本實用新型涉及安全距離監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

機械臂是指能夠接收指令并定位到三維(或二維)空間上的某一點進行作業(yè)的自動化機械裝置。隨著科技的進步，機械臂在電力系統(tǒng)、工業(yè)制造、醫(yī)學治療、娛樂服務(wù)、軍事甚至太空探索等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。隨著電力作業(yè)自動化水平的提高，近年來在電力生產(chǎn)現(xiàn)場，已經(jīng)普遍使用帶有多關(guān)節(jié)機械臂的機器人進行現(xiàn)場作業(yè)。尤其是在變電站開展X射線數(shù)字成像檢測作業(yè)時，借助機器人開展X射線檢測，不僅可以提高工作效率，而且可以有效降低操作人員所承受的輻射。在實際生產(chǎn)現(xiàn)場，由于機械臂與帶電設(shè)備之間的距離過小，且當機械臂與帶電設(shè)備的之間的距離小于安全距離時，造成設(shè)備損壞和人身傷害的事故時常發(fā)生。因此，如何保證機械臂在作業(yè)過程中保持與帶電設(shè)備的安全距離是成為現(xiàn)場作業(yè)的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，在機械臂進行現(xiàn)場作業(yè)時，操作人員需要近距離地觀測機械臂的運作情況，并根據(jù)自身工作經(jīng)驗對機械臂進行實時調(diào)整。當操作人員判斷機械臂與帶電設(shè)備之間的距離大于安全距離時，確定機械臂可按照設(shè)定的軌跡運作；當操作人員判斷機械臂與帶電設(shè)備的之間距離處于臨界安全距離時，操作人員需要立即調(diào)整機械臂并使其處于大于安全距離的位置，重新設(shè)置機械臂的運作軌跡，以確保機械臂的安全作業(yè)。

但是，上述技術(shù)方案在實際操作中，僅憑借操作人員的主觀經(jīng)驗來對機械臂與帶電設(shè)備的安全距離進行判斷，存在一定誤差，而當操作人員專注于作業(yè)內(nèi)容很容易忽視機械臂與帶電設(shè)備的距離，因此，上述技術(shù)方案無法有效保證設(shè)備的安全運作。除此之外，為了盡量減少視覺死角，在機械臂的作業(yè)過程中，操作人員需要近距離地觀察機械臂的運作情況以確保其安全運作，而長時間暴露在強電場及磁場環(huán)境下對人體及其不利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置，用于解決電力行業(yè)中機械臂在作業(yè)過程與帶電設(shè)備的安全距離監(jiān)控問題。

為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

本實用新型提供一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置，所述機械臂安全距離監(jiān)控裝置包括單片機、電場傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、機械臂驅(qū)動器和報警器，其中：

所述電場傳感器安裝于機械臂上，所述電場傳感器的輸出端電連接至所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；

所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述單片機的信號輸入端通信連接，所述單片機的信號輸出端與所述機械臂驅(qū)動器的輸入端通信連接，且所述機械臂驅(qū)動器的輸出端與所述機械臂的驅(qū)動組件控制連接；

所述報警器與所述單片機的通信接口通信連接。

優(yōu)選地，所述機械臂安全距離監(jiān)控裝置還包括鍵盤，其中：所述鍵盤與所述單片機的鍵盤接口通信連接。

優(yōu)選地，所述機械臂安全距離監(jiān)控裝置還包括顯示器，其中：所述顯示器與所述單片機的顯示器接口通信連接。

優(yōu)選地，所述機械臂安全距離監(jiān)控裝置還包括定位器，其中：所述定位器安裝于所述機械臂上，所述定位器與所述單片機的通信接口通信連接。

優(yōu)選地，所述報警器與所述單片機的通信接口為藍牙無線連接、紅外無線連接或者WIFI無線連接。

優(yōu)選地，所述鍵盤與所述單片機的鍵盤接口為USB通信連接。

優(yōu)選地，所述顯示器與所述單片機的顯示器接口為USB通信連接。

優(yōu)選地，所述定位器與所述單片機的通信接口為藍牙無線連接、紅外無線連接或者WIFI無線連接。

優(yōu)選地，所述機械臂安全距離監(jiān)控裝置還包括電池組，其中：所述電池組分別與所述單片機、電場傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、機械臂驅(qū)動器、報警器和顯示器電連接。

本實用新型提供的機械臂安全距離監(jiān)控裝置，利用工頻電場測量技術(shù)，以包括單片機、電場傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、機械臂驅(qū)動器和報警器的裝置實現(xiàn)對機械臂安全距離的監(jiān)控。避免操作人員暴露在強電場及磁場環(huán)境下，以經(jīng)驗判斷機械臂與帶電設(shè)備距離是否在安全距離范圍內(nèi)，提高機械臂與帶電設(shè)備的安全距離判斷的準確性，同時有效保護操作人員的人身安全。

應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本實用新型。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本實用新型的實施例，并與說明書一起用于解釋本實用新型的原理。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的另一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控方法的流程示意圖。

上述圖1-圖2中：1-單片機、2-電場傳感器、3-A/D轉(zhuǎn)換器、4-機械臂驅(qū)動器、5-報警器、6-鍵盤、7-顯示器、8-定位器、9-電池組。

具體實施方式

本實用新型提供了一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法，用于解決電力行業(yè)中機械臂在作業(yè)過程與帶電設(shè)備的安全距離監(jiān)控問題。下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1和圖2，圖1為本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新型實施例提供的另一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。對于機械臂安全距離監(jiān)控裝置的實施方式可以參看以下幾個實施例：

實施例一

如圖1所示，本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置包括單片機1、電場傳感器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、機械臂驅(qū)動器4和報警器5，其中：電場傳感器2安裝于機械臂上，電場傳感器2的輸出端電連接至A/D轉(zhuǎn)換器3的輸入端；A/D轉(zhuǎn)換器3的輸出端與單片機1的信號輸入端通信連接，單片機的信號輸出端與機械臂驅(qū)動器4的輸入端通信連接，且機械臂驅(qū)動器4的輸出端與機械臂的驅(qū)動組件控制連接；報警器5與所述單片機1的通信接口通信連接。

使用時，電場傳感器2可檢測工作狀態(tài)的機械臂所處位置的工頻電場信號，并將工頻電場信號轉(zhuǎn)化成電流或者電壓信號，電流或者電壓信號經(jīng)過放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器3后，以數(shù)字信號的形式被單片機1所接收，數(shù)字信號在單片機1經(jīng)過處理和校準后，就可以得到當前空間范圍內(nèi)的電場強度；通過比較電場強度與預置電場強度的大小就可判斷機械臂是否處于安全位置。

當電場強度大于或等于預置電場強度時，就說明機械臂已經(jīng)處于危險區(qū)域，這時該機械臂安全距離監(jiān)控裝置將會停止機械臂的工作，并且自動發(fā)出報警信號。然后，驅(qū)動機械臂回到預置安全位置，重新規(guī)劃機械臂的工作位置和工作路徑，最后，驅(qū)動機械臂到達重新規(guī)劃的工作位置，完成重新規(guī)劃的工作路徑。

當電場強度小于預置電場強度時，就說明機械臂處于安全區(qū)域，則控制機械臂繼續(xù)當前動作。

實施例二

為了進一步完善實施方案，在實施例一的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和工作原理上提供了實施例二，如圖2所示，本實用新型實施例提供的另一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置具有與實施例一提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控裝置相同的結(jié)構(gòu)組成外，還包括鍵盤6、顯示器7和定位器8，其中：鍵盤6與單片機1的鍵盤接口通信連接；顯示器7與單片機1的顯示器接口通信連接；定位器8安裝于機械臂上，定位器8與單片機1的通信接口通信連接。

使用時，除了直接在機械臂安全距離監(jiān)控裝置內(nèi)設(shè)置預置電場強度和預置安全位置，還可以外接鍵盤6的方式，根據(jù)機械臂的工作環(huán)境的變化，及時更改預置電場強度和預置安全位置的設(shè)置，以更好地適應(yīng)工況的變化；為了方便操作人員了解機械臂的工作狀態(tài)和工作環(huán)境，設(shè)置顯示器7顯示預置電場強度和電場強度；另外在機械臂上設(shè)置定位器，實時跟蹤機械臂的工作位置，并可通過顯示器7顯示機械臂的實時位置和預置安全位置，使操作人員可通過直觀對比實時位置和預置安全位置，對機械臂的工作狀態(tài)進行合理判斷，更好完成機械臂的工作。

進一步地，為方便操作人員進行遠程監(jiān)控，除了有線連接外，報警器5與單片機1可以采用藍牙無線連接、紅外無線連接或者WIFI無線連接等無線連接方式，報警器5可選用聲光報警器，以更醒目地提醒操作人員。

進一步地，為方便操作人員更換維修鍵盤6和顯示器7，除了固定導線通信連接外，鍵盤6與單片機1可以采用USB通信連接；顯示器7與單片機1可以采用USB通信連接。

進一步地，為方便操作人員安裝定位器8，尤其是在活動的機械臂上安裝設(shè)置，除了有線連接外，定位器8與單片機1可以采用藍牙無線連接、紅外無線連接或者WIFI無線連接等無線連接方式。

進一步地，機械臂安全距離監(jiān)控裝置還包括電池組9，其中：電池組9分別與單片機1、電場傳感器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、機械臂驅(qū)動器4、報警器5、顯示器7和定位器8電連接。參見圖3，圖3為本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控方法的流程示意圖。

如圖3所示，本實用新型實施例提供的一種機械臂安全距離監(jiān)控方法，包括以下步驟：

步驟S110，采集機械臂所處場強內(nèi)實時位置對應(yīng)的電場強度。

其中，電場強度是通過以下操作實現(xiàn)的：采集機械臂所處場強內(nèi)實時位置的工頻電場信號；將工頻電場信號轉(zhuǎn)化為電壓或者電流信號；將電壓或者電流信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為電場強度。

步驟S120，判斷電場強度是否大于或等于預置電場強度。

其中，一方面預置電場強度可以是預先設(shè)定的預置電場強度，還可以通過其他方式設(shè)置，另一方面可通過顯示器直觀反映預置電場強度和電場強度，

于是，步驟S120可優(yōu)化為：獲取用戶發(fā)送的包含預置電場強度的輸入指令；根據(jù)輸入指令，更新存儲器中保存的預置電場強度；判斷電場強度是否大于或等于預置電場強度；將電場強度以及預置電場強度發(fā)送至顯示器，以便顯示器顯示電場強度以及預置電場強度。

除此之外，步驟S120還可以優(yōu)化為：根據(jù)實時位置的電場分布情況，調(diào)整預置電場強度；判斷電場強度是否大于或等于預置電場強度；將電場強度以及預置電場強度發(fā)送至顯示器，以便所述顯示器顯示電場強度以及預置電場強度。

步驟S130，當電場強度大于或等于預置電場強度時，停止機械臂動作，進行報警；否則，當電場強度小于預置電場強度時，繼續(xù)機械臂動作。

步驟S140，調(diào)整機械臂移動至預置安全位置。

其中，第一方面預置安全位置可以是預先設(shè)定的預置安全位置，還可以通過其他方式設(shè)置，第二方面可通過增加定位器對機械臂的實時位置進行跟蹤，第三方面，可通過顯示器直觀反映預置安全位置和實時位置。

于是，步驟S140可優(yōu)化為：獲取用戶發(fā)送的包含預置安全位置的輸入指令；根據(jù)輸入指令，更新存儲器中保存的預置安全位置；調(diào)整機械臂移動至預置安全位置；將實時位置以及預置安全位置發(fā)送至顯示器，以便顯示器顯示實時位置以及預置安全位置；判斷機械臂是否調(diào)整到預置安全位置；當機械臂調(diào)整至預置安全位置時，解除報警。

除此之外，步驟S140還可以優(yōu)化為：根據(jù)實時位置的電場分布情況，調(diào)整預置安全位置；調(diào)整機械臂移動至預置安全位置；將實時位置以及預置安全位置發(fā)送至顯示器，以便顯示器顯示實時位置以及預置安全位置；判斷機械臂是否調(diào)整到預置安全位置；當機械臂調(diào)整至預置安全位置時，解除報警。

步驟S150，重新規(guī)劃機械臂的工作位置和工作路徑。

在本實用新型實施例中，可以根據(jù)電場強度和機械臂的長短等對機械臂的工作路徑進行重新規(guī)劃，具體規(guī)劃方式在本實用新型實施例中并不詳細提出。

步驟S160，根據(jù)重新規(guī)劃的所述機械臂的工作位置和工作路徑，控制機械臂動作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里實用新型的公開后，將容易想到本實用新型的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本實用新型的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本實用新型的一般性原理并包括本實用新型未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本實用新型的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當理解的是，本實用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本實用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。