本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶電作業(yè)機器人跌落式熔斷器更換方法。

背景技術(shù)：

運行的10kv線路中，跌落式熔斷器是一種必不可少的器件，是配電線路分支線和配電變壓器最常用的一種短路開關(guān)。當(dāng)線路中的電流過大時，跌落式熔斷器中熔絲會因為電流過大而發(fā)熱熔斷，由于熔絲熔斷，熔絲管的上下觸頭失去熔絲的系緊力，在其自重作用下熔絲管自動跌落，使線路斷開，切除故障線路和設(shè)備。

隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，每年需要更換大量的跌落式熔斷器，通常是人工進行作業(yè)。人工作業(yè)又分為停電作業(yè)和帶電作業(yè)。

如果采用停電作業(yè)，會對社會生活造成重大影響。例如，國網(wǎng)大修技改項目需更換的跌落式熔斷器數(shù)量龐大，如果全部采用停電更換的話，停電面積較大。

人工帶電作業(yè)的方法一般采用絕緣桿或者絕緣手套進行操作。使用絕緣桿操作時，作業(yè)人員與帶電體保持著規(guī)定的安全距離，但是這種作業(yè)方法能完成的任務(wù)十分的有限。使用絕緣手套操作時，作業(yè)人員穿戴全套絕緣防護用具，通過絕緣手套進行帶電作業(yè)，還需要對人體可能觸及到的帶電體和接地體進行絕緣遮蔽。人工帶電作業(yè)的方法雖然不需要停電，但在人工操作過程中需要對跌落式熔斷器進行開斷操作，更換過程中往往產(chǎn)生電弧，極易對作人員造成灼傷；在更換過程中需要對上下引線進行拆接，也會有觸電的危險；作業(yè)人員在絕緣斗臂車上的絕緣斗上作業(yè)，有高處墜落的風(fēng)險；在作業(yè)過程中，可能會由于人為操作的失誤，又因為客觀上相間引線間距小，可能造成相間短路事件，給財產(chǎn)和人身安全造成威脅。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提出一種帶電作業(yè)機器人跌落式熔斷器更換方法，該方法能夠在不斷電、不帶負(fù)荷的情況下通過帶電作業(yè)機器人的機械臂對跌落式熔斷器進行自動更換，在減少小作業(yè)人員所面臨的危險的同時，簡化了作業(yè)步驟，提高了作業(yè)效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種帶電作業(yè)機器人跌落式熔斷器更換方法，帶電作業(yè)機器人具有設(shè)置在機器人平臺上的機械臂，包括 第一機械臂、第二機械臂以及輔助機械臂，第一機械臂、第二機械臂以及輔助機械臂響應(yīng)于控制數(shù)據(jù)完成以下工作：

第一機械臂、第二機械臂以及輔助機械臂端部安裝夾持工具，用夾持工具夾持絕緣遮蔽材料對標(biāo)記的帶電體進行絕緣遮蔽；然后第一機械臂和第二機械臂末端換裝螺栓拆裝工具；

輔助機械臂夾持引線固定裝置移動到橫擔(dān)附近并將引線固定裝置的固定孔與橫擔(dān)上固有的固定孔對齊；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定引線固定裝置的螺栓，將固定引線固定裝置固定在橫擔(dān)上；

輔助機械臂夾持上引線，第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除跌落式熔斷器上固定上引線的螺栓，然后輔助機械臂將拆卸下來的上引線移動到引線固定裝置上端的固定孔附近；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定上引線的螺栓，將上引線固定在引線固定裝置的上端；

輔助機械臂停止夾持上引線，并移動到下引線附近對下引線進行夾持；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除跌落式熔斷器上固定下引線的螺栓，然后輔助機械臂將拆卸下來的下引線移動到引線固定裝置下端的固定孔附近；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定下引線的螺栓，將下引線固定在引線固定裝置的下端；

輔助機械臂停止夾持下引線，并移動到跌落式熔斷器附近對跌落式熔斷器進行夾持；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除用于固定跌落式熔斷器和橫擔(dān)的螺栓；螺栓拆除后，輔助機械臂將跌落式熔斷器移動至機器人平臺上放置；

輔助機械臂夾持新的跌落式熔斷器，將新的跌落式熔斷器移動至橫擔(dān)附近；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定跌落式熔斷器與橫擔(dān)的螺栓，將跌落式熔斷器與橫擔(dān)固定；

輔助機械臂停止夾持跌落式熔斷器，轉(zhuǎn)而夾持固定在引線固定裝置上的下引線；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除用于固定上引線的螺栓，將下引線從引線固定裝置上拆下來；輔助機械臂將下引線移動至跌落式熔斷器下端的安裝孔附近，第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定下引線的螺栓，將下引線固定在跌落式熔斷器下端；

輔助機械臂停止夾持下引線，轉(zhuǎn)而夾持固定在引線固定裝置上的上引線；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除用于固定上引線的螺栓，將上引線從引線固定裝置上拆下來；輔助機械臂將上引線移動至跌落式熔斷器上端附近的安裝孔，第一機械臂與第二機械臂使用螺栓拆裝工具安裝用于固定上引線的螺栓，將上引線固定在跌落式熔斷器上端；

輔助機械臂停止夾持上引線，轉(zhuǎn)而夾持引線固定裝置；第一機械臂和第二機械臂使用螺栓拆裝工具拆除用于固定引線固定裝置與橫擔(dān)的螺栓，將引線固定裝置從橫擔(dān)上拆下來；輔助機械臂將引線固定裝置放回機器人平臺上專用工具箱；

第一機械臂和第二機械臂換裝夾持工具，使用夾持工具夾持覆蓋在帶電體上的絕緣遮蔽材料，撤除絕緣遮蔽材料；

第一機械臂，或者第二機械臂，或者輔助機械臂推動跌落式熔斷器的活動模塊，從而合上跌落式熔斷器。

進一步，所述控制數(shù)據(jù)為各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值，該角度期望值由帶電作業(yè)機器人數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置于絕緣斗臂車內(nèi)的主操作手各關(guān)節(jié)角度變化數(shù)據(jù)解算獲得；主操作手包括第一主操作手、第二主操作手和輔助主操作手；第一主操作手、第二主操作手和輔助主操作手分別與第一機械臂、第二機械臂和輔助機械臂對應(yīng)，構(gòu)成主從操作關(guān)系。

進一步，所述控制數(shù)據(jù)為各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值；帶電作業(yè)機器人數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)根據(jù)各機械臂與作業(yè)對象的相對位置以及作業(yè)任務(wù)動作序列，使用笛卡爾空間路徑規(guī)劃方法規(guī)劃出各機械臂的空間路徑，然后根據(jù)空間路徑解算出各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值。

進一步，所述絕緣遮蔽材料為絕緣護套或者環(huán)氧玻璃布。

進一步，所述引線固定裝置包括本體，設(shè)置在本體中間位置的用于與橫擔(dān)固定的固定孔，以及設(shè)置在本體上下兩端的用于固定上引線和下引線的固定孔。

進一步，所述跌落式熔斷器放置在移動至機器人平臺上的專用工具箱內(nèi)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于，由于采用帶電作業(yè)機器人自動更換跌落式熔斷器，提高了作業(yè)效率和準(zhǔn)確度，避免人工失誤的可能，從一定程度上可以減少事故發(fā)生的可能性；很大程度上避免了線路停電帶來的負(fù)面影響，大幅度減少停電時間，提高供電可靠率；同時減少小作業(yè)人員所面臨的危險，無需考慮電弧產(chǎn)生時對人體的灼傷以及觸電危險、高空墜落等問題，大大提高了作業(yè)過程中的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明帶電作業(yè)機器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中機器人平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述方法流程圖；

圖4為本發(fā)明中使用的引線固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明帶電作業(yè)機器人帶電更換跌落式熔斷器作業(yè)環(huán)境示意圖。

具體實施方式

容易理解，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本發(fā)明帶電作業(yè)機器人跌落式熔斷器更換方法的多種實施方式。因此，以下具體實施方式和附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制或限定。

結(jié)合附圖，帶電作業(yè)機器人包括絕緣斗臂車1、控制室2、伸縮臂3、機器人平臺4。其中，絕緣斗臂車1上架設(shè)控制室2和伸縮臂3，伸縮臂3末端連接機器人平臺4，機器人平臺4與控制室2之間采用光纖以太網(wǎng)通信或者無線網(wǎng)絡(luò)通信。

絕緣斗臂車1可供操作人員駕駛，從而將機器人平臺4運輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場。絕緣斗臂車1上裝有支撐腿，支撐腿可以展開，從而將絕緣斗臂車1與地面穩(wěn)固支撐。絕緣斗臂車1上裝有發(fā)電機，從而給控制室2及伸縮臂3供電。

伸縮臂3設(shè)有沿伸縮方向的驅(qū)動裝置，操作人員可以通過控制驅(qū)動裝置，從而將機器人平臺4升降到作業(yè)高度。該伸縮臂3由絕緣材料制成，用于實現(xiàn)機器人平臺4與控制室2的絕緣。在本發(fā)明中，伸縮臂3可有由剪叉式升降機構(gòu)或其他機構(gòu)代替。

控制室2中設(shè)置有數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)以及顯示屏、第一主操作手、第二主操作手、輔助主操作手以及通信模塊等。

機器人平臺4包括絕緣子46、第一機械臂43、第二機械臂44、輔助機械臂42、第一工控機48、雙目攝像頭45、全景攝像頭41、深度攝像頭410、蓄電池49、專用工具箱47、通信模塊。

機器人平臺4的絕緣子46用于支撐第一機械臂43、第二機械臂44、輔助機械臂42，將這三個機械臂的外殼與機器人平臺4絕緣。

蓄電池49為第一工控機48、第一機械臂43、第二機械臂44、輔助機械臂42、全景攝像頭41、雙目攝像頭45、深度攝像頭410、通信模塊供電。

專用工具箱47 是放置抓具、扳手等作業(yè)工具的場所。機械臂末端安裝有工具快換裝置。機械臂根據(jù)作業(yè)任務(wù)的類型到專用工具箱47中使用工具快換裝置獲取作業(yè)工具。

控制室2中第一主操作手、第二主操作手以及輔助主操作手是一種用于人工遠(yuǎn)程操作機械臂的操作裝置，他們與第一機械臂43、第二機械臂44和輔助機械臂42構(gòu)成主從操作關(guān)系。機械臂和主操作手具有相同的結(jié)構(gòu)，只是主操作手尺寸規(guī)格比機械臂小，以便于操作人員操作。機械臂和主操作手擁有六個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)都有光電編碼器采集角度數(shù)據(jù)，各主操作手的微型控制器通過串口將六個關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機。

機器人平臺4與控制室2之間的數(shù)據(jù)傳輸通過光纖有線傳輸，或者使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。機器人平臺4上的通信模塊是光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器用于實現(xiàn)光纖中的光信號與雙絞線中的電信號的相互轉(zhuǎn)換，從而在通信上實現(xiàn)機器人平臺4與控制室2的電氣隔離?？刂剖?中的通信模塊是光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器用于實現(xiàn)光纖中的光信號與雙絞線中的電信號的相互轉(zhuǎn)換，從而在通信上實現(xiàn)機器人平臺4與控制室2的電氣隔離。

本發(fā)明帶電作業(yè)機器人既可以由作業(yè)人員進行遠(yuǎn)程搖操作以完成帶電作業(yè)，又可以進行自主帶電作業(yè)。

帶電作業(yè)機器人更換跌落式熔斷器的過程如下：

在更換跌落式熔斷器104之前，作業(yè)人員先進行帶電作業(yè)機器人的作業(yè)準(zhǔn)備，檢查氣象條件、核對桿塔號、布置現(xiàn)場、對絕緣用具進行檢查測試。由絕緣斗臂車駕駛員將絕緣斗臂車1駛?cè)霔U塔100附近位置并布置現(xiàn)場。

絕緣斗臂車布置妥當(dāng)后，開啟帶電作業(yè)機器人，采集全景圖像。操作人員在根據(jù)顯示器顯示的實景圖像，控制伸縮臂3將機器人平臺4移動至跌落式熔斷器作業(yè)位置。操作人員根據(jù)機械臂上雙目攝像頭45返回的實景圖像對作業(yè)范圍內(nèi)在絕緣安全距離內(nèi)的帶電體進行標(biāo)記。

第一機械臂43、第二機械臂44以及輔助機械臂42響應(yīng)于控制數(shù)據(jù)完成以下工作：

第一機械臂43、第二機械臂44以及輔助機械臂42端部安裝夾持工具，用夾持工具夾持絕緣遮蔽材料對標(biāo)記的帶電體進行絕緣遮蔽。絕緣遮蔽材料如絕緣護套、環(huán)氧玻璃布等。輔助機械臂42夾持引線固定裝置190移動到橫擔(dān)103附近并將引線固定裝置190的固定孔與橫擔(dān)103上固有的固定孔對齊；在第一機械臂43和第二機械臂44末端換裝螺栓拆裝工具，第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定引線固定裝置190的螺栓，將固定引線固定裝置190固定在橫擔(dān)103上；所述引線固定裝置包括本體，設(shè)置在本體中間位置的用于與橫擔(dān)固定的固定孔，以及設(shè)置在本體上下兩端的用于固定上引線和下引線的固定孔。引線固定裝置上的開孔符合最小安全距離的標(biāo)準(zhǔn)。

輔助機械臂42夾持上引線101，同時第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除跌落式熔斷器104上固定上引線101的螺栓，然后輔助機械臂42將拆卸下來的上引線101移動到引線固定裝置190上端的固定孔附近；第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定上引線101的螺栓，將上引線101固定在引線固定裝置190的上端。

輔助機械臂42停止夾持上引線101，并移動到下引線102附近對下引線102進行夾持。同時，第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除跌落式熔斷器104上固定下引線102的螺栓，然后輔助機械臂42將拆卸下來的下引線102移動到引線固定裝置190下端的固定孔附近；第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定下引線102的螺栓，將下引線102固定在引線固定裝置190的下端。

輔助機械臂42末端停止夾持下引線102，并移動到跌落式熔斷器104附近對跌落式熔斷器104進行夾持。此時，第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除用于固定跌落式熔斷器104和橫擔(dān)103的螺栓；螺栓拆除后，輔助機械臂42將跌落式熔斷器104移動至機器人平臺4上專用工具箱47。

輔助機械臂42將更換下來的跌落式熔斷器104放入專用工具箱47后，轉(zhuǎn)而夾持專用工具箱47內(nèi)新的跌落式熔斷器104，然后將新的跌落式熔斷器104移動至橫擔(dān)103附近。第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定跌落式熔斷器與橫擔(dān)103的螺栓，將跌落式熔斷器與橫擔(dān)103固定。

輔助機械臂42停止夾持跌落式熔斷器104，轉(zhuǎn)而夾持固定在引線固定裝置190上的下引線102。第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除用于固定上引線101的螺栓，將下引線102從引線固定裝置190上拆下來。輔助機械臂42將下引線102移動至跌落式熔斷器104下端的安裝孔附近，第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定下引線102的螺栓，將下引線102固定在跌落式熔斷器104下端。

輔助機械臂42停止夾持下引線102，轉(zhuǎn)而夾持固定在引線固定裝置190上的上引線101。第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除用于固定上引線101的螺栓，將上引線101從引線固定裝置190上拆下來。輔助機械臂42將上引線101移動至跌落式熔斷器104上端附近的安裝孔，第一機械臂43與第二機械臂44使用螺栓拆裝工具安裝用于固定上引線101的螺栓，將上引線101固定在跌落式熔斷器104上端。

輔助機械臂42停止夾持上引線101，轉(zhuǎn)而夾持引線固定裝置190。第一機械臂43和第二機械臂44使用螺栓拆裝工具拆除用于固定引線固定裝置190與橫擔(dān)103的螺栓，將引線固定裝置190從橫擔(dān)103上拆下來。輔助機械臂42將引線固定裝置190放回機器人平臺4上專用工具箱47。

第一機械臂43和第二機械臂44換裝夾持工具，使用夾持工具夾持覆蓋在帶電體上的絕緣遮蔽材料，撤除絕緣遮蔽材料。

第一機械臂43推動跌落式熔斷器的活動模塊，從而合上跌落式熔斷器。

通過人工搖操作完成上述過程時，所述控制數(shù)據(jù)為各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值，該角度期望值由帶電作業(yè)機器人數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置于絕緣斗臂車內(nèi)的主操作手各關(guān)節(jié)角度變化數(shù)據(jù)解算獲得；主操作手包括第一主操作手、第二主操作手和輔助主操作手；第一主操作手、第二主操作手和輔助主操作手分別與第一機械臂43、第二機械臂44和輔助機械臂42對應(yīng)，構(gòu)成主從操作關(guān)系。

帶電作業(yè)機器人自主完成上述過程時，所述控制數(shù)據(jù)為各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值；帶電作業(yè)機器人數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)根據(jù)各機械臂與作業(yè)對象的相對位置以及作業(yè)任務(wù)動作序列，使用笛卡爾空間路徑規(guī)劃方法規(guī)劃出各機械臂的空間路徑，然后根據(jù)空間路徑解算出各機械臂關(guān)節(jié)運動的角度期望值。

本發(fā)明方法能夠在不斷電不帶負(fù)荷的情況下通過帶電作業(yè)機器人的機械臂對跌落式熔斷器進行帶電更換，避免了停電帶來的負(fù)面影響，大幅度減少停電時間，提高供電可靠率，緩解用電投訴矛盾。本發(fā)明使用帶電作業(yè)機器人代替人進行帶電作業(yè)，相比于絕緣桿作業(yè)法具有更加豐富的功能。本發(fā)明使用帶電作業(yè)機器人相比于絕緣手套作業(yè)法能免于考慮電弧產(chǎn)生時對人體的灼傷和觸電危險、高空墜落問題。本發(fā)明使用帶電作業(yè)機器人由操作人員搖桿控制，對于作業(yè)人員勞動強度要求小，減少了作業(yè)強度大出現(xiàn)人為失誤的情況，大大提高了作業(yè)過程中的安全性，從一定程度上可以減少事故的發(fā)生。