CN111618879B - 电力机器人作业末端快速更换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机器人作业末端快速更换装置及方法，装置包括动力源、固定架和快换模组；快换模组包括外壳、传动机构、离合机构、开合元件、机械臂末端连接套、作业末端连接套，传动机构安装于外壳内，输入端接收动力源输入的动力、输出端与离合机构相连，离合机构的另一端与开合元件相连，开合元件的另一端***作业末端连接套内控制机械臂末端连接套与作业末端连接套锁紧或脱离；多个快换模组并列布置与两固定架之间、通过联轴器连接，动力源连接于固定架外向各快换模组提供动力。实现绝缘操作杆与不同工器具之间快速更换，降低需要耗费的时间，能够极大的提高工作效率；便于实现遥控作业，无需作业人员登高直接操作。

Description

电力机器人作业末端快速更换装置及方法

技术领域

本发明属于输电线路检修设备技术领域，特别是涉及一种电力机器人作业末端快速更换装置及方法。

背景技术

输电检修作业时需要用到诸多工器具，例如电动剥皮器、电动剪线器、引流搭火线夹、J型线夹更换装置、导线抓夹等，为了减少人力的消耗，提高作业智能化，可采用机械手配合绝缘操作杆操纵各工具作业。然而使用过程中绝缘操作杆与不同工器具之间的更换过程繁琐，需要耗费大量的时间，严重影响作业效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种电力机器人作业末端快速更换装置及方法。

本发明提供的这种电力机器人作业末端快速更换装置，包括动力源、固定架和快换模组；快换模组包括外壳、传动机构、离合机构、开合元件、机械臂末端连接套、作业末端连接套，传动机构安装于外壳内，输入端接收动力源输入的动力、输出端与离合机构相连，离合机构的另一端与开合元件相连，开合元件的另一端***作业末端连接套内控制机械臂末端连接套与作业末端连接套锁紧或脱离；多个快换模组并列布置与两固定架之间、通过联轴器连接，动力源连接于固定架外向各快换模组提供动力。

所述外壳包括主壳、连接座、检修板、支座和快换座；主壳为两侧开口的长方体壳，其一端端板上设有过轴孔，另一端端板设有检修口；连接座连接于主壳两侧开口内；检修板可拆卸连接于检修口处；支座连接于过轴孔外；快换座装配于支座外。

所述主壳包括面板和端板，端板的两侧均设C型开口，一对面板分上、下布置通过两端板相连；所述连接座包括封板和连接板，封板上设轴孔，封板封闭主壳开口，连接板将连接相邻两主壳。

所述支座为门型座，其封闭端设有一对通孔，支座以其开口端连接于主壳外，通孔与所述过轴孔对正；所述快换座包括连接段和滑槽段，连接段可拆卸连接于支座外，滑槽段内设滑槽用以安装所述作业末端连接套。

所述作业末端连接套包括套筒和滑座；套筒为两端开口的圆柱套，其套壁上设沿圆周方向延伸的弧形槽，套筒内对应弧形槽槽底处设有十字插接板；滑座为矩型座，其外表面设有快换槽，快换槽的截面为D型，其平面端朝外、弧形端贯穿套筒的筒壁；作业末端连接套以其滑座安装于快换座内能够沿滑槽段滑动。

所述机械臂末端连接套为圆柱套，其底端设有十字插接头，其底部套壁外设周向凹槽。

所述开合元件为扁轴，包括轴主体和锁止段，锁止段的截面为D型；开合元件***滑座内、锁止段能够在快换槽内转动。

所述传动机构包括主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、从动轴和输出轴，一对主动锥齿轮相向布置、分别固接于主动轴外，两从动锥齿轮分别于对应的主动锥齿轮啮合，从动轴的一端固接于从动锥齿轮的轴心、另一端通过联轴器与输出轴相连，输出轴通过离合机构将动力传递至开合元件；主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮均设置于主壳内，主动轴的两端分别穿过连接座上轴孔，从动轴的外端穿过过轴孔伸至主壳外。

所述离合机构包括主动转臂和从动转臂；主动转臂为U型臂，其封闭端中心设有通孔以与输出轴相连；从动转臂为直臂，其长度大于主动转臂的开口宽度，其中心设有圆孔以与开合元件相连；传动机构将动力传递至主动转臂转动，主动转臂旋转时两侧板转至与从动转臂接触，带动从动转臂转动。

本发明还提供了一种电力机器人作业末端快速更换方法，本方法利用上述装置为工具进行，包括如下步骤：

步骤一、将机械臂末端连接套安装于绝缘操作杆末端，将各作业末端分别安装于对应的作业末端连接套下；

步骤二、根据作业需要，控制绝缘操作杆位于对应的作业末端上，并操控机械臂使机械臂末端连接套***作业末端连接套内；

步骤三、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件转动锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套形成作业装配体；

步骤四、控制机械臂工作，使作业装配体从外壳内脱离即可开展作业；

步骤五、作业完成后，操控机械臂使作业装配体返回至外壳内；

步骤六、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件反向转动，使锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套分离，即可操控绝缘操作杆回位准备进行下一作业。

本发明投入使用后，先将机械臂末端连接套安装于绝缘操作杆末端，将各作业末端分别安装于对应的作业末端连接套下；然后通过机械手操控机械臂末端连接套***作业末端连接套内；再启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件转动锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套形成作业装配体；即可开展作业；作业完成后，操控机械臂使作业装配回位；再启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件反向转动，使锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套分离，即可操控绝缘操作杆回位准备进行下一作业。实现绝缘操作杆与不同工器具之间快速更换，降低需要耗费的时间，能够极大的提高工作效率。无需作业人员登高直接操作，便于实现遥控作业。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的使用状态示意图。

图2为本优选实施例中装置的立体示意图。

图3为本优选实施例中快换模组的立体放大示意图。(机械臂末端连接套未画出)

图4为本优选实施例中外壳的立体放大示意图。

图5为本优选实施例中作业末端连接套的立体放大示意图。

图6为本优选实施例中作业机械臂连接套的立体放大示意图。

图7为本优选实施例中开合元件的立体放大示意图。

图8为图3去掉外壳后的旋转放大示意图。

图示序号：

1—动力源；

2—固定架；

3—快换模组，

31—外壳、311—主壳、312—连接座、313—检修口、314—支座、315—快换座，

32—作业末端连接套、321—套筒、322—滑座、323—十字插接板，

33—机械臂末端连接套、331—十字插接头、332—周向凹槽，

34—开合元件、341—轴主体、342—锁止段，

35—离合机构、351—主动转臂、352—从动转臂，

36—传动机构、361—主动轴、362—主动锥齿轮、363—从动锥齿轮、364—从动轴、365—输出轴；

4—作业台车；5—电力机器人。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例公开的这种电力机器人作业末端快速更换装置，包括动力源1、固定架2和快换模组3；动力源1为蜗轮蜗杆减速电机，安装于固定架2外，一对固定架相对布置与作业台车4上，各快换模组通过联轴器相连，装配于两固定架之间，一端端部的快换模组与动力源的输出轴通过联轴器相连。

如图3所示，快换模组3包括外壳31、作业末端连接套32、机械臂末端连接套33、开合元件34、离合机构35和传动机构36。

如图4所示，外壳31包括主壳311、连接座312、检修板、支座314和快换座315。主壳311为两侧开口的长方体壳，包括面板和端板，端板的两侧均设C型开口，一对面板分上、下布置通过两端板相连，其一端端板上设有过轴孔，另一端端板设有检修口313。连接座312包括封板和连接板，封板上设轴孔，连接座连接于主壳两侧开口内，封板封闭开口，连接板将连接相邻两主壳。检修板313可拆卸连接于检修口处。支座314为门型座，其封闭端设有一对通孔，支座以其开口端连接于主壳外，通孔与过轴孔对正。快换座315包括连接段和滑槽段，连接段可拆卸连接于支座外，滑槽段内设滑槽用以安装作业末端连接套32。

如图5所示，作业末端连接套32包括套筒321和滑座322；套筒为两端开口的圆柱套，其套壁上设沿圆周方向延伸的弧形槽，套筒内对应弧形槽槽底处设有十字插接板323；滑座为322矩型座，其外表面设有快换槽，快换槽的截面为D型，其平面端朝外、弧形端贯穿套筒的筒壁；作业末端连接套32以其滑座安装于快换座内能够沿滑槽段滑动。作业末端连接套32与机械臂末端连接套33通过***滑座快换槽内的开合元件34控制锁紧与分离。

如图6所示，机械臂末端连接套33为圆柱套，其底端设有十字插接头331，其底部套壁外设周向凹槽332。

如图7所示，开合元件34为扁轴，包括轴主体341和锁止段342，锁止段的截面为D型；装配时，将机械臂末端连接套***作业末端连接套内，十字插接头位于十字插接板下，将开合元件***滑座内，当锁止段的圆弧面转至周向凹槽内时将上、下两套锁紧，平面转至内侧时可将上、下两套分离。开合元件34通过离合机构35控制动力的传入、切断以及与传动机构的脱离。

如图8所示，离合机构35包括主动转臂351和从动转臂352；主动转臂351为U型臂，其封闭端中心设有通孔以与输出轴相连；从动转臂352为直臂，其长度大于主动转臂的开口宽度，其中心设有圆孔以与开合元件相连；主动转臂接收传动机构36传来的动力，当需要控制开合元件转动时，将从动转臂352运动至主动转臂内，主动转臂两侧板转至与从动转臂接触，带动从动转臂转动，实现动力的传递；当需要分离时直接通过机械臂带动机械臂末端连接套33沿滑槽拉动即可实现从动转臂与主动转臂的脱离。

如图8所示，传动机构36包括主动轴361、主动锥齿轮362、从动锥齿轮363、从动轴364和输出轴365，主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮均设置于主壳内，一对主动锥齿轮相向布置、分别固接于主动轴外，两从动锥齿轮分别于对应的主动锥齿轮啮合，从动轴的一端固接于从动锥齿轮的轴心、另一端穿过过轴孔伸至主壳外通过联轴器与输出轴相连，输出轴通过离合机构将动力传递至开合元件。

快换模组3通过传动机构的输入端接收动力源输入的动力、输出端与离合机构相连，离合机构的另一端与开合元件相连，开合元件的另一端***作业末端连接套内控制机械臂末端连接套与作业末端连接套锁紧或脱离。

运用本实施例电力机器人作业末端快速更换时，具体操作步骤如下：

步骤一、将机械臂末端连接套安装于电力机器人5的绝缘操作杆末端，将各作业末端分别安装于对应的作业末端连接套下；

步骤二、将快换装置和电力机器人安装于平台板上；

步骤三、控制作业台车运动至作业位置处，控制平台板伸至作业区域；

步骤四、根据作业需要，控制电力机器人动作使绝缘操作杆位于对应的作业末端上，并通过电力机器人操控绝缘操作杆使机械臂末端连接套***作业末端连接套内；

步骤五、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件转动锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套形成作业装配体；

步骤六、控制电力机器人工作，使作业装配体从外壳内脱离即可开展作业；

步骤七、作业完成后，操控电力机器人使作业装配体返回至外壳内；

步骤八、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件反向转动，使锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套分离，即可操控绝缘操作杆回位准备进行下一作业。

其中作业台车4包括可移动底盘，移动底盘的两端设有伸缩支腿，移动底盘上设升降架，升降架的顶部设有平台板。电力机器人5包括机柜、滑轨和机械臂，机械臂的底端安装于滑轨上能够沿轨道滑动，机械臂可多自由度运动，绝缘操作杆安装于机械臂的末端。作业末端包括输电线路检修时常用的电动剥皮器、电动剪线器、引流搭火线夹、J型线夹更换装置、导线抓夹等。

本发明投入使用后，可实现绝缘操作杆与不同工器具之间的快速更换，降低更换工具所耗费的时间，能够极大的提高工作效率，无需作业人员登高直接操作，便于实现遥控作业。

Claims (8)

1.一种电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：本装置包括动力源、固定架和快换模组；

快换模组包括外壳、传动机构、离合机构、开合元件、机械臂末端连接套、作业末端连接套，传动机构安装于外壳内，输入端接收动力源输入的动力、输出端与离合机构相连，离合机构的另一端与开合元件相连，开合元件的另一端***作业末端连接套内控制机械臂末端连接套与作业末端连接套锁紧或脱离；

多个快换模组并列布置与两固定架之间、通过联轴器连接，动力源连接于固定架外向各快换模组提供动力；

所述外壳包括主壳、连接座、检修板、支座和快换座；主壳为两侧开口的长方体壳，其一端端板上设有过轴孔，另一端端板设有检修口；连接座连接于主壳两侧开口内；检修板可拆卸连接于检修口处；支座连接于过轴孔外；快换座装配于支座外；

所述传动机构包括主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、从动轴和输出轴，一对主动锥齿轮相向布置、分别固接于主动轴外，两从动锥齿轮分别于对应的主动锥齿轮啮合，从动轴的一端固接于从动锥齿轮的轴心、另一端通过联轴器与输出轴相连，输出轴通过离合机构将动力传递至开合元件；主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮均设置于主壳内，主动轴的两端分别穿过连接座上轴孔，从动轴的外端穿过过轴孔伸至主壳外。

2.如权利要求1所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述主壳包括面板和端板，端板的两侧均设C型开口，一对面板分上、下布置通过两端板相连；所述连接座包括封板和连接板，封板上设轴孔，封板封闭主壳开口，连接板连接相邻两主壳。

3.如权利要求1所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述支座为门型座，其封闭端设有一对通孔，支座以其开口端连接于主壳外，通孔与所述过轴孔对正；所述快换座包括连接段和滑槽段，连接段可拆卸连接于支座外，滑槽段内设滑槽用以安装所述作业末端连接套。

4.如权利要求3所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述作业末端连接套包括套筒和滑座；套筒为两端开口的圆柱套，其套壁上设沿圆周方向延伸的弧形槽，套筒内对应弧形槽槽底处设有十字插接板；滑座为矩型座，其外表面设有快换槽，快换槽的截面为D型，其平面端朝外、弧形端贯穿套筒的筒壁；作业末端连接套以其滑座安装于快换座内能够沿滑槽段滑动。

5.如权利要求4所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述机械臂末端连接套为圆柱套，其底端设有十字插接头，其底部套壁外设周向凹槽。

6.如权利要求5所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述开合元件为扁轴，包括轴主体和锁止段，锁止段的截面为D型；开合元件***滑座内、锁止段能够在快换槽内转动。

7.如权利要求6所述的电力机器人作业末端快速更换装置，其特征在于：所述离合机构包括主动转臂和从动转臂；主动转臂为U型臂，其封闭端中心设有通孔以与输出轴相连；从动转臂为直臂，其长度大于主动转臂的开口宽度，其中心设有圆孔以与开合元件相连；传动机构将动力传递至主动转臂转动，主动转臂旋转时两侧板转至与从动转臂接触，带动从动转臂转动。

8.一种电力机器人作业末端快速更换方法，其特征在于，本方法利用权利要求1—7中任一项所述的装置为工具进行，包括如下步骤：

步骤一、将机械臂末端连接套安装于绝缘操作杆末端，将各作业末端分别安装于对应的作业末端连接套下；

步骤二、根据作业需要，控制绝缘操作杆位于对应的作业末端上，并操控机械臂使机械臂末端连接套***作业末端连接套内；

步骤三、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件转动锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套形成作业装配体；

步骤四、控制机械臂工作，使作业装配体从外壳内脱离即可开展作业；

步骤五、作业完成后，操控机械臂使作业装配体返回至外壳内；

步骤六、启动动力源，传动机构将动力经离合机构传递至开合元件，使开合元件反向转动，使锁紧机械臂末端连接套和作业末端连接套分离，即可操控绝缘操作杆回位准备进行下一作业。