一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)包括機器人平臺支架，所述機器人平臺支架上設有左右主手，左、右主手上分別設有左、右主手絕緣支撐，左、右主手絕緣支撐上連接對應的左、右主手控制器絕緣支撐；機器人平臺支架外部包裹有絕緣成型外殼，絕緣成型外殼上部安裝有絕緣攝像機支撐、絕緣頂棚；機器人平臺支架上設有左、右絕緣控制踏板，左右絕緣控制踏板連接左右絕緣拖鏈，左右絕緣拖鏈連接左右絕緣伸縮管，左右絕緣伸縮管前端設有左右機械臂絕緣支撐；本發(fā)明機器人絕緣防護系統(tǒng)設計,在6自由度機械臂基礎上增加基座絕緣伸縮冗余自由度，可以在不調整斗臂車位姿情況下，使機械臂能夠進入復雜線路環(huán)境開展作業(yè)。
【專利說明】一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]為了提高帶電作業(yè)的自動化水平和安全性，減輕操作人員的勞動強度和強電磁場對操作人員的人身威脅，從80年代起許多國家都先后開展了帶電作業(yè)機器人的研究。帶電作業(yè)機器人經(jīng)過多年的研究與實踐，完成了實驗室樣機的研制，通過大量的現(xiàn)場試驗，驗證了機器人在配電網(wǎng)帶電作業(yè)中的需求與價值，同時也驗證了研究方案的可行性，設計的合理性。但機器人作業(yè)內容較為單一，不能涵蓋全部配電網(wǎng)帶電作業(yè)項目，機器人不能在復雜線路環(huán)境下開展作業(yè)，因此與配電網(wǎng)帶電作業(yè)的生產(chǎn)實際存在差距。系統(tǒng)工作在復雜線路環(huán)境下，必須保證人員和設備的安全性，而且不能造成線路短路等斷電事故，所以采取有效的絕緣措施，保證機器人的絕緣強度是機器人能否進行作業(yè)的首要條件。
[0003] 申請人:申請的中國專利21201020278798公開了一種高壓帶電作業(yè)機器人絕緣系統(tǒng)。它可使的高壓帶電作業(yè)機器人通過絕緣斗臂車進行相對地絕緣，通過光纖通信實現(xiàn)高壓線對人的絕緣，機械臂外包玻璃鋼、絕緣平臺外包玻璃鋼、邊相加遮蔽罩進行相間絕緣系統(tǒng)。該專利只是簡單的提出了一種高壓帶電作業(yè)機器人絕緣系統(tǒng)，但未能再對絕緣防護系統(tǒng)進行具體、深入地研究及探索，更未能提供一種實施方案用于復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，使高壓帶電作業(yè)機器人無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢，更無法拓展新領域、新應用。
[0004] 申請人:申請的中國專利21201210095860.9公開了一種高壓帶電作業(yè)主從控制機器人作業(yè)平臺，包括機器人作業(yè)平臺支撐架、液壓升降平臺控制集成、機器人控制系統(tǒng)和絕緣斗。機器人作業(yè)平臺支撐架呈[型結構，通過螺栓連接到斗臂車絕緣升降臂末端；為液壓升降平臺控制集成、機器人操作系統(tǒng)和絕緣斗提供可靠支撐；液壓升降平臺控制集成位于絕緣斗右側，操作人員通過控制桿和操作柄，為機器人作業(yè)平臺提供升、降及旋轉運動，并供給主從控制機器人運動所需的液壓油源；機器人操作系統(tǒng)包括操控主手、液壓機械臂及相應控制模塊，采用主從控制液壓驅動，機械臂可以完全跟隨主手運動；操作人員站在絕緣斗內，操控主手可以遠程遙控機械臂夾持專用工具接觸線路完成各種高壓帶電作業(yè)。該專利只是簡單的提了一下高壓帶電作業(yè)機器人絕緣防護，機械臂底座也沒有加上絕緣伸縮機構，并且整個機械臂電控系統(tǒng)和機器人作業(yè)平臺支撐架沒有絕緣隔離，存在安全性問題，不能完成復雜線路環(huán)境下配電網(wǎng)帶電作業(yè)。
[0005]由此可見，現(xiàn)有應用技術中高壓帶電作業(yè)機器人絕緣系統(tǒng)仍存在較大的技術缺失，此種現(xiàn)狀已經(jīng)嚴重制約著帶電作業(yè)機器人在電網(wǎng)中的實際應用和推廣。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，本系統(tǒng)平臺絕緣采用模塊設計，工藝美觀，工業(yè)程度高；整個電控系統(tǒng)采用絕緣外包或絕緣支撐結構，對人、機械臂安全性高；并且在6自由度機械臂基礎上增加基座絕緣伸縮冗余自由度，可以在不調整斗臂車位姿情況下，使機械臂能夠進入復雜線路環(huán)境開展作業(yè)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，包括機器人平臺支架，所述機器人平臺支架上設有左右主手，左、右主手上分別設有左、右主手絕緣支撐，左、右主手絕緣支撐上連接對應的左、右主手控制器絕緣支撐；機器人平臺支架外部包裹有絕緣成型外殼，絕緣成型外殼上部安裝有絕緣攝像機支撐、絕緣頂棚；機器人平臺支架上設有左、右絕緣控制踏板，左絕緣控制踏板連接左絕緣拖鏈，左絕緣拖鏈連接左絕緣伸縮管，左絕緣伸縮管前端設有左機械臂絕緣支撐；右絕緣控制踏板連接右絕緣拖鏈，右絕緣拖鏈連接右絕緣伸縮管，右絕緣伸縮管前端設有右機械臂絕緣支撐；機器人平臺支架中間設有絕緣座椅，絕緣座椅下端固定有絕緣工具箱。
[0009]所述機器人平臺支架為硬鋁合金方管纏繞環(huán)氧玻璃布的結構。
[0010]所述平臺支架外包絕緣成型殼體，采用玻璃鋼開模具。
[0011]所述左機械臂絕緣支撐和左機械臂絕緣支撐的高度可調范圍375-475臟，采用復合玻璃鋼材料。
[0012]所述絕緣伸縮管伸縮范圍為630-950111111，采用復合玻璃鋼材料。
[0013]所述絕緣攝像機支撐采用玻璃鋼樹脂機械拉擠成型，單根玻璃鋼固定支撐。
[0014]所述絕緣座椅高度、前后距離可調，采用環(huán)氧樹脂做型材、鉚釘工藝制作。
[0015]所述斗臂車升降臂控制器絕緣支撐采用玻璃鋼環(huán)氧樹脂機械拉擠成型，兩塊玻璃鋼固定支撐，表面光滑，無氣泡、皺紋或裂開，連接可靠。
[0016]所述絕緣頂棚采用塑料模具成型件。
[0017]所述左機械臂絕緣支撐和左機械臂絕緣支撐分別位于左、右絕緣伸縮管末端，左右機械臂絕緣支撐上端安裝左右機械臂。
[0018]所述絕緣攝像機支撐頂端安裝全景監(jiān)控攝像機，監(jiān)視作業(yè)平臺、線路環(huán)境、斗臂車的狀態(tài)。
[0019]所述機器人作業(yè)平臺安裝在斗臂車升降臂的頂端，托底安裝，可360度旋轉。
[0020]所述左、右機械臂，左右伸縮機構的液壓油管都采用絕緣液壓油管，內部流過能承受帶電作業(yè)電壓的液壓油。
[0021]本發(fā)明的工作原理為:主要由斗臂車升降臂控制器絕緣支撐、絕緣頂棚、右主手絕緣支撐、左主手絕緣支撐、平臺絕緣成型外包殼體、機器人平臺支架(硬鋁合金方管纏繞環(huán)氧玻璃布)、右絕緣控制踏板、左絕緣控制踏板、左絕緣拖鏈、左絕緣伸縮管套、左絕緣伸縮管、左機械臂絕緣支撐、右絕緣拖鏈、右絕緣伸縮管套、右絕緣伸縮管、右機械臂絕緣支撐、絕緣工具箱、絕緣座椅、絕緣攝像機支撐、左手控制器絕緣支撐等組成。機器人平臺支架硬鋁合金方管通過纏繞環(huán)氧玻璃布、平臺外包絕緣成型殼體、雙冗余自由度伸縮管采用玻璃鋼絕緣機構、機械臂通過絕緣支撐結構與雙冗余自由度末端連接，進行相間絕緣防護；人站在絕緣支撐結構上、主手絕緣支撐結構、主手控制箱絕緣支撐結構、攝像機絕緣支撐結構、絕緣座椅、斗臂車升降臂控制器絕緣支撐、絕緣工具箱等，進行平臺支架與人絕緣隔離。平臺絕緣采用模塊設計，工藝美觀，工業(yè)程度高；整個電控系統(tǒng)采用絕緣外包或絕緣支撐結構，對人、機械臂安全性高。并且在6自由度機械臂基礎上增加基座絕緣伸縮冗余自由度，可以在不調整斗臂車位姿情況下，使機械臂能夠進入復雜線路環(huán)境開展作業(yè)。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023](1)機器人絕緣防護系統(tǒng)設計，使用新型絕緣材料、借鑒帶電作業(yè)工藝，確保機器人作業(yè)安全；
[0024](2)在6自由度機械臂基礎上增加基座絕緣伸縮冗余自由度，可以在不調整斗臂車位姿情況下，使機械臂能夠進入復雜線路環(huán)境開展作業(yè)；
[0025](3)在相-相之間，多重絕緣防護平臺起主絕緣作用，絕緣遮蔽罩形成相間后備防護，因作業(yè)機械臂等電位作業(yè)，機械臂外包絕緣材料，形成最后一道防線，防止機械臂偶然觸及兩相導線造成短路，絕緣性能可靠；
[0026](4)平臺絕緣采用模塊設計，工藝美觀，工業(yè)程度高；椅盆按人機工程學原理設計，乘坐舒適，不易疲勞，且加裝安全帶防護裝置，保證作業(yè)人員安全。底部合理利用空間尺寸，設計一絕緣工具箱，放置常用工具及帶電作業(yè)工具；整個電控系統(tǒng)采用絕緣外包或絕緣支撐結構，對人、機械臂安全性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明機器人平臺多重絕緣防護系統(tǒng)軸測視圖；
[0028]圖2是本發(fā)明機器人平臺多重絕緣防護系統(tǒng)正視圖；
[0029]圖3是本發(fā)明雙冗余伸縮機構液壓控制圖；
[0030]其中，1.右主手控制器絕緣支撐2.絕緣頂棚，3.右主手絕緣支撐，4.左主手絕緣支撐，5.平臺絕緣成型外包殼體，6.機器人平臺支架，7.右絕緣控制踏板，8.左絕緣控制踏板，9.左絕緣拖鏈，10.左絕緣伸縮管套，11.左絕緣伸縮管，12.左機械臂絕緣支撐，13.右絕緣拖鏈，14.右絕緣伸縮管套，15.右絕緣伸縮管，16.右機械臂絕緣支撐,17.絕緣工具箱，18.絕緣座椅，19.絕緣攝像機支撐，20.左主手控制器絕緣支撐，21、斗臂車升降臂控制器絕緣支撐。

【具體實施方式】
:
[0031]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0032]圖1、圖2、圖3中，復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)包括機器人平臺支架(硬鋁合金方管纏繞環(huán)氧玻璃布)6,平臺絕緣成型外包殼體5，絕緣頂棚2，絕緣伸縮管套10、14，絕緣伸縮管11、15，機械臂絕緣支撐12、16，絕緣拖鏈9、13，絕緣工具箱17，絕緣座椅18，絕緣攝像機支撐19。
[0033]其中機器人平臺支架6由硬鋁合金方管焊接而成，焊接后整體纏繞環(huán)氧玻璃布起到一層絕緣作用。絕緣成型外包殼體5完全把機器人平臺支架6的外側罩住，這樣既能對平臺內的操作人員起到絕緣保護作用，又能起到對外側設備的絕緣隔離作用。絕緣成型外包殼體由5皿厚玻璃鋼焊接而成并在殼體內外兩層填充了絕緣材料，玻璃鋼具有高絕緣性、優(yōu)良的力學性能、可焊接性及良好的加工性能，并且由于內外使用了填充因此外包殼體保證良好絕緣性的同時具有非常高的強度，完全滿足高壓帶電作業(yè)的要求。
[0034]其中機器人平臺的左右機械臂分別通過機械臂絕緣支撐12、16通過法蘭盤連接，機械臂絕緣支撐12、16通過基座與絕緣伸縮管11、15連接，絕緣伸縮管11、15通過液壓油缸與絕緣伸縮管套10、14連接，緣伸縮管套10、14與機器人平臺支架固定。緣控制踏板7、8控制油缸伸縮使絕緣伸縮管11、15與機器人平臺產(chǎn)生伸縮相對運動，從而伸縮使絕緣伸縮管11、15帶動左右機械臂伸縮運動。由于該伸縮裝置各中間連接件均絕緣從而保證了機械臂與平臺間的多重絕緣，并且由于應用了伸縮裝置使機械臂在6自由度基礎上增加該伸縮冗余自由度，使機械臂能夠進入復雜線路環(huán)境開展作業(yè)，同時機械臂的力反饋功能使機器人能夠完成精細復雜工作。
[0035]其中左、右主手絕緣支撐4.、3保證了主手與平臺的絕緣卜絕緣攝像機支撐19保證了攝像機與平臺的絕緣；主手控制器絕緣支撐1、20保證了主手控制器與平臺的絕緣；斗臂車升降臂控制器絕緣支撐21保證斗臂車升降臂的控制系統(tǒng)與平臺的絕緣。
[0036]其中絕緣拖鏈9、13用來放置機械臂的電纜、液壓管路，絕緣拖鏈的使用既滿足了活動管路布置的需要又美觀。
[0037]所述平臺的絕緣頂棚2連接在絕緣成型外包殼體5上，絕緣頂棚2既能對平臺里的操作人員起到絕緣保護作用，又能遮陽擋雨大大改善了操作者的工作環(huán)境。
[0038]所述絕緣工具箱17固定在機器人平臺支架6上，工具箱用來放置遙控剝皮器、遙控扳手、并股線夾、遙控斷線鉗等工具，絕緣座椅18固定在工具箱17上，這樣的布置使整個平臺緊湊，并且方便操作者操作作業(yè)，絕緣座椅能提高操作者的工作舒適性，減輕勞動強度。
[0039]其中操作人員通過腳蹬左踏板14、右踏板13給雙冗余伸縮機構輸入位置指令，輸入指令與光柵尺返回的反饋位置數(shù)據(jù)進行比較，輸入給比例放大器，比例放大器輸出模擬量控制信號，控制比例閥閥芯的開口大小，輸出液壓油驅動液壓缸的伸縮運動，帶著絕緣伸縮機構往復進行精確位置運動。
[0040]左右機械臂絕緣支撐位于左右絕緣伸縮管末端，左右機械臂絕緣支撐上端安裝左右機械臂。
[0041]絕緣座椅高度可調，范圍475-525111111之間；前后可調，調整距離100臟。
[0042]絕緣工具箱尺寸260皿#400皿，內部可以放置遙控剝皮器、遙控扳手、并股線夾、遙控斷線鉗等工具。
[0043]絕緣攝像機支撐頂端安裝全景監(jiān)控攝像機，監(jiān)視作業(yè)平臺、線路環(huán)境、斗臂車等的狀態(tài)。
[0044]機器人作業(yè)平臺安裝在斗臂車升降臂的頂端，托底安裝，可以進行360度旋轉。
[0045]兩主手絕緣支撐結構間距950臟，采用玻璃鋼環(huán)氧樹脂機械拉擠成型，直徑40臟，高度800-900臟之間可調，表面光滑，無氣泡、皺紋或裂開，連接可靠。
[0046]左右機械臂、左右伸縮機構的液壓油管都采用絕緣液壓油管，內部流過能承受帶電作業(yè)電壓的液壓油。
[0047]平臺支架外包絕緣成型殼體，采用玻璃鋼開模具，底座尺寸1600111111*1600111111，護欄高度1300.，玻璃鋼厚度5111111，采用零收縮樹脂，為卜真空倒入模具，產(chǎn)品為真空導入工藝。表面無氣泡、砂眼、鼓包等不良現(xiàn)象，能耐42?電壓一分鐘內不被擊穿。
[0048]機械臂絕緣支撐高度可調范圍375-475臟，絕緣支撐結構間距950臟，采用復合玻璃鋼材料，最小電弧距離260臟，雷電沖擊耐受電壓峰值125.，工頻10111耐受電壓有效值50.。
[0049]絕緣伸縮管伸縮量630111111，兩伸縮管間距950111111，采用復合玻璃鋼材料，臂厚度10臟，0.4111距離工頻1111111耐受電壓有效值421^。
[0050]絕緣攝像機支撐采用玻璃鋼樹脂機械拉擠成型，單根玻璃鋼固定支撐，玻璃鋼直徑15皿，長度370皿。具有表面光滑，無氣泡、皺紋或裂開，連接可靠。
[0051]絕緣座椅高度、前后距離可調，采用環(huán)氧樹脂做型材、鉚釘工藝制作?？赡蛪?2.，滿足高電壓下工作。具有強度高、重量輕、抗沖擊、絕緣性好等優(yōu)點。
[0052]斗臂車升降臂控制器絕緣支撐采用玻璃鋼環(huán)氧樹脂機械拉擠成型，兩塊玻璃鋼固定支撐，玻璃鋼寬度150111111，厚度10111111，長度400111111，表面光滑,無氣泡、皺紋或裂開，連接可與巨0
[0053]絕緣頂棚采用塑料模具成型件，重量輕，美觀。
[0054]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:包括機器人平臺支架，所述機器人平臺支架上設有左右主手，左、右主手上分別設有左、右主手絕緣支撐，左、右主手絕緣支撐上連接對應的左、右主手控制器絕緣支撐；機器人平臺支架外部包裹有絕緣成型外殼，絕緣成型外殼上部安裝有絕緣攝像機支撐、絕緣頂棚；機器人平臺支架上設有左、右絕緣控制踏板，左絕緣控制踏板連接左絕緣拖鏈，左絕緣拖鏈連接左絕緣伸縮管，左絕緣伸縮管前端設有左機械臂絕緣支撐；右絕緣控制踏板連接右絕緣拖鏈，右絕緣拖鏈連接右絕緣伸縮管，右絕緣伸縮管前端設有右機械臂絕緣支撐；機器人平臺支架中間設有絕緣座椅，絕緣座椅下端固定有絕緣工具箱。
2.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述機器人平臺支架為硬鋁合金方管纏繞環(huán)氧玻璃布的結構；所述機器人作業(yè)平臺安裝在斗臂車升降臂的頂端，托底安裝，可360度旋轉。
3.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述平臺支架外包絕緣成型殼體，采用玻璃鋼開模具。
4.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述左機械臂絕緣支撐和左機械臂絕緣支撐的高度可調范圍375-475mm，采用復合玻璃鋼材料。
5.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述左絕緣伸縮管、右絕緣伸縮管伸縮范圍為630-950mm，采用復合玻璃鋼材料。
6.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述絕緣攝像機支撐采用玻璃鋼樹脂機械拉擠成型，單根玻璃鋼固定支撐。
7.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述絕緣座椅高度、前后距離可調，采用環(huán)氧樹脂做型材、鉚釘工藝制作。
8.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述斗臂車升降臂控制器絕緣支撐采用玻璃鋼環(huán)氧樹脂機械拉擠成型，兩塊玻璃鋼固定支撐，表面光滑，無氣泡、皺紋或裂開，連接可靠；所述絕緣頂棚采用塑料模具成型件。
9.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述左機械臂絕緣支撐和左機械臂絕緣支撐分別位于左、右絕緣伸縮管末端，左右機械臂絕緣支撐上端安裝左右機械臂。
10.如權利要求1所述的一種復雜線路環(huán)境下機器人多重絕緣防護系統(tǒng)，其特征是:所述絕緣攝像機支撐頂端安裝全景監(jiān)控攝像機，監(jiān)視作業(yè)平臺、線路環(huán)境、斗臂車的狀態(tài)。
【文檔編號】B25J3/00GK104354152SQ201410613044
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權日:2014年11月4日
【發(fā)明者】李玉華, 趙玉良, 戚暉, 阮鵬程, 李勇, 吳觀斌, 慕世友, 任杰, 孟瑜, 高郎宏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司