一种机械臂装置的制作方法

本申请涉及验电和装设接地线机器人领域，尤其涉及一种机械臂装置。

背景技术：

在电力生产中，停电、验电和挂接地线是保证电力线路工作安全的三大技术措施。电厂在停电后，需要通过验电来进行停电是否完全的确认工作，并且验电是挂接地线前必不可少的步骤，是用来判断能否进入挂接地线工作的依据。只有保证停电完全、验电合格，并且接地线正确，才能保证电力作业人员在后续电力施工、检修和维护工作中的人身安全。

现有高压配电线路电力施工过程中的验电及装设接地线的作业均由人工完成，作业时，操作人员需要手戴绝缘手套，通过架子攀爬登高至水泥杆塔的指定位置，检验设备及线路的带电性。操作人员在攀爬登高时，必须随身携带大量验电及装设接地线的相关装置及设备，并且操作人员需要手持装置，亲自进行验电及装设接地线的工作。但是，现有验电及装设接地线的方法存在一些问题，配电网络复杂导致操作人员获得信息不及时，从而造成意外触电等事故。作业时，操作人员不仅需要携带重物登高，而且需要双手工作，不便于同时控制自身平衡，增加作业危险性。操作人员需要通过手臂的伸屈活动进行相关操作，但是经常存在手臂即使伸直也难以达到需要的长度，或者手臂蜷曲也比较费力从工具包中抽取相关的工具。而且，操作人员的作业环境通常为高压环境，容易发生触电事故。操作人员需要登高几米甚至十几米进行高空作业，劳动强度大，而且高危及高强度的工作环境，也会为操作人员带来巨大的压力。此外，作业人员的工作质量，例如，验电准确度、接线精度较低，容易出现误操作的问题，从而影响作业效率。

综上所述，现有通过操作人员手臂作业，进行验电及装设接地线的方法，自动化程度低，劳动强度大，并且危险性高，不利于整个电网系统的安全运行。

技术实现要素：

本申请提供一种机械臂装置，以解决现有验电及装设接地线的方法作业效率低的问题。

根据本申请的实施例，提供了一种机械臂装置，包括：定位平台、主杆和工具连接机构；

所述定位平台包括偏航机构、俯仰机构、伸缩机构和套管；

所述套管套接在所述主杆的外侧壁上，且所述套管的内壁最小直径大于所述主杆的最大直径；所述套管能够在所述主杆上做相对运动；

所述俯仰机构通过嵌套在所述套管的侧壁上开设的V形通孔内与所述主杆连接；

所述偏航机构与所述俯仰机构远离所述主杆的一端旋转连接；

所述工具连接机构轴向贯穿所述主杆。

可选地，所述俯仰机构包括第二旋转部、支撑部、第一滑动部和第二滑动部；

所述支撑部远离所述主杆的一端与所述第二旋转部连接，另一端分别与所述第一滑动部和所述第二滑动部连接；

所述第一滑动部和所述第二滑动部均为凸面，且所述第一滑动部与所述第二滑动部的凸面曲率均由与所述支撑部相交处向所述主杆方向逐渐减小；

所述第一滑动部和所述第二滑动部分别对应嵌套于所述套管侧壁上开设的V形通孔的第一接口和第二接口内，且所述第一接口和所述第二接口沿所述主杆的径向深度均大于所述第一滑动部和所述第二滑动部的最大曲率所对应的径向长度。

可选地，所述偏航机构包括套接部和第一旋转部；

所述套接部与所述第一旋转部连接；

所述第一旋转部与所述俯仰机构旋转连接。

可选地，所述伸缩机构包括调节部和固定部；

所述调节部设置于所述主杆的外侧壁上，且所述调节部为凹槽结构；所述调节部整体为与所述主杆轴向相平行的条状结构，且所述调节部的长度小于所述主杆的长度；

所述固定部设置于所述套管的内侧壁上，且所述固定部为凸起结构，所述固定部的凸起高度小于或等于所述调节部的凹槽深度，所述固定部的凸起直径大于或等于所述调节部的凹槽直径。

可选地，所述伸缩机构还包括滚动部；

所述滚动部包括滚珠和凹坑；

所述凹坑设置于所述套管的内侧壁上，且至少存在两个以所述主杆的轴向中心线为对称轴的对称位置，所述滚珠放置于所述凹坑内；

所述凹坑的深度小于所述滚珠的直径，且所述滚珠凸出于所述套管内侧壁的高度小于所述固定部的凸起高度。

可选地，所述工具连接机构包括连接部、连接杆和第三旋转部；

所述连接部与所述第三旋转部由所述连接杆连接，且所述连接杆的长度大于或等于所述主杆的长度。

可选地，所述第三旋转部的外侧壁上设有螺纹；

所述主杆的内侧壁上与所述第三旋转部连接的部分设有螺纹。

可选地，所述连接部包括伸进件和固定件；

所述固定件的一端与所述连接杆连接；

所述固定件的另一端与所述伸进件连接，所述伸进件的直径由靠近所述固定件到远离所述固定件的方向逐渐减小。

由以上技术可知，本申请提供了一种机械臂装置，包括：定位平台、主杆和工具连接机构；所述定位平台包括偏航机构、俯仰机构、伸缩机构和套管；所述套管套接在所述主杆的外侧壁上，且所述套管的内壁最小直径大于所述主杆的最大直径；所述套管能够在所述主杆上做相对运动；所述俯仰机构通过嵌套在所述套管的侧壁上开设的V形通孔内与所述主杆连接，所述俯仰机构用于令所述主杆以所述套管与所述俯仰机构的连接处为圆心，以所述主杆的轴向长度为半径，在所述俯仰机构与所述主杆共同确定的平面内做一定角度的圆周运动；所述偏航机构与所述俯仰机构远离所述主杆的一端旋转连接，所述偏航机构用于令与所述偏航机构连接的部件以所述偏航机构与所述俯仰机构的连接处为圆心，在垂直于所述主杆与所述俯仰机构确定平面的平面内做旋转运动；所述工具连接机构轴向贯穿所述主杆，所述工具连接机构用于更换所述机械臂装置的连接工具。使用时，操作人员通过控制机械臂的伸缩机构，令套管在主杆上做相对运动，将套管移动至合适位置并固定。通过操控偏航机构，令机械臂在平行于移动平面的平面内进行一定角度的转动；通过操控俯仰机构，令机械臂在垂直于移动平面的平面内进行一定角度的转动；通过操控伸缩机构；操作人员对定位平台进行操控，通过机械臂的伸缩机构、俯仰机构和偏航机构的配合，令机械臂的工具连接机构到达指定的作业地点，从而完成精确验电及装设接地线的工作，有效提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种机械臂装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种俯仰机构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种套管内部的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种工具连接机构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种滚动部的结构示意图。

图示说明：

其中：1-定位平台，2-主杆，3-偏航机构，31-套接部，32-第一旋转部，4-俯仰机构，41-第二旋转部，42-支撑部，43-第一滑动部，44-第二滑动部，45-第一接口，46- 第二接口，5-伸缩机构，51-调节部，52-固定部，53-滚动部，531-滚珠，532-凹坑，6- 工具连接机构，61-连接部，611-伸进件，612-固定件，62-连接杆，63-第三旋转部，7- 套管。

具体实施方式

如图1所示，一种机械臂装置的结构示意图。

本实施例提供了一种机械臂装置，包括：定位平台1、主杆2和工具连接机构6；

所述定位平台1包括偏航机构3、俯仰机构4、伸缩机构5和套管7；

所述套管7套接在所述主杆2的外侧壁上，且所述套管7的内壁最小直径大于所述主杆2的最大直径；所述套管7能够在所述主杆2上做相对运动。操作人员操控套管7 在主杆2上滑动，达到改变所述套管7的位置的效果，从而联动调节所述套管7上所设机构的位置，例如，根据实际作业环境不同，每一处验电或者装设接电线的位置可能存在高度差，此时，如果整体移动机械臂及相关装置的位置来适应高度的变化，由于整体装置较重，且结构较为繁杂，在运动的过程中容易造成细微的角度改变，从而降低作业精度；如果仅需改变机械臂装置本身的作业高度即可简单适应作业点高度的变化。通过调节套管7在主杆2上的相对位置，从而调节机械臂装置本身的作业高度至合适的高度，不仅操作简单，而且能够有效保证作业精度及效率。

且所述套管7的直径略大于所述主杆2的直径，能够保证所述套管7在所述主杆2 上无障碍滑动，而不会因为直径尺寸不合适产生过大摩擦的问题，能够有效保证机械臂装置的使用安全及使用寿命。

所述俯仰机构4通过嵌套在所述套管7的侧壁上开设的V形通孔内与所述主杆2连接，所述俯仰机构4用于令所述主杆2以所述套管7与所述俯仰机构4的连接处为圆心，以所述主杆2的轴向长度为半径，在所述俯仰机构4与所述主杆2共同确定的平面内做一定角度的圆周运动。

所述偏航机构3与所述俯仰机构4远离所述主杆2的一端旋转连接，所述偏航机构 3用于令与所述偏航机构3连接的部件以所述偏航机构3与所述俯仰机构4的连接处为圆心，在垂直于所述主杆2与所述俯仰机构4确定平面的平面内做旋转运动；

所述偏航机构3远离所述主杆2的一端一般连接有整体验电及装设接电线机器人中的攀爬装置，机器人利用攀爬装置沿着水泥杆登高至作业位置，由于各验电或装设接地线的位置高度不同，所以需要通过伸缩机构5来调节机械臂的工作高度。但是由于各验电或装设接地线的位置不在同一个水平面或同一个垂直面内，所以需要通过偏航机构3 和俯仰机构4来调节机械臂装置的作业角度，令机械臂精确的到达作业点。所述偏航机构3能够令主杆2在平行于整体机器人移动平面的平面内做一定角度的转动，具体地，是令主杆2以所述偏航机构3与所述俯仰机构4的连接处为圆心，在垂直于所述主杆2 与所述俯仰机构4确定平面的平面内做一定角度的旋转运动，从而有效调节主杆2上的装置在该方向上的工作角度，提高机械臂装置的作业精度；所述俯仰机构4能够令主杆 2在垂直于机器人移动平面的平面内做一定角度的转动，具体地，是令主杆2以所述套管6与所述俯仰机构4的连接处为圆心，以所述主杆2的轴向长度为半径，在所述俯仰机构4与所述主杆2共同确定的平面内做一定角度的圆周运动，从而有效调节主杆2上的装置在该方向上的工作角度。

通过定位平台1内的偏航机构3、俯仰机构4和伸缩机构5协调作用，能够有效保证机械臂装置的作业位置精度，并且不需要移动整体机器人装置，提高作业效率。

所述工具连接机构6轴向贯穿所述主杆2，所述工具连接机构6用于更换所述机械臂装置的连接工具。

所述工具连接机构6与整体验电及装设接电线机器人中的各种验电和装设接地线用的工具相连接，例如，各种型号的验电器和挂线夹等。现有人工操作时，如果要更换工具，需要操作人员自己从随身携带的工具包中挑选，这样会增加操作人员在高空作业的危险度。本实施例提供的机械臂装置，当需要更换操作工具时，通过伸缩机构5令所述套管7下滑，直至所述工具连接机构6到达工具包高度，然后通过操控偏航机构3和俯仰机构4，调节所述工具连接机构6准确到达更换位置，实施工具更换。本实施例提供的机械臂装置能够有效保证作业的效率和精度，并且实现自动化，保证操作人员的人身安全。

如图2所示，一种俯仰机构的结构示意图。

本实施例提供了一种俯仰机构4，所述俯仰机构4包括第二旋转部41、支撑部42、第一滑动部43和第二滑动部44；

所述支撑部42远离所述主杆2的一端与所述第二旋转部41连接，另一端分别与所述第一滑动部43和所述第二滑动部44连接；

所述第一滑动部43和所述第二滑动部44均为凸面，且所述第一滑动部43与所述第二滑动部44的凸面曲率均由与所述支撑部42相交处向所述主杆2方向逐渐减小；

所述第一滑动部43和所述第二滑动部44分别对应嵌套于所述套管7侧壁上开设的 V形通孔的第一接口45和第二接口46内，且所述第一接口45和所述第二接口46沿所述主杆2的径向深度均大于所述第一滑动部43和所述第二滑动部44的最大曲率所对应的径向长度。

本实施例提供的俯仰机构4活动连接偏航机构3和套管7，操作人员操控俯仰机构4 来控制机械臂装置中的主杆2以所述俯仰机构4与所述套管7连接处为圆心，以所述主杆2的轴向长度为半径，在所述俯仰机构4与所述主杆2共同确定的平面内做一定角度的圆周运动。

上述曲率变化情况能够保证所述俯仰机构4在转动的过程中不会因曲率的突然增大或者突然减小，产生所述第一滑动部43和所述第二滑动部44与所述第一接口45和所述第二接口46之间过紧接触产生过度摩擦，或者连接过松造成脱落。所述第一接口45和所述第二接口46沿主杆2的总径向深度保持不变，通过在所述第一滑动部43和所述第二滑动部44的曲面上转动，当所述第一滑动部43的曲率减小，则所述第二滑动部44的曲率就增大；当所述第一滑动部43的曲率增大，则所述第二滑动部44的曲率就减小。并且由于所述第一接口45和所述第二接口46沿所述主杆2的径向深度略大于所述第一滑动部43和所述第二滑动部44的最大曲率所对应的径向长度，故滑动部与对应接口之间存在间隙。通过四者的相互配合，能够令所述俯仰机构4能够顺畅转动，从而令机械臂装置完成俯仰动作，准确调节至合适角度，有效保证机械臂的作业效率。

如图1所示的机械臂装置，其中，所述偏航机构3包括套接部31和第一旋转部32；

所述套接部31与所述第一旋转部32连接，所述套接部31用于连接所述机械臂装置以外的部件；

所述第一旋转部32与所述俯仰机构4旋转连接，所述第一旋转部32用于带动所述俯仰机构4做旋转运动，从而带动所述主杆2做旋转运动。

所述套接部31连接整体验电和装设接地线机器人中的攀爬装置。所述套接部31可以为中通筒状结构，与攀爬装置套接；也可以为夹爪结构，与攀爬装置夹紧连接；还可以为带有内螺纹或外螺纹的结构，与攀爬装置螺接；甚至可以为磁性结构，与攀爬装置通过强磁性吸引连接，所述套接部31在实际生产应用不局限于本实施例提供的几种结构，可根据具体情况，特殊设计。

所述第一旋转部32与所述俯仰机构4能够做相对旋转运动，所述第一旋转部32与第二旋转部41做相对运动的长度不能超过内部螺纹的有效长度，以防造成旋转过度，摩擦旋转部的内壁；同时避免旋转不足，导致所述第一旋转部32与所述第二旋转部41之间的有效基础面积过小，着力点不足，发生脱落意外。本实施例提供的偏航机构3能够有效保证主杆2以所述偏航机构3与所述俯仰机构4的连接处为圆心，在垂直于所述主杆2与所述俯仰机构4确定平面的平面内做旋转运动，从而精确调节在该平面内的作业角度。

如图3所示，一种套管内部的结构示意图。

本实施例提供一种伸缩机构5，所述伸缩机构5包括调节部51和固定部52；

所述调节部51设置于所述主杆2的外侧壁上，且所述调节部51为凹槽结构；所述调节部51整体为与所述主杆2轴向相平行的条状结构，且所述调节部51的长度小于所述主杆2的长度；

所述固定部52设置于所述套管7的内侧壁上，且所述固定部52为凸起结构，所述固定部52的凸起高度小于或等于所述调节部51的凹槽深度，所述固定部52的凸起直径大于或等于所述调节部51的凹槽直径。

本实施例提供的伸缩机构5通过操控套管7在主杆2上的相对运动，调节机械臂装置的工作高度或长度。套管7的内侧壁上有凸起结构固定部52，所述固定部52的凸起部分与套管7的内侧壁通过弹片过渡连接，由于弹片为弹性材料，能够在挤压作用下产生变形，所以当套管7在主杆2上滑动，且没有遇到调节部51的凹槽时，弹片一直处于压迫状态，有垂直于主杆2的侧壁，向主杆2内部的力，一旦固定部52遇到调节部51，则弹片在力的作用下弹起放松，嵌入调节部51的凹槽内，完成调节动作。由于固定部 52的凸起直径大于或等于调节部51的凹槽直径，则固定部52的凸起能够与调节部51 的凹槽形成过度结合，从而起到固定的作用。

套管7的滑动过程中，通过计算实际验电或者装设接地线的位置距离，对应计算主杆2上的调节部51的凹槽数量，从而将固定部52调节至正确的调节部51处。

本实施例提供的伸缩机构5的固定和调节装置，结构简单，操作方便，能够有效减少由于繁杂的装置造成的劳动力浪费及时间浪费，从而保证机械臂装置的作业效率。

如图5所示，一种滚动部的结构示意图。

本实施例提供一种伸缩机构5，所述伸缩机构5还包括滚动部53；

所述滚动部53包括滚珠531和凹坑532；

所述凹坑532设置于所述套管7的内侧壁上，且至少存在两个以所述主杆2的轴向中心线为对称轴的对称位置，所述滚珠531放置于所述凹坑532内；

所述凹坑532的深度小于所述滚珠531的直径，且所述滚珠531凸出于所述套管7 内侧壁的高度小于所述固定部52的凸起高度。

在操作伸缩机构5时，如果只是单纯的将套管7的内壁与主杆2的外壁全部接触，产生相对滑动，由于接触面积过大，即使采取涂抹润滑油等方法，也容易产生过热等问题，而且由于实际操作环境多种多样，难以保证机械臂装置的稳定性，如果机械臂装置晃动，则会令套管7和主杆2产生倾斜接触，从而造成更加严重的摩擦损坏，严重影响作业安全性和装置的寿命。在套管7的内部设置滚珠531，能够有效减少套管7与主杆2 的接触面积，由于滚珠531本身是球体结构，具有圆滑属性，所以能够更好的在套管7 与主杆2之间起润滑作用。且滚珠531的设置位置选择至少存在两个以主杆2的轴向中心线为对称轴的对称位置，能够有效避免由于机械臂装置稳定性带来的倾斜接触的问题，从而有效保证伸缩机构5的安全使用，并且延长使用寿命。

如图4所示，一种工具连接机构的结构示意图。

本实施例提供一种工具连接机构6，所述工具连接机构6包括连接部61、连接杆62 和第三旋转部63；

所述连接部61与所述第三旋转部63由所述连接杆62连接，且所述连接杆62的长度大于或等于所述主杆2的长度，所述连接杆62用于传递所述第三旋转部63产生的切向力，从而带动所述连接部61旋转；

所述连接部61用于连接作业工具；

所述第三旋转部63用于与驱动电机连接，产生旋转的切向力，从而带动所述连接部 61旋转。

驱动电机带动第三旋转部63转动，第三旋转部63通过带动连接杆62带动连接部61转动。具体地，机器人需要更换作业工具时，开动驱动电机，带动第三旋转部63沿一定方向旋转，从而传动带动连接部61转动，令连接部61与外接工具分离；通过偏航机构3、俯仰机构4和伸缩机构5将工具连接机构6调整至需要更换的工具处，反向启动驱动电机，带动第三旋转部63旋转，从而传动带动连接部61转动，令连接部61与外接工具旋合，完成工具更换工作。

本实施例提供的工具连接机构6，不需要整个拆卸连接部61，只需通过旋转动作即可完成工具的更换工作，能够有效提高作业效率。

可选地，所述第三旋转部63的外侧壁上设有螺纹；

所述主杆2的内侧壁上与所述第三旋转部63连接的部分设有螺纹，用于与所述第三旋转部63螺接。

驱动电机带动第三旋转部63转动时，为了让第三旋转部沿固定轴线旋转，防止发生偏斜旋转或者旋转过度等问题，通过主杆2与第三旋转部63上的螺纹进行约束，从而令第三旋转部63带动连接部61安全旋转，有效保证机械臂装置作业时的安全性。

如图4所示的一种工具连接机构6，其中，所述连接部61包括伸进件611和固定件 612；

所述固定件612的一端与所述连接杆62连接，所述固定件612用于固定所述连接部 61与外接工具，保证所述固定件612与外界工具不发生相对运动；

所述固定件612的另一端与所述伸进件611连接，所述伸进件611的直径由靠近所述固定件612到远离所述固定件612的方向逐渐减小。

所述伸进件611的直径从连接杆62处开始逐渐变小，方便更换工具时，伸入工具带有的接触端内，避免连接件61的直径尺寸与外接工具的接触端的尺寸过于接近，一旦调节的精度不够，则很难将连接件61伸入外接工具的接触端，将难以完成工具更换工作，严重时，还会在伸入时对连接件61及工具均造成损坏。本实施例提供的带有直径尺寸变化的伸进件611的连接件61能够有效保证工具更换的成功率和安全性。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。