变电站带电作业机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种变电站带电作业机器人，控制系统全部通过无线进行信号传递，从而提高作业人员的操作安全性能。它包括工作机和远程遥控指挥车，工作机主要由动力系统、执行机构、液压控制系统和操控系统组成，执行机构主要由行走机构、回转平台、多节绝缘臂组成的升降平台、六自由度液压机械臂构成，回转平台安装在行走机构上，升降平台与回转平台连接，六自由度液压机械臂与升降平台连接；液压控制系统包括液压泵，它与动力系统连接，液压泵还与行走机构上的油箱连接，液压泵通过分配阀分别与下部电磁换向阀A组、中央转换接头、上装电磁换向阀B组、机械臂液压伺服阀C组及各节绝缘臂驱动油缸和旋转马达连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压带电作业机器人，尤其涉及220kV作业环境需要的变电站带电作业机器人。
技术介绍
带电作业是电力设备测试、检修、改造的重要手段，它为提高供电可靠性，减少停电损失、保证电网安全做出了巨大贡献。带电作业对操作人员的技术水平和熟练程度、气候条件、安全防护用具等要求非常严格。由于担心安全隐患、缺乏合适的人身安全防护用具及带电作业技术培训不够等，部分地区对变电站带电作业内容进行了限制，致使变电站停电作业频繁，输、配电可靠性指标不能完成，从而给电力企业带来了很大的经济损失，给人民生活和生产带来了很大的不便。目前大型变电站带电设备套管清扫与清洗、设备RTV防污闪材料的喷涂、带电绝缘子零值检测、隔离开关除锈防护等现场作业任务均操作人员使用原始工具手动完成，其存在着如下缺陷:1、变电站设备由于置身户外，弥漫于空气中的工业污秽和自然污秽易沉积在设备表面形成污秽层，这些污秽物受雾、小雨等侵害，极易引发污闪事故。2、操作人员手工带电完成设备套管清扫与清洗、设备RTV防污闪材料的喷涂等工作，劳动强度极大，效率低，自动化水平低。3、人工带电作业安全防护、遮蔽要求非常严格，稍不注意就会出现短路电流，造成重大的安全事故，引发人身伤亡事故。人工带电作业有其困难与局限性，因此利用具有更强的安全性和适应性的机器人代替人工进行高危环境带电作业是非常必要，是符合时代发展要求的。申请人:申请的专利:ZL200510022502.5曾公开了一种拆除机器人，其特征是以电力驱动的液压挖掘机底盘的回转支架上安装由三臂四液压油缸和液压拆除头组成的工作装置。在高危、高险现场环境作业时，操作人员位于安全区域，遥控操作使液压拆除头完成拆除排险工作。由于采用电力驱动，必须通过电力电缆与作业现场电源连接，当拆除机器人行走或工作时，电力电缆将拖在工作机后面，极容易造成电力电缆被卡在拆除机器人行走机构下方或与附近的物体缠在一起。另外，采用直接取电驱动方式，工作现场是否具有电源供应也直接限制该拆除机器人在野外复杂环境下应用。拆除机器人整机金属材质，未采用任何绝缘防护，操作者不能借助其升降系统进行带电作业，因此该拆除机器人无法应用于变电站设备的带电作业。
技术实现思路
本技术的目的就是为解决上述现有技术不足，解决现有变电站人工带电作业劳动强度大、作业效率及自动化水平低，存在安全隐患、容易引发人身伤亡事故等问题，提供一种新型变电站带电作业机器人，代替人工完成变电站带电设备套管清扫与清洗、设备RTV防污闪材料的喷涂、带电绝缘子零值检测、隔离开关除锈防护带电作业任务，提高作业人员的操作安全性能。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种变电站带电作业机器人，它包括工作机和远程遥控指挥车，工作机主要由动力系统、执行机构、液压控制系统和操控系统组成，其中执行机构主要由行走机构、回转平台、多节绝缘臂组成的升降平台、六自由度液压机械臂构成，回转平台安装在行走机构上，多节绝缘臂组成的升降平台与回转平台连接，六自由度液压机械臂与多节绝缘臂组成的升降平台连接；液压控制系统包括液压泵，它与动力系统连接，液压泵还与行走机构上的油箱连接，液压泵通过分配阀分别与下部电磁换向阀A组、中央转换接头、上装电磁换向阀B组、机械臂液压伺服阀C组及各节绝缘臂驱动油缸和旋转马达连接，从而驱动整个执行机构动作；操控系统采用主从控制式，操作者位于远程遥控指挥车驾驶室内，作为主控方通过遥控指挥车控制手柄控制指挥车前进、后退、转向等运动，又可通过工作机控制手柄无线遥控进行工作机移动及升降机构、视频监控、带电作业工具等从控方的控制，并通过图像显示屏实时观察工作机上机械臂作业姿态，操控主手远程遥控机械臂夹持专用设备或工具完成变电站带电作业任务。所述行走机构采用履带式移动底盘结构，主要由底盘、履带架、左右行走马达、驱动轮、承重轮、履带、张紧缓冲装置以及两侧的四个液压支腿组成，左、右行走马达、左侧支腿液压缸1、左侧支腿液压缸I1、右侧支腿液压缸1、右侧支腿液压缸II均通过下部电磁换向阀A组与液压泵连接，控制手柄通过下部电磁换向阀A组驱动左、右行走马达，当两条履带运行速度相同时，机器人实现前进或后退运动，当两条履带速度不同时，机器人实现转向运动；在底盘上设有动力系统、回转平台以及油箱，在回转平台上还设有状态显示屏，用于伺服阀、关节限位、油位、油压、电源等状态指示。所述回转平台通过回转支承与底盘连接，在回转马达驱动下，实现平台及其附属各部件360°连续回转运动，回转马达通过上装电磁换向阀B组与液压泵连接。所述升降平台包括三节绝缘臂和机器人作业平台，三节绝缘臂安装于回转平台上，分为大臂、连接臂、前臂，其中大臂铰接到回转平台上，连接臂铰接于大臂上，前臂铰接于连接臂上，机器人作业平台铰接到前臂上；大臂油缸、连接臂油缸、前臂油缸、平衡油缸分别铰接于大臂、连接臂、前臂和机器人作业平台上，并通过上装电磁换向阀B组与液压泵连接，通过遥控指挥车内工作机控制手柄远程无线控制升降平台各节臂动作。所述六自由度液压机械臂是指美国kraft Telerobotics公司生产的液压机械臂，所述的机械臂与液压伺服驱动控制箱连接，两者通过支承绝缘子安装于机器人作业平台底架上面；在六自由度液压机械臂上设有腰部回转油缸、大臂俯仰油缸、小臂俯仰油缸、腕部俯仰油缸、腕部摆动油缸、手爪开合油缸、腕部旋转马达，它们均与液压伺服驱动控制箱内的机械臂液压伺服阀C组连接，机械臂液压伺服阀C组与液压泵连接；所述操控系统包括安装在六自由度液压机械臂各关节的电位计以及操控主手各关节的电位计，操控主手动作时各关节的电位计将各关节轴发生旋转角度即位置指令转化成电压信号到遥控指挥车的微控制器；微控制器将位置指令通过无线模块传递信息给液压伺服驱动控制箱，液压伺服驱动控制箱设有控制盒把信号转化为电压信号控制机械臂液压伺服阀C组，驱动六自由度液压机械臂各关节运动；六自由度液压机械臂的各关节电位计输出电压信号通过控制盒反馈到微控制器内，形成位置反馈，直到六自由度液压机械臂运动到与操控主手相应位置为止。所述机器人作业平台前端安装跟踪摄像机，用于实时观察六自由度液压机械臂作业情况；六自由度液压机械臂采用硬铝合金制造并设有手爪完成带电作业任务，手爪后端安装立体摄像机。所述动力系统为柴油发动机，通过联轴器与液压泵相连。所述遥控指挥车采用蓄电池驱动的轮式移动机构，轮式移动机构设有绝缘外壳。所述变电站带电作业机器人电气控制系统包括四部分:液压机械臂、工作机移动及升降机构、高空摄像机、带电作业工具。该机器人控制系统全部通过无线进行信号传递，保证了作业人员与高压电场完全隔离。其中液压机械臂由液压伺服控制器进行控制，工作机移动及升降机构、高空摄像机、带电作业工具由总线控制装置进行控制。操作者坐在远程遥控指挥车驾驶室内，通过遥控指挥车控制手柄控制指挥车前进、后退、转向等运动，又可通过工作机控制手柄进行工作机移动及升降机构、视频监控、带电作业工具的控制，并通过图像显示屏实时观察工作机上机械臂作业姿态，操控主手远程遥控机械臂夹持专用设备或工具完成变电站带电作业任务。所述液压泵通过吸油滤油器与油箱连接；液压泵通过管路分别与安全阀、压力表开关、单向阀连接，安全阀与回油管路连接；单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站带电作业机器人，其特征是，它包括工作机和远程遥控指挥车，工作机主要由动力系统、执行机构、液压控制系统和操控系统组成，其中执行机构主要由行走机构、回转平台、多节绝缘臂组成的升降平台、六自由度液压机械臂构成，回转平台安装在行走机构上，多节绝缘臂组成的升降平台与回转平台连接，六自由度液压机械臂与多节绝缘臂组成的升降平台连接；液压控制系统包括液压泵，它与动力系统连接，液压泵还与行走机构上的油箱连接，液压泵通过分配阀分别与下部电磁换向阀A组、中央转换接头、上装电磁换向阀B组、机械臂液压伺服阀C组及各节绝缘臂驱动油缸和旋转马达连接，从而驱动整个执行机构动作；操作者位于远程遥控指挥车驾驶室内，作为主控方通过遥控指挥车控制手柄控制指挥车前进、后退、转向等运动，又可通过工作机控制手柄远程无线遥控进行工作机移动及升降机构、视频监控、带电作业工具等从控方的控制，并通过图像显示屏实时观察工作机上机械臂作业姿态，操控主手远程无线遥控机械臂夹持专用设备或工具完成变电站带电作业任务。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，鲁守银，赵玉良，王振利，吕曦晨，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：