用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统及其作业方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统及其作业方法，该系统包括绝缘斗臂车和安装在绝缘斗臂车的绝缘臂前端的机器人作业平台，所述机器人作业平台包括主控子系统、机械臂子系统和工装子系统；所述机械臂子系统包括安装在机器人作业平台上A、B机械臂，所述A、B机械臂垂直交叉安装在机器人作业平台；所述工装子系统包括安装在位于下方的A机械臂上的夹线、压线一体化工装和安装在位于上方的B机械臂上的剥线工装，所述主控子系统对机械臂子系统和工装子系统进行控制。本发明专利技术提高了作业效率，缩短了作业时间，适应性强，解决了配网单回路、双回路狭小复杂场景下，现有机器人难以实现单回路、双回路场景的配网接引线问题。配网接引线问题。配网接引线问题。

【技术实现步骤摘要】
用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统及其作业方法


[0001]本专利技术涉及配电网作业领域，特别涉及一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统及其作业方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的快速发展，人民生产生活中对电力持续稳定供应的要求越来越高。配电网处于电力系统末端，是保证电力持续供给的关键环节，其可靠性在整个供电系统中占有非常重要的位置。目前，传统的配电网作业主要由人工进行，大多是工人穿戴绝缘服站立高空绝缘斗中进行剥线、接线作业，部分地区也会使用绝缘操作杆进行配电网带电作业。然而配电网线路通常十分紧凑，相间距离小，作业人员带电作业时易造成短路从而引发人身伤亡等事故。同时，这种作业方式劳动强度过大、工作效率低且作业危险系数高，部分地区配电网线路分布及地理条件恶劣，难以开展相关的带电作业，从而不得不在停电条件下进行线路的检修和维护，这对工业生产以及居民的生活体验造成了严重的影响。因此，在保证配电网带电作业人员的安全的同时，为了提高配电网带电作业效率，使用机器人代替人工进行配网作业显得越来越重要。
[0003]针对上述人工作业存在的问题，也有许多研究人员选择研制机器人平台来完成对应的配网作业；比如专利号：CN202120238601.1的技术专利公开了一种10kV配网机器人断线工具，包括旋转切刀、固定切刀和切刀驱动组件，旋转切刀与固定切刀铰接，切刀驱动组件包括切刀电机和切刀主动轮，切刀电机驱动切刀主动轮，旋转切刀边缘设有轮齿，切刀主动轮与旋转切刀啮合传动，包括刷毛，刷毛与轮齿接触，刷毛轴向与轮齿齿面平行。该专利主要是利用刷毛能够彻底扫除掉落至旋转切刀轮齿上的绝缘外皮屑、铝屑、钢屑等杂屑，避免旋转切刀与切刀主动轮啮合传动失效。专利申请号CN201910978724.6的专利技术公开了一种配网带电断、接引线机器人的作业机械手及作业方法，作业机械手包括多关节多自由度的机械臂和机械臂末端的作业工具，作业工具包括导线剥皮工具和C型线夹安装工具，两工具固定于指定位置，机械臂的端部和作业工具之间通过电动旋转接头的公、母头自动连接，机械臂根据需要先后连接导线剥皮工具和C型线夹安装工具至绝缘导线处进行导线剥皮和C型线夹安装操作。专利号 CN202011486616.6一种线上不停电作业机器人的专利技术人专利公开了一种线上不停电作业机器人。该机器人通过绝缘斗臂车或者其他举升装置送到配网线路上，并通过夹紧行走装置固定在导线上，然后机器人本体与斗臂车或者其他举升装置脱离，自主在绝缘导线上行走；其通过安装在机器人两侧的剥皮作业工具臂和线夹安装作业工具臂来分别完成导线剥皮作业和线夹安装作业；通过自动识别绝缘导线，分步完成绝缘导线剥皮动作、线夹安装动作，最终完成配网接引线作业；同时其安装在两侧的工具也可以替换为断引线工具，来完成配网断引线作业。专利申请号CN201910978780.X的专利技术专利公开了一种配网带电断、接引流线系统及其断、接引流线的方法，系统包括履带式式高空作业车和安装于其举升臂末端的作业机器人平台。作业机器人平台包括控制箱、机械臂
及其末端连接的作业工具，第一和第二两个机械臂均为多关节多自由度手臂，对称安装于控制箱的两侧，作业工具包括夹持工具、导线剥皮工具和线夹安装工具，夹持工具连接于第一机械臂的末端，主要用于夹持绝缘导线和引线，导线剥皮工具和线夹安装工具固定于控制箱的顶面，第二个机械臂通过其末端的电动旋转接头根据需要连接导线剥皮工具和线夹安装工具进行相应的操作。可使作业人员远离高空、高压的作业环境，提高作业安全性和作业人员的劳动强度。
[0004]然而，现有配网作业机器人系统大多采用机械结构剥线的方式，这种方式成本较高，一套剥线工装价格可能上万，且机械切割方式无法较好地适用于不同线径的引线，时常会出现卡刀的情况，这也就使得其剥线的成功率大大降低，存在剥线效率低下的问题。并且目前存在大多系统选择使用单独的夹线和压线工装，作业途中需要对工装进行更换，不仅增加了机器人路径规划的难度，也增加了作业时间。另一方面，由于配网作业所处的高压环境，目前许多机器人系统选择在机械臂末端和作业工装之间采用绝缘杆连接，避免该环境对机械臂造成损伤，但这种方式也很大程度的降低了作业精度，且绝缘杆容易损坏。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的诸多问题，并依据配网作业基本流程，本专利技术提供了一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统及其作业方法，该系统可以代替人力完成断接引线工作，降低作业人员的劳动强度，可以在不伤害内部铝芯的前提下完成不同线径的剥线任务，并且可以缩短时间，提高作业效率和作业过程的安全性。
[0006]为了达到上述技术目的，本专利技术提供了一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统，该系统包括绝缘斗臂车和安装在绝缘斗臂车的绝缘臂前端的机器人作业平台，所述机器人作业平台包括主控子系统、机械臂子系统和工装子系统；所述机械臂子系统包括安装在机器人作业平台上A机械臂和B机械臂，所述A机械臂、B机械臂垂直交叉安装在机器人作业平台；所述工装子系统包括安装在位于下方的A机械臂上的夹线、压线一体化工装和安装在位于上方的B机械臂上的剥线工装，所述主控子系统对机械臂子系统和工装子系统进行控制；
[0007]所述剥线工装包括齿轮箱驱动模块、激光剥皮头和切刀，所述激光剥皮头安装在齿轮箱驱动模块的输出轴的其中一端，在输出轴上开设有C型线槽，并在剥线过程中，将输电线置于C型线槽内，通过齿轮箱驱动模块带动激光剥皮头绕输电线360
°
旋转进行烧蚀剥线；所述切刀用于将激光烧蚀的输电线外皮剥除。
[0008]所述夹线、压线一体化工装包括底板、摆动气缸，夹线机构和压线机构，所述摆动气缸和压线机构固定安装在底板上，所述压线机构包括压线驱动电机、垂直于底板的双螺杆和螺纹连接在双螺杆上的上压线夹片、下压线夹片，所述驱动电机的输出轴通过传动机构与双螺杆连接，并带动双螺杆同时转动将上压线夹片和下压线夹片压紧；所述夹线机构包括安装在摆动气缸上的带轨气缸、安装在带轨气缸缸体上的固定夹片和安装在带轨气缸活塞端的活动夹片，所述活动夹片在带轨气缸的活塞收缩状态下与固定夹片组成完整的夹线线夹；所述摆动气缸带动带轨气缸左右摆动至与双螺杆垂直或平行；
[0009]所述夹线、压线一体化工装在A机械臂的控制下移动至引线的位置，通过摆动气缸带动带轨气缸摆动至与双螺杆垂直的方向夹持引线；夹持引线的夹线、压线一体化工装通
过A机械臂的控制移动至输电线剥除外皮的部位，并将输电线剥除外皮的部位置于下压线夹片的线槽内，通过摆动气缸带动带轨气缸摆动至与双螺杆平行的方向，将引线送入压线机构的上压线夹片和下压线夹片之间，并通过压线机构与输电线压接。
[0010]本专利技术进一步的技术方案：所述机器人作业平台还包括分别与主控子系统信号连接的视觉子系统、人机交互子系统和电源子系统，所述主控子系统包括系统控制箱、位于系统控制箱内的工控机、运动控制器A和运动控制器B；工控机接收视觉子系统的监测数据，并通过工业以太网将解算后的数据发送给运动控制器 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统，其特征在于：该系统包括绝缘斗臂车(1)和安装在绝缘斗臂车(1)的绝缘臂(100)前端的机器人作业平台(2)，所述机器人作业平台(2)包括主控子系统、机械臂子系统和工装子系统；所述机械臂子系统包括安装在机器人作业平台(2)上A机械臂(3)和B机械臂(4)，所述A机械臂(3)、B机械臂(4)垂直交叉安装在机器人作业平台(2)；所述工装子系统包括安装在位于下方的A机械臂(3)上的夹线、压线一体化工装(5)和安装在位于上方的B机械臂(4)上的剥线工装(7)，所述主控子系统对机械臂子系统和工装子系统进行控制；所述剥线工装(7)包括齿轮箱驱动模块(700)、激光剥皮头(701)和切刀(702)，所述激光剥皮头(701)安装在齿轮箱驱动模块(700)的输出轴(703)的其中一端，在输出轴(703)上开设有C型线槽(704)，并在剥线过程中，将输电线(10)置于C型线槽(704)内，通过齿轮箱驱动模块(700)带动激光剥皮头(701)绕输电线360
°
旋转进行烧蚀剥线；所述切刀(702)用于将激光烧蚀的输电线外皮剥除。所述夹线、压线一体化工装(5)包括底板(500)、摆动气缸(501)，夹线机构和压线机构，所述摆动气缸(501)和压线机构固定安装在底板(500)上，所述压线机构包括压线驱动电机(505)、垂直于底板的双螺杆(506)和螺纹连接在双螺杆(506)上的上压线夹片(507)、下压线夹片(508)，所述驱动电机(505)的输出轴通过传动机构与双螺杆(506)连接，并带动双螺杆(506)同时转动将上压线夹片(507)和下压线夹片(508)压紧；所述夹线机构包括安装在摆动气缸(501)上的带轨气缸(502)、安装在带轨气缸(502)缸体上的固定夹片(503)和安装在带轨气缸(502)活塞端的活动夹片(504)，所述活动夹片(504)在带轨气缸(502)的活塞收缩状态下与固定夹片(503)组成完整的夹线线夹；所述摆动气缸(501)带动带轨气缸(502)左右摆动至与双螺杆(506)垂直或平行；所述夹线、压线一体化工装(5)在A机械臂(3)的控制下移动至引线(11)的位置，通过摆动气缸(501)带动带轨气缸(502)摆动至与双螺杆(506)垂直的方向夹持引线(11)；夹持引线(11)的夹线、压线一体化工装(5)通过A机械臂(3)的控制移动至输电线(10)剥除外皮的部位，并将输电线(10)剥除外皮的部位置于下压线夹片(508)的线槽内，通过摆动气缸(501)带动带轨气缸(502)摆动至与双螺杆(506)平行的方向，将引线(11)送入压线机构的上压线夹片(507)和下压线夹片(508)之间，并通过压线机构与输电线(10)压接。2.根据权利要求1所述一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统，其特征在于：所述机器人作业平台(2)还包括分别与主控子系统信号连接的视觉子系统、人机交互子系统和电源子系统，所述主控子系统包括系统控制箱、位于系统控制箱内的工控机、运动控制器A和运动控制器B；工控机接收视觉子系统的监测数据，并通过工业以太网将解算后的数据发送给运动控制器A和运动控制器B，通过运动控制器A和运动控制器B分别实现A机械臂(3)和B机械臂(4)的运动控制，并通过工控机控制夹线、压线一体化工装(5)和剥线工装(7)的工作；所述视觉子系统包括安装在B机械臂(4)上的双目摄像头(6)和安装在机器人作业平台(2)上激光雷达、监控摄像头(9)，双目摄像头(6)和监控摄像头(9)通过USB串行通讯方式与系统控制箱内的工控机通讯连接，激光雷达通过以太网远程与工控机通讯连接，双目摄像头(6)、监控摄像头(9)和激光雷达用于完成对应的视觉识别定位，作业过程监控以及对现场的大范围三维重建功能；所述电源子系统主要硬件设备为锂电池及电源管理器，其与系统控制箱内的工控机之间采用RS485串行通讯。
3.根据权利要求1或2所述一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统，其特征在于：所述剥线工装(7)通过支座(8)安装在B机械臂(4)的前端，剥线工装(7)还包括走线模块，所述走线模块通过轴承座(710)与输出轴(703)转动连接，在轴承座(710)上开设有与C型线槽(704)开口相匹配的缺口；所述走线模块包括第一驱动电机(706)、第一齿轮传动机构(707)和走线辊(708)，第一驱动电机(706)和第一齿轮传动机构(707)通过安装板(705)安装在轴承座(710)上，所述走线辊(708)安装在第一齿轮传动机构(707)的输出轴；所述走线辊(708)的辊面为内凹的弧形面，位于输电线(10)上方，其弧形凹面与输电线(10)的弧度相匹配，并在B机械臂(4)带动剥线工装(7)在输电线(10)上移动时，第一驱动电机(706)驱动走线辊(708)沿着输电线(10)往复运动；所述切刀(702)为U型切刀，位于走线模块的正下方，在走线辊(708)与切刀(702)之间形成与C型线槽(704)在同一直线上的线槽，输电线(10)从C型线槽(704)的一端穿过C型线槽(704)后从走线辊(708)与走线槽(706)之间穿过。4.根据权利要求1或2所述一种用于狭小复杂工况的带电作业机器人接引线系统，其特征在于：所述压线机构还包括垂直安装在底板(500)上的压线支架(509)和压板(510)，所述压板(510)上端通过弹性压...

【专利技术属性】
技术研发人员：简旭，李劲彬，汪涛，陈隽，陈鑫，贺文朋，梅义胜，吴传奇，文雅钦，孙双学，李胜祖，彭欣，朱啸林，吴鑫，张亮，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉国网湖北省电力有限公司武汉供电公司湖北既济电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：