一种螺母拧紧工具以及带电作业机器人拧螺母作业方法

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种螺母拧紧工具以及带电作业机器人拧螺母作业方法。

背景技术：

传统人工带电作业任务量大，危险系数高，环境恶劣，人员伤亡事故时有发生。因此，近些年来，研制可代替人进行架空线路带电作业的机器人越来越受到广泛关注，而机器人快速准确安装拆卸螺母是带电作业的基础，如何准确控制机器人抓取螺母准确对准螺栓是当前的研究热点之一。

带电作业机器人通常会采用一些万能套筒来将螺母卸除，但要安装螺母则存在非常大的困难。首先，螺栓和螺母的尺寸较小，螺栓头与螺母孔大小一般在1cm左右，精准识别和定位较为困难，依据现有机器人自主螺母拧进方法，螺母头与螺栓轴向方向偏差超过3mm，基本无法拧进或者拧进1、2mm，由于螺栓螺母轴向不平行而卡住，此时若是扳手没有力反馈，继续拧紧可能导致螺母螺栓磨损，可见在纯算法上解决拧螺母问题，对于识别准确度、控制精度要求极高，而且容错率较低，螺母拧进难以保证成功率以及稳定性；其次，拧进螺母时很难确定螺母是否充分拧紧，如果机械臂没有力反馈进行判断，螺母程度拧紧只能依靠视觉进行判断，由于螺母体积小，拧紧程度不好观察，同时如果拧紧程度不够则留下安全隐患，如果充分拧紧继续拧进，则容易拧坏扳手以及螺母。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带电作业机器人拧螺母作业方法，通过将待安装的螺母与螺母旋进导引结构粘合，，通过螺母旋进导引结构中喇叭状的导引部引导螺母旋进，从而实现螺母与螺栓的精确对准，简单可靠，同时在绝缘电动手钻的万能套筒中加入六轴力传感器，准确检测螺母拧进反馈力大小，保证螺母充分拧紧。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种螺母拧紧工具，包括：

螺母旋进导引结构，所述螺母旋进导引结构包括导口和导引部，所述导引部连接于所述导口上，所述导引部为喇叭口形状，所述导引部的侧面开设有若干个斜槽；

绝缘电动手钻，所述绝缘电动手钻包括绝缘杆，所述绝缘杆连接于机械臂，所述绝缘杆的顶部设置有电机，所述电机的端部设置有万能套筒，所述万能套筒上设置有六轴力传感器。

优选地，所述绝缘电动手钻还包括无线通信模块，所述无线通信模块通过无线网络连接一遥操作端。

一种带电作业机器人拧螺母作业方法，所述方法包括：

s1，螺母预处理：提供一前文所述的螺母拧紧工具，将待安装的螺母与所述螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构粘合；

s2，螺栓头定位识别：通过位于机械臂末端的双目相机识别螺栓头的在图像中的位置，并通过双目相机旁边的激光测距传感器对螺栓头进行立体定位，确定螺栓头的三维坐标以及精确朝向信息；

s3，机械臂运动：机械臂带动绝缘电动手钻的万能套筒抓取螺母，驱动所述万能套筒将所述螺母旋进导引结构的导口套在螺栓头上，控制所述绝缘电动手钻的电机带动所述万能套筒旋转将螺母旋在螺栓上；

s4，螺母旋进：随着螺母不断旋紧，当螺母充分拧紧时，所述螺母旋进导引结构的导引部与螺栓固定面充分挤压会破裂为多瓣脱落。

优选地，所述螺母旋进还包括：

当螺母充分拧紧时，机械臂末端位置不再变化，通过所述绝缘电动手钻的六轴力传感器检测到机械臂末端力矩的变化，依据力矩阈值判断螺母是否拧紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的实施方式提供的带电作业机器人拧螺母作业方法，通过将待安装的螺母与螺母旋进导引结构粘合，通过螺母旋进导引结构实现螺母与螺栓的精确对准，简单可靠；同时在绝缘电动手钻的万能套筒中加入六轴力传感器，准确检测螺母拧进反馈力大小，保证螺母充分拧紧，提高了螺母拧紧可靠性与稳定性，准确量化了螺母拧紧程度。

附图说明

图1为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构的主视图；

图2为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构的俯视图；

图3为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的绝缘电动手钻的主视图；

图4为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的绝缘电动手钻的侧视图。

图中：1、导口；2、导引部；3、斜槽；4、绝缘杆；5、电机；6、万能套筒；7、六轴力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构的主视图，图2为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构的俯视图。如图1和图2所示，本发明的实施方式提供了一种螺母拧紧工具，该螺母拧紧工具可以包括螺母旋进导引结构，所述螺母旋进导引结构包括导口1和导引部2，导引部2连接于导口1上，导引部2为喇叭口形状，导引部2的侧面开设有若干个斜槽3。

通过上述技术方案，本发明的实施方式提供的螺母旋进导引结构的导引部2可以导引螺母对准适应螺栓头，从而降低螺栓螺母对准要求，避免螺母与螺栓之间的位置出现偏差；同时由于导引部2的侧面开设有若干个斜槽3，随着螺母不断旋紧，当螺母充分拧紧时，该螺母旋进导引结构受到螺栓固定面充分挤压会破裂为多瓣脱落，从而使得螺母与螺栓完全旋紧。

图3为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的绝缘电动手钻的主视图，图4为本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具的绝缘电动手钻的侧视图。如图3和图4所示，在本发明的一种实施方式中，该螺母拧紧工具还可以包括绝缘电动手钻，绝缘电动手钻可以包括绝缘杆4，绝缘杆4连接于机械臂，绝缘杆4的顶部设置有电机5，电机5的端部设置有万能套筒6，万能套筒6上设置有六轴力传感器7。

通过上述技术方案，本发明的实施方式提供的螺母拧紧工具通过绝缘电动手钻的绝缘杆4与机械臂连接，在机械臂的驱动下带动绝缘电动手钻移动，通过万能套筒6抓取螺母并进行拧紧、安装。

本发明的实施方式还提供了一种带电作业机器人拧螺母作业方法，该带电作业机器人拧螺母作业方法包括：

s1，螺母预处理：提供一前文的螺母拧紧工具，将待安装的螺母与螺母拧紧工具的螺母旋进导引结构粘合；

s2，螺栓头定位识别：通过位于机械臂末端的双目相机识别螺栓头的在图像中的位置，并通过双目相机旁边的激光测距传感器对螺栓头进行立体定位，确定螺栓头的三维坐标以及精确朝向信息；

s3，机械臂运动：机械臂带动绝缘电动手钻的万能套筒6抓取螺母，驱动万能套筒6将螺母旋进导引结构的导口套在螺栓头上，控制绝缘电动手钻的电机带动万能套筒6旋转将螺母旋在螺栓上；

s4，螺母旋进：随着螺母不断旋紧，当螺母充分拧紧时，螺母旋进导引结构的导引部2与螺栓固定面充分挤压会破裂为多瓣脱落。

进一步地，所述螺母旋进还可以包括：

当螺母充分拧紧时，机械臂末端位置不再变化，通过绝缘电动手钻的六轴力传感器7检测到机械臂末端力矩的变化，依据力矩阈值判断螺母是否拧紧。

通过上述技术方案，本发明的实施方式提供的带电作业机器人拧螺母作业方法，通过将待安装的螺母与螺母旋进导引结构粘合，通过螺母旋进导引结构中喇叭状的导引部2引导螺母旋进，从而实现螺母与螺栓的精确对准，简单可靠；同时在绝缘电动手钻的万能套筒中加入六轴力传感器7，准确检测螺母拧进反馈力大小，保证螺母充分拧紧，提高了螺母拧紧可靠性与稳定性，准确量化了螺母拧紧程度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。