一种配电开关柜辅助操作机器人的制作方法

本发明涉及配电开关柜操作技术领域，尤其涉及一种配电开关柜辅助操作机器人。

背景技术：

变电站(substation)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。而配电开关柜是变电站内不可或缺的一种配电开关设备，用于电能的传输和控制。一般地，配电开关柜内部配备的主开关设备的操作采用电气操作按钮来实现开关的动作，例如，10kv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。

通常配电开关柜通过人工进行操作，但是由于配电开关柜工作时处于高压状态，人工操作存在较大的风险，现有技术也有通过操作设备对配电开关柜进行操作，但是现有的操作设备的活动性能较差，在操作复杂的配电开关柜时效率较低，需要多次的移动才能对配电开关柜的开关进行操作，另外，用于操作配电开关柜的刀具也需要在设备进入开关柜之前换好，每次更换刀具都需要将设备移出后人工进行更换，降低了设备进行操作的效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供有利于提高配电开关柜操作的效率以及操作安全程度的一种配电开关柜辅助操作机器人。

为了实现上述目的，本发明提供一种配电开关柜辅助操作机器人，包括控制装置以及与控制装置电连接的移动装置、操作装置、x轴移动装置、y轴移动装置、旋转座和z轴移动装置，所述y轴移动装置通过旋转座安装于移动装置上，所述z轴移动装置连接于y轴移动装置，以沿y轴方向移动；所述x轴移动装置连接于z轴移动装置，以沿z轴方向移动；

操作装置，包括换刀组件和操作组件；

操作组件，包括x轴移动座、夹具旋转单元和操作夹具，所述操作夹具连接于夹具旋转单元的动力输出端，所述夹具旋转单元通过x轴移动座连接于x轴移动装置，以沿x轴方向移动；

换刀组件，包括换刀驱动单元、支撑架和换刀盘，所述支撑架第一端固定于所述移动装置，所述换刀驱动单元和换刀盘分别安装于支撑架的第二端，所述换刀驱动单元与换刀盘传动连接，以使换刀盘转动供所述操作夹具进行换刀。

可选的，所述换刀盘均匀布置有若干个夹爪，所述夹爪包括连接部和夹持部，所述连接部与换刀盘连接，所述夹持部开设有开口背向连接部的u型凹槽，所述u型凹槽的两侧壁分别开设有连接孔，所述连接孔内穿设固定有定位柱。

可选的，所述定位柱一端设有定位球，所述定位柱开设有移动孔，所述定位球通过弹簧可移动设置于所述移动孔。

可选的，所述操作夹具一端开设有用于夹持刀具的卡接孔，所述卡接孔内设有用于吸附刀具的磁性件。

可选的，所述卡接孔的横截面为四边形孔，所述四边形孔的四角分别开设有用于防止刀具旋转的卡槽。

可选的，所述操作夹具通过缓冲组件与夹具旋转单元连接，所述缓冲组件包括第一联轴器、第二联轴器和缓冲弹片，所述第一联轴器与第二联轴器通过缓冲弹片连接，所述第一联轴器与夹具旋转单元连接，所述第二联轴器与操作夹具连接。

可选的，所述操作组件还包括按压单元，所述按压单元包括压杆和安装于x轴移动座的推杆气缸，所述推杆气缸的动力输出端与压杆连接。

可选的，所述操作组件还包括摄像单元，所述摄像单元包括摄像机和补光灯，所述摄像机安装于x轴移动座，所述补光灯围设于摄像机的圆周侧。

可选的，所述移动装置包括底座和设置于底座两侧的履带，所述旋转座和控制装置均安装于底座，所述底座设有用于检测光强、光照、辐射的检测装置。

可选的，所述底座设有用于检测障碍物的超声探头。

实施本发明的实施例，具有以下技术效果：

本发明结构紧凑，整体占用的面积较小，适合在狭窄的空间内进行移动，一方面，本发明通过移动装置实现设备的移动，无需进行搬运，使用更方便；

第二方面，通过设置旋转座、x轴移动装置、y轴移动装置和z轴移动装置，实现了操作装置的四轴移动，提高了操作装置的移动灵活程度和移动范围；

第三方面，操作组件包括夹具旋转单元和操作夹具，配合移动装置、旋转座、x轴移动装置、y轴移动装置和z轴移动装置，使操作夹具能夹持夹具对开关柜进行操作和维护，无需人工进行操作，使开关柜的控制更安全，减少人工投入；

第四方面，移动装置装设有换刀组件，方便操作夹具进行更换开关柜操作工具，无需多次进出开关柜进行更换工具进行操作，进一步提高工作效率，且通过换刀驱动单元驱动换刀盘转动，方便操作工具进行换刀，提高换刀效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的移动装置的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的x轴移动装置及操作组件的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的操作夹具的剖视图；

图5是本发明优选实施例的换刀组件的结构示意图；

图6是本发明优选实施例的夹爪的结构示意图。

附图标记说明：

1、控制装置，2、移动装置，21、底座，22、履带，3、操作装置，31、换刀组件，311、换刀驱动单元，312、支撑架，313、换刀盘，32、操作组件，321、x轴移动座，322、夹具旋转单元，323、操作夹具，3231、卡接孔，3232、卡槽，33、夹爪，331、连接部，332、夹持部，333、u型凹槽，334、连接孔，335、定位柱，336、定位球，34、缓冲组件，341、第一联轴器，342、第二联轴器，343、缓冲弹片，35、按压单元，351、压杆，352、推杆气缸，36、摄像机，37、补光灯，4、x轴移动装置，5、y轴移动装置，6、旋转座，7、z轴移动装置，8、检测装置，9、超声探头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明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发明，但不用来限制本发明的范围。

参考图1～6，本实施例提供了一种配电开关柜辅助操作机器人，包括控制装置1以及与控制装置1电连接的移动装置2、操作装置3、x轴移动装置4、y轴移动装置5、旋转座6和z轴移动装置7，y轴移动装置5通过旋转座6安装于移动装置2上，z轴移动装置7连接于y轴移动装置5，以沿y轴方向移动；x轴移动装置4连接于z轴移动装置7，以沿z轴方向移动；

操作装置3，包括换刀组件31和操作组件32；

操作组件32，包括x轴移动座321、夹具旋转单元322和操作夹具323，操作夹具323连接于夹具旋转单元322的动力输出端，夹具旋转单元322通过x轴移动座321连接于x轴移动装置4，以沿x轴方向移动；

换刀组件31，包括换刀驱动单元311、支撑架312和换刀盘313，支撑架312第一端固定于移动装置2，换刀驱动单元311和换刀盘313分别安装于支撑架312的第二端，换刀驱动单元311与换刀盘313传动连接，以使换刀盘313转动供操作夹具323进行换刀。

本发明结构紧凑，整体占用的面积较小，适合在狭窄的空间内进行移动，一方面，本发明通过移动装置2实现设备的移动，无需进行搬运，使用更方便；

第二方面，通过设置旋转座6、x轴移动装置4、y轴移动装置5和z轴移动装置7，实现了操作装置3的四轴移动，提高了操作装置3的移动灵活程度和移动范围；

第三方面，操作组件32包括夹具旋转单元322和操作夹具323，配合移动装置2、旋转座6、x轴移动装置4、y轴移动装置5和z轴移动装置7，使操作夹具323能夹持夹具对开关柜进行操作和维护，无需人工进行操作，使开关柜的控制更安全，减少人工投入；

第四方面，移动装置2装设有换刀组件31，方便操作夹具323进行更换开关柜操作工具，无需多次进出开关柜进行更换工具进行操作，进一步提高工作效率，且通过换刀驱动单元311驱动换刀盘313转动，方便操作工具进行换刀，提高换刀效率。

参考图5，换刀盘313均匀布置有若干个夹爪33，夹爪33包括连接部331和夹持部332，连接部331与换刀盘313连接，夹持部332开设有开口背向连接部的u型凹槽333，u型凹槽333的两侧壁分别开设有连接孔334，连接孔334内穿设固定有定位柱335，通过夹爪33固定刀具，防止刀具在移动装置2运动过程中掉落，提高换刀盘313使用的稳定性，夹爪33沿换刀盘313圆周方向均匀布置，使换刀驱动单元311换刀过程中的转动角度固定，提高换刀过程的精确程度，进一步提高换刀效率；

另外，方便将刀具沿着换刀盘313径向方向从夹持部332中移出，u型凹槽333的两侧壁分别开设有连接孔334，连接孔334内穿设固定有定位柱335，刀具侧面开设有与定位柱335配合的定位孔，使刀具稳定固定于夹爪33中。

进一步的，参考图6，定位柱335与刀具接触的一端设有定位球336，定位柱335开设有移动孔，定位球336通过弹簧可移动设置于移动孔，通过弹簧使定位球336与刀具的定位孔进行配合，方便刀具的取出的固定，结构简单，同时减少对刀具表面的磨损。

参考图3和图4，本实施例中的操作夹具323一端开设有卡接孔3231，卡接孔3231内设有用于吸附刀具的磁性件，结构简单，使刀具在轴向方向进行固定，同时通过卡接孔3231限制刀具在轴向方向的旋转自由度，实现刀具对开关柜的操作；具体的，卡接孔3231的横截面为四边形孔，四边形孔的四角分别开设有用于防止刀具旋转的卡槽3232，使刀具卡设于卡槽3232内，限制轴向方向的旋转自由度。

具体的，操作夹具323通过缓冲组件34与夹具旋转单元322连接，缓冲组件34包括第一联轴器341、第二联轴器342和缓冲弹片343，第一联轴器341与第二联轴器342通过缓冲弹片343连接，第一联轴器341与夹具旋转单元322连接，第二联轴器342与操作夹具323连接，使操作夹具323在进行x轴方向移动过程中，与开关柜接触后，缓冲弹片343起到缓冲的作用，防止刀具与开关柜碰撞造成开关柜损伤，进一步的，操作夹具323设有压力传感器，进一步提高刀具与开关柜接触的安全性。

参考图3，本实施的操作装置3还包括按压单元35，按压单元35包括压杆351和安装于x轴移动座321的推杆气缸352，推杆气缸352的动力输出端与压杆351连接，提高设备可操作的控制键的类型，从而提高设备的可适用范围，降低设备的使用成本。

具体的，z轴移动装置7包括z轴立柱和z轴驱动组件，z轴立柱滑动安装于y轴移动装置5，z轴驱动装置安装于z轴立柱，x轴移动装置4连接于z轴驱动组件，以沿z轴方向移动。

进一步的，x轴移动装置4包括x轴安装架和x轴驱动组件，操作组件32连接于x轴驱动组件。

参考图2，移动装置2包括底座21和设置于底座21两侧的履带22，适用于更多地形的移动，且相对滚轮移动稳定性更高，旋转座6和控制装置1均安装于底座21。

本实施例的底座21设有用于检测光强、光照和辐射的检测装置8，便于技术反馈开关柜内的工作环境，提高设备使用的安全性，底座21设有用于检测障碍物的超声探头9，进一步提高设备使用的安全性，减少设备与其他物品的碰撞，提高设备使用寿命。

具体的，操作装置3还包括摄像单元，摄像单元包括摄像机36和补光灯37，摄像机36安装于x轴移动座321，补光灯37围设于摄像机36的圆周侧，可以理解的是，使用摄像机36获取开关柜的开关位置，方便进行操作，同时使用补光灯37照亮开关柜的区域，使设备能更清晰的识别开关柜的开关位置进行操作，提高设备操作的精确程度。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，本发明中采用术语“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，在不脱离本发明范围的情况下，“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。

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