移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统，连接机构包括第一连接端和第二连接端，第一连接端与第二连接端之间依次设置有万向旋转球、复位座和弹性元件，所述万向旋转球的一端连接第一连接端，另一端套设于第二连接端内部，且通过复位座与设置在第二连接端内部的弹性元件接触，使得第二连接端与第一连接端之间能够随着万向旋转球的运动，发生柔性角度调节。本发明专利技术在解决特高频检测的同时，也能适用于其他工业自动化场合下机械臂末端平面无法与操作平面平行的情况下需要自动找正的场合。

Universal spherical adaptive flexible connecting mechanism and detection system for mobile robots

The invention discloses a mobile robot universal ball adaptive flexible connecting mechanism and detection system, the connecting mechanism comprises a first connecting end and the second connecting end, the first connecting terminal and the second connecting ends are orderly arranged between a universal rotating ball, and a reset elastic element, one end of the universal rotary ball connected with the first connecting end of the other. One end is arranged on the second connecting end, and through the reset seat and connected inside the end second elastic element contact, makes the second end connected with the first connecting end can with the universal rotating ball movement, generating flexible angle adjustment. The invention can solve the UHF test and is suitable for other industrial automation occasions, when the end plane of the manipulator can not parallel to the operation plane, it needs automatic correction.

【技术实现步骤摘要】
移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统
本专利技术涉及一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统。
技术介绍
在现今的电力机器人应用领域，已经不在仅仅满足于利用机器人在室外对杆塔类设备进行巡视，而是需要机器人代替人工在全变电站的区域内进行巡视工作，其中变电站室内开关柜的局放检测就是其中一项重要的任务。通过在原有室外机器人上加载带电检测机械臂，利用机械臂来操作高度集成的局放传感器，对开关柜进行特高频、地电波及超声三项局放检测，通过机器人反馈的数据，巡检人员可以及时排查、维护开关柜的问题，保证变电站稳定运行。在局放检测三项检测项目中，特高频的检测需要将传感器完全贴合在柜体上，如果无法贴合或者传感器接触面与柜体检测面之间有缝隙，则测得的数据是无效的。然而受机器人导航、控制精度及机械臂加工制造精度等问题的影响，机器人底盘很难停靠在开关柜正确的巡检位置及角度上，最终造成局放传感器无法完全贴合在开关柜表面，则无法进行特高频的局放检测项目。现今针对此问题的解决方式大多为在机械臂的末端增加一个X轴或者Y轴方向上的旋转自由度，但是此方法只能针对机器人XY面与开关柜表面水平或者垂直方向有夹角的问题，如果需要全面解决这个问题，需要在机械臂末端增加两个自由度，且此方法需要再额外增加一套反馈系统，用来判断机械臂平面与开关柜表面之间的夹角，增加了控制的难度以及机械臂的负载。因此，如果要完成开关柜自主检测的目标，就需要保证末端局放传感器可以完全贴合在开关柜的视窗表面，为达到这一目标，则需要一种稳定可靠的，且方便控制的机构来配合机械臂进行检测操作。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统，本专利技术可以使得传感器紧贴在开关柜或其他待检测设备的主体上，从而可以达到检测的效果。本专利技术的第一目的是提供一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，本连接机构通过弹性元件与万向球的配合，能够在传感器无法完全贴合在开关柜或其他待检测设备表面时，调节自身的角度，进而改变传感器的角度与位置，使其完全紧密贴合于待检测设备表面，保证了检测的高效性。本专利技术的第二目的是提供一种基于上述万向球式自适应柔性连接机构的检测系统，该系统能够在移动机器人的机械臂无法将相应的传感器紧密贴合待检测设备表面时，进行自动自适应调节，以保证传感器紧密贴合待检测设备，无需复杂的控制程序，节省移动机器人的定位过程，保证了检测的精确性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与第二连接端之间依次设置有万向旋转球、复位座和弹性元件，所述万向旋转球的一端连接第一连接端，另一端套设于第二连接端内部，且通过复位座与设置在第二连接端内部的弹性元件接触，使得第二连接端与第一连接端之间能够随着万向旋转球的运动，发生柔性角度调节。这样的设计，使得连接机构在弹性元件的作用下具有柔性，且在万向旋转球的作用下，使第一连接端和第二连接端之间的相对距离和相对角度可调，以柔性传递第一连接端和第二连接端之间的作用力。优选的，所述弹性元件为弹簧。当然，本领域技术人员能够在本专利技术的工作原理的启示下，将弹性元件改变为其他装置，如波纹管等，这些属于容易想到的替换方案，理应属于本专利技术的保护范围。进一步的，所述第一连接端为固定支架，且固定支架中间设置有固定口，以连接万向旋转球。进一步的，所述第二连接端为筒状结构，且筒状结构的内沿与万向旋转球的外沿形状相适配，以容纳万向旋转球。进一步的，所述第二连接端与万向旋转球的连接处设置有调节栓，所述调节栓与万向旋转球的接触面设置有阻尼片，通过控制调节栓的行程以调节柔性连接机构的支撑力及反应速度。进一步的，所述第二连接端设置有通孔以容纳调节栓，且调节栓的前端设置有螺纹，与通孔上设置的螺纹相适配。进一步的，所述复位座为具有一突起部分的圆台结构，所述突起部分套装于弹性元件内，所述圆台结构底端接触万向旋转球。一种移动机器人全向自适应柔性检测系统，包括上述柔性连接机构、传感器和机械臂，所述第一连接端固定传感器，所述第二连接端固定于机械臂上，以实现机械臂与传感器之间的扭矩力的过渡和传递。所述传感器包括但不限于局放传感器、声音传感器、图像传感器、红外传感器、超声传感器和激光传感器。所述传感器的四周设置有多个压力传感器，以判断为传感器是否贴合于被检测设备表面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一套解决电力机器人自动进行特高频检测时无法贴合问题的机构，提高了机器人进行此类操作的效率。(2)本专利技术结构简单，实用性强，易于实现。(3)本专利技术在解决特高频检测的同时，也能适用于其他工业自动化场合下机械臂末端平面无法与操作平面平行的情况下需要自动找正的场合。(4)本专利技术采用的万向球连接机构的零件结构简单、牢靠，且易加工制作。(5)本专利技术提供了一种新颖的行程补差结构，为后续的设计提供了一种思路。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术万向球连接机构结构示意图；图3(a)和图3(b)为本专利技术的不同工作状态示意图；图4为本专利技术局放传感器压力传感器分布图；图5为本专利技术的应用示意图。其中，1、局放传感器，2、局放固定螺钉，3、局放固定螺母，4、局放固定支架，5、局放固定支架螺钉，6、柔性连接万向旋转球，7、柔性连接复位座，8、柔性连接复位弹簧，9、柔性连接调整螺钉，10、柔性连接阻尼片，11、柔性连接底座，12、柔性连接机械臂连接螺钉，13、机械臂末端。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在传感器无法与待检测设备的表面紧密贴合不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构以及检测系统。本申请的一种典型的实施方式中，将其使用到开关柜的局放检测中，如图1所示，提供一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构。当机器人定位精度良好，即当机器人XZ平面开关柜平面之间没有水平或者垂直方向的夹角时，特高频检测可通过局放传感器直接与开关柜柜体贴合来进行；但大多数情况下，机器人定位精度无法满足特高频检测的需求，即机器人XZ平面与开关柜平面之间必定会有一个水平或者垂直方向的夹角(或者两者都有)，则无法靠机械臂的对准来直接进行特高频的检测。此种情况下，两平面之间的夹角将通过万向球式自适应柔性连接机构的转角来进行弥补，从而使局放传感器表面在机械臂推力的作用下，完全压合在开关柜的表面。一种移动机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与第二连接端之间依次设置有万向旋转球、复位座和弹性元件，所述万向旋转球的一端连接第一连接端，另一端套设于第二连接端内部，且通过复位座与设置在第二连接端内部的弹性元件接触，使得第二连接端与第一连接端之间能够随着万向旋转球的运动，发生柔性角度调节。

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与第二连接端之间依次设置有万向旋转球、复位座和弹性元件，所述万向旋转球的一端连接第一连接端，另一端套设于第二连接端内部，且通过复位座与设置在第二连接端内部的弹性元件接触，使得第二连接端与第一连接端之间能够随着万向旋转球的运动，发生柔性角度调节。2.如权利要求1所述的一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：所述弹性元件为弹簧。3.如权利要求1所述的一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：所述第一连接端为固定支架，且固定支架中间设置有固定口，以连接万向旋转球。4.如权利要求1所述的一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：所述第二连接端为筒状结构，且筒状结构的内沿与万向旋转球的外沿形状相适配，以容纳万向旋转球。5.如权利要求1所述的一种移动机器人万向球式自适应柔性连接机构，其特征是：所述第二连接端与万向旋转球的连接处设置有调节栓，所述调节栓与万向旋转球的接触面设置有阻尼片，通过控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝永鑫，冀肖彤，任杰，周大洲，黄锐，许玮，李超英，李建祥，吕俊涛，慈文斌，栾贻青，张旭，杨尚伟，李希智，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东鲁能智能技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37