一种适用于10kV开关紧急分闸的操作装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种适用于10kV开关紧急分闸的操作装置，包括：巡检机构，用以行走；行走定位系统，安装在所述巡检机构上，用以引导所述巡检机构的行走，实现柜体定位；机械臂，第一端固定安装在所述巡检机构上；手眼伺服机构，安装在所述机械臂的第二端上，且能够在所述机械臂的作用下进行6自由度的空间运动；以及用以控制的控制装置；其中，所述手眼伺服机构包括：视觉系统，用以在6自由度的空间运动中，定位柜面上的开关柜按钮；分闸手，用以对定位的所述开关柜按钮进行分闸操作。本发明能够自动定位分闸变电站10kV开关柜按钮的分闸操作，操作方式更为安全、便捷。
【专利说明】
一种适用于10kV开关紧急分闸的操作装置
技术领域
[0001]本发明涉及变电站巡检领域，特别涉及的是一种适用于1kV开关紧急分闸的操作
目.0
【背景技术】
[0002]变电站(Substat1n)是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站的设备需要日常的巡检与维护，传统的方式是通过作业人员去现场进行巡检，由于变电站产生强电，作业人员的不小心有可能导致触电等危害。
[0003]1KV开关柜是一种配电开关设备。1KV开关柜的柜面上具有操作断路器分闸、合闸的开关按钮部件，传统的方式是通过人工去操作分闸、合闸动作，但是强电的作用很可能导致相关人员触电，引发不必要的事故。此外，目前也有通过电动操作装置来执行分闸操作的方式。由于1KV开关柜柜面较多，需要操作的开关按钮部件数量也多且位置也不定，因而若在每个按钮的位置处均设置固定的电动操作按钮，会增加1KV开关柜的整体空间负担，也不利于巡检人员的巡检操作；如果通过人工实现电动操作装置和操作按钮的定位，则人员操作的劳动量会很大。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，能够自动定位分闸变电站1kV开关柜按钮的分闸操作，操作方式更为安全、便捷。
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，包括:
[0006]巡检机构，用以行走；
[0007]行走定位系统，安装在所述巡检机构上，用以引导所述巡检机构的行走，实现柜体定位；
[0008]机械臂，第一端固定安装在所述巡检机构上；
[0009]手眼伺服机构，安装在所述机械臂的第二端上，且能够在所述机械臂的作用下进行6自由度的空间运动；以及用以控制的控制装置；
[0010]其中，所述手眼伺服机构包括:
[0011]视觉系统，用以在6自由度的空间运动中，定位柜面上的开关柜按钮；
[0012]分闸手，用以对定位的所述开关柜按钮进行分闸操作。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述行走定位系统包括:激光探测装置，用以进行环境探测、并将探测信息传输给所述控制装置，从而在首次探测时构建行走环境下的地图、以及在后续探测时与所述地图匹配而实现行走定位。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述行走定位系统还包括:特征目标识别装置，用以识别设置在行走环境中的特征目标点，确定与柜体之间的相对位置关系，从而控制装置根据所述相对位置关系控制所述巡检机构行走至柜体。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述行走定位系统为双目视觉测量装置，用以在所述巡检机构行走过程中采集环境图像，从而引导所述巡检机构的行走。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述巡检机构设置有:超声波雷达，用以对行走环境中的障碍物进行探测，并将探测信息传输给所述控制装置，以使所述控制装置在遇到障碍物时产生绕行信号、或报警信号。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述机械臂由若干关节和连接在关节上的若干关节臂组成，且能够做6自由度的空间运动。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述行走定位系统在实现柜体定位后生成一柜体定位信号，并传输给所述控制装置，以使所述控制装置控制所述机械臂的6自由度的空间运动。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述视觉系统通过图像识别技术识别并锁定开关柜按钮的操作位置，根据所述操作位置生成一柜面定位信号发送给所述控制装置，以使控制装置控制所述机械臂运动从而带动所述分闸手对准开关柜按钮。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述分闸手包括连接在所述机械臂的第二端的分闸夹具、安装在所述分闸夹具上的分闸钳、以及用以驱动所述分闸钳操作开关柜按钮的伺服电机。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述控制装置安装在所述巡检机构上，或者为远端控制装置。
[0022]采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果:分闸操作操作装置通过巡检机构实现行走，在行走过程中通过行走定位系统进行开关柜体的定位，使得分闸操作装置能够自主行走至开关柜体之前;通过控制机械臂的6自由度旋转动作，带动手眼伺服机构在6自由度的空间内运动，视觉系统可以在运动的过程中找寻到柜面的画面，对画面进行图像分析后可定位柜面上的开关柜按钮，使得分闸操作装置能够自动定位开关柜按钮;对按钮定位之后，可以控制机械臂及分闸手进行相应的动作，分闸手对准按钮后执行分闸操作，使得分闸操作装置能够自动对开关柜按钮进行分闸操作。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一实施例的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置的立体结构示意图；
[0024]图2是本发明一实施例的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置的侧面结构示意图；
[0025]图3是本发明一实施例的手眼伺服机构的放大结构示意图。
[0026]图中标记说明:
[0027]1-巡检机构，2_控制装置，3_机械臂，4_手眼伺服机构，41-视觉系统安装孔，421-分闸夹具，422-分闸钳，423-伺服电机，5-双目视觉测量装置。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0030]参看图1和图2，本实施例的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，包括:巡检机构I，行走定位系统，机械臂3、手眼伺服机构4和控制装置2。
[0031]巡检机构I用来实现分闸操作装置的行走，可以是巡检机器人的行走控制部分，具体的可以包括行走驱动机构及行走轮胎，行走驱动机构可由控制装置2进行控制，行走轮胎则在行走驱动机构的驱动下朝指定的方向行驶。
[0032]行走定位系统实现在分闸操作装置行走过程中的方向引导及定位。行走定位系统安装在巡检机构I上，和巡检机构I一同移动，在巡检机构I行走的过程中引导巡检机构I的行走，实现柜体定位，行走定位系统的引导信息可以传输给控制装置2后，由控制装置2控制巡检机构I的行走至柜体对应的位置。
[0033]机械臂3能够进行6自由度的旋转动作，旋转动作过程中，带动手眼伺服机构4在6自由度的空间内运动，机械臂3具体的形状构造不作为限制。机械臂3的第一端固定安装在巡检机构I上，第二端上设置有手眼伺服机构4。
[0034]手眼伺服机构4安装在机械臂3的第二端上，能够在机械臂3的作用下进行6自由度的空间运动，手眼伺服机构4在6自由度的空间运动的过程中找寻开关柜的柜面，并能够在找寻到的柜面画面中识别定位开关柜按钮，然后在控制装置2的控制下进行操作。
[0035]控制装置2实现装置的各部分的控制功能，包括控制分闸操作装置的行走(包括对于行走控制信号生成的控制)、柜体定位、机械臂3的动作、柜面的定位、手眼伺服机构4的动作等，不限于此，具体可根据实际控制需要而确定。
[0036]控制装置2可以安装在巡检机构I上，或者也可以为远端控制装置，相应的控制方式可以进行适应性的调整。
[0037]手眼伺服机构4具体包括视觉系统和分闸手。
[0038]图3中示出用于安装视觉系统的视觉系统安装孔41，未示出视觉系统。视觉系统例如是摄像镜头，通过在手眼伺服机构4在6自由度的空间运动中进行图像拍摄，并对图像进行分析识别，从而识别定位开关柜按钮。图像处理部分可以集成在视觉系统中，也可以由控制装置2实现。
[0039]在视觉系统识别定位开关柜按钮之后，分闸手对定位的开关柜按钮进行分闸操作，实现自动分闸。
[0040]在一个实施例中，行走定位系统可以包括激光探测装置。激光探测装置例如是激光雷达，用以进行环境探测，根据发射和反馈信号的时间差测定环境物体的位置，激光探测装置在探测的过程中将探测信息传输给控制装置2。在首次探测时构建行走环境下的地图，在后续探测时与地图匹配而实现行走定位。激光探测装置在首次探测后，预先存储环境中所有路标在全局坐标系下的坐标值形成环境地图。在后期运行操作巡检过程中，激光探测装置将探测到的路标与已存储的环境地图中的路标进行自动匹配，计算过的当前的坐标，实现行走过程中的定位。控制装置也可根据预设的路线控制巡检机构I行走，行走过程中探测匹配环境路标，已校正行走错误。行走过程中，激光探测装置探测到匹配开关柜的路标，则实现开关柜的定位。
[0041]进一步的，行走定位系统还可以包括特征目标识别装置。特征目标识别装置例如是RFID识别装置，可以识别设置在行走环境中的特征目标点，这些特征目标点相应的是RFID标签。特征目标识别装置识别目标特征点之后，可以确定特征目标识别装置与柜体之间的相对位置关系(目标特征点与柜体的相对位置关系已确定)。特征目标识别装置与柜体相对位置关系确定后，控制装置接收相应信号，根据相对位置关系控制巡检机构行走至柜体。激光探测装置和特征目标识别装置定位方式的融合使巡检机构定位柜体精度在正负2mm 内。
[0042]在另一个实施例中，参看图1和图2，行走定位系统可以为双目视觉测量装置5。双目视觉测量装置5具有两个视觉镜头，可以对环境中的特征点进行识别，能够确定视觉镜头与特征点之间的空间几何关系，从而在环境中定位。双目视觉测量装置5在巡检机构I行走过程中采集环境图像，根据环境图像引导巡检机构I的行走。可以在车载的控制装置中进行环境图像的分析识别从而控制巡检机构的行走。也可以将现场画面通过高清可见光视频实时传输到远端的控制装置中，切换成人工操作模式，由人工进行分析控制，操控巡检机构I的行走。
[0043]可选的，巡检机构I设置有超声波雷达。超声波雷达可以对行走环境中的障碍物进行探测，并将探测信息传输给控制装置2。控制装置2接收到探测信息后可以分析是否遇到障碍物，在遇到障碍物时产生绕行信号，以控制巡检机构I绕行，或在遇到障碍物时检知巡检机构I发生停障，产生报警信号进行相应报警。
[0044]参看图1和图2，机械臂由若干关节和连接在关节上的若干关节臂组成，且能够做6自由度的空间运动，较佳的，机械臂3的第一端和第二端的部位均设置为关节，从而可在端头实现灵活转动。机械臂3的动作也由相应的电机装置进行驱动控制，机械臂3在驱动装置驱动下进行动作是较为熟知的技术，在此不做赘述。
[0045]机械臂3的动作控制信号产生的时机，一是在柜体定位后，一是在柜面定位后，机械臂3在此两个时机的动作幅度也不同。
[0046]行走定位系统在实现柜体定位后，操作装置会生成一柜体定位信号(可以由行走定位系统产生)，并传输给控制装置2，以使控制装置2控制机械臂3的6自由度的空间运动，机械臂3进行较大幅度的动作，可以带动手眼伺服机构4在6自由度空间内运动，以找寻到需要操作的柜面。
[0047]手眼伺服机构4中的视觉系统在运动过程中，通过图像识别技术识别并锁定开关柜按钮的操作位置，根据锁定的操作位置生成一柜面定位信号，发送给控制装置2，以使控制装置2控制机械臂3运动从而带动分闸手对准开关柜按钮，机械臂3小幅度的运动调整分闸手的位置，实现开关柜按钮的精确对准，在调整过程中视觉系统持续工作，持续识别开关柜按钮以控制调整。
[0048]参看图3，分闸手具体包括连接在机械臂的第二端的分闸夹具421、安装在分闸夹具421上的分闸钳422、以及用以驱动分闸钳422操作开关柜按钮的伺服电机423。分闸钳422的端子的构造可以根据开关柜按钮的实际形状而定，在图3中，分闸钳422上具有两根凸针，可以在分闸钳422伸向开关柜按钮时和开关柜进行定位固定，从而进一步执行按下按钮操作或者旋转按钮操作。
[0049]本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，包括: 巡检机构，用以行走； 行走定位系统，安装在所述巡检机构上，用以引导所述巡检机构的行走，实现柜体定位； 机械臂，第一端固定安装在所述巡检机构上； 手眼伺服机构，安装在所述机械臂的第二端上，且能够在所述机械臂的作用下进行6自由度的空间运动；以及用以控制的控制装置； 其中，所述手眼伺服机构包括: 视觉系统，用以在6自由度的空间运动中，定位柜面上的开关柜按钮； 分闸手，用以对定位的所述开关柜按钮进行分闸操作。2.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述行走定位系统包括:激光探测装置，用以进行环境探测、并将探测信息传输给所述控制装置，从而在首次探测时构建行走环境下的地图、以及在后续探测时与所述地图匹配而实现行走定位。3.如权利要求2所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述行走定位系统还包括:特征目标识别装置，用以识别设置在行走环境中的特征目标点，确定与柜体之间的相对位置关系，从而控制装置根据所述相对位置关系控制所述巡检机构行走至柜体。4.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述行走定位系统为双目视觉测量装置，用以在所述巡检机构行走过程中采集环境图像，从而引导所述巡检机构的行走。5.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述巡检机构设置有:超声波雷达，用以对行走环境中的障碍物进行探测，并将探测信息传输给所述控制装置，以使所述控制装置在遇到障碍物时产生绕行信号、或报警信号。6.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述机械臂由若干关节和连接在关节上的若干关节臂组成，且能够做6自由度的空间运动。7.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述行走定位系统在实现柜体定位后生成一柜体定位信号，并传输给所述控制装置，以使所述控制装置控制所述机械臂的6自由度的空间运动。8.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述视觉系统通过图像识别技术识别并锁定开关柜按钮的操作位置，根据所述操作位置生成一柜面定位信号发送给所述控制装置，以使控制装置控制所述机械臂运动从而带动所述分闸手对准开关柜按钮。9.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述分闸手包括连接在所述机械臂的第二端的分闸夹具、安装在所述分闸夹具上的分闸钳、以及用以驱动所述分闸钳操作开关柜按钮的伺服电机。10.如权利要求1所述的适用于1kV开关紧急分闸的操作装置，其特征在于，所述控制装置安装在所述巡检机构上，或者为远端控制装置。
【文档编号】H02B3/00GK105870814SQ201610203959
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】李福鹏, 齐军, 梁国坚, 林韶文, 谢幸生, 刘汉君, 杨晟, 蔡永智, 杨劲松, 陈岸, 吴锦源, 彭楚驹, 张永挺, 韩彦微, 邱桂洪, 黄志文
【申请人】广东电网有限责任公司中山供电局