一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法技术

本发明专利技术提出一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成耐张绝缘子的更换；所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值，摇操作时，该角度期望值由数据处理和控制系统根据主操作手各关节角度变化数据解算获得；自主作业时，数据处理和控制系统使用笛卡尔空间路径规划方法规划出各机械臂的空间路径，然后解算出各机械臂关节运动的角度期望值。本发明专利技术能够在不断电、不带负荷的情况下通过带电作业机器人的机械臂对耐张绝缘子进行更换。

【技术实现步骤摘要】
一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法
本专利技术属于电力
，具体涉及一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法。
技术介绍
耐张绝缘子是当今电力系统输配电线路中最为普遍，必不可少的器件，是用于安装在不同电位的导体或导体与地电位构件之间增加爬电距离的器件。随着配电网的发展，每年需要更换大量的耐张绝缘子，通常做法是停电更换，若停电面积较大，会造成无法估量的损失，严重影响供电企业的经济效益和社会效益。现在广大研究人员也在积极研究带电作业更换耐张绝缘子的方法。但是人工的更换和维护，作业人员将在高压带电线路附近作业，具有一定的安全隐患。配电线路中带电作业中传统别的更换耐张绝缘子方法主要是采用绝缘手套作业法，绝缘手套作业法中作业人员穿戴全套绝缘防护用具，通过绝缘手套进行带电作业。还需要对人体可能触及到的带电体和接地体进行绝缘遮蔽。更换过程中往往产生电弧，极易对作业人员造成灼伤；在更换过程中需要对上下引线进行拆接，也会有触电的危险；作业人员在绝缘斗臂车上的绝缘斗上作业，有高处坠落的风险；在作业过程中，可能会由于人为操作的失误，客观上相间引线间距小，可能造成相间短路事件，给人民财产，人身安全造成威胁。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，提出一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法，用于更换10kv配电网中耐张绝缘子，该方法能够在不断电的情况下通过带电作业机器人的机械臂对耐张绝缘子进行带电更换，避免了作业人员在带电高压线路附近作业带来的危险，相对于人工的带电作业简化了作业步骤。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：辅助机械臂使用夹持工具将球形导线翼形卡具的横担侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的横担侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装横固定螺栓，将横担侧联板卡具固定在绝缘子串上方的横担上；辅助机械臂使用夹持工具将球形翼形卡具的导线侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的导线侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装固定螺栓，将导线侧联板卡具固定在耐张绝缘子串上方的导线上；辅助机械臂使用夹持工具将丝杠工具移动到待更换耐张绝缘子串上方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，用于固定丝杠工具；辅助机械臂使用夹持工具将托瓶架移动到待更换耐张绝缘子串下方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具和螺栓将托瓶架的两端分别与导线侧联板卡具和横担侧联板卡具固定；辅助机械臂夹持待更换耐张绝缘子串，第一机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，松弛耐张绝缘子串；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓插销脱销工具分别对耐张绝缘子两侧进行脱销处理，使耐张绝缘子串两端脱离卡具；辅助机械臂将待更换耐张绝缘子串放下，然后夹起新的耐张绝缘子串；辅助机械臂将新的耐张绝缘子串移动至安装位置，使耐张绝缘子串固定孔对准球头碗头固定孔；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具，在耐张绝缘子固定孔对准球头碗头固定孔中安装螺栓，使耐张绝缘子串两端分别与球头碗头相连；辅助机械臂夹持丝杠工具，第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，使丝杠松丝；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，使丝杠工具脱离导线侧联板卡具和横担侧联板卡具；辅助机械臂将丝杠工具移动到机械臂专用工具箱并放置丝杠工具；辅助机械臂夹持球形导线翼形卡具的导线侧联板卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除导线侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂移动到机械臂专用工具箱并放置导线侧联板卡具；辅助机械臂夹持球形引线翼形卡具的横担侧卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除横担侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂将横担侧联板卡具移动到机械臂专用工具箱并放置。进一步，在作业前，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具夹持绝缘遮蔽材料对标记的带电体进行绝缘遮蔽；在作业完毕后，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具清除覆盖在带电体上的绝缘遮蔽材料。进一步，所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值，该角度期望值由带电作业机器人数据处理和控制系统根据设置于绝缘斗臂车内的主操作手各关节角度变化数据解算获得；主操作手包括第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手；第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手分别与第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂对应，构成主从操作关系。进一步，所述绝缘斗臂车上设置有控制室，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机、显示屏和主操作手，第二工控机内置图像处理器，显示屏和主操作手位于控制室内；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的3D虚拟作业场景，并送显示器显示。进一步，所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值；带电作业机器人数据处理和控制系统根据各机械臂与作业对象的相对位置以及作业任务动作序列，使用笛卡尔空间路径规划方法规划出各机械臂的空间路径，然后根据空间路径解算出各机械臂关节运动的角度期望值。进一步，所述带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂；所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂配合完成带电作业，其中，辅助机械臂用于夹持作业对象，第一机械臂和第二机械臂使用作业工具进行作业操作；所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机，第二工控机内置图像处理器和带电作业动作序列库，所述带电作业动作序列库中预先存储有各项带电作业对应的动作序列数据；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的机械臂与作业对象之间的相对位置关系，第二工控机根据所述相对位置关系以及具体带电作业所对应的动作序列规划机械臂的空间路径，并将所述机械臂的空间路径数据发送给第一工控机；第一工控机根据所述机械臂的空间路径解算出所述控制数据。进一步，所述机械臂或者主操作手为六自由度机构，包括基座，旋转轴方向与基座平面垂直的腰关节，与腰关节连接的肩关节，与肩关节连接的大臂，与大臂连接的肘关节，与肘关节连接的小臂，与小臂连接的腕关节，腕关节由三个旋转关节组成，分别为腕俯仰关节、腕摇摆关节和腕旋转关节；所述六自由度机构中各个关节均具有相应的正交旋转编码器和伺服驱动电机，正交旋转编码器用于采集各个关节的角度数据，伺服驱动电机用于控制各关节的运动；第一工控机根据机械臂各关节角度的期望值，通过控制伺服驱动电机控制按机械臂各关节运动。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术能够在不断电不带负荷的情况下通过带电作业机器人的机械臂对耐张绝缘子进行带电更换，避免了停电带来的负面影响，大幅度减少停电时间，提高供电可靠率，缓解用电投诉矛盾；(2)本专利技术使用带电作业机器人相比于绝缘手套作业法能免于考虑电弧产生时对人体的灼伤和触电危险、高空坠落问题；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法，其特征在于，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：辅助机械臂使用夹持工具将球形导线翼形卡具的横担侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的横担侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装横固定螺栓，将横担侧联板卡具固定在绝缘子串上方的横担上；辅助机械臂使用夹持工具将球形翼形卡具的导线侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的导线侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装固定螺栓，将导线侧联板卡具固定在耐张绝缘子串上方的导线上；辅助机械臂使用夹持工具将丝杠工具移动到待更换耐张绝缘子串上方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，用于固定丝杠工具；辅助机械臂使用夹持工具将托瓶架移动到待更换耐张绝缘子串下方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具和螺栓将托瓶架的两端分别与导线侧联板卡具和横担侧联板卡具固定；辅助机械臂夹持待更换耐张绝缘子串，第一机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，松弛耐张绝缘子串；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓插销脱销工具分别对耐张绝缘子两侧进行脱销处理，使耐张绝缘子串两端脱离卡具；辅助机械臂将待更换耐张绝缘子串放下，然后夹起新的耐张绝缘子串；辅助机械臂将新的耐张绝缘子串移动至安装位置，使耐张绝缘子串固定孔对准球头碗头固定孔；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具，在耐张绝缘子固定孔对准球头碗头固定孔中安装螺栓，使耐张绝缘子串两端分别与球头碗头相连；辅助机械臂夹持丝杠工具，第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，使丝杠松丝；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，使丝杠工具脱离导线侧联板卡具和横担侧联板卡具；辅助机械臂将丝杠工具移动到机械臂专用工具箱并放置丝杠工具；辅助机械臂夹持球形导线翼形卡具的导线侧联板卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除导线侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂移动到机械臂专用工具箱并放置导线侧联板卡具；辅助机械臂夹持球形引线翼形卡具的横担侧卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除横担侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂将横担侧联板卡具移动到机械臂专用工具箱并放置。...

【技术特征摘要】
1.一种带电作业机器人耐张绝缘子更换方法，其特征在于，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：辅助机械臂使用夹持工具将球形导线翼形卡具的横担侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的横担侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装横固定螺栓，将横担侧联板卡具固定在绝缘子串上方的横担上；辅助机械臂使用夹持工具将球形翼形卡具的导线侧联板卡具移动到待更换耐张绝缘子串上方的导线侧；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装固定螺栓，将导线侧联板卡具固定在耐张绝缘子串上方的导线上；辅助机械臂使用夹持工具将丝杠工具移动到待更换耐张绝缘子串上方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具安装丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，用于固定丝杠工具；辅助机械臂使用夹持工具将托瓶架移动到待更换耐张绝缘子串下方；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具和螺栓将托瓶架的两端分别与导线侧联板卡具和横担侧联板卡具固定；辅助机械臂夹持待更换耐张绝缘子串，第一机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，松弛耐张绝缘子串；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓插销脱销工具分别对耐张绝缘子两侧进行脱销处理，使耐张绝缘子串两端脱离卡具；辅助机械臂将待更换耐张绝缘子串放下，然后夹起新的耐张绝缘子串；辅助机械臂将新的耐张绝缘子串移动至安装位置，使耐张绝缘子串固定孔对准球头碗头固定孔；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具，在耐张绝缘子固定孔对准球头碗头固定孔中安装螺栓，使耐张绝缘子串两端分别与球头碗头相连；辅助机械臂夹持丝杠工具，第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具旋动丝杠螺栓，使丝杠松丝；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除丝杠工具两端到导线侧联板卡具和横担侧联板卡具间的螺栓，使丝杠工具脱离导线侧联板卡具和横担侧联板卡具；辅助机械臂将丝杠工具移动到机械臂专用工具箱并放置丝杠工具；辅助机械臂夹持球形导线翼形卡具的导线侧联板卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除导线侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂移动到机械臂专用工具箱并放置导线侧联板卡具；辅助机械臂夹持球形引线翼形卡具的横担侧卡具；第一机械臂和第二机械臂使用螺栓拆装工具拆除横担侧联板卡具固定螺栓；辅助机械臂将横担侧联板卡具移动到机械臂专用工具箱并放置。2.如权利要求1所述耐张绝缘子更换方法，其特征在于，在作业前，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具夹持绝缘遮蔽材料对标记的带电体进行绝缘遮蔽；在作业完毕后，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具清除覆盖在带电体上的绝缘遮蔽材料。3.如权利要求1所述耐张绝缘子更换方法，其特征在于，所述控制数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，林立斌，郭毓，汤冯炜，李光彦，黄颖，韩昊一，吴禹均，苏鹏飞，吴巍，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32