一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置，包括拧螺母电机、旋转轴、内六角套筒以及十字联轴架，十字联轴架与内六角套筒连接，拧螺母电机经旋转轴和十字联轴架驱动内六角套筒旋转，十字联轴架内设有旋转弹簧，旋转轴内设有移动弹簧。本发明专利技术采用的技术方案，旋转弹簧保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴，当套筒接触螺母后，通过作业臂的纵移使移动弹簧进一步压缩，具有更高的精度，实现套筒和螺栓完全裹覆。

Flexible end fastening device of bolt fastening robot for transmission line

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置
本专利技术涉及机器人
，具体涉及输电线路螺栓紧固机器人。
技术介绍
为了防止人工带电作业事故的发生，提高带电作业的排查和维修效率，输电线路作业机器人得到了广泛应用。现有的输电线路螺栓紧固机器人一般通过安装在末端装置的高清摄像头采集信息，再将信息传输到工作站，作业人员通过视频监测画面对线路故障进行远程操控维护。该方式虽然将作业人员从高空、高压的环境中解放出来，但是存在因风力影响而引起的输电线路晃动和视频范围有盲点等干扰情况，即使在对中后，也容易出现内六角形套筒难以完全裹覆螺母的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种用于输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置，在螺栓对中后，便于实现套筒和螺栓完全裹覆。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置，包括拧螺母电机、旋转轴、内六角套筒以及十字联轴架，十字联轴架与内六角套筒连接，拧螺母电机经旋转轴和十字联轴架驱动内六角套筒旋转，十字联轴架内设有旋转弹簧，以保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴，旋转轴内设有移动弹簧，当内六角套筒接触螺母后，通过机械臂的纵移使移动弹簧进一步压缩。优选的，所述内六角套筒内置摄像头。优选的，所述拧螺母电机的轴向与内六角套筒的轴向垂直。优选的，两个柔性末端紧固装置配合进行螺栓紧固，其中一个与螺栓头配合，另一个与螺母配合。本专利技术采用的技术方案，具有如下有益效果：r>十字联轴架内设有旋转弹簧，以保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴。旋转轴内设有移动弹簧，当套筒接触螺母后，通过作业臂的纵移使移动弹簧进一步压缩，具有更高的精度，因而在对中后，实现套筒和螺栓完全裹覆。本专利技术采用的具体技术方案及其带来的有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图中予以详细的揭露。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1a是本专利技术实施例的螺栓紧固机器人主体结构图一；图1b是本专利技术实施例的螺栓紧固机器人主体结构图二；图2a是本专利技术实施例的机器人柔性末端装置结构图一；图2b是本专利技术实施例的机器人柔性末端装置结构图二；图3是本专利技术实施例的套筒相对于螺栓的偏转角度示意图；图4是本专利技术实施例的旋转螺母前的受力分析图；图5是本专利技术实施例的柔性角度临界示意图；图6是本专利技术实施例的十字绞受力矩分析。具体实施方式下面结合本专利技术实施例的附图对本专利技术实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1(a、b)所示：一种输电线路螺栓紧固作业机器人，其整体结构由柔性末端紧固装置1.1、行走轮1.2、等电位轮1.3、夹爪1.4、机械臂1.5以及箱体1.6等组成。其中，多自由度机械臂由旋转关节1.7、纵移关节1.8、伸缩关节1.9和旋转关节1.10组成，具体动作方向参考图1(a、b)所示，可实现伸缩和旋转运动，调整柔性末端紧固装置的位置。机器人柔性末端紧固装置具体结构如图2(a、b)所示，包括内六角套筒2.1、十字联轴架2.2、旋转轴2.3、拧螺母电机2.4和内置摄像头2.5。十字联轴架2.2内设有旋转弹簧2.6，以保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴。旋转轴内设有移动弹簧2.7，当套筒接触螺母后，通过作业臂的纵移使移动弹簧进一步压缩。两个柔性末端紧固装置配合进行螺栓紧固，在螺栓对中前，一端先将螺栓头锁紧，拧螺母装置缓缓移向螺母。根据不同的情况，控制机械臂的给进；当套筒相对于螺母的偏角到达规定角度后，套筒带动螺母进行旋转；对套筒进行受力分析和临界角度计算，利用柔顺控制方法调节旋转过程中机械臂的位姿，使套筒与螺母六角对准，完成裹覆。一种输电线路螺栓紧固机器人的螺栓对中控制方法，其运行所需的机器人主体结构如上述参见上述记载。具体实施时，依据套筒与螺母之间的偏角，设定偏差角阈值θmax，(由经验确定，一般情况下可设θmax＝15°)制定相应对中策略。套筒相对于螺母的偏角有三种情况：1)套筒相对于螺母几乎没有偏差(在这里可以认为套筒相对于螺母的偏角小于5°)，只是六边形有所偏差，则直接控制旋转关节1.7进行给进，对螺母进行旋转，使螺母和套筒的六边形对准，当弹簧恢复其形变量后，实施螺栓紧固策略。2)套筒相对于螺母存在大小为θ(|θ|≤θmax)的偏差，此时依据偏差角度变化判断是否开始旋转对准，分析给进螺母的圈数判断此次对准是否能够成功，若不能，则控制机械臂根据摄像头进行微调后重新进行螺栓对准。如图3所示，以套筒相对于螺母向下偏θ1的角度为例，可计算：S＝l*sinθ1l1＝cosθ1*l此刻控制电机给进，移动弹簧压缩，由此可得：δ＝ΔlΔl＝P*n式中，P是螺母内螺纹的螺距，n是螺母内螺纹圈数。基于上述公式可以推导得到关于θ2的关系公式，若套筒给进圈数过多，会导致上端螺母偏离套筒过多，难以实现对准；若套筒给进圈数很小，同样会难以对准。经计算，当Δl在0＜Δl≤lmax的范围内时，能保证对准，即0＜δ≤lmax，其中lmax由套筒与螺栓的半径推算获得，lmax＝tanθe*2r。因此，在给进的过程中可通过θ2的值来判断是否进行旋转，θ1、θ2是可以根据角度传感器测量的，在δ规定的范围内，根据不同的θ1的值，计算并监测θ2的值，当θ2≤5°时，套筒对螺栓进行旋转，使螺母的六角形与套筒的内六角形对准。3)套筒相对于螺栓的偏差角过大，|θ|＞θmax，即使通过作业臂的纵移压缩也无法实现套筒和螺栓完全裹覆，则需要重新调节机械臂进行对准。具体实施时，为采用柔顺控制方法调节机械手的位姿，首先，对已经可以进行旋转的螺母进行受力分析。如附图4所示，由于力的作用是相互的，套筒的受力即为螺母的反作用力。通过对已经可以进行旋转的螺母进行受力分析得到套筒旋转前的受力分析，减少在套筒旋转过程中对螺母的损坏。旋转螺母前的几何协调方程为：受力平衡方程为：物理方程为：由此可得：其中，u-u0＝R-r-lp(θ-θ0)-u0，套筒的半径为R,螺栓的半径为r,u为柔顺中心C沿X轴方向的平移误差，x为轴端中心沿X轴方向的平移误差，θ为轴的轴线相对于Z轴的角度误差。具体实施时，为防止出现在螺栓进入套筒的过程中，偏角过大，超出其柔性范围，无法完成螺栓的对准工作的情况，需讨论柔性角度的临界情况，即求解临界角度θe和临界深度lmax。如附图5所示，其中R为套筒的半径；r为螺母的半径；l为套筒进入螺母的深度。2(R-r)/tanθe＝2rtanθe解得：lmax＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置，其特征在于：包括拧螺母电机、旋转轴、内六角套筒以及十字联轴架，十字联轴架与内六角套筒连接，拧螺母电机经旋转轴和十字联轴架驱动内六角套筒旋转，十字联轴架内设有旋转弹簧，以保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴，旋转轴内设有移动弹簧，当内六角套筒接触螺母后，通过机械臂的纵移使移动弹簧进一步压缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种输电线路螺栓紧固机器人柔性末端紧固装置，其特征在于：包括拧螺母电机、旋转轴、内六角套筒以及十字联轴架，十字联轴架与内六角套筒连接，拧螺母电机经旋转轴和十字联轴架驱动内六角套筒旋转，十字联轴架内设有旋转弹簧，以保证内六角套筒在不受外力时与旋转轴同轴，旋转轴内设有移动弹簧，当内六角套筒接触螺母后，通过机械臂的纵移使移动弹簧进一步压缩。


2.根据权利要求1所述的一种输电线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：任新新，王永平，陈涛涛，吕新庭，梁水军，王伟骥，王炜，陈亚芳，刘能，梁伟明，吕海翔，赵俊，
申请(专利权)人：新昌县新明实业有限公司，国网浙江新昌县供电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33