專利名稱：變電站帶電作業(yè)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機器人，尤其涉及220kV作業(yè)環(huán)境需要的變電站帶電作業(yè)機器人。
背景技術(shù)：
帶電作業(yè)是電力設(shè)備測試、檢修、改造的重要手段，它為提高供電可靠性，減少停電損失、保證電網(wǎng)安全做出了巨大貢獻。帶電作業(yè)對操作人員的技術(shù)水平和熟練程度、氣候條件、安全防護用具等要求非常嚴(yán)格。由于擔(dān)心安全隱患、缺乏合適的人身安全防護用具及帶電作業(yè)技術(shù)培訓(xùn)不夠等，部分地區(qū)對變電站帶電作業(yè)內(nèi)容進行了限制，致使變電站停電作業(yè)頻繁，輸、配電可靠性指標(biāo)不能完成，從而給電力企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟損失，給人民生活和生產(chǎn)帶來了很大的不便。目前大型變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測、隔離開關(guān)除銹防護等現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)均操作人員使用原始工具手動完成，其存在著如下缺陷:1、變電站設(shè)備由于置身戶外，彌漫于空氣中的工業(yè)污穢和自然污穢易沉積在設(shè)備表面形成污穢層，這些污穢物受霧、小雨等侵害，極易引發(fā)污閃事故。2、操作人員手工帶電完成設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂等工作，勞動強度極大，效率低，自動化水平低。3、人工帶電作業(yè)安全防護、遮蔽要求非常嚴(yán)格，稍不注意就會出現(xiàn)短路電流，造成重大的安全事故，引發(fā)人身傷亡事故。人工帶電作業(yè)有其困難與局限性，因此利用具有更強的安全性和適應(yīng)性的機器人代替人工進行高危環(huán)境帶電作業(yè)是非常必要，是符合時代發(fā)展要求的。申請人:申請的專利:ZL200510022502.5曾公開了一種拆除機器人，其特征是以電力驅(qū)動的液壓挖掘機底盤的回轉(zhuǎn)支架上安裝由三臂四液壓油缸和液壓拆除頭組成的工作裝置。在高危、高險現(xiàn)場環(huán)境作業(yè)時，操作人員位于安全區(qū)域，遙控操作使液壓拆除頭完成拆除排險工作。由于采用電力驅(qū)動，必須通過電力電纜與作業(yè)現(xiàn)場電源連接，當(dāng)拆除機器人行走或工作時，電力電纜將拖在工作機后面，極容易造成電力電纜被卡在拆除機器人行走機構(gòu)下方或與附近的物體纏在一起。另外，采用直接取電驅(qū)動方式，工作現(xiàn)場是否具有電源供應(yīng)也直接限制該拆除機器人在野外復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用。拆除機器人整機金屬材質(zhì)，未采用任何絕緣防護，操作者不能借助其升降系統(tǒng)進行帶電作業(yè)，因此該拆除機器人無法應(yīng)用于變電站設(shè)備的帶電作業(yè)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足，解決現(xiàn)有變電站人工帶電作業(yè)勞動強度大、作業(yè)效率及自動化水平低，存在安全隱患、容易引發(fā)人身傷亡事故等問題，提供一種新型變電站帶電作業(yè)機器人，代替人工完成變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測、隔離開關(guān)除銹防護帶電作業(yè)任務(wù)，提高作業(yè)人員的操作安全性能。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種變電站帶電作業(yè)機器人，它包括工作機和遠程遙控指揮車，工作機主要由動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，其中執(zhí)行機構(gòu)主要由行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺、六自由度液壓機械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺安裝在行走機構(gòu)上，多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺與回轉(zhuǎn)平臺連接，六自由度液壓機械臂與多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動油缸和旋轉(zhuǎn)馬達連接，從而驅(qū)動整個執(zhí)行機構(gòu)動作；操控系統(tǒng)采用主從控制式，操作者位于遠程遙控指揮車駕駛室內(nèi)，作為主控方通過遙控指揮車控制手柄控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，又可通過工作機控制手柄無線遙控進行工作機移動及升降機構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過圖像顯示屏實時觀察工作機上機械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠程遙控機械臂夾持專用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。所述行走機構(gòu)采用履帶式移動底盤結(jié)構(gòu)，主要由底盤、履帶架、左右行走馬達、驅(qū)動輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個液壓支腿組成，左、右行走馬達、左側(cè)支腿液壓缸1、左側(cè)支腿液壓缸I1、右側(cè)支腿液壓缸1、右側(cè)支腿液壓缸II均通過下部電磁換向閥A組與液壓泵連接，控制手柄通過下部電磁換向閥A組驅(qū)動左、右行走馬達，當(dāng)兩條履帶運行速度相同時，機器人實現(xiàn)前進或后退運動，當(dāng)兩條履帶速度不同時，機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動；在底盤上設(shè)有動力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺以及油箱，在回轉(zhuǎn)平臺上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏，用于伺服閥、關(guān)節(jié)限位、油位、油壓、電源等狀態(tài)指示。所述回轉(zhuǎn)平臺通過回轉(zhuǎn)支承與底盤連接，在回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動下，實現(xiàn)平臺及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)馬達通過上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接。所述升降平臺包括三節(jié)絕緣臂和機器人作業(yè)平臺，三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺上，分為大臂、連接臂、前臂，其中大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺上，連接臂鉸接于大臂上，前臂鉸接于連接臂上，機器人作業(yè)平臺鉸接到前臂上；大臂油缸、連接臂油缸、前臂油缸、平衡油缸分別鉸接于大臂、連接臂、前臂和機器人作業(yè)平臺上，并通過上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接，通過遙控指揮車內(nèi)工作機控制手柄遠程無線控制升降平臺各節(jié)臂動作。所述六自由度液壓機械臂是指美國kraft Telerobotics公司生產(chǎn)的液壓機械臂，所述的機械臂與液壓伺服驅(qū)動控制箱連接，兩者通過支承絕緣子安裝于機器人作業(yè)平臺底架上面；在六自由度液壓機械臂上設(shè)有腰部回轉(zhuǎn)油缸、大臂俯仰油缸、小臂俯仰油缸、腕部俯仰油缸、腕部擺動油缸、手爪開合油缸、腕部旋轉(zhuǎn)馬達，它們均與液壓伺服驅(qū)動控制箱內(nèi)的機械臂液壓伺服閥C組連接，機械臂液壓伺服閥C組與液壓泵連接；
所述操控系統(tǒng)包括安裝在六自由度液壓機械臂各關(guān)節(jié)的電位計以及操控主手各關(guān)節(jié)的電位計，操控主手動作時各關(guān)節(jié)的電位計將各關(guān)節(jié)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)角度即位置指令轉(zhuǎn)化成電壓信號到遙控指揮車的微控制器；微控制器將位置指令通過無線模塊傳遞信息給液壓伺服驅(qū)動控制箱，液壓伺服驅(qū)動控制箱設(shè)有控制盒把信號轉(zhuǎn)化為電壓信號控制機械臂液壓伺服閥C組，驅(qū)動六自由度液壓機械臂各關(guān)節(jié)運動；六自由度液壓機械臂的各關(guān)節(jié)電位計輸出電壓信號通過控制盒反饋到微控制器內(nèi)，形成位置反饋，直到六自由度液壓機械臂運動到與操控主手相應(yīng)位置為止。所述機器人作業(yè)平臺前端安裝跟蹤攝像機，用于實時觀察六自由度液壓機械臂作業(yè)情況；六自由度液壓機械臂采用硬鋁合金制造并設(shè)有手爪完成帶電作業(yè)任務(wù)，手爪后端安裝立體攝像機。所述動力系統(tǒng)為柴油發(fā)動機，通過聯(lián)軸器與液壓泵相連。所述遙控指揮車采用蓄電池驅(qū)動的輪式移動機構(gòu)，輪式移動機構(gòu)設(shè)有絕緣外殼。所述變電站帶電作業(yè)機器人電氣控制系統(tǒng)包括四部分:液壓機械臂、工作機移動及升降機構(gòu)、高空攝像機、帶電作業(yè)工具。該機器人控制系統(tǒng)全部通過無線進行信號傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場完全隔離。其中液壓機械臂由液壓伺服控制器進行控制，工作機移動及升降機構(gòu)、高空攝像機、帶電作業(yè)工具由總線控制裝置進行控制。操作者坐在遠程遙控指揮車駕駛室內(nèi)，通過遙控指揮車控制手柄控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，又可通過工作機控制手柄進行工作機移動及升降機構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具的控制，并通過圖像顯示屏實時觀察工作機上機械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠程遙控機械臂夾持專用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。所述液壓泵通過吸油濾油器與油箱連接；液壓泵通過管路分別與安全閥、壓力表開關(guān)、單向閥連接，安全閥與回油管路連接；單向閥與分配閥連接，分配閥分別與中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器連接，中央轉(zhuǎn)換接頭與下部電磁換向閥A組連接，下部電磁換向閥A組與回油管連接；上裝控制切換器與上裝電磁換向閥B組、機械臂液壓伺服閥C組連接，上裝電磁換向閥B組還與回油管連接；機械臂液壓伺服閥C組則通過回油濾油器與油箱連接；壓力表開關(guān)與壓力表連接。其中下部電磁換向閥A組、上裝電磁換向閥B組、分配閥、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器及液壓泵均由總線控制裝置進行控制。本實用新型的有益效果:·[0023]1、根據(jù)220kV帶電作業(yè)工藝和作業(yè)環(huán)境需要，設(shè)計一種新型變電站帶電作業(yè)機器人裝置，主體由工作機和遠程遙控指揮車組成，工作機和遠程遙控指揮車之間全部控制系統(tǒng)通過無線進行信號傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場完全隔離。2、操作者位于遠程遙控指揮車駕駛室內(nèi)，作為主控方通過遙控指揮車控制手柄控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，又可通過工作機控制手柄遠程無線遙控進行工作機移動及升降機構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過圖像顯示屏實時觀察工作機上機械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠程無線遙控機械臂夾持專用設(shè)備或工具完成變電站帶電設(shè)備套管清掃與清洗、設(shè)備RTV防污閃材料的噴涂、帶電絕緣子零值檢測、隔離開關(guān)除銹防護等帶電作業(yè)任務(wù)。3、該裝置從操作人員作業(yè)安全角度考慮，從而利用機器人代替人工完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)，操作人員位于安全區(qū)域內(nèi)，避免直接接觸高壓設(shè)備，極大提高了操作人員帶電作業(yè)安全性能，并對我國變電站作業(yè)方式產(chǎn)生積極變革作用。

圖1為本實用新型變電站帶電作業(yè)機器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型遙控車結(jié)構(gòu)示意圖。[0028]圖3為本實用新型變電站帶電作業(yè)機器人電氣控制原理圖。圖4為本實用新型變電站帶電作業(yè)機器人液壓控制原理圖。圖1中，1、履帶；2、驅(qū)動輪；3、承重輪；4、張緊緩沖裝置；5、液壓支腿；6、柴油發(fā)動機；7、狀態(tài)顯示屏；8、回轉(zhuǎn)平臺；9、大臂油缸；10、大臂；11、連接臂油缸；12、連接臂；13、前臂油缸；14、前臂；15、平衡油缸；16、六自由度液壓機械臂；17、立體攝像機；18、液壓伺服驅(qū)動控制箱；19、支承絕緣子；20、跟蹤攝像機；21、機器人作業(yè)平臺；22、輪式移動機構(gòu)；23、蓄電池；24、絕緣外殼，25、駕駛室；26、操作者；27、操控主手；28、工作機控制手柄；29、遙控指揮車控制手柄；30、圖像顯示屏；31、安全閥；32、壓力表開關(guān)；33、油箱；34、液壓泵；35、吸油濾油器；36、聯(lián)軸器；37、發(fā)動機；38、回油濾油器；39、單向閥；40、機械臂液壓伺服閥C組；41、腰部回轉(zhuǎn)油缸；42、大臂俯仰油缸；43、小臂俯仰油缸；44、腕部俯仰油缸；45、腕部擺動油缸；46、手爪開合油缸；47、腕部旋轉(zhuǎn)馬達；48、分配閥；49、大臂伸縮油缸；50、連接臂伸縮油缸；51、前臂伸縮油缸；52、調(diào)平油缸；53、回轉(zhuǎn)馬達；54、上裝電磁換向閥B組；55、上裝控制切換器；56、中央轉(zhuǎn)換接頭；57、下部電磁換向閥A組；58、左行走液壓馬達；59、右行走液壓馬達；60、左側(cè)支腿液壓缸I ;61、左側(cè)支腿液壓缸II ;62、右側(cè)支腿液壓缸I ;63、右側(cè)支腿液壓缸II ;64、壓力表。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。圖1、圖2中，一種變電站帶電作業(yè)機器人，主體由工作機和遠程遙控指揮車組成。其中，工作機主要由動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成。動力系統(tǒng)是機器人工作的動力來源，執(zhí)行機構(gòu)主要由行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、升降平臺、六自由度液壓機械臂構(gòu)成。工作機控制系統(tǒng)主要由液壓泵34 、下部電磁換向閥A組57、中央轉(zhuǎn)換接頭56、上裝電磁換向閥B組54、機械臂液壓伺服閥C組40及各臂驅(qū)動油缸和旋轉(zhuǎn)馬達構(gòu)成。機器人操控系統(tǒng)采用主從控制式，操作者位于遠程遙控指揮車內(nèi)，通過觀察圖像顯示屏30和操控主手27，遠程無線遙控六自由度液壓機械臂16完成帶電作業(yè)任務(wù)。動力系統(tǒng)是機器人工作的動力來源采用柴油發(fā)動機37。變電站帶電作業(yè)智能機器人自帶動力，采用柴油發(fā)動機37為動力，解決了工作現(xiàn)場缺乏電源供應(yīng)的問題。采用變量柱塞液壓泵34，通過聯(lián)軸器36與柴油發(fā)動機37相連，其輸出的流量可以通過控制油門開度的大小進行控制，確保發(fā)動機的輸出功率與液壓泵34的負(fù)載功率最佳匹配。變電站帶電作業(yè)機器人的底盤左右各有兩對液壓支腿5，在每對液壓支腿5上都裝有液壓缸，支腿的動作由液壓缸驅(qū)動。左側(cè)支腿液壓缸160、左側(cè)支腿液壓缸1161和右側(cè)支腿液壓缸162、右側(cè)支腿液壓缸1163分別由下部電磁換向閥A組57控制其伸出或縮回。換向閥均采用M型中位機能，且油路采用串聯(lián)方式，確保每條支腿伸出去的可靠性至關(guān)重要，因此每個液壓缸均設(shè)有雙向鎖緊回路，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在作業(yè)時發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象或行車過程中支腿自行滑落。行走機構(gòu)采用履帶式移動底盤結(jié)構(gòu)，主要由履帶架、行走馬達、驅(qū)動輪2、承重輪
3、履帶1、張緊緩沖裝置4組成；行走機構(gòu)通過左行走液壓馬達58和右行走液壓馬達驅(qū)動59，當(dāng)兩條履帶運行速度相同時，機器人實現(xiàn)前進或后退運動；當(dāng)兩條履帶I速度不同時，機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動。[0036]回轉(zhuǎn)平臺8通過回轉(zhuǎn)支承與底盤連接，在回轉(zhuǎn)馬達53驅(qū)動下，可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺8及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，在回轉(zhuǎn)平臺8上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏7。升降平臺包括三節(jié)絕緣臂和機器人作業(yè)平臺21組成。三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺8上,包括大臂10、連接臂12、前臂14 ;各節(jié)絕緣臂前后相連鉸鏈連接,大臂10鉸接到回轉(zhuǎn)平臺8支架上，連接臂12鉸接于大臂10上，前臂14鉸接于連接臂12上，機器人作業(yè)平臺21鉸接到前臂14上；大臂油缸9、連接臂油缸11、前臂油缸13、平衡油缸15分別鉸接于大臂10、連接臂12、前臂14和機器人作業(yè)平臺21上。各絕緣臂外層表面應(yīng)涂有防水，抗紫外線的涂層，各絕緣臂內(nèi)表面應(yīng)有憎水措施，防止水珠在表面停留。機器人作業(yè)平臺21前端安裝跟蹤攝像機20，用于實時觀察六自由度液壓機械臂16夾持工具作業(yè)情況。六自由度液壓機械臂16由硬鋁合金材料制成，和液壓伺服驅(qū)動控制箱18 —起通過支承絕緣子19安裝于機器人作業(yè)平臺21底架上面；六自由度液壓機械臂16采用硬鋁合金制造，提供腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰的運動、腕部俯仰、腕部搖擺、腕部旋轉(zhuǎn)和平行手爪的等多個自由度運動。六自由度液壓機械臂16后端安裝立體攝像機17，六自由度液壓機械臂16完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。遠程遙控指揮車，采用蓄電池23驅(qū)動輪式移動機構(gòu)22，操作者26坐在駕駛室25內(nèi)，操控指揮車控制手柄29控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，通過圖像顯示屏30實時觀察六自由度液壓機械臂16作業(yè)姿態(tài)，操控主手27遠程遙控六自由度液壓機械臂16完成各種帶電作業(yè)，輪式移動機構(gòu)22設(shè)有絕緣外殼24。圖3中，變電站帶電作業(yè)機器人電氣控制系統(tǒng)包括四部分:六自由度液壓機械臂16、工作機移動及升降機構(gòu)、高空攝像機、帶電作業(yè)工具。該機器人控制系統(tǒng)全部通過無線進行信號傳遞，保證了作業(yè)人員與高壓電場完全隔離。其中六自由度液壓機械臂16由液壓伺服驅(qū)動控制箱18進行控制，工作機移動及升降機構(gòu)、高空攝像機、帶電作業(yè)工具由總線控制裝置進行控制。操作者2 6位于遠程遙控指揮車駕駛室內(nèi)，作為主控方通過遙控指揮車控制手柄29控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，又可通過工作機控制手柄28遠程無線遙控進行工作機移動及升降機構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過圖像顯示屏30實時觀察工作機上的六自由度液壓機械臂16作業(yè)姿態(tài)，操控主手27遠程無線遙控機械臂夾持專用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。圖4中，變電站帶電作業(yè)機器人采用柴油發(fā)動機6為動力，通過聯(lián)軸器36與液壓泵34相連，考慮變電站帶電作業(yè)特殊環(huán)境要求，均采用絕緣液壓油。液壓油從油箱33，通過吸油濾油器35進入機械臂液壓控制油路，再經(jīng)回油濾油器38流回油箱33。其中單向閥39用于控制油液回流，安全閥31具有過載保護功能，壓力表64通過壓力表開關(guān)32與油路相連，并實時顯示油路液壓油壓力。下部電磁換向閥A組57主要控制機器人前、后兩側(cè)支腿伸縮運動和工作機移動平臺行走運動，通過中央轉(zhuǎn)換接頭56、分配閥48與液壓泵34連接；上裝電磁換向閥B組54主要控制大臂10、連接臂12、前臂14俯仰和機器人作業(yè)平臺21調(diào)平以及回轉(zhuǎn)平臺8運動，經(jīng)上裝控制切換器55、分配閥48與液壓泵34連接；機械臂液壓伺服閥C組40主要控制六自由度液壓機械臂16的腰部回轉(zhuǎn)油缸41、大臂俯仰油缸42、小臂俯仰油缸43、腕部俯仰油缸44、腕部擺動油缸45、手爪開合油缸46和腕部旋轉(zhuǎn)馬達47、大臂伸縮油缸49、連接臂伸縮油缸50、前臂伸縮油缸51、調(diào)平油缸52、回轉(zhuǎn)馬達53等運動，通過上裝控制切換器55、分配閥48與液壓泵34連接。中央轉(zhuǎn)換接頭56是連接回轉(zhuǎn)平臺8與底盤油路的液壓元件，它保證回轉(zhuǎn)平臺8旋轉(zhuǎn)任意角度后，行走馬達還能正常配油。機械臂操作系統(tǒng)由操控主手27、六自由度液壓機械臂16、液壓伺服驅(qū)動控制箱18、微控制器、終端控制盒和電源集成等組成，六自由度液壓機械臂16與操控主手27是同構(gòu)的，遠程遙控車位操控主手27提供液壓動力，操控主手27為主方，六自由度液壓機械臂16為從方，因此通過操控主手27來控制六自由度液壓機械臂16的動作。操控主手27安裝在遠程遙控指揮車內(nèi)，根據(jù)傳感器采集信息來操作六自由度液壓機械臂16運動。操控主手27與六自由度液壓機械臂16是同構(gòu)的，采用液壓伺服驅(qū)動，六自由度液壓機械臂16可以完全跟隨操控主手27來運動。操作者坐在遠程遙控指揮車駕駛室25內(nèi)，操控主手27與六自由度液壓機械臂16之間僅通過無線通訊，確保人員完全與高壓電場隔離，極大提高了操作人員帶電操作安全性。液壓伺服驅(qū)動控制箱18安裝于支承絕緣子19支架上，位于六自由度液壓機械臂16腰部回轉(zhuǎn)外側(cè)，是機械臂的外部接口，為機械臂提供必要的電源、指令和測控信息。微控制器置于遠程遙控指揮車，提供操控主手27控制和遠程通信功能的系統(tǒng)；電源集成由鋰電池、逆變器等組成，為操控主手27操作提供可靠電源。上述雖然結(jié)合 附圖對實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，它包括工作機和遠程遙控指揮車，工作機主要由動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，其中執(zhí)行機構(gòu)主要由行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺、六自由度液壓機械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺安裝在行走機構(gòu)上，多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺與回轉(zhuǎn)平臺連接，六自由度液壓機械臂與多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動油缸和旋轉(zhuǎn)馬達連接，從而驅(qū)動整個執(zhí)行機構(gòu)動作；操作者位于遠程遙控指揮車駕駛室內(nèi)，作為主控方通過遙控指揮車控制手柄控制指揮車前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動，又可通過工作機控制手柄遠程無線遙控進行工作機移動及升降機構(gòu)、視頻監(jiān)控、帶電作業(yè)工具等從控方的控制，并通過圖像顯示屏實時觀察工作機上機械臂作業(yè)姿態(tài)，操控主手遠程無線遙控機械臂夾持專用設(shè)備或工具完成變電站帶電作業(yè)任務(wù)。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述行走機構(gòu)采用履帶式移動底盤結(jié)構(gòu)，主要由底盤、履帶架、左右行走馬達、驅(qū)動輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個液壓支腿組成，左、右行走馬達、左側(cè)支腿液壓缸1、左側(cè)支腿液壓缸I1、右側(cè)支腿液壓缸1、右側(cè)支腿液壓缸II均通過下部電磁換向閥A組與液壓泵連接，控制手柄通過下部電磁換向閥A組驅(qū)動左、右行走馬達，當(dāng)兩條履帶運行速度相同時，機器人實現(xiàn)前進或后退運動，當(dāng)兩條履帶速度不同時，機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動；在底盤上設(shè)有動力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺以及油箱，在回轉(zhuǎn)平臺上還設(shè)有狀態(tài)顯示屏。
3.如權(quán)利要求2所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述回轉(zhuǎn)平臺通過回轉(zhuǎn)支承與底盤連接，在回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動下，實現(xiàn)平臺及其附屬各部件360°連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)馬達通過上裝電磁換向閥B組與液壓泵連接。
4.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述升降平臺包括三節(jié)絕緣臂和機器人作業(yè)平臺，三節(jié)絕緣臂安裝于回轉(zhuǎn)平臺上，分為大臂、連接臂、前臂，其中大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺上，連接臂鉸接于大臂上，前臂鉸接于連接臂上，機器人作業(yè)平臺鉸接到前臂上；大臂油缸、連接臂油缸、前臂油缸、平衡油缸分別鉸接于大臂、連接臂、前臂和機器人作業(yè)平臺上并通過上裝電 磁換向閥B組與液壓泵連接。
5.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述六自由度液壓機械臂與液壓伺服驅(qū)動控制箱連接，兩者通過支承絕緣子安裝于機器人作業(yè)平臺底架上面；在六自由度液壓機械臂上設(shè)有腰部回轉(zhuǎn)油缸、大臂俯仰油缸、小臂俯仰油缸、腕部俯仰油缸、腕部擺動油缸、手爪開合油缸、腕部旋轉(zhuǎn)馬達，它們均與液壓伺服驅(qū)動控制箱內(nèi)的機械臂液壓伺服閥C組連接，機械臂液壓伺服閥C組與液壓泵連接； 所述操控系統(tǒng)包括安裝在六自由度液壓機械臂各關(guān)節(jié)的電位計以及操控主手各關(guān)節(jié)的電位計，操控主手動作時各關(guān)節(jié)的電位計將各關(guān)節(jié)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)角度即位置指令轉(zhuǎn)化成電壓信號到遙控指揮車的微控制器；微控制器將位置指令通過無線模塊傳遞信息給液壓伺服驅(qū)動控制箱，液壓伺服驅(qū)動控制箱設(shè)有控制盒把信號轉(zhuǎn)化為電壓信號控制機械臂液壓伺服閥C組，驅(qū)動六自由度液壓機械臂各關(guān)節(jié)運動； 六自由度液壓機械臂的各關(guān)節(jié)電位計輸出電壓信號通過控制盒反饋到微控制器內(nèi)，形成位置反饋，直到六自由度液壓機械臂運動到與操控主手相應(yīng)位置為止。
6.如權(quán)利要求5所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述機器人作業(yè)平臺前端安裝跟蹤攝像機，用于實時觀察六自由度液壓機械臂作業(yè)情況；六自由度液壓機械臂采用硬鋁合金制造并設(shè)有手爪完成帶電作業(yè)任務(wù)，手爪后端安裝立體攝像機。
7.如權(quán)利要求1所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述動力系統(tǒng)為柴油發(fā)動機，通過聯(lián)軸器與液壓泵相連。
8.如權(quán)利要求1或5所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述遙控指揮車采用蓄電池驅(qū)動的輪式移動機構(gòu)，輪式移動機構(gòu)設(shè)有絕緣外殼。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或7所述的變電站帶電作業(yè)機器人，其特征是，所述液壓泵通過吸油濾油器與油箱連接；液壓泵通過管路分別與安全閥、壓力表開關(guān)、單向閥連接，安全閥與回油管路連接；單向閥與分配閥連接，分配閥分別與中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器連接，中央轉(zhuǎn)換接頭與下部電磁換向閥A組連接，下部電磁換向閥A組與回油管連接；上裝控制切換器與上裝電磁換向閥B組、機械臂液壓伺服閥C組連接，上裝電磁換向閥B組還與回油管連接；機械臂液壓伺服閥C組則通過回油濾油器與油箱連接；壓力表開關(guān)與壓力表連接；其中下部電磁換向閥A組、上裝電磁換向閥B組、分配閥、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝控制切換器及液壓泵均由總線控 制裝置進行控制。
專利摘要本實用新型涉及一種變電站帶電作業(yè)機器人，控制系統(tǒng)全部通過無線進行信號傳遞，從而提高作業(yè)人員的操作安全性能。它包括工作機和遠程遙控指揮車，工作機主要由動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和操控系統(tǒng)組成，執(zhí)行機構(gòu)主要由行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、多節(jié)絕緣臂組成的升降平臺、六自由度液壓機械臂構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺安裝在行走機構(gòu)上，升降平臺與回轉(zhuǎn)平臺連接，六自由度液壓機械臂與升降平臺連接；液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵，它與動力系統(tǒng)連接，液壓泵還與行走機構(gòu)上的油箱連接，液壓泵通過分配閥分別與下部電磁換向閥A組、中央轉(zhuǎn)換接頭、上裝電磁換向閥B組、機械臂液壓伺服閥C組及各節(jié)絕緣臂驅(qū)動油缸和旋轉(zhuǎn)馬達連接。
文檔編號B25J19/04GK203092545SQ20132004766
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者李健, 魯守銀, 趙玉良, 王振利, 呂曦晨 申請人:山東電力集團公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司