一种变电检修辅助作业机器人的制作方法

本实用新型涉及变电检修技术领域，尤其涉及一种变电检修辅助作业机器人。

背景技术：

在变电检修领域的日常工作中，常常需要面向一些动辄数百公斤的变电设备进行搬运、拆除、更换等高强度作业。检修人员在开展该类作业时，往往需合数人之力进行搬抬(如更换电容器，或SF6气瓶搬运等)，或者是人力无法完成的则需借助其他大型工具(如GW16型隔离开关更换、避雷器的拆除吊装等作业)。在进行此类检修作业时，往往不仅耗时耗力，且具有较大的人身安全和电网安全风险。例如，检修人员在搬抬重物的过程中可能因用力不当而受伤，尤其在高压室等狭小空间内作业时，不仅无法使用大型工器具来吊装重物，且存在人身伤亡的风险。而在空间开阔的户外场地对大型设备进行吊装时，吊车作业存在高空坠物、与带电部位安全距离不足等风险，不仅耗费大量人力在现场监护作业，而且操作缓慢，风险系数高，使用极为不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供便于对变电设备进行搬运、检修和更换，减小人工投入，提高变电设备检修安全性的一种变电检修辅助作业机器人。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种变电检修辅助作业机器人，包括移动支撑装置、检修装置、用于检修装置升降的升降装置和用于使检修装置水平方向移动的水平摆动装置，所述升降装置安装于移动支撑装置，所述水平摆动装置连接于升降装置远离移动支撑装置的一端，所述检修装置连接于水平摆动装置的自由端；

所述检修装置包括安装板、货叉组件和至少一组手爪组件，所述安装板连接于水平摆动装置的自由端，所述货叉组件包括滑轨、货叉和顶升气缸，所述滑轨安装于安装板，所述货叉与滑轨滑动连接，所述顶升气缸与货叉驱动连接；

所述手爪组件包括支架、支撑板、手爪板和手爪驱动单元，所述支撑板通过支架安装于安装板，所述支撑板的两侧均铰接有手爪板，所述手爪板一端与手爪驱动单元连接，以使支撑板两侧的手爪板实现开合动作。

可选的，所述支撑板和手爪板的内侧均设有用于与瓷瓶侧面凹槽配合的夹持块。

可选的，所述支撑板弯折形成U型槽，所述U型槽内壁设有所述夹持块，所述U型槽的两端分别铰接有所述手爪板，所述U型槽两端的手爪板合拢形成用于容纳瓷瓶的容纳腔。

可选的，所述手爪驱动单元包括驱动电机、传动丝杆、第一连杆和滑板，所述驱动电机与传动丝杆驱动连接，所述第一连杆的第一端通过滑块与传动丝杆连接，所述支架设有导轨，所述滑板与第一连杆的第二端连接且滑设于所述导轨，所述滑板通过第二连杆与手爪板铰接。

可选的，所述安装板开设有移动槽，所述支架通过调节块可滑动连接于移动槽。

可选的，所述水平摆动装置包括摆动电机和至少一组轴臂机构，所述轴臂机构连接于升降装置，所述摆动电机连接于轴臂机构的自由端，所述检修装置连接与摆动电机的动力输出端。

可选的，所述轴臂机构包括连接臂和伺服电机，所述伺服电机与连接臂驱动连接。

可选的，所述升降装置包括固定臂和伸缩臂，所述伸缩臂套设于固定臂，所述水平摆动装置连接于伸缩臂远离固定臂的一端，所述移动支撑装置包括移动固定底座、转动电机和旋转支撑座，所述旋转支撑座通过转动电机可旋转安装于所述移动固定底座，所述固定臂铰接于旋转支撑座，所述固定臂与旋转支撑座之间连接有支撑杆，所述支撑杆的两端分别与固定臂和旋转支撑座铰接。

可选的，还包括风速报警仪，所述风速报警仪设置于水平摆动装置。

可选的，所述检修装置、升降装置和移动支撑装置均设有倾角感应器。

实施本实用新型的实施例，具有以下技术效果：

本实用新型可实现对变电设备的吊装、搬运等作业，节省人力、物力和耗时，缩短了作业时间，进而缩短设备停电时间，对电网运行经济具有明显提高，对于社会经济效益也具有积极意义；

一方面，通过检修装置抓取隔离刀闸，在水平摆动装置和升降装置的共同协作下，将抓取有隔离刀闸的检修装置移动到隔离刀闸的安装位置，无需人工抓取，减少人工投入，且减少人工抓取对隔离刀闸的瓷瓶部分产生的应力创伤，对于隔离刀闸的使用寿命和检修的安全性能的提高具有明显作用；

第二方面，根据隔离刀闸的结构设置了货叉组件和手爪组件，通过货叉组件抓取刀闸部分，手爪组件抓取瓷瓶部分，实现隔离刀闸的刀闸和瓷瓶部分分别抓取，提高隔离刀闸在移动过程中的稳定性；

第三方面，通过移动支撑装置进行移动，设备使用更方便，灵活性更强；

第四方面，升降装置实现了检修装置的垂直升降，相对于吊车的使用，升降装置的作业空间明显比吊车的作业空间小，从而检修作业中检修设备碰撞电网设备的风险，提高检修的安全性。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的检修装置的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例的检修装置另一角的立体图；

图4是本实用新型优选实施例中手爪组件的结构示意图；

图5是本实用新型优选实施例中检修装置抓取隔离刀闸的结构示意图。

附图标记说明：

1、移动支撑装置，11、移动固定底座，12、转动电机，13、旋转支撑座，14、支撑杆；

2、检修装置，21、安装板，211、移动槽，22、货叉组件，221、滑轨，222、货叉，223、顶升气缸，23、手爪组件，231、支架，232、支撑板，233、手爪板，234、手爪驱动单元，2341、驱动电机，2342、传动丝杆，2343、第一连杆，2344、滑板，2345、导轨，2346、第二连杆，235、夹持块，236、调节块；

3、升降装置，31、固定臂，32、伸缩臂；

4、水平摆动装置，41、摆动电机，42、轴臂机构，421、连接臂，422、伺服电机；

5、风速报警仪；

6、电缆收卷装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参考图1～图5，本实施例提供了一种变电检修辅助作业机器人，包括移动支撑装置1、检修装置2、用于检修装置2升降的升降装置3和用于使检修装置2水平方向移动的水平摆动装置4，升降装置3安装于移动支撑装置1，水平摆动装置4连接于升降装置3远离移动支撑装置1的一端，检修装置2连接于水平摆动装置4的自由端；

检修装置2包括安装板21、货叉组件22和至少一组手爪组件23，安装板21连接于水平摆动装置4的自由端，货叉组件22包括滑轨221、货叉222和顶升气缸223，滑轨221安装于安装板21，货叉222与滑轨221滑动连接，顶升气缸223与货叉222驱动连接；

手爪组件23包括支架231、支撑板232、手爪板233和手爪驱动单元234，支撑板232通过支架231安装于安装板21，支撑板232的两侧均铰接有手爪板233，手爪板233一端与手爪驱动单元234连接，以使支撑板232两侧的手爪板233实现开合动作。

本实用新型可实现对变电设备的吊装、搬运等作业，节省人力、物力和耗时，缩短了作业时间，进而缩短设备停电时间，对电网运行经济具有明显提高，对于社会经济效益也具有积极意义；

一方面，通过检修装置2抓取隔离刀闸，在水平摆动装置4和升降装置3的共同协作下，将抓取有隔离刀闸的检修装置2移动到隔离刀闸的安装位置，无需人工抓取，减少人工投入，且减少人工抓取对隔离刀闸的瓷瓶部分产生的应力创伤，对于隔离刀闸的使用寿命和检修的安全性能的提高具有明显作用；

第二方面，根据隔离刀闸的结构设置了货叉组件22和手爪组件23，通过货叉组件22抓取刀闸部分，手爪组件23抓取瓷瓶部分，实现隔离刀闸的刀闸和瓷瓶部分分别抓取，提高隔离刀闸在移动过程中的稳定性，同时，货叉222可通过顶升气缸223在滑轨221移动，调节抓取不同规格隔离刀闸的位置，使用更灵活；

第三方面，通过移动支撑装置1进行移动，设备使用更方便，灵活性更强；

第四方面，升降装置3实现了检修装置2的垂直升降，相对于吊车的使用，升降装置3的作业空间明显比吊车的作业空间小，从而检修作业中检修设备碰撞电网设备的风险，提高检修的安全性。

在本实施例中，手爪组件23的数量有两组，分别抓取隔离刀闸的两个瓷瓶部分。

参考图4，本实施例的支撑板232和手爪板233的内侧均设有用于与瓷瓶侧面凹槽配合的夹持块235，进一步提高手爪板233夹持瓷瓶时的稳定性。

参考图2和图4，支撑板232弯折形成U型槽，U型槽内壁设有夹持块235，U型槽的两端分别铰接有手爪板233，U型槽两端的手爪板233合拢形成用于容纳瓷瓶的容纳腔，手爪驱动单元234包括驱动电机2341、传动丝杆2342、第一连杆2343和滑板2344，驱动电机2341与传动丝杆2342驱动连接，第一连杆2343的第一端通过滑块与传动丝杆2342连接，支架231设有导轨2345，滑板2344与第一连杆2343的第二端连接且滑设于导轨2345，滑板2344通过第二连杆2346与手爪板233铰接，通过驱动电机2341驱动传动丝杆2342转动，从而带动滑块在传动丝杆2342长度方向移动，在滑块移动过程中，带动第一连杆2343拖动滑板2344在滑轨221滑动，从而使第二连杆2346带动手爪板233转动，实现手爪板233的开合动作。

参考图3，进一步的，安装板21开设有移动槽211，支架231通过调节块236可滑动连接于移动槽211，便于调节手爪组件23的位置，使手爪组件23在抓取不同规格的瓷瓶时能与货叉组件22配合，提高抓取的稳定性。

参考图1，具体的，水平摆动装置4包括摆动电机41和至少一组轴臂机构42，轴臂机构42连接于升降装置3，轴臂机构42包括连接臂421和伺服电机422，伺服电机422与连接臂421驱动连接，在本实施例中，包括三组轴臂机构42，基于人机工程学设计理念，采用三组不同长度的连接臂421，形成类似人体大臂、小臂及手腕的三臂结构形式，实现多自由度灵活动作，且通过伺服电机422进行单独控制连接臂421，使三组连接臂421的配合方式更灵活，具体的，本实施的伺服电机422安装有制动装置，使连接臂421在任何工作位置中均能保持平衡和静止状态，而在闲置状态时可将三组连接臂421收缩至最小体积状态，便于存放。

进一步的，摆动电机41连接于轴臂机构42的自由端，检修装置2连接与摆动电机41的动力输出端，实现检修装置2在水平方向的摆动，使检修装置2在抓取瓷瓶时能从瓷瓶的水平方向进行抓取，从而使夹持块235与瓷瓶的侧面凹槽配合；另外，在抓取瓷瓶后，能使瓷瓶保持水平，防止瓷瓶倾斜，造成瓷瓶局部应力不均导致的断裂和损伤，提高瓷瓶在搬运过程中的稳定性。

本实施例的升降装置3包括固定臂31和伸缩臂32，伸缩臂32套设于固定臂31，水平摆动装置4连接于伸缩臂32远离固定臂31的一端，移动支撑装置1包括移动固定底座11、转动电机12和旋转支撑座13，旋转支撑座13通过转动电机12可旋转安装于移动固定底座11，实现升降装置3的竖直方向的旋转，进一步提高机器人的灵活程度，固定臂31铰接于旋转支撑座13，固定臂31与旋转支撑座13之间连接有支撑杆14，支撑杆14的两端分别与固定臂31和旋转支撑座13铰接，使升降装置3不仅实现了垂直升降，同时，使升降装置3在一定的范围内实现垂直方向的摆动，方便进行检修作业，同时支撑杆14对升降装置3起到支撑作用，使升降装置3升降过程更稳定。

本实施例还包括风速报警仪5，风速报警仪5设置于水平摆动装置4，用于在检修前进行测量风速，提醒作业人员注意防风，提高电网检修的安全性。

具体的，通过在检修装置2、升降装置3和移动支撑装置1安装倾角感应器，反馈机器人各部件的倾角情况，使倾角感应器与控制系统连接，控制系统通过倾角感应器的数据来判断机器人的重心是否失稳，在检测到倾角超过设定值，可能出现失稳的时候，发出报警并锁定机器人，从而保证机器人的电网需检修设备的稳定及安全。

在本实施例中，固定臂31安装有电缆收卷装置6，将连接检修装置2、水平摆动装置4、升降装置3和移动支撑装置1的电缆通过电缆收卷装置6进行收卷或放卷，使升降装置3和水平摆动装置4在升降和摆动过程中，电缆能提供适合的长度，保证机器人各部件的稳定连接。

综上，机器人作业不仅避免了人工抓取设备检修的人身安全方面的风险，在部分检修作业中其取代吊车的使用也大大减小了由吊车造成的作业风险，提高了电网安全运行效益。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。