CN206135296U - 一种输电线路带电紧固螺栓机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题，本实用新型实施例的一种输电线路带电紧固螺栓机器人包括：螺栓紧固作业装置；螺栓紧固作业装置包括双机械手、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体；其中双机械手均为具有2个自由度的伸缩机构，两个嵌入***头的螺栓紧固套筒均安装在机械手末端，运动组件与机体固定连接，用于与输电线驱动连接，双机械手分别安装在机体前端的相对侧。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力***高压带电作业自动化领域，尤其涉及一种输电线路带电紧固螺栓机器人。
背景技术
高压输电线路通常使用各类螺栓来进行输电设备的接引以及设备间的连接，由于线路随风舞动并承受热应力,连接螺栓常常变得松动,需要及时紧固。带电进行螺栓紧固，是提高电网供电可靠性的重要保障，但也是一项艰苦而危险的工作。
随着电网的不断发展，紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性。
实用新型内容
本实用新型实施例公开了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，包括：
螺栓紧固作业装置；
所述螺栓紧固作业装置包括双机械手、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体；其中所述双机械手均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒均安装在所述机械手末端，所述运动组件与所述机体固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手分别安装在所述机体前端的相对侧。
优选地，所述双机械手均包括旋转关节和伸缩关节，所述双机械手均通过所述旋转关节与所述机体连接，所述伸缩关节在所述机械手内部。
优选地，所述运动组件包括行走轮，所述行走轮为两个，分别通过两轴杆与所述机体连接，两所述轴杆分别垂直固定连接在所述机体两端。
优选地，还包括两伸缩机械臂，布置在所述机体中间，所述伸缩机械臂与所述行走轮连接。
优选地，
所述运动组件还包括夹爪、等电位轮；所述夹爪装置安装在所述伸缩机械臂上；所述等电位轮安装在所述行走轮一侧。
优选地，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒的所述***头均安装在所述螺栓紧固套筒内部正中央位置。
优选地，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒与机械手之间为柔性连接。
优选地，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括传动齿轮和固定支架，所述传动齿轮与所述紧固套筒连接，通过所述传动齿轮带动紧固套筒旋转；所述***头与所述固定支架和紧固套筒连接。
优选地，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括螺栓紧固电机，其中所述螺栓紧固电机与所述传动齿轮连接，所述螺栓紧固电机固定在所述固定支架上。
优选地，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括轴承，所述轴承与所述紧固套筒连接。
从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
本实用新型实施例提供了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，包括螺栓紧固作业装置；所述螺栓紧固作业装置包括双机械手、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体；其中所述双机械手均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒均安装在所述机械手末端，所述运动组件与所述机体固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手分别安装在所述机体前端的相对侧。本实施例中，通过双机械手、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体；其中所述双机械手均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒均安装在所述机械手末端，所述运动组件与所述机体固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手分别安装在所述机体前端的相对侧，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题，实现了结构简单紧凑、操作简便、控制精度高、移动灵活、可靠性高且能完成高压带电作业。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的结构主观示意图；
图2为本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的结构俯视示意图；
图3为本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的带***头的螺栓紧固套筒结构示意图；
图4为本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的工作流程图；
图5为本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的视觉伺服控制流程图；
图示说明：1螺栓紧固机器人机体、2双伸缩机械手、21旋转关节、22伸缩关节、3螺栓紧固作业装置、31***头、32螺栓紧固套筒、33螺栓紧固电机、34传动齿轮、35轴承、36固定支架、4双伸缩机械臂、5行走轮、6夹爪、7等电位轮、8待紧固螺栓。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种输电线路带电紧固螺栓机器人，包括：
螺栓紧固作业装置；所述螺栓紧固作业装置包括双机械手2、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体1；其中所述双机械手2均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32均安装在所述机械手2末端，运动组件与机体1固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手2分别安装在机体1前端的相对侧。
进一步地，
所述双机械手2均包括旋转关节21和伸缩关节22，所述双机械手2均通过所述旋转关节21与所述机体1连接，所述伸缩关节22在所述机械手内部。
进一步地，
运动组件包括行走轮5，行走轮5为两个，分别通过两轴杆与机体1连接，两轴杆分别垂直固定连接在机体1两端。
进一步地，
还包括两伸缩机械臂4，布置在所述机体1中间，所述伸缩机械臂4与所述行走轮5连接。
进一步地，
运动组件还包括夹爪6，所述夹爪装置6安装在所述伸缩机械臂4上。
进一步地，
运动组件还包括等电位轮7，所述等电位轮7安装在所述行走轮5一侧。
进一步地，
所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32的所述***头31均安装在所述螺栓紧固套筒32内部正中央位置。
进一步地，
所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32与机械手2之间为柔性连接。
进一步地，所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32还包括传动齿轮34和固定支架36，所述传动齿轮34与所述紧固套筒32连接，通过所述传动齿轮34带动紧固套筒32旋转；所述***头31与所述固定支架36和紧固套筒32连接。
进一步地，所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32还包括螺栓紧固电机33，其中所述螺栓紧固电机33与所述传动齿轮34连接，所述螺栓紧固电机33固定在所述固定支架36上。
进一步地，所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32还包括轴承35，所述轴承35与所述紧固套筒32连接。
请参阅图1和图2，本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的结构包括：
螺栓紧固机器人本体、螺栓紧固作业装置，其中机器人本体由机体1、伸缩机械臂4、行走轮5、夹爪6以及等电位轮7构成，其中行走轮5与伸缩机械臂4相连，带动机体1在导线上行走。所述螺栓紧固作业装置包括双机械手2、嵌入***头的螺栓紧固套筒3，其中双机械手2为具有2个自由度的伸缩机构，机械手配上末端螺栓紧固套筒3即可完成待紧固螺栓8紧固工作。
机械手关节中，旋转关节21可以实现360°的旋转，带动机械手2沿顺时针或者逆时针旋转至指定角度，伸缩关节22可以实现沿机械手2方向上的伸长和缩进，机械手2改变为指定长度，两个关节协同工作，将末端螺栓紧固套筒3带到或离开作业目标的工作平面。
请参阅图3，本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的带***头的螺栓紧固套筒结构包括：
***头31、紧固套筒32、螺栓紧固电机33、传动齿轮34、轴承35、固定支架36。其中***头31位于紧固套筒32正中央位置，这样只需移动作业末端装置使目标位于视野正中央位置即可完成目标对准工作。
具体实施时，带有***头的螺栓紧固套筒装置安装于两个机械手末端，将跟随机械手达到指定位置。螺栓紧固套筒装置类似于电动扳手，由一个传动齿轮34带动紧固套筒32旋转完成螺母的紧固。在进行螺栓紧固工作之前，需要利用视频信息将螺栓紧固套筒32对准螺栓，根据视频检测到的螺栓位置，调整机械手的五个关节，使图像中心与螺栓中心重合。螺栓紧固套筒32与机械手2之间设置为柔性连接，作业末端对准螺栓中心后，其中一个紧固套筒32卡住螺栓头，螺栓紧固电机33保持不动，对螺栓头进行固定，另一个紧固套筒32卡住螺帽，螺栓紧固电机33通过传动齿轮34带动紧固套筒32旋转，完成螺栓的紧固工作。
请参阅图4和图5，本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的工作流程图和本实用新型实施例中提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人的视觉伺服控制流程图，具体实施时，以螺栓检测为例，螺母亦为六边形结构，与螺栓检测相似，不再赘述。***头采集到的视频图像信息首先进行预处理，然后再进行螺栓拟合。
具体实施时，所述机器人的伺服控制输出将与视频检测环节相结合。输电线路螺栓分布情况是已知的，根据分布的情况，在有螺栓分布的位置周围设定即停工作参考点，作为机器人的粗略定位。即所述机器人走到既定的即停工作参考点之后，再通过螺栓紧固套筒中央的***头进行由左向右、由下向上的既定模式扫描，对螺栓进行精确定位，然后进行后续螺栓对准、对卡、紧固工作。
具体实施时，所述机器人走到即停工作参考点之后，机器手带动末端的螺栓紧固装置进行既定模式扫描，即由左向右、由下向上的方向顺序进行扫描，直到扫描到螺栓的一部分或者整个螺栓。然后以机器人本体的中心作为参考原点，结合视觉算法拟合出的螺栓中心位置与机械手旋转关节角度信息和伸缩关节的缩进量信息，以螺栓中心到视图中心的可行距离最短为最优路径规划的目标函数，即最小化公式(1)，采用多关节协调控制策略，调整机械手，以一定的精度不断使螺栓紧固套筒向螺栓中心位置移动。
其中，表示螺栓紧固末端相对于机器人本体中心的位置，表示螺栓中心相对于机器人本体中心的位置。
具体实施时，机械手的调整过程如下：通过视觉检测，得到螺栓中心的预估位置，然后求预估的螺栓中心位置相对于参考原点的夹角和距离，即式(2)，
Δα＝αb-αm (3)
Δd＝db-dm (4)
然后通过式(3)、(4)来计算机械手旋转关节的旋转方向、角度、伸缩量。其中、为作业末端相对于参考中心，即机器人本体中心的夹角和距离。若Δα＞0，则机械手逆时针旋转，若Δα＜0，则机械手顺时针旋转，若Δα＝0，则旋转关节不动。若Δd＞0，则伸缩关节伸长长度，若Δd＜0，则伸缩关节缩进长度。当每获取一帧图像时，将实时预估出螺栓中心位置，反馈给控制器，及时更新Δα、Δd值，以准确地完成螺栓对准工作。
具体实施时，控制中心结合多关节协调控制策略，控制机械手各个关机协调联动，采用基于插补策略的协调控制算法，无论作业末端是否到达了上一个指令给出的姿态位置，直接使用下一个指令给出的姿态位置指令和当前的位置进行插补，而不是和上一个指令给的姿态位置进行插补。避免误差的累加，保证了当前指令的准确性，使关节得以平滑、稳定运动。由此使作业末端以一定精度不断接近螺栓中心位置，完成螺栓对准工作。
本实用新型实施例提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人，包括：螺栓紧固作业装置；所述螺栓紧固作业装置包括双机械手2、两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32、运动组件、机体1；其中所述双机械手2均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头31的螺栓紧固套筒32均安装在所述机械手2末端，所述运动组件与所述机体1固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手2分别安装在机体1前端的相对侧。解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。
以上对本实用新型所提供的一种输电线路带电紧固螺栓机器人进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，包括：螺栓紧固作业装置；
所述螺栓紧固作业装置包括双机械手、两个嵌入***头的螺栓紧固套筒、运动组件、机体；其中所述双机械手均为具有2个自由度的伸缩机构，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒均安装在所述机械手末端，所述运动组件与所述机体固定连接，用于与输电线驱动连接，所述双机械手分别安装在所述机体前端的相对侧。
2.根据权利要求1所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述双机械手均包括旋转关节和伸缩关节，所述双机械手均通过所述旋转关节与所述机体连接，所述伸缩关节在所述机械手内部。
3.根据权利要求2所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述运动组件包括行走轮，所述行走轮为两个，分别通过两轴杆与所述机体连接，两所述轴杆分别垂直固定连接在所述机体两端。
4.根据权利要求3所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，还包括两伸缩机械臂，布置在所述机体中间，所述伸缩机械臂与所述行走轮连接。
5.根据权利要求4所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述运动组件还包括夹爪、等电位轮；所述夹爪装置安装在所述伸缩机械臂上；所述等电位轮安装在所述行走轮一侧。
6.根据权利要求5所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒的所述***头均安装在所述螺栓紧固套筒内部正中央位置。
7.根据权利要求6所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒与机械手之间为柔性连接。
8.根据权利要求7所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括传动齿轮和固定支架，所述传动齿轮与所述紧固套筒连接，通过所述传动齿轮带动紧固套筒旋转；所述***头与所述固定支架和紧固套筒连接。
9.根据权利要求8所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括螺栓紧固电机，其中所述螺栓紧固电机与所述传动齿轮连接，所述螺栓紧固电机固定在所述固定支架上。
10.根据权利要求9所述的输电线路带电紧固螺栓机器人，其特征在于，所述两个嵌入***头的螺栓紧固套筒还包括轴承，所述轴承与所述紧固套筒连接。
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