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一種多功能遙控機械手的研制

作者: yhsstools 時間:2019-08-24 來源:未知
摘要:變壓器、斷路器等電力設備需要定期進行介損、絕緣電阻、直流電阻等測試工作。在試驗中,各種引線的夾緊需要手動進行,勞動強度高,工作風險高,攀巖設備造成的各種安全生產事...

變壓器、斷路器等電力設備需定期開展介質損耗、絕緣電阻、直流電阻等試驗工作,在試驗中各種引線的夾持需人工進行,勞動強度大、工作風險高,因攀爬設備引起的各類生產安全事故時有發生。針對電力試驗、檢修工作專門研制多功能遙控機械手,實現地面遙控高空接線,解決試驗接線難、接線累的問題,可以讓工作更安全、更輕松。

1 存在問題分析

用于高壓試驗的高空試驗夾具采用特殊的工作桿,將連接夾的上夾子懸掛在需要接線的位置,并通過推拉專用操作桿自由地打開和關閉夾子,完成接線工作。然而,在實際應用中,受天氣、高度和夾持角度的影響,這種手的推拉操作不方便。此外,如果夾緊在螺桿上,夾緊力小或連接線接觸不好,則會影響試驗結果,增加工作量。

2 解決方案

在電力設備的試驗工作中,需要使用接合鉗的情況很多。針對傳統配線鉗的缺點,研制了一種多功能遙控機械手。
機械手的主要部分由無線遙控控制,無線遙控的距離應能滿足試驗項目的需要,無線遙控器的按鈕應能控制機械手的順時針(逆時針)旋轉和夾具頭的夾緊(松動)。該機械手具有開關控制裝置、內置電機和傳動機構及控制電路、顯示剩余電量的電顯示屏和手動解鎖夾具頭的緊急解鎖裝置。

3 技術原理及實施

研制一種可以自由擺動、上有鉗頭的機械手臂,可不受客觀環境的影響,滿足多個角度高難度接線的情況。如圖1所示,其結構如下。

鉗頭結構

圖1 鉗頭結構

1—連接抱箍 2—絕緣桿 3—緊急解鎖 4—旋轉擺動軸5—電量顯示屏 6—擺動手臂 7—夾持機構 8—開關

(1)連接抱箍:連接絕緣桿,可以與多種型號絕緣桿相連接。

(2)絕緣桿:自帶連接器,可與配套絕緣桿連接,而且可同其他廠家高空接線鉗絕緣桿保持通用。

(3)緊急解鎖裝置:當電池耗盡時,用于解鎖鉗口,以便鉗口從接線位置取下。

(4)旋轉擺動軸:通過遙控可以控制鉗頭左右擺動,以適用于各種角度的夾持。

(5)電量顯示屏:顯示剩余電量情況。

(6)擺動手臂:內置電機與傳動機構和控制電路。

(7)夾持機構:夾持導線或者接線掌。

(8)開關:控制設備通電與斷電。

(9)無線遙控器:控制機械手順時針(逆時針)旋轉,控制夾緊(松開)鉗頭。

目前,大多數的電氣接頭都是由一臺電機驅動,通過各種減速器來降低電機的轉速,增加轉矩,從而達到較高的輸出轉矩和機械剛度。然而,在實現大扭矩輸出時,必須采用大直徑電機和大模數齒輪,這就增加了設備的體積和重量,難以提高電氣接頭的扭矩/重量比。

為解決上述問題,本文采用了多個電機并聯驅動結構的電動關節,如圖3所示。其原理如下:將多個體積小且重量輕的減速電機并聯固定在電機固定板上,通過軸承連接孔、連接螺栓、驅動齒輪配合帶動輸出,這樣就增加了驅動齒輪數,同時通過合理設計使其均勻受力,達到共同出力的目的,以獲得較高的扭矩重量比。而電機控制器在機械手不同轉動位置命令下,選擇不同的電機協同工作,實現靈活運作。

多功能遙控機械手有以下特點:

(1)無線遙控擺動、夾持,方便各種高難度接線。

(2)特殊設計的高導電鉗口,可夾持直徑15~110 mm的導線、厚度2~110 mm的接線掌,可直接夾持500 kV主變接線掌;鉗口微鋸齒設計,破除金屬表面氧化層,接觸更可靠。

多電機并聯驅動原理圖

圖3 多電機并聯驅動原理圖

(3)外殼全屏蔽等電位,內置電源,無外露引線,無線遙控距離20 m,可用于介質損耗、絕緣電阻、直流電阻等高壓試驗作業。

(4)可兼容各種規格的絕緣桿,操作簡單,兩自由度獨立控制,一鍵開機,單人操作。

(5)全電驅動,航空鋁材CNC切削成型,結構堅固,耐腐蝕。

(6)功能多樣,除接線外,還可完成工具傳遞、異物去除等作業;可選配高清攝像頭、局放傳感器、鉗形電流表等附件。

(7)堅固輕巧,采用低慣量直流伺服電機,關節扭矩20 N·m,夾鉗壓緊力100 N,力量達到人手腕關節水平;全重1 kg,最大負載3 kg。

4 實施效果

多功能遙控機械手主要達到以下效果:
(1) 該裝置可用于各種高壓試驗;
(2) 操作簡單、方便,接線效果好,相關高壓試驗可順利進行;
(3) 在高壓試驗中的應用有利于減少重復試驗的工作量;
(4) 在高空作業中,操作人員不再受有限的角度、高度和天氣的影響,從而保證了人身安全,該裝置可擴展到變電站的各種空中作業。

5 結語

本文介紹的多功能遙控機械手具有操作簡單、方便、操作方便等優點,接線效果良好,相關的高壓試驗可以順利進行,有利于減輕重復試驗的工作量。多功能遙控機械手適用于預防性試驗,可推廣到各級供電企業。

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