10kV配网线路带电清障机械臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种10kV配网线路带电清障机械臂，包括机械本体、控制系统、供电系统，机械本体为六轴六自由度关节串联型机械臂，包括基座、五节臂身、六个关节、末端执行器，基座为固定安装在高压带电作业车的载人工作斗上的旋转平台，臂身为空心腔体，由直流电机伺服驱动，基座与五节臂身之间由六个关节串联，机械臂末端执行器是直流电动链锯，通过卡槽与第六关节输出端连接，执行器自身有一独立关节；控制系统包括主控制器、遥控接收机、工业遥控器、伺服单元、监控单元，伺服单元采用驱动器和直流电机，监控单元包括震动传感器、工频场强仪，供电系统为蓄电池组组成的直流系统。本实用新型专利技术替代人工在恶劣环境及带电情况下进行树木清障。

【技术实现步骤摘要】
10kV配网线路带电清障机械臂
本技术涉及电力维护领域，特别是涉及一种10kV配网线路带电清障机械臂。
技术介绍
10kV配网是直接面向用户的电力网络，在电力系统蓬勃发展的大环境下，10kV城市配网经过多年改造和建设，基本实现了架空导线绝缘化，大大提高了供电可靠性和安全性。但是随着经济和社会的发展，城市环境建设也得到大力提升，绿化树木覆盖率逐年改善，这给城市配网安全运行带来极大隐患。目前，城市配网线路基本沿城市道路架设，大部分线路延伸于树林里穿行。虽然架空线路使用的多是绝缘导线，但由于大多穿行于树林，运行中经常发生绝缘导线被树枝磨破绝缘皮而发生放电打火及断线故障，尤其在遇到大雨大风等特殊天气时此类问题尤为突出。经多家地市公司的10kV配网线路跳闸和断线故障进行分析后发现，90％以上的绝缘导线断线是由于树障造成的。遇到强对流恶劣天气，线路跳闸故障经常发生，这大大降低了10kV配网运行的可靠性、安全性及经济性。为了降低配网跳闸率，树木清障是各供电公司每年重要生产任务。由于工作安全性的要求，大部分清障需要线路停电并且由人工实施，另外部分线路段人工实施树木清障也难以进行。因此亟需提供一种新型的10kV配网线路树木清障装置来解决上述问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种10kV配网线路带电清障机械臂，能够替代人工在恶劣环境及带电情况下进行树木清障。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种10kV配网线路带电清障机械臂，包括机械本体、控制系统、为机械本体、控制系统供电的供电系统；机械本体为六轴六自由度关节串联型机械臂，包括基座、五节臂身、链锯、卡槽、六个关节及卡槽关节、第一伺服电动缸、第二伺服电动缸；基座为固定安装在高压带电作业车的载人工作斗上的旋转平台，臂身为空心腔体，基座与五节臂身之间由六个关节串联，六个关节分别为第一关节至第六关节，其中基座为第一关节，第三关节和第四关节为仿生脱臼关节，第五关节为左右摆动姿态，第六关节为滚动姿态；卡槽呈簸箕状、固定在第六关节的输出端，与第二伺服电动缸共同构成卡槽关节，第一伺服电动缸安装在基座与第一节臂身之间；控制系统包括主控制器、遥控接收机、工业遥控器、伺服单元、监控单元；主控制器、遥控接收机安装于基座内，伺服单元包括驱动六个关节的六个伺服电机、驱动伺服电机的关节伺服电机驱动器、驱动链锯的链锯电机与卡槽电机、驱动链锯电机的软启动驱动器、驱动卡槽电机的限流驱动器；监控单元包括安装于第二节臂身、第三节臂身中部的震动传感器、安装于卡槽内侧的工频场强仪，驱动器、软启动驱动器、限流驱动器、震动传感器、工频场强仪、遥控接收机均与主控制器相连；供电系统为安装于载人工作斗内的蓄电池组组成的直流系统。在本技术一个较佳实施例中，第一伺服电动缸的一端固定在基座外延的十字万向轴上、另一端通过球头轴承与第一臂身连接；第二伺服电动缸的一端通过球头轴承与卡槽固定、另一端通过球头轴承与链锯的尾部固定。由于机械臂在树木清障过程中力矩较大以及产生较大的反作用力和振动，第一伺服电动缸能够稳固的支撑机械臂臂身，且能够断电机械自锁，第二伺服电动缸的两个球头轴承均安装在橡胶座内，这样能有效的阻断链锯震动时对前级震动传感器的干扰。在本技术一个较佳实施例中，第一关节在水平面的回转角度为360°，第二关节做俯仰运动的角度范围为0—85°，第三关节做俯仰运动的角度范围为0—270°、第四关节做俯仰运动的角度范围为0—180°，第五关节做左右摆动的角度范围为-90°—90°，第六关节的滚转角度为360°，第七关节的切割行程角度为0—100°，从而使机械臂的作业区域可达7.6米，同时第五关节的左右摆动和第六关节的滚转能够应对各种复杂的密林及树木的各种形态。在本技术一个较佳实施例中，链锯采用大功率软启动直流电锯，具有速度快、扭矩大、震动小的特点，可以正反转，在堵转时可反转解脱，大大提高了机械臂作业的稳定性。在本技术一个较佳实施例中，臂身的材质为航空铝材，强度大，能承受较大的压力。在本技术一个较佳实施例中，供电系统的电压等级包括24V、48V、220V，220V电压与24V、48V不共地，48V电压为驱动器供电，220V电压为链锯供电。24V电压为所述机械臂的其它部件供电。本技术的有益效果是：本技术用清障机械臂代替人工实施方式，解决了10kV配网线路树木清障工作需停电由人工实施及部分线路段人工实施难以进行的问题，可以在人工难以实施及带电情况下进行树木清障，从而大大提高配网运行的可靠性、完全性及经济性，具有很高的安全、经济价值，同时可以向机器人带电作业项目发展，用以处理各类作业环境复杂的带电作业，具有很好的发展前景。附图说明图1是本技术10kV配网线路带电清障机械臂一较佳实施例的使用状态图；图2是所述10kV配网线路带电清障机械臂的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是所述控制系统的结构框图；图5是所述仿生脱臼关节的结构示意图；图6是所述伺服控制系统的系统框图；附图中各部件的标记如下：1、基座，2、臂身，21、第一节臂身，22、第二节臂身，23、第三节臂身，25、第五节臂身，3、关节，31、第一关节，32、第二关节，33、第三关节，34、第四关节，35、第五关节，36、第六关节，37、卡槽关节，4、链锯，5、第一伺服电动缸，6、第二伺服电动缸，7、载人工作斗，8、卡槽，90、液压管道，91、锁止盘卡槽，911、锁止盘光标传感器，912、换油阀门，92、活塞，93、摩擦片，94、锁止盘卡槽腔体，95、锁止盘，951、左片圆盘，952、右片圆盘，96、减速机，97、伺服电机，981、第一锁止盘安装法兰，982、第二锁止盘安装法兰，99、减速机输出法兰。具体实施方式下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1至图3，本技术实施例包括：一种10kV配网线路带电清障机械臂，包括机械本体、控制系统、为机械本体、控制系统供电的供电系统。机械本体为六轴六自由度关节型机械臂，包括基座1、五节臂身2、链锯4、卡槽8、六个关节及卡槽关节37、第一伺服电动缸5、第二伺服电动缸6。基座1为固定安装在高压带电作业车的载人工作斗7上的旋转平台，上部可回转一周。臂身2为空心腔体，由直流电机伺服驱动，优选地，所述臂身2采用航空铝材加工成空心腔体，即使长度达3.8米，但整个本体重量也仅为95kg，远远小于高压带电作业车载人工作斗7的额定荷载。链锯4是机械臂末端执行器，采用大功率软启动直流电锯，具有速度快、扭矩大、震动小的特点，可以正反转，在堵转时可反转解脱，可大大提高机械臂作业的稳定性。卡槽8呈簸箕状、固定在第六关节36的输出端，是链锯4的收放鞘。基座1与五节臂身2之间由六个关节3串联，每个关节3为单轴关节，分别为第一关节31至第六关节36，机械臂运动的实现由六个关节3联动完成，第一关节31、第三关节33、第四关节34、第五关节35、第六关节36均为RV-E减速机，该类减速机具有传动比范围大、扭转刚度大、传动效率高体积小等优点。基座1为第一关节31，可在水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种10kV配网线路带电清障机械臂，包括机械本体、控制系统、为机械本体、控制系统供电的供电系统，其特征在于，机械本体为六轴六自由度关节串联型机械臂，包括基座、五节臂身、链锯、卡槽、六个关节及卡槽关节、第一伺服电动缸、第二伺服电动缸；基座为固定安装在高压带电作业车的载人工作斗上的旋转平台，臂身为空心腔体，基座与五节臂身之间由六个关节串联，六个关节分别为第一关节至第六关节，其中基座为第一关节，第三关节和第四关节为仿生脱臼关节，第五关节为左右摆动姿态，第六关节为滚动姿态；卡槽呈簸箕状、固定在第六关节的输出端，与第二伺服电动缸共同构成卡槽关节，第一伺服电动缸安装在基座与第一节臂身之间；控制系统包括主控制器、遥控接收机、工业遥控器、伺服单元、监控单元；主控制器、遥控接收机安装于基座内，伺服单元包括驱动六个关节的六个伺服电机、驱动伺服电机的关节伺服电机驱动器、驱动链锯的链锯电机与卡槽电机、驱动链锯电机的软启动驱动器、驱动卡槽电机的限流驱动器；监控单元包括安装于第二节臂身、第三节臂身中部的震动传感器、安装于卡槽内侧的工频场强仪，驱动器、软启动驱动器、限流驱动器、震动传感器、工频场强仪、遥控接收机均与主控制器相连；供电系统为安装于载人工作斗内的蓄电池组组成的直流系统。...

【技术特征摘要】
1.一种10kV配网线路带电清障机械臂，包括机械本体、控制系统、为机械本体、控制系统供电的供电系统，其特征在于，机械本体为六轴六自由度关节串联型机械臂，包括基座、五节臂身、链锯、卡槽、六个关节及卡槽关节、第一伺服电动缸、第二伺服电动缸；基座为固定安装在高压带电作业车的载人工作斗上的旋转平台，臂身为空心腔体，基座与五节臂身之间由六个关节串联，六个关节分别为第一关节至第六关节，其中基座为第一关节，第三关节和第四关节为仿生脱臼关节，第五关节为左右摆动姿态，第六关节为滚动姿态；卡槽呈簸箕状、固定在第六关节的输出端，与第二伺服电动缸共同构成卡槽关节，第一伺服电动缸安装在基座与第一节臂身之间；控制系统包括主控制器、遥控接收机、工业遥控器、伺服单元、监控单元；主控制器、遥控接收机安装于基座内，伺服单元包括驱动六个关节的六个伺服电机、驱动伺服电机的关节伺服电机驱动器、驱动链锯的链锯电机与卡槽电机、驱动链锯电机的软启动驱动器、驱动卡槽电机的限流驱动器；监控单元包括安装于第二节臂身、第三节臂身中部的震动传感器、安装于卡槽内侧的工频场强仪，驱动器、软启动驱动器、限流驱动器、震动传感器、工频场强仪、遥控接收机均与主控制器相连；供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛宝松，马开明，韩先国，陈静，王琦，郭祥，刘阳，高山，解厚喜，施淮生，刘强，甄武东，夏炜，江广克，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司淮南供电公司，安徽理工大学，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34