CN112589808B - 一种钥匙插拔机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钥匙插拔机构，包括：插拔组件，包括与机械臂固连的支架及固定在所述支架上的电磁铁，钥匙与所述电磁铁电磁连接；传感器，用于采集所述钥匙插拔长度；控制模块，分别与所述电磁铁及传感器连接，所述控制模块获取得到所述传感器采集得到所述钥匙插拔长度达到其内预设值后控制所述电磁铁断电。通过采取本发明的自适应钥匙插拔机构，机器人进行钥匙插拔过程难度大大降低，同时对该过程中力进行感知，降低了操作过程中损坏柜体或者钥匙的风险。

Description

一种钥匙插拔机构
技术领域
本发明涉及变电站维护技术领域，尤其涉及一种钥匙插拔机构。
背景技术
目前变电站内由变电运维人员承担该片区的变电站操作任务，但是随着电网规模扩大，操作次数增多，人站比降低，人均作业量在持续上升，操作频次和安全风险有所增加。
操作及巡检功能为一体的机器人，可以优化变电站传统的一组操作任务多点部署运维的工作模式，操作机器人的研发将在省检、市检、配电网操作任务合理计划、操作步骤统筹优化和操作响应时间方面带来巨大效益，通过远程部署操控，高效，精准完成高风险带电作业。但是操作机器人在对开关柜进行操作时有时需要对配电柜进行钥匙插拔，但是现有的技术不足以支持机器人准确完成该动作，而且市面上并没有专门用于机器人插拔钥匙的机构。
阻碍机器人完成钥匙插拔的因素主要是定位精度和***角度，同时对钥匙是否***到位无法判断，如果***位置、方向或角度不对，很容易造成无法顺利***，或者损坏柜体或者钥匙；如果已经***到位，但继续***的话，很有可能会损坏锁孔或者柜体，因此有必要设计一种适用于机器人的自适应钥匙插拔机构。
发明内容
发明目的：本发明为了使室内操作机器人可以顺利准确完成配电柜操作过程，设计了一种自适应钥匙插拔机构，辅助机器人完成钥匙插拔。
技术方案：
一种钥匙插拔机构，包括：
插拔组件，包括与机械臂固连的支架及固定在所述支架上的电磁铁，钥匙与所述电磁铁电磁连接；
传感器，用于采集所述钥匙插拔长度；
控制模块，分别与所述电磁铁及传感器连接，所述控制模块获取得到所述传感器采集得到所述钥匙插拔长度达到其内预设值后控制所述电磁铁断电。
在所述支架侧通过直线轴承滑动安装有纵轴，所述传感器为拉压力传感器；所述纵轴长度大于所述钥匙长度，所述拉压力传感器的弹性件抵在所述纵轴上端，并采集所述纵轴对其弹性件施加的压力；所述控制模块内设有相应的压力阈值。
在所述支架下方的所述纵轴外套设有弹簧，所述弹簧自然状态下长度大于所述钥匙长度。
在所述柜体柜面上与所述纵轴相对应的位置设置有定位推销，所述纵轴下端开设有对应的定位孔。
所述定位推销为锥形。
所述纵轴下端的定位孔为锥形孔。
所述纵轴为阶梯轴，包括上部的上阶梯部及下部的下阶梯部；所示上阶梯部长度大于所述钥匙长度，所述下阶梯部直径大于所述直线轴承内径。
在所述支架至少一侧开设有滑动孔，在所述支架下方位于所述滑动孔位置设置有定位套筒，在所述柜体柜面上与所述定位套筒相对应的位置处设有定位推销；
所述定位套筒的长度小于所述钥匙的长度，所述定位推销的长度大于所述钥匙的长度；
所述传感器为拉压力传感器，其弹性件设置在其中一所述定位推销上方，且其距所述支架上端面距离小于所述定位推销的长度与所述定位套筒的长度之差。
所述支架中部设有电磁铁座，所述电磁铁座与所述控制模块连接，并通过所述控制模块控制通电；所述电磁铁设置在所述电磁铁座内。
所述钥匙通过钥匙固定板竖直向下固定在所述电磁铁下方。
在所述支架上方安装有六维自顺从机构。
在柜体柜面上安装有至少三个用于机器人识别定位的标记球。
在所述支架上还固定安装有深度相机，所述深度相机与所述控制模块连接，其用于识别所述标记球的位置进而得到钥匙孔位置。
有益效果：通过采取本发明的自适应钥匙插拔机构，机器人进行钥匙插拔过程难度大大降低，同时对该过程中力进行感知，降低了操作过程中损坏柜体或者钥匙的风险。
而且，在钥匙***过程中，本发明设置的六维自顺从机构可以在定位套筒和定位推销配合的定位基础上，对插拔组件进行自适应调整，其角度和位置无需机械臂再进行调整，只需要机械臂提供进给即可。
附图说明
图1为本发明实施例一的自适应钥匙插拔机构的三维立体图。
图2为本发明实施例一的自适应钥匙插拔机构沿定位套筒的剖视图。
图3为本发明实施例二的自适应钥匙插拔机构的三维立体图。
图4为本发明实施例二的自适应钥匙插拔机构沿定位套筒的剖视图。
图中包括：1-相机安装座；2-六维活动关节；3-拉压力传感器；31-弹性件；4-直线轴承；5-钥匙固定板；6-钥匙；7-弹簧；8-定位板；9-标记球；10-定位套筒；11-定位锥销；12-支架；13-电磁铁；14-伸缩套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例一：
图1为本发明的自适应钥匙插拔机构的三维立体图。如图1所示，本发明的自适应钥匙插拔机构包括安装在柜体柜面的定位组件及安装在机器人机械臂末端的插拔组件。
定位组件安装在柜体柜面上位于钥匙孔所在位置处，其包括安装在钥匙孔处的定位板8以及安装在定位板8上便于机器人识别的标记球9，可以增加机器人的定位准确度；其中标记球9为不共线的至少三个，为反光球或主动发光球。
在定位板8上位于钥匙孔两侧分别固定安装有定位推销11，在本发明中定位推销11为锥形销。
插拔组件包括通过连接法兰固定安装在机器人机械臂末端的六维自顺从机构，本发明中六维自顺从机构为六维活动关节2，六维活动关节2可以在x，y，z三轴运动，同时也可以绕x，y，z三轴旋转，从而就可以进行六维活动；在六维活动关节2上通过相机安装座1固定安装有用于采集定位板8上影像的深度相机，在六维活动关节2下端固定安装有拉压力传感器3，在拉压力传感器3下方固定安装有支架12，在支架12中部设置有电磁铁座，电磁铁座与机器人内部的控制模块连接，并通过控制模块控制；在电磁铁座下方设置有电磁铁13，在电磁铁13下方固定安装有钥匙固定板5，钥匙6竖直向下固定在钥匙固定板5上。
在支架12上位于电磁铁座两侧与定位板上8的定位推销11相对应位置处分别开设有定位孔，在定位孔内穿设有定位套筒10，其位于支架12上方的一端通过直线轴承4配合安装在支架12上，拉压力传感器3的弹性件31抵在定位套筒10上端。
在本发明中，直线轴承4通过法兰固定安装在支架12上。
如图2所示，定位套筒10为阶梯套筒，包括上部的小直径部及下部的大直径部，定位套筒10下部沿径向向外延伸有凸台，弹簧7下端设置在凸台上方；定位套筒10的下部(即大直径部)外径大于直线轴承4内径，且其下端内壁设有锥形孔，用于导向。
在本发明中，定位套筒10长度大于钥匙固定板5的长度及固定于其上的钥匙6的长度之和，定位套筒10的小直径部长度小于钥匙固定板5的长度及固定于其上的钥匙6的长度之和，从而使得钥匙6能够***钥匙孔内。在本发明中，在定位套筒10的上端通过卡簧槽设置有卡簧，通过卡簧设置在直线轴承上端限制定位套筒10，进而使得定位套筒10不会从直线轴承上脱落。
控制模块安装在机器人内，控制模块与深度相机连接，并在接收到深度相机采集的影像后识别得到标记球9，进而根据定位板8的安装位置以及其上标记球9的安装位置计算得到钥匙孔的位置信息，并据此规划机械臂运动；在机械臂运动到位后，使钥匙6与钥匙孔、定位锥销11与定位套筒10同心，保证定位锥销11可以***定位套筒10中；机械臂控制插拔组件进给，控制钥匙6***钥匙孔；在***过程中由于已经通过定位套筒10与定位推销11的定位导向，六维活动关节2在此过程中进行自适应调整，其角度和位置的变化不需要机器人再进行这方面的调整，只需进行进给动作即可。此时，定位套筒10的上部在支线轴承4内滑动，定位套筒10上端伸出支线轴承4上端，从而对拉压力传感器3的弹性件31施加压力，此时钥匙6已伸入钥匙孔；机器人内的控制模块与拉压力传感器3连接，并实时获取拉压力传感器3采集的压力信息，并与其内预设的压力阈值比对，在获取的拉压力传感器3压力超过压力阈值时，控制电磁铁座掉电，电磁铁13失去磁性，电磁铁13与钥匙固定板5和钥匙6一起，与电磁铁座分离，留在钥匙孔中，机器人带着六维活动关节2和支架2及其上的电磁铁座离开，完成钥匙插拔。
在本发明中，定位锥销11为长锥形，可以在***定位套筒10时对钥匙6起到很好的导向作用，使钥匙6可以准确垂直的***钥匙孔，因为有六维活动关节2存在，在钥匙6***的过程中可以通过六维活动关节2自适应调整，所以插拔组件的角度和位置的变化不需要机器人机械臂再进行这方面的调整，只需进行进给动作即可。
实施例二：
如图3、4所示，其他内容与实施例一相同，本实施例中，定位套筒10固定在支架12上位于定位孔下方，定位套筒10的长度小于钥匙固定板5的长度及固定于其上的钥匙6的长度之和，定位推销11的长度大于钥匙固定板5的长度及固定于其上的钥匙6的长度之和。拉压力传感器3的弹性件设置在其中一定位推销11上方，且其距支架12上端面距离小于定位推销11的长度与定位套筒10的长度之差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种钥匙插拔机构，其特征在于：包括：
插拔组件，包括与机械臂固连的支架及固定在所述支架上的电磁铁，钥匙与所述电磁铁电磁连接；
传感器，用于采集所述钥匙插拔长度；
控制模块，分别与所述电磁铁及传感器连接，所述控制模块获取得到所述传感器采集得到所述钥匙插拔长度达到其内预设值后控制所述电磁铁断电；
在所述支架侧通过直线轴承滑动安装有纵轴，所述传感器为拉压力传感器；所述纵轴长度大于所述钥匙长度，所述拉压力传感器的弹性件抵在所述纵轴上端，并采集所述纵轴对其弹性件施加的压力；所述控制模块内设有相应的压力阈值。
2.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在所述支架下方的所述纵轴外套设有弹簧，所述弹簧自然状态下长度大于所述钥匙长度。
3.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在待插拔钥匙的柜体柜面上与所述纵轴相对应的位置设置有定位推销，所述纵轴下端开设有对应的定位孔。
4.根据权利要求3所述的钥匙插拔机构，其特征在于：所述定位推销为锥形。
5.根据权利要求3所述的钥匙插拔机构，其特征在于：所述纵轴下端的定位孔为锥形孔。
6.根据权利要求2所述的钥匙插拔机构，其特征在于：所述纵轴为阶梯轴，包括上部的上阶梯部及下部的下阶梯部；所示上阶梯部长度大于所述钥匙长度，所述下阶梯部直径大于所述直线轴承内径。
7.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在所述支架至少一侧开设有滑动孔，在所述支架下方位于所述滑动孔位置设置有定位套筒，在待插拔钥匙的柜体柜面上与所述定位套筒相对应的位置处设有定位推销；
所述定位套筒的长度小于所述钥匙的长度，所述定位推销的长度大于所述钥匙的长度；
所述传感器为拉压力传感器，其弹性件设置在其中一所述定位推销上方，且其距所述支架上端面距离小于所述定位推销的长度与所述定位套筒的长度之差。
8.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：所述支架中部设有电磁铁座，所述电磁铁座与所述控制模块连接，并通过所述控制模块控制通电；所述电磁铁设置在所述电磁铁座内。
9.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：所述钥匙通过钥匙固定板竖直向下固定在所述电磁铁下方。
10.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在所述支架上方安装有六维自顺从机构。
11.根据权利要求1所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在柜体柜面上安装有至少三个用于机器人识别定位的标记球。
12.根据权利要求11所述的钥匙插拔机构，其特征在于：在所述支架上还固定安装有深度相机，所述深度相机与所述控制模块连接，其用于识别所述标记球的位置进而得到钥匙孔位置。
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