一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，由壓接鉗主體、視覺定位系統(tǒng)、發(fā)射啟動(dòng)遙控器和遙控總成組成；其中所述智能壓接鉗主體包括機(jī)械手夾持部、鋰電池、控制盒、電缸、下壓模、上壓模組成；所述視覺定位系統(tǒng)包括工控機(jī)，它與人機(jī)接口單元連接，同時(shí)工控機(jī)還與雙目攝像機(jī)、發(fā)射啟動(dòng)遙控器連接；所述發(fā)射啟動(dòng)遙控器包括編碼芯片，它與載波振蕩電路連接，載波振蕩電路與無線放大發(fā)射電路連接；所述遙控總成包括無線接收器，無線接收器與微控制器連接，微控制器通過光隔離電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接。本實(shí)用新型安全、可靠，操作方便，滿足高壓帶電機(jī)器人修補(bǔ)導(dǎo)線作業(yè)任務(wù)的要求。
【專利說明】一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高帶電作業(yè)的自動(dòng)化水平和安全性，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和強(qiáng)電磁場對人身的威脅，從上世紀(jì)起，許多國家都先后開展了帶電作業(yè)機(jī)器人的研究，我國也在2002年開始進(jìn)行高壓帶電作業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品化樣機(jī)的研制。高壓帶電作業(yè)所用的壓接鉗是高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的專用作業(yè)工具之一，其主要功能是用開口套管，套在出現(xiàn)破損和斷股的高壓線路上，然后用壓接鉗壓接使開口套管與導(dǎo)線產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到修補(bǔ)導(dǎo)線的目的。
[0003]目前應(yīng)用技術(shù)中，電動(dòng)壓接鉗多已液壓為動(dòng)力，也有的采用電池供電，應(yīng)用方便，規(guī)格型號也較多，但多為人工手持主體、手工按壓開關(guān)的形式，需要與工件近距離、準(zhǔn)確定位操作，無法滿足高壓帶電安全規(guī)則要求，也無法應(yīng)用于機(jī)器人操作。并且，在目前高壓帶電作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，主要采用主從式作業(yè)機(jī)器人，工作人員雙手操縱機(jī)器人的主手，已經(jīng)不方便再使用機(jī)械動(dòng)作驅(qū)動(dòng)機(jī)器人來完成作業(yè)工具的開啟和關(guān)閉。因此為高壓帶電作業(yè)機(jī)器人提供的壓接鉗必須具有以下特點(diǎn):適用機(jī)器人操作、可適應(yīng)現(xiàn)場高壓作業(yè)環(huán)境、可解放工作人員雙手并且可遠(yuǎn)程控制、方便操作。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的，申請?zhí)枮?2135135.X名稱為“高壓帶電作業(yè)機(jī)器人裝置”的專利、申請?zhí)枮?2267831.X名稱為“機(jī)器人高壓帶電作業(yè)裝置”的專利、申請?zhí)枮?00610043219.5名稱為“帶電作業(yè)絕緣平臺(tái)”的專利，都提出可采用機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)，也簡單指出機(jī)器人可利用所夾持專用工具完成高壓帶電作業(yè)，但未能再對專用工具進(jìn)行具體、深入地研究及探索，更未能提供一種實(shí)施方案用于壓接鉗修補(bǔ)導(dǎo)線，使高壓帶電作業(yè)機(jī)器人無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢，更無法拓展新領(lǐng)域、新應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型為了解決上述問題，提出了一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，本裝置通過智能發(fā)射啟動(dòng)遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，比手動(dòng)壓接鉗更加安全、可靠，操作方便，滿足高壓帶電機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，包括壓接鉗主體、遙控總成和視覺定位系統(tǒng)，其中，壓接鉗主體包括電缸、機(jī)架、控制盒、下壓模、上壓模和夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)架上連接有電缸，電缸與下壓模連接，與下壓模配合的上壓模固定于機(jī)架上，與作業(yè)機(jī)器人連接的夾持機(jī)構(gòu)固定于機(jī)架的一側(cè)，機(jī)架上連接有內(nèi)部固定有遙控總成的控制盒；
[0008]所述遙控總成包括安裝于控制盒內(nèi)的微控制器，微控制器連接無線接收器，微控制器與光隔離電路連接，光隔離電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電動(dòng)機(jī)連接；
[0009]所述視覺定位系統(tǒng)，包括工控機(jī)，工控機(jī)依次與編碼芯片、載波振蕩電路和無線放大發(fā)射電路連接，工控機(jī)還與狀態(tài)指示單元以及電源連接。
[0010]所述夾持機(jī)構(gòu)，設(shè)有兩個(gè)V型定位塊，對平面剛體的3個(gè)自由度全面約束，V型定位塊尺寸與機(jī)械手手爪尺寸配合。
[0011 ] 所述下壓模的端口為V型，與電缸連接，沿直線運(yùn)動(dòng)。
[0012]所述工控機(jī)與人機(jī)接口單元、雙目攝像機(jī)連接，同時(shí)工控機(jī)還連接有與遙控總成相配合的發(fā)射啟動(dòng)遙控器。
[0013]所述無線接收器與天線連接，接收來自遙控器的無線信號，并進(jìn)行解碼處理，輸出到微控制器。
[0014]所述微控制器連接電流反饋電路，電流反饋電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路均與電源連接，電源設(shè)置在壓接鉗主體內(nèi)。
[0015]所述控制盒與機(jī)架的連接處設(shè)有機(jī)架接口，所述控制盒上設(shè)有電池接口。
[0016]所述控制盒采用高導(dǎo)磁材料，盒體外殼上設(shè)有冷卻風(fēng)扇，盒體進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)盒體后側(cè)部，與風(fēng)扇出風(fēng)口形成風(fēng)道；在進(jìn)出風(fēng)口處布置有金屬絲網(wǎng)、出線口布置有導(dǎo)電橡膠，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過屏蔽電纜與電動(dòng)機(jī)相連，電源地線與壓接鉗主體相連。
[0017]所述人機(jī)接口單元包括顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0019](I)能快速定位壓接鉗的位姿，通過無線遙控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壓接工具的半智能化；
[0020](2)壓接鉗通過智能遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并且讓工作人員雙手實(shí)現(xiàn)解放，增加操作安全性和方便性，滿足了高壓帶電機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的要求；
[0021](3)微控制器帶有電流反饋控制，消除壓接工具工作不穩(wěn)定對控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；
[0022](4)智能壓接工具控制器與其他工具控制通用，便于今后工具系列化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型總成結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2a是本實(shí)用新型智能遙控器的組成圖；
[0025]圖2b本實(shí)用新型智能遙控器的原理圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型接收與電機(jī)控制器的組成圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型軟件處理流程圖。
[0028]其中，1.電池，2.控制盒，3.電缸，4.下壓模，5.上壓模，6.夾持機(jī)構(gòu)，7.工控機(jī)，
8.顯示器，9.鍵盤鼠標(biāo)，10.編碼芯片，11.載波振蕩電路，12、無線放大發(fā)射電路，13.雙目攝像機(jī)，18.電源，19.無線接收器，20.微控制器，21.光隔離電路，22.電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，23.電動(dòng)機(jī)，24.電流反饋電路。
【具體實(shí)施方式】
:
[0029]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0030]如圖1所示，一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，由壓接鉗本體、智能發(fā)射啟動(dòng)遙控器和接收與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成；
[0031]其中所述壓接鉗主體包括鋰電池I為壓接鉗提供24V，3A直流電，重量輕，電池容量大，是目前電動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)電源，具有互換性。
[0032]控制盒2，將機(jī)架接口，電池接口，控制器安裝功能集于一體。一方面控制盒通過定位止口與機(jī)架連接，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊可靠，控制器完全安裝于控制盒內(nèi)，金屬控制盒起到屏蔽作用確?？刂破髟诟邏涵h(huán)境下運(yùn)行安全可靠?？刂坪须姵亟涌诰哂卸ㄎ粖A緊裝置，確保電池可靠供電。
[0033]電缸3，由脈沖電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲母直線運(yùn)動(dòng)，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)采集位置反饋實(shí)現(xiàn)位置控制。電缸與普通液壓缸相比具有體積小、重量輕、效率高，節(jié)省電能，位置可控等優(yōu)點(diǎn)。采用電缸作為動(dòng)力原件，可以節(jié)約鋰電池電能，結(jié)構(gòu)緊湊，通過對電缸行程的位置控制，適應(yīng)不同尺寸導(dǎo)線線徑的修補(bǔ)作業(yè)。
[0034]下壓模4，隨電缸一起運(yùn)動(dòng)，采用V型塊定位，定位可靠，表面進(jìn)行熱處理，具有較高強(qiáng)度與剛度，使用壽命長。
[0035]上壓模5，與機(jī)架固連，和下壓模配合，實(shí)現(xiàn)套管擠壓動(dòng)作，表面進(jìn)行熱處理，具有較高強(qiáng)度與剛度，使用壽命長。
[0036]夾持機(jī)構(gòu)6，采用2個(gè)V型塊定位，對平面剛體的3個(gè)自由度全面約束，定位可靠，V型塊尺寸與機(jī)械手手爪尺寸配合，便于機(jī)械手可靠夾持，并承受較大扭矩。
[0037]將上壓模5掛接在導(dǎo)線套管上，打開控制盒2的電源開關(guān)，電缸3根據(jù)導(dǎo)線直徑自動(dòng)調(diào)整壓接行程，帶動(dòng)下壓模4運(yùn)動(dòng)，完成修補(bǔ)導(dǎo)線作業(yè)任務(wù)。
[0038]本實(shí)用新型所用電池架采用鋁合金材料，而且把電控控制盒2和電池架集成一起，減少了結(jié)構(gòu)空間，電池架表面進(jìn)行表面處理，提高了表面耐用度以及美感度。電池I選用鋰電池，大大降低了電池的重量，減少了充電時(shí)間。電池I固定使用自行設(shè)計(jì)的插接定位結(jié)構(gòu)，增加了其連接牢靠性，有效的防止電池脫落損壞。
[0039]夾持機(jī)構(gòu)6采用直柄結(jié)構(gòu)，大大擴(kuò)大了操作人員的視野，便于操作人員作業(yè)。夾持機(jī)構(gòu)6采用高硬度合金鋼和表面處理，提高了夾持體部分耐用度和美觀度，使機(jī)械臂夾持更加緊固牢靠。
[0040]壓接鉗主體將機(jī)架接口，電池接口，控制器安裝功能集于一體。一方面控制盒通過定位止口與機(jī)架連接，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊可靠，控制器完全安裝于控制盒內(nèi)，金屬控制盒起到屏蔽作用確?？刂破髟诟邏涵h(huán)境下運(yùn)行安全可靠。控制盒電池接口具有定位夾緊定位裝置，確保電池可靠供電。
[0041]如圖2-圖3所示，所述智能發(fā)射啟動(dòng)遙控器包括工控機(jī)7，它與人機(jī)接口單元連接，同時(shí)工控機(jī)7還與無線驅(qū)動(dòng)單元連接；人機(jī)接口單元包括顯示器8和鍵盤鼠標(biāo)9，它們分別與工控機(jī)7連接。無線驅(qū)動(dòng)單元包括載波振蕩電路11，它的輸入端與編碼芯片10連接，輸出端與無線放大發(fā)射電路12輸入端連接。
[0042]系統(tǒng)通過雙目攝像機(jī)13獲取作業(yè)現(xiàn)場圖像，工控機(jī)對獲取圖像進(jìn)行分析處理，得到壓接鉗的位置姿態(tài)信息，得到相應(yīng)的控制指令，并交給無線驅(qū)動(dòng)單元電路，實(shí)現(xiàn)智能壓接鉗的閉環(huán)伺服控制。
[0043]所述遙控總成包括無線接收器19，無線接收器19與微控制器20，微控制器20通過光隔離電路21與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22與電動(dòng)機(jī)23連接；同時(shí)，微控制器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22分別于電源18連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22通過電流反饋電路24與微控制器20構(gòu)成閉環(huán)連接。
[0044]無線接收器19用于接收來自遙控器的無線信號，并進(jìn)行解碼處理，輸出到微控制器20 ;微控制器20用來接收來自無線接收器或其他部分的信息并進(jìn)行判斷和處理；光隔離電路21連接至微控制器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用于接收微控制器20的控制下輸出控制信號；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22連接至光隔離電路21，用于接收到光隔離電路21的控制下輸出驅(qū)動(dòng)信號；電動(dòng)機(jī)2連接至所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用來在所述驅(qū)動(dòng)信號的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；電源18帶過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)，向所述兩個(gè)微控制器、無線接收器19、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22等各個(gè)需要供電的電路提供電源。
[0045]編碼芯片10采用PT2262芯片和微控制器20采用ATMEGA128芯片。
[0046]視覺定位系統(tǒng)負(fù)責(zé)壓接鉗的定位，雙目攝像機(jī)17的信號輸出經(jīng)過工控機(jī)7處理，發(fā)送給發(fā)射啟動(dòng)遙控器。
[0047]發(fā)射啟動(dòng)遙控器負(fù)責(zé)射頻信號的發(fā)射，調(diào)制編碼信號電路輸出端經(jīng)過載波振蕩電路11和無線放大發(fā)射電路12輸出調(diào)制載波編碼信號。
[0048]無線接收器19，用于接收來自遙控器的無線信號，并進(jìn)行解碼處理，輸出到微控制器；
[0049]工控機(jī)7，用來接收來自雙目攝像機(jī)或其他部分的信息并進(jìn)行判斷和處理；
[0050]電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用于在接收到光隔離電路的控制下輸出驅(qū)動(dòng)信號；
[0051]電動(dòng)機(jī)23，它連接至所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用來在所述驅(qū)動(dòng)信號的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；
[0052]電源18，電源電路帶過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)，向微控制器、無線接收器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等各電路提供電源。
[0053]如圖4所示，編碼芯片10發(fā)出的編碼信號由:地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。流程圖采用外部中斷的方式來接收發(fā)射碼并進(jìn)行解碼獲得控制命令。如果有外部中斷輸入，設(shè)標(biāo)志，并進(jìn)行解碼。接收到“命令I(lǐng)開始”的遙控信號，低速正轉(zhuǎn)，接收到“命令I(lǐng)停止”的遙控信號，低速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令2開始”的遙控信號，中速正轉(zhuǎn)，接收到“命令2停止”的遙控信號，中速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令3開始”的遙控信號，高速正轉(zhuǎn)，接收到“命令3停止”的遙控信號，高速正轉(zhuǎn)停止；收到“命令4開始”的遙控信號，低速反轉(zhuǎn)，接收到“命令4停止”的遙控信號，低速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令5開始”的遙控信號，中速反轉(zhuǎn)，接收到“命令5停止”的遙控信號，中速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令6開始”的遙控信號，高速反轉(zhuǎn)，接收到“命令6停止”的遙控信號，高速反轉(zhuǎn)停止。
[0054]上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)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(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:包括壓接鉗主體、遙控總成和視覺定位系統(tǒng)，其中，壓接甜王體包括電缸、機(jī)架、控制盒、下壓|旲、上壓|旲和夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)架上連接有電缸，電缸與下壓模連接，與下壓模配合的上壓模固定于機(jī)架上，與作業(yè)機(jī)器人連接的夾持機(jī)構(gòu)固定于機(jī)架的一側(cè)，機(jī)架上連接有內(nèi)部固定有遙控總成的控制盒； 所述遙控總成包括安裝于控制盒內(nèi)的微控制器，微控制器連接無線接收器，微控制器與光隔離電路連接，光隔離電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電動(dòng)機(jī)連接； 所述視覺定位系統(tǒng)，包括工控機(jī)，工控機(jī)依次與編碼芯片、載波振蕩電路和無線放大發(fā)射電路連接，工控機(jī)還與狀態(tài)指示單元以及電源連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述控制盒采用高導(dǎo)磁材料，盒體外殼上設(shè)有冷卻風(fēng)扇，盒體進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)盒體后側(cè)部，與風(fēng)扇出風(fēng)口形成風(fēng)道；在進(jìn)出風(fēng)口處布置有金屬絲網(wǎng)、出線口布置有導(dǎo)電橡膠，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過屏蔽電纜與電動(dòng)機(jī)相連，電源地線與壓接鉗主體相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述控制盒與機(jī)架的連接處設(shè)有機(jī)架接口，所述控制盒上設(shè)有電池接口，電池接口處設(shè)有定位夾緊裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述夾持機(jī)構(gòu)，設(shè)有兩個(gè)V型定位塊，對平面剛體的3個(gè)自由度全面約束，V型定位塊尺寸與機(jī)械手手爪尺寸配合。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述下壓模的端口為V型，與電缸連接，沿直線運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述工控機(jī)與人機(jī)接口單元、雙目攝像機(jī)連接，同時(shí)工控機(jī)還連接有與遙控總成相配合的發(fā)射啟動(dòng)遙控器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述無線接收器與天線連接，接收來自遙控器的無線信號，并進(jìn)行解碼處理，輸出到微控制器。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用智能壓接鉗，其特征是:所述微控制器連接電流反饋電路，電流反饋電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路均與電源連接，電源設(shè)置在壓接鉗主體內(nèi)。
【文檔編號】H02G1/16GK203932869SQ201420309103
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】楊再勇, 趙玉良, 龍家煥, 石祖昌, 楊丕波, 王安高, 何祖彬, 竇陳, 陶用偉, 鄧安平, 石玉祥, 楊立璽, 蔣友權(quán) 申請人:凱里供電局, 山東魯能智能技術(shù)有限公司