直到六自由度液壓機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到與操控主手相應(yīng)位置為止。所述機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)前端安裝跟蹤攝像機(jī)，用于實(shí)時(shí)觀(guān)察六自由度液壓機(jī)械臂作業(yè)情況；六自由度液壓機(jī)械臂采用硬鋁合金制造并設(shè)有手爪完成帶電作業(yè)任務(wù)，手爪后端安裝立體攝像機(jī)。所述動(dòng)力系統(tǒng)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器與液壓泵相連。所述遙控指揮車(chē)采用蓄電池驅(qū)動(dòng)的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有絕緣外殼。所述變電站帶電作業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)包括四部分:液壓機(jī)械臂、工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、高空攝像機(jī)、帶電作業(yè)工具。該機(jī)器人控制系統(tǒng)全部通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場(chǎng)完全隔離。其中液壓機(jī)械臂由液壓伺服控制器進(jìn)行控制，工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、高空攝像機(jī)、帶電作業(yè)工具由總線(xiàn)控制裝置進(jìn)行控制。操作者坐在遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室內(nèi)，通過(guò)遙控指揮車(chē)控制手柄控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，又可通過(guò)工作機(jī)控制手柄進(jìn)行工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具的控制，并通過(guò)圖像顯示屏實(shí)時(shí)觀(guān)察工作機(jī)上機(jī)械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠(yuǎn)程遙控機(jī)械臂夾持專(zhuān)用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。所述液壓泵通過(guò)吸油濾油器與油箱連接；液壓泵通過(guò)管路分別與安全閥、壓力表開(kāi)關(guān)、單向閥連接，安全閥與回油管路連接；單向閥與分配閥連接，分配閥分別與中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器連接，中央轉(zhuǎn)換接頭與下部電磁換向閥A組連接，下部電磁換向閥A組與回油管連接；上裝控制切換器與上裝電磁換向閥B組、機(jī)械臂液壓伺服閥C組連接，上裝電磁換向閥B組還與回油管連接；機(jī)械臂液壓伺服閥C組則通過(guò)回油濾油器與油箱連接；壓力表開(kāi)關(guān)與壓力表連接。其中下部電磁換向閥A組、上裝電磁換向閥B組、分配閥、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器及液壓泵均由總線(xiàn)控制裝置進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的有益效果:·[0023]1、根據(jù)220kV帶電作業(yè)工藝和作業(yè)環(huán)境需要，設(shè)計(jì)一種新型變電站帶電作業(yè)機(jī)器人裝置，主體由工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)組成，工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)之間全部控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場(chǎng)完全隔離。2、操作者位于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室內(nèi)，作為主控方通過(guò)遙控指揮車(chē)控制手柄控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，又可通過(guò)工作機(jī)控制手柄遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控進(jìn)行工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過(guò)圖像顯示屏實(shí)時(shí)觀(guān)察工作機(jī)上機(jī)械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)械臂夾持專(zhuān)用設(shè)備或工具完成變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測(cè)、隔離開(kāi)關(guān)除銹防護(hù)等帶電作業(yè)任務(wù)。3、該裝置從操作人員作業(yè)安全角度考慮，從而利用機(jī)器人代替人工完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)，操作人員位于安全區(qū)域內(nèi)，避免直接接觸高壓設(shè)備，極大提高了操作人員帶電作業(yè)安全性能，并對(duì)我國(guó)變電站作業(yè)方式產(chǎn)生積極變革作用。
圖1為本實(shí)用新型變電站帶電作業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型遙控車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖。[0028]圖3為本實(shí)用新型變電站帶電作業(yè)機(jī)器人電氣控制原理圖。圖4為本實(shí)用新型變電站帶電作業(yè)機(jī)器人液壓控制原理圖。圖1中，1、履帶；2、驅(qū)動(dòng)輪；3、承重輪；4、張緊緩沖裝置；5、液壓支腿；6、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；7、狀態(tài)顯示屏；8、回轉(zhuǎn)平臺(tái)；9、大臂油缸；10、大臂；11、連接臂油缸；12、連接臂；13、前臂油缸；14、前臂；15、平衡油缸；16、六自由度液壓機(jī)械臂；17、立體攝像機(jī)；18、液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱；19、支承絕緣子；20、跟蹤攝像機(jī)；21、機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)；22、輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)；23、蓄電池；24、絕緣外殼，25、駕駛室；26、操作者；27、操控主手；28、工作機(jī)控制手柄；29、遙控指揮車(chē)控制手柄；30、圖像顯示屏；31、安全閥；32、壓力表開(kāi)關(guān)；33、油箱；34、液壓泵；35、吸油濾油器；36、聯(lián)軸器；37、發(fā)動(dòng)機(jī)；38、回油濾油器；39、單向閥；40、機(jī)械臂液壓伺服閥C組；41、腰部回轉(zhuǎn)油缸；42、大臂俯仰油缸；43、小臂俯仰油缸；44、腕部俯仰油缸；45、腕部擺動(dòng)油缸；46、手爪開(kāi)合油缸；47、腕部旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；48、分配閥；49、大臂伸縮油缸；50、連接臂伸縮油缸；51、前臂伸縮油缸；52、調(diào)平油缸；53、回轉(zhuǎn)馬達(dá)；54、上裝電磁換向閥B組；55、上裝控制切換器；56、中央轉(zhuǎn)換接頭；57、下部電磁換向閥A組；58、左行走液壓馬達(dá)；59、右行走液壓馬達(dá)；60、左側(cè)支腿液壓缸I ;61、左側(cè)支腿液壓缸II ;62、右側(cè)支腿液壓缸I ;63、右側(cè)支腿液壓缸II ;64、壓力表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、圖2中，一種變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，主體由工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)組成。其中，工作機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成。動(dòng)力系統(tǒng)是機(jī)器人工作的動(dòng)力來(lái)源，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、升降平臺(tái)、六自由度液壓機(jī)械臂構(gòu)成。工作機(jī)控制系統(tǒng)主要由液壓泵34 、下部電磁換向閥A組57、中央轉(zhuǎn)換接頭56、上裝電磁換向閥B組54、機(jī)械臂液壓伺服閥C組40及各臂驅(qū)動(dòng)油缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)構(gòu)成。機(jī)器人操控系統(tǒng)采用主從控制式，操作者位于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)內(nèi)，通過(guò)觀(guān)察圖像顯示屏30和操控主手27，遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控六自由度液壓機(jī)械臂16完成帶電作業(yè)任務(wù)。動(dòng)力系統(tǒng)是機(jī)器人工作的動(dòng)力來(lái)源采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)37。變電站帶電作業(yè)智能機(jī)器人自帶動(dòng)力，采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)37為動(dòng)力，解決了工作現(xiàn)場(chǎng)缺乏電源供應(yīng)的問(wèn)題。采用變量柱塞液壓泵34，通過(guò)聯(lián)軸器36與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)37相連，其輸出的流量可以通過(guò)控制油門(mén)開(kāi)度的大小進(jìn)行控制，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與液壓泵34的負(fù)載功率最佳匹配。變電站帶電作業(yè)機(jī)器人的底盤(pán)左右各有兩對(duì)液壓支腿5，在每對(duì)液壓支腿5上都裝有液壓缸，支腿的動(dòng)作由液壓缸驅(qū)動(dòng)。左側(cè)支腿液壓缸160、左側(cè)支腿液壓缸1161和右側(cè)支腿液壓缸162、右側(cè)支腿液壓缸1163分別由下部電磁換向閥A組57控制其伸出或縮回。換向閥均采用M型中位機(jī)能，且油路采用串聯(lián)方式，確保每條支腿伸出去的可靠性至關(guān)重要，因此每個(gè)液壓缸均設(shè)有雙向鎖緊回路，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在作業(yè)時(shí)發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象或行車(chē)過(guò)程中支腿自行滑落。行走機(jī)構(gòu)采用履帶式移動(dòng)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，主要由履帶架、行走馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪2、承重輪
3、履帶1、張緊緩沖裝置4組成；行走機(jī)構(gòu)通過(guò)左行走液壓馬達(dá)58和右行走液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)59，當(dāng)兩條履帶運(yùn)行速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)；當(dāng)兩條履帶I速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。[0036]回轉(zhuǎn)平臺(tái)8通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與底盤(pán)連接，在回轉(zhuǎn)馬達(dá)53驅(qū)動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺(tái)8及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)平臺(tái)8上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏7。升降平臺(tái)包括三節(jié)絕緣臂和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21組成。三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺(tái)8上,包括大臂10、連接臂12、前臂14 ;各節(jié)絕緣臂前后相連鉸鏈連接,大臂10鉸接到回轉(zhuǎn)平臺(tái)8支架上，連接臂12鉸接于大臂10上，前臂14鉸接于連接臂12上，機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21鉸接到前臂14上；大臂油缸9、連接臂油缸11、前臂油缸13、平衡油缸15分別鉸接于大臂10、連接臂12、前臂14和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21上。各絕緣臂外層表面應(yīng)涂有防水，抗紫外線(xiàn)的涂層，各絕緣臂內(nèi)表面應(yīng)有憎水措施，防止水珠在表面停留。機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21前端安裝跟蹤攝像機(jī)20，用于實(shí)時(shí)觀(guān)察六自由度液壓機(jī)械臂16夾持工具作業(yè)情況。六自由度液壓機(jī)械臂16由硬鋁合金材料制成，和液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱18 —起通過(guò)支承絕緣子19安裝于機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21底架上面；六自由度液壓機(jī)械臂16采用硬鋁合金制造，提供腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰的運(yùn)動(dòng)、腕部俯仰、腕部搖擺、腕部旋轉(zhuǎn)和平行手爪的等多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。六自由度液壓機(jī)械臂16后端安裝立體攝像機(jī)17，六自由度液壓機(jī)械臂16完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)，采用蓄電池23驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)22，操作者26坐在駕駛室25內(nèi)，操控指揮車(chē)控制手柄29控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，通過(guò)圖像顯示屏30實(shí)時(shí)觀(guān)察六自由度液壓機(jī)械臂16作業(yè)姿態(tài)，操控主手27遠(yuǎn)程遙控六自由度液壓機(jī)械臂16完成各種帶電作業(yè)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)22設(shè)有絕緣外殼24。圖3中，變電站帶電作業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)包括四部分:六自由度液壓機(jī)械臂16、工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、高空攝像機(jī)、帶電作業(yè)工具。該機(jī)器人控制系統(tǒng)全部通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場(chǎng)完全隔離。其中六自由度液壓機(jī)械臂16由液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱18進(jìn)行控制，工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、高空攝像機(jī)、帶電作業(yè)工具由總線(xiàn)控制裝置進(jìn)行控制。操作者2 6位于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室內(nèi)，作為主控方通過(guò)遙控指揮車(chē)控制手柄29控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，又可通過(guò)工作機(jī)控制手柄28遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控進(jìn)行工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過(guò)圖像顯示屏30實(shí)時(shí)觀(guān)察工作機(jī)上的六自由度液壓機(jī)械臂16作業(yè)姿態(tài)，操控主手27遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)械臂夾持專(zhuān)用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。圖4中，變電站帶電作業(yè)機(jī)器人采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6為動(dòng)力，通過(guò)聯(lián)軸器36與液壓泵34相連，考慮變電站帶電作業(yè)特殊環(huán)境要求，均采用絕緣液壓油。液壓油從油箱33，通過(guò)吸油濾油器35進(jìn)入機(jī)械臂液壓控制油路，再經(jīng)回油濾油器38流回油箱33。其中單向閥39用于控制油液回流，安全閥31具有過(guò)載保護(hù)功能，壓力表64通過(guò)壓力表開(kāi)關(guān)32與油路相連，并實(shí)時(shí)顯示油路液壓油壓力。下部電磁換向閥A組57主要控制機(jī)器人前、后兩側(cè)支腿伸縮運(yùn)動(dòng)和工作機(jī)移動(dòng)平臺(tái)行走運(yùn)動(dòng)，通過(guò)中央轉(zhuǎn)換接頭56、分配閥48與液壓泵34連接；上裝電磁換向閥B組54主要控制大臂10、連接臂12、前臂14俯仰和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)21調(diào)平以及回轉(zhuǎn)平臺(tái)8運(yùn)動(dòng)，經(jīng)上裝控制切換器55、分配閥48與液壓泵34連接；機(jī)械臂液壓伺服閥C組40主要控制六自由度液壓機(jī)械臂16的腰部回轉(zhuǎn)油缸41、大臂俯仰油缸42、小臂俯仰油缸43、腕部俯仰油缸44、腕部擺動(dòng)油缸45、手爪開(kāi)合油缸46和腕部旋轉(zhuǎn)馬達(dá)47、大臂伸縮油缸49、連接臂伸縮油缸50、前臂伸縮油缸51、調(diào)平油缸52、回轉(zhuǎn)馬達(dá)53等運(yùn)動(dòng)，通過(guò)上裝控制切換器55、分配閥48與液壓泵34連接。中央轉(zhuǎn)換接頭56是連接回轉(zhuǎn)平臺(tái)8與底盤(pán)油路的液壓元件，它保證回轉(zhuǎn)平臺(tái)8旋轉(zhuǎn)任意角度后，行走馬達(dá)還能正常配油。機(jī)械臂操作系統(tǒng)由操控主手27、六自由度液壓機(jī)械臂16、液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱18、微控制器、終端控制盒和電源集成等組成，六自由度液壓機(jī)械臂16與操控主手27是同構(gòu)的，遠(yuǎn)程遙控車(chē)位操控主手27提供液壓動(dòng)力，操控主手27為主方，六自由度液壓機(jī)械臂16為從方，因此通過(guò)操控主手27來(lái)控制六自由度液壓機(jī)械臂16的動(dòng)作。操控主手27安裝在遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)內(nèi)，根據(jù)傳感器采集信息來(lái)操作六自由度液壓機(jī)械臂16運(yùn)動(dòng)。操控主手27與六自由度液壓機(jī)械臂16是同構(gòu)的，采用液壓伺服驅(qū)動(dòng)，六自由度液壓機(jī)械臂16可以完全跟隨操控主手27來(lái)運(yùn)動(dòng)。操作者坐在遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室25內(nèi)，操控主手27與六自由度液壓機(jī)械臂16之間僅通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊，確保人員完全與高壓電場(chǎng)隔離，極大提高了操作人員帶電操作安全性。液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱18安裝于支承絕緣子19支架上，位于六自由度液壓機(jī)械臂16腰部回轉(zhuǎn)外側(cè)，是機(jī)械臂的外部接口，為機(jī)械臂提供必要的電源、指令和測(cè)控信息。微控制器置于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)，提供操控主手27控制和遠(yuǎn)程通信功能的系統(tǒng)；電源集成由鋰電池、逆變器等組成，為操控主手27操作提供可靠電源。上述雖然結(jié)合 附圖對(duì)實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求1.一種變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，它包括工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)，工作機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)、六自由度液壓機(jī)械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在行走機(jī)構(gòu)上，多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)連接，六自由度液壓機(jī)械臂與多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動(dòng)力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機(jī)構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過(guò)分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機(jī)械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動(dòng)油缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；操作者位于遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)駕駛室內(nèi)，作為主控方通過(guò)遙控指揮車(chē)控制手柄控制指揮車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)，又可通過(guò)工作機(jī)控制手柄遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控進(jìn)行工作機(jī)移動(dòng)及升降機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過(guò)圖像顯示屏實(shí)時(shí)觀(guān)察工作機(jī)上機(jī)械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)械臂夾持專(zhuān)用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述行走機(jī)構(gòu)采用履帶式移動(dòng)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，主要由底盤(pán)、履帶架、左右行走馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個(gè)液壓支腿組成，左、右行走馬達(dá)、左側(cè)支腿液壓缸1、左側(cè)支腿液壓缸I1、右側(cè)支腿液壓缸1、右側(cè)支腿液壓缸II均通過(guò)下部電磁換向閥A組與液壓泵連接，控制手柄通過(guò)下部電磁換向閥A組驅(qū)動(dòng)左、右行走馬達(dá)，當(dāng)兩條履帶運(yùn)行速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩條履帶速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)；在底盤(pán)上設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)以及油箱，在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏。
3.如權(quán)利要求2所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與底盤(pán)連接，在回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)通過(guò)上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接。
4.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述升降平臺(tái)包括三節(jié)絕緣臂和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)，三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，分為大臂、連接臂、前臂，其中大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，連接臂鉸接于大臂上，前臂鉸接于連接臂上，機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)鉸接到前臂上；大臂油缸、連接臂油缸、前臂油缸、平衡油缸分別鉸接于大臂、連接臂、前臂和機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)上并通過(guò)上裝電 磁換向閥B組與液壓泵連接。
5.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述六自由度液壓機(jī)械臂與液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱連接，兩者通過(guò)支承絕緣子安裝于機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)底架上面；在六自由度液壓機(jī)械臂上設(shè)有腰部回轉(zhuǎn)油缸、大臂俯仰油缸、小臂俯仰油缸、腕部俯仰油缸、腕部擺動(dòng)油缸、手爪開(kāi)合油缸、腕部旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，它們均與液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱內(nèi)的機(jī)械臂液壓伺服閥C組連接，機(jī)械臂液壓伺服閥C組與液壓泵連接； 所述操控系統(tǒng)包括安裝在六自由度液壓機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的電位計(jì)以及操控主手各關(guān)節(jié)的電位計(jì)，操控主手動(dòng)作時(shí)各關(guān)節(jié)的電位計(jì)將各關(guān)節(jié)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)角度即位置指令轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)到遙控指揮車(chē)的微控制器；微控制器將位置指令通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊傳遞信息給液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱，液壓伺服驅(qū)動(dòng)控制箱設(shè)有控制盒把信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)控制機(jī)械臂液壓伺服閥C組，驅(qū)動(dòng)六自由度液壓機(jī)械臂各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)； 六自由度液壓機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)電位計(jì)輸出電壓信號(hào)通過(guò)控制盒反饋到微控制器內(nèi)，形成位置反饋，直到六自由度液壓機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到與操控主手相應(yīng)位置為止。
6.如權(quán)利要求5所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)前端安裝跟蹤攝像機(jī)，用于實(shí)時(shí)觀(guān)察六自由度液壓機(jī)械臂作業(yè)情況；六自由度液壓機(jī)械臂采用硬鋁合金制造并設(shè)有手爪完成帶電作業(yè)任務(wù)，手爪后端安裝立體攝像機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述動(dòng)力系統(tǒng)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器與液壓泵相連。
8.如權(quán)利要求1或5所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述遙控指揮車(chē)采用蓄電池驅(qū)動(dòng)的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有絕緣外殼。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或7所述的變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，其特征是，所述液壓泵通過(guò)吸油濾油器與油箱連接；液壓泵通過(guò)管路分別與安全閥、壓力表開(kāi)關(guān)、單向閥連接，安全閥與回油管路連接；單向閥與分配閥連接，分配閥分別與中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器連接，中央轉(zhuǎn)換接頭與下部電磁換向閥A組連接，下部電磁換向閥A組與回油管連接；上裝控制切換器與上裝電磁換向閥B組、機(jī)械臂液壓伺服閥C組連接，上裝電磁換向閥B組還與回油管連接；機(jī)械臂液壓伺服閥C組則通過(guò)回油濾油器與油箱連接；壓力表開(kāi)關(guān)與壓力表連接；其中下部電磁換向閥A組、上裝電磁換向閥B組、分配閥、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器及液壓泵均由總線(xiàn)控 制裝置進(jìn)行控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種變電站帶電作業(yè)機(jī)器人，控制系統(tǒng)全部通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳遞，從而提高作業(yè)人員的操作安全性能。它包括工作機(jī)和遠(yuǎn)程遙控指揮車(chē)，工作機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺(tái)、六自由度液壓機(jī)械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在行走機(jī)構(gòu)上，升降平臺(tái)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)連接，六自由度液壓機(jī)械臂與升降平臺(tái)連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動(dòng)力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機(jī)構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過(guò)分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機(jī)械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動(dòng)油缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接。
文檔編號(hào)B25J19/04GK203092545SQ20132004766
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者李健, 魯守銀, 趙玉良, 王振利, 呂曦晨 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司