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一种电力线带电作业 机器人电控系统及电控方法

阅读：1011发布：2020-11-18

专利汇可以提供一种电力线带电作业机器人电控系统及电控方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及电力控制的技术领域，更具体地，涉及一种电力线带电作业机器人电控系统及电控方法，包括拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱、UPS箱、电池箱、远程操作器以及控制器，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均安装于工装台且连接于控制器，所述控制器通过WIFI与远程操作器连接，所述远程操作器连接有摄像系统，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均连接于UPS箱和电池箱。本发明可远程操作带电作业机器人实现带电作业机器人对高压输电线隔离连接板上的螺栓进行拆除和安装，提高带电作业的安全性和可靠性，且操作方便，能够减少人工高压带电作业项目，降低人工带电工作的危险性。，下面是一种电力线带电作业机器人电控系统及电控方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电力线带电作业机器人电控系统，所述带电作业机器人设有工装台，其特征在于，所述电控系统包括用于拆卸过程控制的拆卸电器箱、用于安装过程控制的安装电器箱、用于等电位过程控制和悬挂控制的公用电器箱、UPS箱、电池箱、远程操作器以及控制器，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均安装于工装台且连接于控制器，所述控制器通过WIFI与远程操作器连接，所述远程操作器连接有用于获取带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像系统，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均连接于UPS箱和电池箱。
2.根据权利要求1所述的电力线带电作业机器人电控系统，其特征在于，所述公用电器箱包括第一摄像系统以及用于控制等电位过程和悬挂过程的第一伺服驱动，所述第一摄像系统与控制器连接，所述第一伺服驱动包括电机M1、M2、 M3、 M4 ，所述电机M1、M2、 M3、 M4逐个串联连接至控制器。
3.根据权利要求1所述的电力线带电作业机器人电控系统，其特征在于，所述拆卸电器箱包括第二摄像系统以及用于控制拆卸过程的第二伺服驱动，所述第二摄像系统与控制器连接，所述第二伺服驱动包括电机M5、M6、 M7、 M8、M9，所述电机M5、M6、 M7、 M8、M9逐个串联连接至控制器。
4.根据权利要求1所述的电力线带电作业机器人电控系统，其特征在于，所述安装电器箱包括第三摄像系统以及用于控制安装过程的第三伺服驱动，所述第三摄像系统与控制器连接，所述第二伺服驱动包括电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21，所述电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21逐个串联连接至控制器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电力线带电作业机器人电控系统，其特征在于，所述摄像系统包括多组可多方位监控带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像组，所述摄像组至少包括四部摄像机。
6.一种电力线带电作业机器人电控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10. 控制带电作业机器人与电力线建立等电位状态；
S20. 控制带电作业机器人的工装台悬挂至电力线；
S30. 控制带电作业机器人破碎螺母并推出螺栓和螺母；
S40. 控制带电作业机器人对位新螺栓与隔离开关连接板，并通过拧紧新螺母至新螺栓安装隔离开关连接板。
7.根据权利要求6所述的电力线带电作业机器人电控方法，其特征在于，步骤S10中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2及电机M3驱动进行平面移动和旋转使得气动夹指对齐电力线，控制器控制等电位气缸驱动气动夹指夹紧电力线构建等电位状态，所述移动平面和旋转操作在摄像系统多方位监控下进行。
8.根据权利要求6所述的电力线带电作业机器人电控方法，其特征在于，步骤S20中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2、电机M4驱动进行空间线性移动，控制公用电器箱的电机M3驱动进行旋转对齐将工装台悬挂至电力线。
9.根据权利要求6所述的电力线带电作业机器人电控方法，其特征在于，步骤S30按以下步骤进行：
S31. 控制器控制推动机构将拆卸装置推动到指定位置；
S32. 由电机M5控制夹持机构的夹爪移动到电力线位置；
S33. 由电机M6控制夹持机构进行夹持动作并固定夹持机构；
S34. 由电机M7、M8、M9控制第一三轴滑台进行X、Y、Z轴移动，将破碎机构对准螺母；
S35. 破碎机构破碎螺母后，控制破拆机构气缸推出螺栓和螺母；
S36. 在破碎装置与升降平台连接完成后，由电机M6控制夹持机构松开。
10.根据权利要求6至9任一项所述的电力线带电作业机器人电控方法，其特征在于，步骤S40按以下步骤进行：
S41. 控制推动机构将安装装置推动到指定位置；
S42. 由电机M10驱动定位夹板机构定位使左右夹板与线夹面平行；
S43. 由电机M11、M12控制机械手分别夹持电力线和电力线圆端；
S44. 由电机M13、M14、M15控制第二三轴滑台移动使螺栓和电力线平面定位，由电机M16旋转完成螺栓与隔离开关连接板的对位；
S45. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现扳手与螺母的对位，并将螺母卡入套筒；
S46. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现螺栓与螺母的对位，并驱动电机M20旋转拧紧螺母；
S47. 重复步骤S44 S46，直至螺母全部拧紧；
~
S48. 由电机M21控制夹板机构松开；
S49. 在安装装置与升降平台连接完成后，由电机M11、M12控制机械手松开。

说明书全文

一种电力线带电作业 机器人电控系统及电控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力控制的技术领域，更具体地，涉及一种电力线带电作业机器人电控系统及电控方法。

背景技术

[0002] 在常见的110kV高压输电线路网中分布着很多隔离开关连接板，这些隔离开关连接板常年裸露在室外，由于受到环境和地理因素的影响，导致隔离开关连接板出现螺栓松动、腐蚀等不同程度的破坏。这种破坏直接影响到电网安全，若发生断线事故，需要将损坏的连接板和螺栓进行更换，在维修时需对该母线供电的所有区域进行断电，大规模断电会造成重大的经济损失。

[0003] 为避免维修时大规模断电导致的经济损失，常采用人工在高空进行带电作业方式进行拆接，但这种由人工在地电位或等电位带电作业的方式会受到带电作业距离的限制，作业人员难以操作，导致达不到螺栓紧固的目的，且扳手套筒在一定程度上对螺栓拧紧操作也具有一定的局限性。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电力线带电作业机器人电控系统及电控方法，通过远程操作实现对电力线隔离开关连接板上的螺栓进行拆除和安装。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种电力线带电作业机器人电控系统，所述带电作业机器人设有工装台，所述电控系统包括用于拆卸过程控制的拆卸电器箱、用于安装过程控制的安装电器箱、用于等电位过程控制和悬挂控制的公用电器箱、UPS箱、电池箱、远程操作器以及控制器，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均安装于工装台且连接于控制器，所述控制器通过WIFI与远程操作器连接，所述远程操作器连接有用于获取带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像系统，所述拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均连接于UPS箱和电池箱。

[0006] 本发明的电力线带电作业机器人电控系统，UPS箱和电池箱为电控系统提供电源，通过摄像系统获取实时画面并传输至控制器再由控制器传输至远程操作器，操作人员通过远程操作器观察机器人与连接板之间的空间位置关系，向控制器发送控制命令，通过拆卸电器箱控制拆卸过程，通过安装电器箱控制安装过程，通过公用电器箱控制等电位过程和悬挂过程，各操作过程相互配合完成相应工作。本发明可远程操作带电作业机器人实现带电作业机器人对高压输电线隔离连接板上的螺栓进行拆除和安装，提高带电作业的安全性和可靠性。

[0007] 进一步地，所述公用电器箱包括第一摄像系统以及用于控制等电位过程和悬挂过程的第一伺服驱动，所述第一摄像系统与控制器连接，所述第一伺服驱动包括电机M1、M2、 M3、 M4 ，所述电机M1、M2、 M3、 M4逐个串联连接至控制器。等电位过程中需要控制公用电器箱的三个电机驱动，进行空间线性移动以及旋转对齐，且等电位操作过程在第一摄像系统的协助下进行；悬挂过程需要公用电器箱的四个电机驱动，进行空间线性移动以及旋转对齐，先在空间进行初对齐，再通过旋转进行对齐完成悬挂动作，且悬挂操作过程也在第一摄像系统协助下进行。

[0008] 进一步地，所述拆卸电器箱包括第二摄像系统以及用于控制拆卸过程的第二伺服驱动，所述第二摄像系统与控制器连接，所述第二伺服驱动包括电机M5、M6、 M7、 M8、M9，所述电机M5、M6、 M7、 M8、M9逐个串联连接至控制器。在拆卸过程，第二伺服驱动分别控制夹持机构、推动机构、破碎机构等相关机构动作控制拆卸动作；且拆卸过程在第二摄像系统的协助下进行。

[0009] 进一步地，所述安装电器箱包括第三摄像系统以及用于控制安装过程的第三伺服驱动，所述第三摄像系统与控制器连接，所述第二伺服驱动包括电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21，所述电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21逐个串联连接至控制器。在安装过程中，由第二伺服驱动分别控制的定位夹板机构、机械手、三轴滑台等相关机构动作控制安装过程，且安装过程在第三摄像系统的协助下进行。

[0010] 进一步地，所述摄像系统包括多组可多方位监控带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像组，所述摄像组至少包括四部摄像机。四部摄像机便于操作人员对带电机器人与连接板之间空间位置关系的观察，保证操作的准确性。

[0011] 本发明还提供一种电力线带电作业机器人电控方法，包括以下步骤：S10. 控制带电作业机器人与电力线建立等电位状态；
S20. 控制带电作业机器人的工装台悬挂至电力线；
S30. 控制带电作业机器人破碎螺母并推出螺栓和螺母；
S40. 控制带电作业机器人对位新螺栓与隔离开关连接板，并通过拧紧新螺母至新螺栓安装隔离开关连接板。

[0012] 本发明的电力线带电作业机器人电控方法，操作人员可通过观察带电作业机器人与连接板之间的空间位置关系，根据情况人工操作手柄或工控触摸屏按钮向控制器发送控制命令操作相应的机构和工装台，配合完成相应的工作。本发明的带电作业机器人可通过无线控制方式实现控制，操作距离不受影响，受环境因素影响较小，可操作性强；且操作方便，能够减少人工高压带电作业项目，降低人工带电工作的危险性。

[0013] 优选地，步骤S10中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2及电机M3驱动进行平面移动和旋转使得气动夹指对齐电力线，控制器控制等电位气缸驱动气动夹指夹紧电力线构建等电位状态，所述移动平面和旋转操作在摄像系统多方位监控下进行。本发明通过控制器发送指令能够快速地将带电作业机器人与电力线建立等电位状态，保证后续带电作业的安全性和稳定性。

[0014] 优选地，步骤S20中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2、电机M4驱动进行空间线性移动，控制公用电器箱的电机M3驱动进行旋转对齐将工装台悬挂至电力线。将工装台悬挂至电力线便于后续安装过程与拆卸过程的进行。

[0015] 优选地，步骤S30按以下步骤进行：S31. 控制器控制推动机构将拆卸装置推动到指定位置；
S32. 由电机M5控制夹持机构的夹爪移动到电力线位置；
S33. 由电机M6控制夹持机构进行夹持动作并固定夹持机构；
S34. 由电机M7、M8、M9控制第一三轴滑台进行X、Y、Z轴移动，将破碎机构对准螺母；
S35. 破碎机构破碎螺母后，控制破拆机构气缸推出螺栓和螺母；
S36. 在破碎装置与升降平台连接完成后，由电机M6控制夹持机构松开。

[0016] 本发明通过控制器控制拆除损坏的连接板和螺栓，在拆卸过程中无需断电，能够避免大规模停电导致的经济损失。

[0017] 优选地，步骤S40按以下步骤进行：S41. 控制推动机构将安装装置推动到指定位置；
S42. 由电机M10驱动定位夹板机构定位使左右夹板与线夹面平行；
S43. 由电机M11、M12控制机械手分别夹持电力线和电力线圆端；
S44. 由电机M13、M14、M15控制第二三轴滑台移动使螺栓和电力线平面定位，由电机M16旋转完成螺栓与隔离开关连接板的对位；
S45. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现扳手与螺母的对位，并将螺母卡入套筒；
S46. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现螺栓与螺母的对位，并驱动电机M20旋转拧紧螺母；
S47. 重复步骤S44 S46，直至螺母全部拧紧；
~
S48. 由电机M21控制夹板机构松开；
S49. 在安装装置与升降平台连接完成后，由电机M11、M12控制机械手松开。

[0018] 本发明通过控制器控制安装连接板和新螺栓，操作方便，易于实现螺栓的紧固，克服了人工在等电位作业的方式下操作螺栓的局限性。

[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明的电力线带电作业机器人电控系统，可远程操作带电作业机器人实现带电作业机器人对高压输电线隔离连接板上的螺栓进行拆除和安装，提高带电作业的安全性和可靠性；
（2）本发明的电力线带电作业机器人电控方法，带电作业机器人可通过无线控制方式实现控制，操作距离不受影响，受环境因素影响较小，可操作性强；且操作方便，能够减少人工高压带电作业项目，降低人工带电工作的危险性。
附图说明

[0020] 图1为本发明的电力线带电作业机器人电控系统的整体架构图。

[0021] 图2为本发明的电力线带电作业机器人电控系统的电机与气缸电器连接图。

[0022] 图3为电力线带电作业机器人电控方法的拆卸流程。

[0023] 图4为电力线带电作业机器人电控方法的安装流程。

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0025] 实施例一如图1至图2所示为本发明带电作业机器人电控系统的实施例，带电作业机器人设有工装台，电控系统包括用于拆卸过程控制的拆卸电器箱、用于安装过程控制的安装电器箱、用于等电位过程控制和悬挂控制的公用电器箱、UPS箱、电池箱、远程操作器以及控制器，拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均安装于工装台且连接于控制器，控制器通过WIFI与远程操作器连接，远程操作器连接有用于获取带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像系统，拆卸电器箱、安装电器箱、公用电器箱均连接于UPS箱和电池箱。本实施例的远程操作器采用市售工控windows平板电脑，操作人员通过手柄或工控触摸屏按钮向控制器发送控制命令，操作相应机构和工装台，配合完成相应工作。

[0026] 本实施例在实施时，UPS箱和电池箱为电控系统提供电源，通过摄像系统获取实时画面并传输至控制器再由控制器传输至远程操作器，操作人员通过远程操作器观察机器人与连接板之间的空间位置关系，向控制器发送控制命令，通过拆卸电器箱控制拆卸过程，通过安装电器箱控制安装过程，通过公用电器箱控制等电位过程和悬挂过程，各操作过程相互配合完成相应工作。

[0027] 其中，公用电器箱包括第一摄像系统以及用于控制等电位过程和悬挂过程的第一伺服驱动，第一摄像系统与控制器连接，第一伺服驱动包括电机M1、M2、 M3、 M4 ，电机M1、M2、 M3、 M4逐个串联连接至控制器。等电位过程中需要控制公用电器箱的三个电机驱动，进行空间线性移动以及旋转对齐，且等电位操作过程在第一摄像系统的协助下进行；悬挂过程需要公用电器箱的四个电机驱动，进行空间线性移动以及旋转对齐，先在空间进行初对齐，再通过旋转进行对齐完成悬挂动作，且悬挂操作过程也在第一摄像系统协助下进行。

[0028] 拆卸电器箱包括第二摄像系统以及用于控制拆卸过程的第二伺服驱动，第二摄像系统与控制器连接，第二伺服驱动包括电机M5、M6、 M7、 M8、M9，电机M5、M6、 M7、 M8、M9逐个串联连接至控制器。在拆卸过程，第二伺服驱动分别控制夹持机构、推动机构、破碎机构等相关机构动作控制拆卸动作；且拆卸过程在第二摄像系统的协助下进行。

[0029] 安装电器箱包括第三摄像系统以及用于控制安装过程的第三伺服驱动，第三摄像系统与控制器连接，第二伺服驱动包括电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21，电机M10、M11、 M12、 M13、M14、M15、M16、 M17、 M18、M19、M20、M21逐个串联连接至控制器。在安装过程中，由第二伺服驱动分别控制的定位夹板机构、机械手、三轴滑台等相关机构动作控制安装过程，且安装过程在第三摄像系统的协助下进行。

[0030] 摄像系统包括多组可多方位监控带电作业机器人与连接板之间空间位置关系的摄像组，摄像组至少包括四部摄像机。四部摄像机便于操作人员对带电机器人与连接板之间空间位置关系的观察，保证操作的准确性。

[0031] 本实施例中所有电机通过强抗干扰的超七类网线逐个串联至控制器，所有电器箱与电机通过成熟、可靠、强抗干扰的工业 EtherCAT 总线连接，等电位气缸、破拆机构气缸通过I/O口与公用电器箱连接。为保证高空作业的安全性，本实施例的控制器的输入端连接有风速传感器，在检测到风速超过设定风速时，则停止操作。

[0032] 实施例二如图3至图4所示为本发明带电作业机器人电控方法的实施例，包括以下步骤：
S10. 控制带电作业机器人与电力线建立等电位状态；
S20. 控制带电作业机器人的工装台悬挂至电力线；
S30. 控制带电作业机器人破碎螺母并推出螺栓和螺母；
S40. 控制带电作业机器人对位新螺栓与隔离开关连接板，并通过拧紧新螺母至新螺栓安装隔离开关连接板。

[0033] 本实施例在实施时，操作人员可通过观察带电作业机器人与连接板之间的空间位置关系，根据情况人工操作手柄或工控触摸屏按钮向控制器发送控制命令操作相应的机构和工装台，配合完成相应的工作。

[0034] 步骤S10中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2及电机M3驱动进行平面移动和旋转使得气动夹指对齐电力线，控制器控制等电位气缸驱动气动夹指夹紧电力线构建等电位状态，移动平面和旋转操作在摄像系统多方位监控下进行。通过控制器发送指令能够快速地将带电作业机器人与电力线建立等电位状态，保证后续带电作业的安全性和稳定性。

[0035] 步骤S20中，控制器控制公用电器箱的电机M1、电机M2、电机M4驱动进行空间线性移动，控制公用电器箱的电机M3驱动进行旋转对齐将工装台悬挂至电力线。将工装台悬挂至电力线便于后续安装过程与拆卸过程的进行。

[0036] 如图3所示，步骤S30按以下步骤进行，通过控制器控制拆除损坏的连接板和螺栓，在拆卸过程中无需断电，能够避免大规模停电导致的经济损失：S31. 控制器控制推动机构将拆卸装置推动到指定位置；
S32. 由电机M5控制夹持机构的夹爪移动到电力线位置；
S33. 由电机M6控制夹持机构进行夹持动作并固定夹持机构；
S34. 由电机M7、M8、M9控制第一三轴滑台进行X、Y、Z轴移动，将破碎机构对准螺母；
S35. 破碎机构破碎螺母后，控制破拆机构气缸推出螺栓和螺母；
S36. 在破碎装置与升降平台连接完成后，由电机M6控制夹持机构松开。

[0037] 拆卸过程实时监测风速，当风速超过8m/s，则操作立即停止，并进行反向操作直至恢复安全状态。

[0038] 如图4所示，步骤S40按以下步骤进行，通过控制器控制安装连接板和新螺栓，操作方便，易于实现螺栓的紧固，克服了人工在等电位作业的方式下操作螺栓的局限性：S41. 控制推动机构将安装装置推动到指定位置；
S42. 由电机M10驱动定位夹板机构定位使左右夹板与线夹面平行；
S43. 由电机M11、M12控制机械手分别夹持电力线和电力线圆端；
S44. 由电机M13、M14、M15控制第二三轴滑台移动使螺栓和电力线平面定位，由电机M16旋转完成螺栓与隔离开关连接板的对位；
S45. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现扳手与螺母的对位，并将螺母卡入套筒；
S46. 由电机M17、M18、M19控制第三三轴滑台移动实现螺栓与螺母的对位，并驱动电机M20旋转拧紧螺母；
S47. 重复步骤S44 S46，直至螺母全部拧紧；
~
S48. 由电机M21控制夹板机构松开；
S49. 在安装装置与升降平台连接完成后，由电机M11、M12控制机械手松开。

[0039] 安装过程中实时监测风速，当风速超过8m/s，则操作立即停止，并进行反向操作直至恢复安全状态。

[0040] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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