高压带电作业机器人专用声控扳手制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高压带电作业机器人专用声控扳手。它由扳手主体、声控发射启动遥控器和声控总成组成；其中所述扳手主体包括机械手夹持机构、外壳、电动机、减速机构、冲击传动机构、工作头；所述声控发射启动遥控器包括DSP，它与人机接口单元连接，同时DSP还与编码芯片连接，编码芯片与无线驱动单元连接；所述声控总成包括无线接收器，无线接收器与微控制器连接，微控制器通过光隔离电路与电机驱动电路连接，电机驱动电路与电机连接；同时，声控发射启动遥控器和电机驱动电路分别与电源连接；电机驱动电路通过电流反馈电路与微控制器构成闭环连接。它安全、可靠，操作方便，满足高压带电机器人作业任务的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高压带电作业电动工具领域，特别涉及一种声控发送、接收无线信号并进行电机电流闭环控制，以便控制高压带电作业机器人配电线路专用冲击扳手的剪切速度、方向和转矩的高压带电作业机器人专用声控扳手。技术背景为了提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对人身的威胁，从上世纪起，许多国家都先后开展了带电作业机器人的研究，我国也在2002年开始进行高压带电作业机器人产品化样机的研制。高压带电作业所用的扳手是高压带电作业机器人的专用作业工具之一，其主要功能是安装、拆卸需要检修的高压带电设备的螺纹联接，为完成其它作业任务做好准备。目前扳手应用技术中，电动扳手以电源或电源为动 力，应用方便和规格型号也较多，但多为人工手持主体、手工按压开关的形式，需要与工件近距离、准确定位操作，无法满足高压带电安全规则要求，也无法应用于机器人操作。并且，在目前高压带电作业机器人应用中，主要采用主从式作业机器人，工作人员双手操纵机器人的主手，已经不方便再使用机械动作驱动机器人来完成作业工具的开启和关闭。因此为高压带电作业机器人提供的电动扳手必须具有以下特点适用机器人操作、可适应现场高压作业环境、可解放工作人员双手并且可远程控制、利用冲击机制输出扭矩以方便操作。经对现有技术的文献检索发现，中华人民共和国国家知识产权局公开的，申请号为02135135. X名称为“高压带电作业机器人装置”的专利、申请号为02267831. X名称为“机器人高压带电作业装置”的专利、申请号为200610043219. 5名称为“带电作业绝缘平台”的专利，都提出可采用机器人进行带电作业，也简单指出机器人可利用所夹持专用工具完成高压带电作业，但未能再对专用工具进行具体、深入地研究及探索，更未能提供一种实施方案用于紧固和拆卸螺栓，使高压带电作业机器人无法充分发挥其优势，更无法拓展新领域、新应用。申请号为200510105873. x名称为“紧固装置”的专利，《机械工程与自动化》期刊2009年03期中的《自动拆卸螺母机器人工具的机械设计与研究》，都提供了一种可用于机器人的紧固装置，但前者使用范围只能限于对装配生产线上的工件进行拆装，后者限定于对轮毂结构的螺母进行自动拆卸。此两种形式体积偏大、结构复杂；并且为静力扭矩输出形式，在装配和拆卸中，需要有支点和反力臂来克服工具产生的反力矩，操作不方便；不具备远程控制特点；所以无法适应高压带电现场作业环境。申请号为201120113885. 8名称为“遥控电动喷枪”的专利，申请号98233672. I为名称为“电动遥控千斤顶”的专利，都在应用中提供了遥控操作的方案，但都为手工按压按钮，手动完成遥控操作，其无意达到具有可解放工作人员双手的特性，同样无法为高压带电作业所参考。由此可见，高压带电作业机器人专用工具存在较大的技术缺失，此种现状已经严重制约着带电作业机器人在电网中的实际应用和推广。
技术实现思路
本技术的目的在于解决下述问题，提供一种高压带电作业机器人专用声控扳手。控制器采用无线遥控的方式，声控总成以ATMEGA128单片机作为主控制器，电源模块具有过压、过流、低压、防反接保护功能，选用驱动电流大的电机驱动模块，采用电流反馈保护方法，可以对高压带电作业机器人扳手进行速度、方向和扭矩控制。这种声控扳手通过声控发射启动遥控器进行远程控制，比手动扳手更加安全、可靠，操作方便，满足高压带电机器人作业任务的要求。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种高压带电作业机器人专用声控扳手，它包括扳手主体，在扳手主体上设有声控总成，它与声控发射启动遥控器配合，声控总成控制扳手主体的电动机，电动机通过传动装置与冲击传动机构连接，冲击传动机构与安装在扳手主体上的工作头连接，驱动工作头 运动；所述声控总成包括安装在盒体内的微控制器，它与无线接收器连接，接收声控发射启动遥控器的信号；微控制器输出端与光隔离电路连接，光隔离电路与电机驱动电路连接，电机驱动电路与电动机连接；同时电动机还与电流反馈电路输入端连接，电流反馈电路输出端与微控制器连接；微控器、电机驱动电路均与电源连接，电源设置在扳手主体内；无线接收器与天线连接，盒体采用高导磁材料，盒体外壳上设有冷却风扇，盒体进风口设计盒体后侧部，与风扇出风口形成风道；在进出风口处布置金属丝网、出线口布置导电橡胶，同时电机驱动电路通过屏蔽电缆与电机相连，电源地线与电动扳手工具主体相连；所述电流反馈电路包括电流传感器、运算放大器、比较器，电流传感器采集电机驱动电路的电流，送入运算放大器，放大后的信号送入比较器，微控制器处理后控制电机驱动电路。所述电机驱动电路为PWM功率驱动装置，微控制器通过设置内部寄存器调整脉冲占空比来调整平均电压，向PWMO 口传递速度控制信号；通过输出高低电平，向DIR 口传递电机的运动方向信号。PWMO信号通过光隔离U4输入到三极管Q2基集，经过一级放大驱动大功率MOS管Q4门极，驱动电机的运转。DIR信号经过光隔离U5输入到三极管Q3控制继电器7、8脚的上电掉电,来控制电机的正反转。所述声控发射启动遥控器包括声音接收模块，它与DSP连接，DSP依次与编码芯片、载波振荡电路和无线放大发射电路连接，DSP还与状态指示单元以及电源连接。所述声音接收模块，包括主话筒、参考话筒、模拟放大电路、滤波电路、A/D转换电路。主话筒、参考话筒与模拟放大电路相连，模拟放大电路与滤波电路相连，滤波电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与DSP相连。所述扳手主体包括外壳、电动机、传动装置、冲击传动机构、工作头、电源开关、电源，电动机通过传动装置、冲击传动机构、工作头连接，电动机通过电源开关与电源连接；扳手主体前端设有与作业机器人连接的机械手夹持机构。所述传动装置为减速机构,它采用二级齿轮减速结构,包括一级齿轮、二级齿轮、POM滑动轴承；一级齿轮为变位斜齿轮，二级齿轮为圆柱直齿轮，齿轮轴支撑为POM滑动轴承，轴承嵌套在外壳壳体轴承室中。所述冲击传动机构为内滚珠螺旋槽冲击机构，包括传动输出轴，工作弹簧、套管、钢珠、主动冲击块、从动冲击块；传动轴一端与二级从动齿轮联接固定，另一端与套管铆接，中部与圆锥滚子轴承配合，轴承卡合在壳体中支撑传动输出轴；工作弹簧为压缩弹簧，一端通过垫片压于壳体挡槽，另一端压在主动冲击块端面上；套管内圆与传动输出轴铆接，随传动输出轴一起转动，外圆加工螺旋槽；主动冲击块内圆加工螺旋槽，与套管的螺旋槽形成钢珠活动空间，滚子运动驱动主动冲击块前后运动，套管前部设计有主动冲击块前移限位；从动冲击块一端设计配合冲击牙与主动冲击块牙啮合，另一端与工作头输出轴联接固定，工作头为微动万向结构套筒，沿套筒轴线小幅度角偏移。本技术所用外壳采用高强度工程塑料，设计有强度加强筋结构、部件定位槽结构、传动轴支撑结构；其中减速机构传动齿轮轴支撑、采用润滑材料POM嵌套形成轴承室，属于免润滑式滑动轴承类型。电动机采用永磁直流电动机，由一件镍铬电池电源提供动力，由电机驱动器部分控制转速和正反转方向，电机本体卡合在外壳定位支撑中，可实现固定和有效缓冲振动。 所述DSP采用功能强大的TMS320C5535，编码芯片采用PT2262，微控制器采用ATMEGA128本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压带电作业机器人专用声控扳手，其特征是，它包括扳手主体，在扳手主体上设有声控总成，它与声控发射启动遥控器配合，声控总成控制扳手主体的电动机，电动机通过传动装置与冲击传动机构连接，冲击传动机构与安装在扳手主体上的工作头连接，驱动工作头运动；所述声控总成包括安装在盒体内的微控制器，它与无线接收器连接，接收声控发射启动遥控器的信号；微控制器输出端与光隔离电路连接，光隔离电路与电机驱动电路连接，电机驱动电路与电动机连接；同时电动机还与电流反馈电路输入端连接，电流反馈电路输出端与微控制器连接；微控器、电机驱动电路均与电源连接，电源设置在扳手主体内；无线接收器与天线连接，盒体采用高导磁材料，盒体外壳上设有冷却风扇，盒体进风口设计盒体后侧部，与风扇出风口形成风道；在进出风口处布置金属丝网、出线口布置导电橡胶，同时电机驱动电路通过屏蔽电缆与电机相连，电源地线与电动扳手工具主体相连；所述电流反馈电路包括电流传感器、运算放大器、比较器，电流传感器采集电机驱动电路的电流，送入运算放大器，放大后的信号送入比较器，微控制器处理后控制电机驱动电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李运厂，赵玉良，戚晖，李健，
申请(专利权)人：山东电力研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：