【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变电站作业机器人领域，具体涉及一种基于升降模块的变电站核相作业机构及其方法与算法。
技术介绍
1、随着电力机器人技术的不断发展，面临的任务的复杂度不断提升，对机器人的操作能力要求进一步提升。变电站架空线母线线高6-10米，核相过程中需同时将两个核相仪探头分别挂接上两根不同的架空线上，其核相作业过程目前主要通过人工完成，效率较低且存在一定安全隐患。
2、如公开号为us20230142724a1的专利公开了一种用于在带电操作中拆卸和安装高压线路 t 型连接器的装置，该装置取代人工带电操作方式，使操作者远离高空危险的操作环境，防止触电、高空坠落等事故的发生。高压线路t型连接器可通过末端执行器机构在带电条件下进行拆卸或安装，避免停电带来的负面影响，提高供电可靠性。
3、又如公开号为cn110112675a的专利公开了一种带电作业拆卸高压线t型线夹的装置，代替了人工带电作业的方式，能使操作人员远离高空、危险的作业环境，避免触电、高空坠落等意外情况发生；能够在带电的情况下通过末端执行机构对高压线t型线夹进行拆除作业，避免了停电带来的负面影响，提高供电可靠性。
4、再如公开号为cn110165603a的专利公开了一种带电作业安装高压线t型线夹的装置，代替了人工带电作业的方式，能使操作人员远离高空、危险的作业环境，避免触电、高空坠落等意外情况的发生；能够在带电的情况下通过末端执行机构对高压线t型线夹进行安装，避免了停电带来的负面影响，提高供电可靠性。
5、再如公开号为wo202023
6、上述专利为系列申请与国际申请的专利，缺陷在于需要人工操控与校正，十分繁琐不智能，而且效率较低且存在一定安全隐患。
技术实现思路
1、基于以上技术背景，本专利技术提供了一种基于升降模块的变电站核相作业机构及其方法与算法。
2、一种基于升降模块的变电站核相作业机构，包括核相仪、核相仪挂取机构、三维移动平台和升降车；所述核相仪由标准件核相仪挂钩和底部安装有铁片的吸附底盘构成，通过三维移动平台实现位置精确调整；通过核相仪挂取机构实现核相仪挂接和取下，最终实现变电站核相过程，变电站核相作业机构具有制造成本低，任务适应性强的特点，可以提高电力机器人线上检测作业效率，还提供针对该机构特殊设定的方法与算法进行适配，实现了脱离人工的智能化应用，
3、所述核相仪挂取机构，顶部为漏斗状对接器、漏斗状对接器中心安装有电磁铁，所述核相仪挂取机构底部为转向电机，转向电机输出轴和漏斗状对接器以及电磁铁固连，并可带动其旋转，
4、所述三维移动平台，在平面内包含两个相互垂直的丝杠导轨a和丝杠导轨b，所述丝杠导轨a其中一个方向有两个含相互平行的导轨，另一个方向的丝杠导轨b只有一个导轨，丝杠导轨b安装在丝杠导轨a上，丝杠导轨b上安装有转接板，转接板安装有电动升降杆，电动升降杆与丝杠导轨a和丝杠导轨b所组成的平面相垂直，所述三维移动平台底部安装三维移动平台摄像头，根据实时采集的图像识别架空线位置，
5、所述升降车顶部为绝缘平台，用于安装三维移动平台，所述升降车中部为x形升降机构，底部为移动底盘。
6、优选的，所述核相仪的吸附底盘底部外形和漏斗状对接器尺寸相匹配，通过电磁铁可实现紧密吸附。
7、优选的，所述核相仪的吸附底盘和漏斗状对接器均采用树脂材料3d打印而成，以便实现绝缘防护功能。
8、优选的，所述三维移动平台上的电动升降杆丝杠导轨a、丝杠导轨b所组成的平面相垂直。
9、优选的，所述升降车中的绝缘平台和x形升降机构的顶部两层均为绝缘的玻璃纤维制成。
10、优选的，所述升降车的升降高度为1.5-10米。
11、优选的，所述升降车的移动底盘内部包括电源、通信和控制系统。
12、一种核相作业机构的核相方法，包括以下过程:
13、核相作业机构初始状态为升降车处于收缩状态，丝杠导轨a、丝杠导轨b、电动升降杆均处在丝杠最低限位，核相仪挂取机构中的电磁铁上电，吸附核相仪底部的吸附底盘，以防止核相仪在挂接过程中掉落；
14、核相作业过程中，需要在两条架空线上分别挂接核相仪，提前备好两个核相仪；
15、挂接过程中，核相作业机构处于初始状态，通过三维移动平台摄像头判断架空线的位置，移动底盘根据识别的位置带动机构整体行驶到待核相作业的变电站架空线下方，升降车升高，使得核相仪接近架空线；调整三维移动平台的丝杠导轨a、丝杠导轨b、电动升降杆，对核相仪位置精密控制，核相仪摄像头判断核相具体位置，转向电机根据识别的具体位置转动，带动核相仪绕轴线转动，调整核相仪挂钩角度，使得核相仪通过核相仪挂钩挂上架空线，在核相仪摄像头判断核相仪挂钩挂上架空线后，电磁铁断电，核相仪和核相仪挂取机构分离，升降车回到收缩状态，丝杠导轨a、丝杠导轨b、电动升降杆归0，完成核相仪挂接动作；重复同样的步骤，挂接另一个核相仪；待两个核相仪均挂接到架空线上后，进行核相作业。
16、摘取过程中，电磁铁断电，通过三维移动平台摄像头判断架空线的位置，移动底盘根据识别的位置带动机构整体行驶到待核相作业的变电站架空线下方，升降车升高，使得核相仪挂取机构接近架空线上的核相仪；核相仪摄像头判断核相具体位置，根据识别的具体位置调整三维移动平台的丝杠导轨a、丝杠导轨b、电动升降杆，使得核相仪挂取机构的漏斗状对接器和核相仪的吸附底盘相贴合，电磁铁上电，核相仪挂取机构和核相仪相互连接。调整三维移动平台的丝杠导轨a、丝杠导轨b、电动升降杆，摘取核相仪，核相作业机构恢复初始状态。
17、一种核相作业机构的运动算法，包括以下过程:
18、所述核相仪挂取机构侧面为核相仪摄像头，采用图像处理与定位算法用来判断挂接具体位置。根据机构运动方式与材质构架提出了核相系统的动力学建模方法，由于在核相过程中，核相仪挂取机构和核相仪产生的重力会对核相过程产生影响，且高空挂接核相仪时风力等外部载荷的因素也会对核相过程产生影响，因此，需在建模过程中考虑外部载荷对机构产生的振动影响，并动力学方程中考虑重力。采用假设模态法对机构进行建模，如下是该机构的动力学方程：
19、；其中， m为质量正定阵， b为系统阻尼矩阵， k为刚度矩阵， f为科氏力和向心力矩阵， g为重力矩阵； θ为核相挂取机构的旋转角度， q代表旋转过程中核相仪振动的模态坐标， 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于升降模块的变电站核相作业机构，其特征在于，包括核相仪（1）、核相仪挂取机构（2）、三维移动平台（3）和升降车（4）；所述核相仪（1）由标准件核相仪挂钩（101）和底部安装有铁片的吸附底盘（102）构成，
2.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述核相仪（1）的吸附底盘（102）底部外形和漏斗状对接器（201）尺寸相匹配，通过电磁铁（202）可实现紧密吸附。
3.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述核相仪（1）的吸附底盘（102）和漏斗状对接器（201）均采用树脂材料3D打印而成，以便实现绝缘防护功能。
4.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述三维移动平台（3）上的电动升降杆（301）与丝杠导轨A（302）、丝杠导轨B（303）所组成的平面相垂直。
5.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述升降车（4）中的绝缘平台（401）和X形升降机构的顶部两层（402）均为绝缘的玻璃纤维制成。
6.根据权利要求5所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述升降
7.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述升降车（4）的移动底盘（403）内部包括电源、通信和控制系统。
8.基于权利要求1-7任一项所述的一种核相作业机构的核相方法，其特征在于：包括以下过程:
9.基于权利要求1-7任一项所述的一种核相作业机构的运动算法，其特征在于：包括以下过程:
10.基于权利要求1-7任一项所述的一种核相作业机构的运动算法，其特征在于：包括以下过程:
...【技术特征摘要】
1.一种基于升降模块的变电站核相作业机构，其特征在于，包括核相仪（1）、核相仪挂取机构（2）、三维移动平台（3）和升降车（4）；所述核相仪（1）由标准件核相仪挂钩（101）和底部安装有铁片的吸附底盘（102）构成，
2.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述核相仪（1）的吸附底盘（102）底部外形和漏斗状对接器（201）尺寸相匹配，通过电磁铁（202）可实现紧密吸附。
3.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述核相仪（1）的吸附底盘（102）和漏斗状对接器（201）均采用树脂材料3d打印而成，以便实现绝缘防护功能。
4.根据权利要求1所述的一种核相作业机构，其特征在于：所述三维移动平台（3）上的电动升降杆（301）与丝杠导轨a（302）、丝杠导轨b（303）所...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪祝年，陈通，汤程烨，周鹏，郭金坤，高丙团，李静，孙文凯，何嘉弘，李星宇，张纬怡，刘传德，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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