一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统技术方案

本申请属于高压配电线路验电及接地线领域，具体涉及一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统，包括机器人本体，机器人本体包括相连接的移动机构、三自由度机械操作臂，还包括安装于机器人本体上的控制箱体，控制箱体的内部安装有控制单元、第一电源模块及第一通讯模块；第一电源模块与控制单元连接，控制单元与所述驱动模块连接，驱动模块分别与移动机构、三自由度机械操作臂连接；控制单元通过第一通讯模块分别与手持控制终端、地面控制终端连接。采用机器人替代现场作业人员完成验电及接地线作业，使现场作业人员从危险、繁重的电力工作中解放出来，克服了人工作业中存在的自动化程度低、劳动强度大、危险性高等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统
本申请属于高压配电线路验电及接地线领域，具体涉及一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统。
技术介绍
在电力生产中，停电、验电、挂接地线是保证电力线路工作安全的三大技术措施。验电是挂接地线前必不可少的步骤，是对停电现场的确认手续，是判断能否进入挂接地线的依据，能有效地消除停错电或者要停电而未停电的人为失误对人身安全的威胁，实现线路工作人员的自我保护以及其他用电人员的人身及财产安全。接地线是保护检修人员的一道安全屏障，是电力员工的生命线，可防止突然来电对人体的伤害。但在实际工作中，由于接地线使用频繁且操作简单，容易使人产生麻痹思想忽视其重要性，经常出现不正确的使用情况，导致降低甚至有时失去了接地线的安全保护作用。目前，高压配电线路电力施工过程中验电、装设接地线均由作业人员完成，主要存在以下问题：1)安全隐患大：由于配电网络的复杂导致人员信息沟通不及时和操作人员不负责，省略部分步骤导致意外安全事故的发生；现场作业中多存在配网T接(主线路带电，T接出线停电)、交叉跨越等复杂情况，导致意外触电或误操作；作业人员需在高处双手利用工具操作的同时控制自身的平衡，具有高空作业的危险性；作业时可能遭遇突然送电、感应电荷、雷电等突发情况产生触电事故；2)劳动强度大：验电时需直接操作几米甚至十余米且末端接有验电器的绝缘杆，挂设接地线时需要作业人员蹬塔或爬电线杆进行高空作业，作业人员的劳动强度大；3)作业质量问题：长绝缘杆可能会对操作的精度有影响；挂接地线时可能存在作业人员不细心接线顺序混乱，挂接不牢固，甚至误操作等现象，影响作业效果；4)作业效率低：作业人员在高危、高强度的劳动环境下，会造成心理压力大，身体疲劳，进而影响作业效率。综上，作业人员在验电和装设接地线作业中存在着自动化程度低、劳动强度大和危险性高等缺点，不利于整个电网系统的安全运行。
技术实现思路
本申请的目的是为了解决现有作业人员在验电和装设接地线作业中存在的自动化程度低、劳动强度大和危险性高的问题。为此，本专利技术提供了一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统，包括机器人本体、手持控制终端、地面控制终端，所述机器人本体包括相连接的移动机构、三自由度机械操作臂，所述机器人本体还包括安装于所述机器人本体上的控制箱体，所述控制箱体的内部安装有控制单元、第一电源模块及第一通讯模块；所述第一电源模块与控制单元连接，所述控制单元与驱动模块连接，所述驱动模块分别与所述移动机构、所述三自由度机械操作臂连接；所述控制单元通过第一通讯模块分别与所述手持控制终端、地面控制终端连接。进一步地，所述移动机构包括上夹爪、下夹爪、伸缩机构；所述伸缩机构包括固定安装于所述控制箱体外壁的第一伸缩机构、第二伸缩机构，所述上夹爪固定安装于所述第一伸缩机构的端部，所述下夹爪固定安装于所述第二伸缩机构的端部；所述第一伸缩机构、第二伸缩机构均与所述驱动模块连接。进一步地，所述三自由度机械操作臂包括相连接的三自由度定位平台、工具接口，所述三自由度定位平台实现机器人本体末端的定位，所述工具接口则用于实现对作业工具的更换和连接。进一步地，所述三自由度定位平台包括相连接的旋转关节、伸缩关节及结构件，可以实现机器人在水平面内的偏转、俯仰以及伸缩运动，从而实现机器人末端的定位。此外，旋转关节及伸缩关节可以实现联动，从而实现在笛卡尔空间上对机械操作臂的直接控制。进一步地，所述手持控制终端包括嵌入式系统板、与所述嵌入式系统板分别连接的按键、指示灯、第二电源模块、串口通讯模块，所述串口通讯模块还连接有无线通讯模块、触摸屏。进一步地，所述手持控制终端还包括设置于所述嵌入式系统板上的多个接口，所述接口包括SCI接口、JTAG接口和AD接口。进一步地，所述机器人本体还包括工业相机、图像发射装置。进一步地，所述地面控制终端包括终端控制计算机、视频图像处理设备，所述视频图像处理设备包括图像接收端、图像采集卡，所述图像接收端接收所述控制单元发出的图像信号并转换为视频信号并将所述视频信号转发给所述图像采集卡。进一步地，所述第一电源模块还连接有电源电量检测模块，所述电源电量检测模块为电流传感器，用于检测第一电源模块的电量使用情况。进一步地，所述第一通讯模块包括串行通讯模块、CAN通讯模块，所述串行通讯模块用于连接无线通讯模块，实现机器人本体与手持控制终端或地面控制终端的无线通讯，所述CAN通讯模块留作备用。本申请提供的技术方案包括以下有益效果：所述机器人系统将机器人技术引入到高压配电线路验电和挂接地线作业中，通过地面控制终端及手持控制终端实现对机器人本体的控制，包括机器人在水平面内的转动、向上或向下的运动，以及通过地面控制终端实现对机器人在作业过程中实时状态的监测。采用机器人替代现场作业人员完成高压配电线路中验电及接地线作业，可以使现场作业人员从危险、繁重的电力工作中解放出来，同时又提高了作业的质量和效率，克服了人工作业中存在的自动化程度低、劳动强度大、危险性高等缺点，还可以更好地配合高压配电线路的相关作业，有利于维护整个电网系统的安全运行。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统的整体结构示意图；图2为本申请实施例提供的机器人本体的结构示意图；图3为本申请实施例提供的机器人系统的内部连接框图；图4为本申请实施例提供的手持控制终端的内部连接框图；图5为本申请实施例提供的地面控制终端的连接框图；图6为本申请实施例提供的ADC中断处理算法的框图；图7为本申请实施例提供的机器人系统按照功能需求划分所得框图。附图标记说明：1、机器人本体；2、手持控制终端；3、地面控制终端；4、第一通讯模块；5、电源电量检测模块；10、移动机构；11、三自由度机械操作臂；12、控制单元；13、第一电源模块；14、驱动模块；20、按键；21、指示灯；22、嵌入式系统板；23、第二电源模块；24、串口通讯模块；25、无线通讯模块；26、触摸屏；30、终端控制计算机；31、视频图像处理设备；100、上夹爪；101、下夹爪；102、伸缩机构；110、三自由度定位平台；111、工具接口。具体实施方式此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。实施例1：参见图1所示，为本申请提供的一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统的整体结构示意图，所述机器人系统包括机器人本体1、手持控制终端2、地面控制终端3，参见图2及图3所示，所述机器人本体1包括相连接的移动机构10、三自由度机械操作臂11，所述机器人本体1还包括安装于所述机器人本体1上的控制箱体，所述控制箱体的内部安装有控制单元12、第一电源模块13及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统，其特征在于，包括机器人本体(1)、手持控制终端(2)、地面控制终端(3)，所述机器人本体(1)包括相连接的移动机构(10)、三自由度机械操作臂(11)，所述机器人本体(1)还包括安装于所述机器人本体(1)上的控制箱体，所述控制箱体的内部安装有控制单元(12)、第一电源模块(13)及第一通讯模块(4)；所述第一电源模块(13)与控制单元(12)连接，所述控制单元(12)与驱动模块(14)连接，所述驱动模块(14)分别与所述移动机构(10)、所述三自由度机械操作臂(11)连接；所述控制单元(12)通过第一通讯模块(4)分别与所述手持控制终端(2)、地面控制终端(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于高压配电线路验电及接地线作业的机器人系统，其特征在于，包括机器人本体(1)、手持控制终端(2)、地面控制终端(3)，所述机器人本体(1)包括相连接的移动机构(10)、三自由度机械操作臂(11)，所述机器人本体(1)还包括安装于所述机器人本体(1)上的控制箱体，所述控制箱体的内部安装有控制单元(12)、第一电源模块(13)及第一通讯模块(4)；所述第一电源模块(13)与控制单元(12)连接，所述控制单元(12)与驱动模块(14)连接，所述驱动模块(14)分别与所述移动机构(10)、所述三自由度机械操作臂(11)连接；所述控制单元(12)通过第一通讯模块(4)分别与所述手持控制终端(2)、地面控制终端(3)连接。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述移动机构(10)包括上夹爪(100)、下夹爪(101)、伸缩机构(102)，所述伸缩机构(102)包括固定安装于所述控制箱体外壁的第一伸缩机构、第二伸缩机构，所述上夹爪(100)固定安装于所述第一伸缩机构的端部，所述下夹爪(101)固定安装于所述第二伸缩机构的端部；所述第一伸缩机构、第二伸缩机构均与所述驱动模块(14)连接。3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述三自由度机械操作臂(11)包括相连接的三自由度定位平台(110)、工具接口(111)。4.根据权利要求3所述的机...

【专利技术属性】
技术研发人员：于虹，王龙飞，翟永赛，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53