CN112440280A - 一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，包括操作单元和驱动单元，所述操作单元包括中央处理器。本发明通过设置操作单元、驱动单元、控制台、第一无线发送模块、PLC控制器、第二无线发送模块、旋转摄像头、主动液压机械臂、从动液压机械臂、反馈模块和电源模块的相互配合，达到了具有主从控制功能且使用强度高的优点，解决了现有的液压机械臂不具有主从控制功能且使用强度低的问题，当人们在使用液压机械臂时，增加两个液压机械臂的使用强度，不会出现应力差的现象，可以分别对两个液压机械臂进行分别控制，以及可以使两个机械臂进行相互配合使用，且不影响两个液压机械臂操作的精确度，不会导致两个液压机械臂之间发生碰撞，不影响其安全性，方便人们使用。

Description

一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂
技术领域
本发明涉及液压机械臂技术领域，具体为一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂。
背景技术
液压机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置，拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求，如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割；喷涂；装配机械零部件等等。
目前现有的液压机械臂，不具有主从控制功能且使用强度低，当人们在使用液压机械臂时，减少两个液压机械臂的使用强度，容易出现应力差的现象，无法分别对两个液压机械臂进行分别控制，以及无法使两个机械臂进行相互配合使用，且影响两个液压机械臂操作的精确度，容易导致两个液压机械臂之间发生碰撞，影响其安全性，不方便人们使用，
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，具备具有主从控制功能且使用强度高的优点，解决了现有的液压机械臂不具有主从控制功能且使用强度低的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，包括操作单元和驱动单元，所述操作单元包括中央处理器，所述中央处理器的输出端双向电连接有控制台，所述中央处理器的输出端双向电连接有第一无线发送模块，所述驱动单元包括PLC控制器，所述PLC控制器的输出端双向电连接有第二无线发送模块、所述PLC控制器的输出端双向电连接有旋转摄像头、所述旋转摄像头包括固定座，所述PLC控制器的输出端电连接有主动液压机械臂，所述主动液压机械臂的输出端电连接有从动液压机械臂，所述从动液压机械臂的输出端电连接有反馈模块，所述反馈模块的输出端与第二无线发送模块输入端电连接，所述第二无线发送模块的输出端与第一无线发送模块的输入端双向电连接，所述第一无线发送模块与第二无线发送模块采用GSM网络。
优选的，所述控制台包括主机、显示屏、操作模块、第一操作杆和第二操作杆，所述PLC控制器包括DSP运动控制器。
优选的，所述旋转摄像头均位于主动液压机械臂和从动液压机械臂上，所述旋转摄像头均通过固定座与主动液压机械臂和从动液压机械臂固定连接。
优选的，所述主动液压机械臂与从动液压机械臂均包括机械手手臂、X轴机械手、Y轴机械手、Z轴机械手和末端力反馈器，且机械手手臂包括旋转机械手、摆动机械手和伺服放大器，且旋转机械手、摆动机械手、X轴机械手、Y轴机械手和Z轴机械手分别包括独立的电机驱动器和液压缸。
优选的，所述操作单元的输入端与驱动单元的输入端电连接有电源模块，所述电源模块的输出端分别与操作单元和驱动单元内部电器设备的输入端电连接，所述电源模块由市电、蓄电池和太阳能电池板组成。
优选的，所述主动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3，且主手抓尺寸为5mm，所述主动液压机械臂总的划分为91174个单元和164707个节点。
优选的，所述从动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3.且从动液压机械臂的各关节轴的材料为调制处理的合金钢，杨氏弹性模量为200GPa，泊松比0.3，密度为7.85x10-6㎏·mm-3，，且从手抓尺寸为6mm，所述从动液压机械臂总的划分为109741个单元和209690个节点。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，具备以下有益效果：
1、本发明通过设置操作单元、驱动单元、控制台、第一无线发送模块、PLC控制器、第二无线发送模块、旋转摄像头、主动液压机械臂、从动液压机械臂、反馈模块和电源模块的相互配合，达到了具有主从控制功能且使用强度高的优点，解决了现有的液压机械臂不具有主从控制功能且使用强度低的问题，当人们在使用液压机械臂时，增加两个液压机械臂的使用强度，不会出现应力差的现象，可以分别对两个液压机械臂进行分别控制，以及可以使两个机械臂进行相互配合使用，且不影响两个液压机械臂操作的精确度，不会导致两个液压机械臂之间发生碰撞，不影响其安全性，方便人们使用。
2、本发明通过设置通过设置电源模块，对操作单元和驱动单元内部设备在使用时起到了能够正常工作的作用，解决了操作单元和驱动单元内部设备在使用时无法正常工作的问题，通过设置DSP运动控制器，对主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了可同时控制多种电机驱动器和液压缸进行运动的作用，解决了主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了无法同时控制多种电机驱动器和液压缸进行运动的问题，通过设置第一无线发送模块和第二无线发送模块，对数据传输起到了收发稳定的作用，解决了数据传输时出现延迟的问题，通过设置固定座，对旋转摄像头在使用过程中起到了固定稳定的作用，解决了旋转摄像头在使用过程中出现脱落的问题，通过设置末端力反馈器，对主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了可以将力觉和触觉进行反馈的作用，解决了主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时无法将力觉和触觉进行反馈的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，包括操作单元和驱动单元，操作单元包括中央处理器，中央处理器的输出端双向电连接有控制台，中央处理器的输出端双向电连接有第一无线发送模块，驱动单元包括PLC控制器，PLC控制器的输出端双向电连接有第二无线发送模块、PLC控制器的输出端双向电连接有旋转摄像头、旋转摄像头包括固定座，PLC控制器的输出端电连接有主动液压机械臂，主动液压机械臂的输出端电连接有从动液压机械臂，从动液压机械臂的输出端电连接有反馈模块，反馈模块的输出端与第二无线发送模块输入端电连接，第二无线发送模块的输出端与第一无线发送模块的输入端双向电连接，第一无线发送模块与第二无线发送模块采用GSM网络；
控制台包括主机、显示屏、操作模块、第一操作杆和第二操作杆，PLC控制器包括DSP运动控制器，通过设置通过设置电源模块，对操作单元和驱动单元内部设备在使用时起到了能够正常工作的作用，解决了操作单元和驱动单元内部设备在使用时无法正常工作的问题；
旋转摄像头均位于主动液压机械臂和从动液压机械臂上，旋转摄像头均通过固定座与主动液压机械臂和从动液压机械臂固定连接，通过设置DSP运动控制器，对主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了可同时控制多种电机驱动器和液压缸进行运动的作用，解决了主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了无法同时控制多种电机驱动器和液压缸进行运动的问题；
主动液压机械臂与从动液压机械臂均包括机械手手臂、X轴机械手、Y轴机械手、Z轴机械手和末端力反馈器，且机械手手臂包括旋转机械手、摆动机械手和伺服放大器，且旋转机械手、摆动机械手、X轴机械手、Y轴机械手和Z轴机械手分别包括独立的电机驱动器和液压缸，通过设置第一无线发送模块和第二无线发送模块，对数据传输起到了收发稳定的作用，解决了数据传输时出现延迟的问题；
操作单元的输入端与驱动单元的输入端电连接有电源模块，电源模块的输出端分别与操作单元和驱动单元内部电器设备的输入端电连接，电源模块由市电、蓄电池和太阳能电池板组成，通过设置固定座，对旋转摄像头在使用过程中起到了固定稳定的作用，解决了旋转摄像头在使用过程中出现脱落的问题；
主动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3，且主手抓尺寸为5mm，主动液压机械臂总的划分为91174个单元和164707个节点，通过设置末端力反馈器，对主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时起到了可以将力觉和触觉进行反馈的作用，解决了主动液压机械臂和从动液压机械臂在使用时无法将力觉和触觉进行反馈的问题；
从动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3.且从动液压机械臂的各关节轴的材料为调制处理的合金钢，杨氏弹性模量为200GPa，泊松比0.3，密度为7.85x10-6㎏·mm-3，，且从手抓尺寸为6mm，从动液压机械臂总的划分为109741个单元和209690个节点，通过设置操作单元、驱动单元、控制台、第一无线发送模块、PLC控制器、第二无线发送模块、旋转摄像头、主动液压机械臂、从动液压机械臂、反馈模块和电源模块的相互配合，达到了具有主从控制功能且使用强度高的优点，解决了现有的液压机械臂不具有主从控制功能且使用强度低的问题，当人们在使用液压机械臂时，增加两个液压机械臂的使用强度，不会出现应力差的现象，可以分别对两个液压机械臂进行分别控制，以及可以使两个机械臂进行相互配合使用，且不影响两个液压机械臂操作的精确度，不会导致两个液压机械臂之间发生碰撞，不影响其安全性，方便人们使用。
使用时，人们首先通过控制台设定主动液压机械臂和从动液压机械臂的运行参数，也可以通过第一操作杆和第二操作杆对主动液压机械臂和从动液压机械臂进行控制，中央处理器通过第一无线发送模块将数据发送至第二无线发送模块，第二无线发送模块将数据发送至PLC控制器，同时PLC控制器通过DSP运动控制器对主动液压机械臂进行控制，同步主动液压机械臂对从动液压机械臂发送执行数据和输出刷新，并按先左后右、先上后下的顺序对各触点控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，执行新的运行参数，当人们在使用液压机械臂时，增加两个液压机械臂的使用强度，不会出现应力差的现象，可以分别对两个液压机械臂进行分别控制，以及可以使两个机械臂进行相互配合使用，且不影响两个液压机械臂操作的精确度，不会导致两个液压机械臂之间发生碰撞，不影响其安全性，方便人们使用。
本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接，且说明书中提到的外设控制器可为本文提到的电器元件起到控制作用，而且该外设控制器为常规的已知设备。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，包括操作单元和驱动单元，其特征在于：所述操作单元包括中央处理器，所述中央处理器的输出端双向电连接有控制台，所述中央处理器的输出端双向电连接有第一无线发送模块，所述驱动单元包括PLC控制器，所述PLC控制器的输出端双向电连接有第二无线发送模块、所述PLC控制器的输出端双向电连接有旋转摄像头、所述旋转摄像头包括固定座，所述PLC控制器的输出端电连接有主动液压机械臂，所述主动液压机械臂的输出端电连接有从动液压机械臂，所述从动液压机械臂的输出端电连接有反馈模块，所述反馈模块的输出端与第二无线发送模块输入端电连接，所述第二无线发送模块的输出端与第一无线发送模块的输入端双向电连接，所述第一无线发送模块与第二无线发送模块采用GSM网络。
2.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述控制台包括主机、显示屏、操作模块、第一操作杆和第二操作杆，所述PLC控制器包括DSP运动控制器。
3.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述旋转摄像头均位于主动液压机械臂和从动液压机械臂上，所述旋转摄像头均通过固定座与主动液压机械臂和从动液压机械臂固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述主动液压机械臂与从动液压机械臂均包括机械手手臂、X轴机械手、Y轴机械手、Z轴机械手和末端力反馈器，且机械手手臂包括旋转机械手、摆动机械手和伺服放大器，且旋转机械手、摆动机械手、X轴机械手、Y轴机械手和Z轴机械手分别包括独立的电机驱动器和液压缸。
5.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述操作单元的输入端与驱动单元的输入端电连接有电源模块，所述电源模块的输出端分别与操作单元和驱动单元内部电器设备的输入端电连接，所述电源模块由市电、蓄电池和太阳能电池板组成。
6.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述主动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3，且主手抓尺寸为5mm，所述主动液压机械臂总的划分为91174个单元和164707个节点。
7.根据权利要求1所述的一种具有主从控制功能的电力带电作业用液压机械臂，其特征在于：所述从动液压机械臂的材料为铝合金6061，杨氏模量为71GPa，泊松比0.33，密度为2.77x10-6㎏·mm-3.且从动液压机械臂的各关节轴的材料为调制处理的合金钢，杨氏弹性模量为200GPa，泊松比0.3，密度为7.85x10-6㎏·mm-3，，且从手抓尺寸为6mm，所述从动液压机械臂总的划分为109741个单元和209690个节点。
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