CN114301031B

CN114301031B - 一种变电站带电作业机器人的急停装置

Info

Publication number: CN114301031B
Application number: CN202210200468.XA
Authority: CN
Inventors: 肖立军; 曹安瑛; 林玮玲; 林超; 莫凡; 潘帆; 李军; 谭湛; 张泽林; 侯成
Original assignee: Zhuhai Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2042-03-03
Also published as: CN114301031A

Abstract

本申请公开了一种变电站带电作业机器人的急停装置，选择复合按钮，提出了一种使用失效安全方式接线的新方法：两对常闭接点串联接于电源正极端，两对常开接点并联接于电源负极端；同时提出了一种及时消除直流接触器铁芯剩磁的新方法：利用复合按钮变换电路连接，将直流接触器线圈、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，紧急状态下，按下复合按钮，常闭触点断开，流经线圈的电流通过二极管构成通路，防止线圈电流突变产生过电压；常开触点闭合，将直流接触器线圈、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，产生振荡电流，以及时消除直流接触器铁芯的剩磁，从而解决了现有技术可靠性差且速动性差的技术问题。

Description

一种变电站带电作业机器人的急停装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种变电站带电作业机器人的急停装置。

背景技术

变电站的高压电气设备按间隔布置，要求带电作业机器人在众多、密集的设备之间自主或遥控移动进行带电作业；由于人为误操作和机器人致动机构异常等多种因素，可能导致带电作业机器人失控，不能按照预期移动或作业，造成对周围人员和变电设施损害，因此移动机器人必须具备至少一个急停装置，用于在机器人故障或人员遇到危险时紧急停止机器人运行，避免产生或减小存在的对人的各种危险。

现有急停装置具有0类停机或1类停机的功能，使用带有直流接触器的失效安全方式接线，而直流接触器的铁芯为直流控制，其线圈通电后，在线圈电流产生的磁场强度激励下，铁芯被磁化；去除电流激励后，铁芯中的磁感应强度会逐渐减小，但并不能减到零，具有剩磁特性；当不能及时消除直流接触器的铁芯剩磁，容易导致铁芯剩磁长期累积，会使接触器铁芯释放缓慢或不能释放，接触器触头就不能准确地按紧急停机指令立即动作，甚至拒分。可见，现有急停装置难以确保在紧急状态下快速、可靠地停止机器人运行，不能满足安全性要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种变电站带电作业机器人的急停装置，用于解决现有技术可靠性差且速动性差的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种变电站带电作业机器人的急停装置，包括：由复合按钮构成的手动操纵器、动力控制单元；其中，所述动力控制单元包括：直流接触器、二极管、电容、电阻，所述直流接触器的线圈和所述二极管反并联连接，然后与所述电容和所述电阻均串联连接，所述电容与所述电阻并联连接；

所述复合按钮包括：两对常闭接点和两对常开接点；两对常闭接点串联于电源正极回路，两对常开接点经一对常闭接点短接而并联，后与电源负极端相连；

当所述复合按钮为复位状态时，电源正极端经常闭触点与所述动力控制单元连通；

当所述复合按钮为按下状态时，常闭触点将电源正极端与所述动力控制单元断开，常开触点将所述动力控制单元短接。

可选地，所述动力控制单元，具体为RLC并联振荡电路。

可选地，当所述手动操纵器包括若干个复合按钮时，还包括：逻辑线路板；

所述逻辑线路板，用于对若干个所述复合按钮进行级联后与所述动力控制单元连接。

可选地，所述复合按钮为蘑菇型复合按钮。

可选地，所述蘑菇型复合按钮设置的待急停位置包括：操作盘、示教器、机器人躯干。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置，包括：由复合按钮构成的手动操纵器、动力控制单元；其中，所述动力控制单元包括：直流接触器、二极管、电容、电阻，直流接触器的线圈和二极管反并联连接，然后与电容和电阻均串联连接，电容与电阻并联连接；复合按钮包括：两对常闭接点和两对常开接点；两对常闭接点串联于电源正极回路，两对常开接点经一对常闭接点短接而并联，后与电源负极端相连；当复合按钮为复位状态时，电源正极端经常闭触点与动力控制单元连通；当复合按钮为按下状态时，常闭触点将电源正极端与动力控制单元断开，常开触点将动力控制单元短接。

本申请选择复合按钮，并提出了一种使用失效安全方式接线的新方法：两对常闭接点串联接于电源正极端，两对常开接点并联接于电源负极端；同时提出了一种及时消除直流接触器铁芯剩磁的新方法：利用复合按钮变换电路连接，将直流接触器线圈、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，紧急状态下，按下复合按钮，常闭触点断开，流经线圈的电流通过二极管构成通路，防止线圈电流突变产生过电压；常开触点闭合，将直流接触器线圈、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，产生振荡电流，以及时消除直流接触器铁芯的剩磁，确保急停装置快速断开机器人致动机构的动力。与现有技术相比，本申请的急停装置可靠性高，速动性强，安全性好；而且结构简单成本低，急停位置点数量不受限制，可根据带电作业机器人的应用场景需要设定急停位置，从而解决了现有技术可靠性差且速动性差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的单位置点急停控制连接图；

图2为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置结构示意图；

图3为本申请实施例提供的动力控制单元原理图；

图4为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的两位置点急停控制连接图；

图5为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的三位置点急停控制连接图；

图6为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的四位置点急停控制连接图；

图7为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的紧急停机原理图。

标号：JC、直流接触器；D、二极管；C、电容；R、电阻；Q、线圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“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申请中的具体含义。

术语解释：

带电作业机器人：一种能够通过编程和自动控制来执行带电作业、移动等任务的机器。

急停装置：用于启动急停功能的手动控制装置。

可靠性：急停装置该动作时应动作，不该动作时不动作。

速动性：急停装置应能尽快地切除机器人致动机构的动力源。

机器人致动机构：用于使机器人产生运动的动力机构。

失效安全：一个设备，即使在特定失效下，也不会造成对人员或其他设备的伤害或将伤害最小化。

0类停机：立即切断机器人致动机构的动力源。

1类停机：通过控制供给机器人致动机构的动力以实现停机，并在机器人实现停机后断开动力源。

剩磁：磁性物质在外界磁场消除后保留的磁性。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种变电站带电作业机器人的急停装置的单位置点急停控制连接图。

本申请实施例中提供的变电站带电作业机器人的急停装置，包括：由复合按钮构成的手动操纵器、动力控制单元；

蘑菇型复合按钮包括：两对常闭接点和两对常开接点；两对常闭接点串联于电源正极回路，两对常开接点经一对常闭接点短接而并联，后与电源负极端相连；

当蘑菇型复合按钮为复位状态时，电源正极端经常闭触点与动力控制单元连通；当蘑菇型复合按钮为按下状态时，常闭触点将电源正极端与动力控制单元断开，常开触点将动力控制单元短接。

需要说明的是，手动操纵器包括1个或多个蘑菇型复合按钮。蘑菇型复合按钮包括两对常闭接点和两对常开接点，两对常闭接点串联接于电源正极回路；两对常开接点经一对常闭接点短接而并联，与电源负极端连接，如图1所示。复合按钮未被按下时，电源正极端经按钮常闭触点与动力控制单元连通，动力控制单元获得电源电压；复合按钮被按下时，复合按钮常闭触点将电源正极端与动力控制单元断开，按钮常开触点将动力控制单元短接，动力控制单元失去电源电压。

其中，动力控制单元为RLC并联振荡电路，具体包括：直流接触器、二极管、电容、电阻；直流接触器的线圈和二极管反并联连接，然后与电容和电阻均串联连接，电容与电阻并联连接。

需要说明的是，动力控制单元由直流接触器JC、二极管D、电容C和电阻R构成，直流接触器的线圈Q和二极管反并联连接，电容和电阻并联连接，然后串联连接，如图3所示。直流接触器启动吸合时，电容电压为零，电源电压全部施加在线圈两端，确保直流接触器可靠吸合，随着电容充电，线圈电压逐渐下降；直流接触器完全吸合后，电阻与线圈串联，通过电阻分压来限制线圈工作电流。主触头将直流电源与电动机连通。

如图2所示，进一步地，在一个具体的实施方式中，当手动操纵器包括若干个蘑菇型复合按钮时，还包括：逻辑线路板；

逻辑线路板，用于对若干个蘑菇型复合按钮进行级联后与动力控制单元连接。

需要说明的是，当手动操纵器包括多个蘑菇型复合按钮时，通过逻辑线路板，实现多个蘑菇型复合按钮级联和协同控制动力控制单元。紧急状态下，在任一位置点按下蘑菇型复合按钮，就能切断动力控制单元电源，断开机器人致动机构的动力；只有所有位置点的蘑菇型复合按钮均已复位，才能恢复动力控制单元电源，如图4、图5、图6所示。急停位置点数量不受限制，可以根据带电作业机器人应用场景需要，设定急停位置。

需要说明的是，本实施例的蘑菇型复合按钮本体可能设置于操作盘、示教器、机器人躯干和需要急停的其他位置。在每个需要急停的位置，均应能实现机器人紧急停机。

如图7所示，紧急状态下，按下复合按钮，常闭触点断开，流经线圈的电流通过二极管构成通路，防止线圈电流突变产生过电压；常开触点闭合，将直流接触器线圈、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，产生振荡电流，以及时消除直流接触器铁芯的剩磁。

应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种变电站带电作业机器人的急停装置，其特征在于，包括：由复合按钮构成的手动操纵器、动力控制单元；其中，所述动力控制单元包括：直流接触器、二极管、电容、电阻，所述直流接触器的线圈和所述二极管反并联连接，然后与所述电容和所述电阻均串联连接，所述电容与所述电阻并联连接；

当所述复合按钮为按下状态时，常闭触点将电源正极端与所述动力控制单元断开，常开触点将所述动力控制单元短接，从而将直流接触器、二极管、电容、电阻四者并联，构成RLC并联振荡电路，产生振荡电流，以及时消除直流接触器铁芯的剩磁。

2.根据权利要求1所述的变电站带电作业机器人的急停装置，其特征在于，当所述手动操纵器包括若干个复合按钮时，还包括：逻辑线路板；

3.根据权利要求1所述的变电站带电作业机器人的急停装置，其特征在于，所述复合按钮为蘑菇型复合按钮。

4.根据权利要求3所述的变电站带电作业机器人的急停装置，其特征在于，所述蘑菇型复合按钮设置的待急停位置包括：操作盘、示教器、机器人躯干。