配网带电作业机器人系统的设计

配网带电作业机器人系统的设计

梁子祥

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摘要：针对现阶段带电作业的关键仍然是人工操作的具体情况，以及10KV电力线上带电作业“机器人为他人”的要求，采用主从关系远程操作液压机械臂、智能传感系统、带电作业机器人专用工具系统软件，绝缘保护系统构成了配电网中的带电作业。主从关系远程操作液压机械臂在配电网电气化行业具有广阔的应用空间和现实意义，还能有效防止带电作业中人员伤亡的发生，提高带电作业的安全性和效率；同时，它还可以提高电网的运行质量，进一步减少在供配电系统工作的人员的资金投入，降低人力成本，具有巨大的经济效益和社会经济效益。

关键词：配网；带电作业；机器人系统；设计

1带电作业机器人机构配置

带电作业机器人设置为在配电网的张力段作业。当带电作业机器人在配电网中作业时，它有必要跳过配电网的平行线路塔。当通电的机器人作业时，它还需求跳过距离器、悬挂支架和配电网的其他机械和设备。带电作业机器人的重要作业目标是在机器人内设置配电网巡检设备。带电作业机器人的数据通信基站依据安全巡检定论操纵机器人的保护机械手作业。机器人的保护机械手应经过步行办法在配电网的输电线路上作业，以履行各种作业。

依据带电作业机器人设置的巡检设备，查看配电网是否无电源配件、地脚螺栓和损坏，同时查看配电网的输电线路是否无断股，保证配电网稳定运转。带电作业机器人经过运用地铁信号将查看内容传输至道路通信基站的PC监控中心。配电网保护经理应运用机器人回来具体内容，保证配电网无反常，并及时拟定相关运维方案。带电作业机器人的操作员依据机器人机械手及其升降组织的集中操控完成配电网的保护。带电作业机器人应具有全自动开释和全自动退出功用。机器人应装备一个独立的升降渠道，以防止机器人在其自身作业中受到重负载的影响。

配电网带电作业机器人主要包含两部分：机器人自身及其道路通信基站。机器人自身包含电气体系、越障组织、逃生传感器体系及其确认轮试吊企业。确认轮试提高组织构成提高渠道，该渠道由包含旋转轴及其从动齿轮的自锁轮组成。自锁轮可随意沿配电网绝缘绳爬行，具有作业可靠、结构紧凑的优点。带电作业机器人挑选单排和双排重臂轮测验提高组织，完成输电线路行走。单排和双排行走轮需求设置在同一相位的两条输电线路上，以保证机器人在带电作业时具有良好的可靠性，在天气较弱、风速较高时不会受到外部环境的伤害。该机器人包含越障组织，越障组织的总自由度为1。利用两个可玩性提高越障组织稳定性。

2配网带电作业机器人体系构成及技能参数

2.1体系构成

（1） 液压机械臂。液压机械臂选用全液压操控，主从方位闭环操控转向操作。全液压操控的液压机械臂具有分量小、轴承重要、惯性力小和相变冲击小的特色。每个骨关节履行部件都装备有液位传感器和位移传感器，以实时测量每个履行部件的主要参数，并向最大轴电机驱动器和主操控器供给反应。液压机械臂只需求一个电气接口和一个进口和一个回流双向齿轮油路插座；液压阀和液位传感器密封在液压机械臂的内部结构中，适宜油管的合理安置；液压机械臂集成在绝缘斗杆货车上。绝缘斗杆货车中的专用工具油道与过滤体系和压力调试阀总成同时用于添加液压机械臂的功率。

（2） 力反应完成。力反应的力矩电机电流由负载确认的关节力矩和操作期间主手和从手之间的视点差转换而来；自动操控体系依据液压机械臂的液位传感器和致动器的主要参数计算骨关节的扭矩，并将其按份额转换为遥操作主手的扭矩电机电流，以完成力反应功用，并累积运动中主手和从手之间的视点差，以将其转换为扭矩机电流，完成阻尼系数反应并将其传递给操作员。

2.1.2自动操控体系

依据工业生产机器人的操控面板渠道，开发规划了自动操控体系。操控办法包含主从关系遥操作和独立操作。在遥操作期间，能够操控液压机械臂的单个关节。体系软件选用远程操作主手作为内部输出设备，选用主操控器多轴联动电机驱动器，与相位传感器、液位传感器、电液伺服阀和液压履行组织组成电液伺服体系。自动操控体系还包含作业视频监控体系、短视频智能管理体系和主自动操控体系。

3作业原理

操作员操作主要的手部健身运动。操控板依据主手扭矩电机定位信息的数据收集、日常转换和过滤，取得主手的当前方位和姿势，并依据光纤通信体系将其发送到液压机械臂的操控板。同时，液压机械臂的多轴联动健身运动操控器接纳液压机械臂每个骨关节的定位信息，并在处理后与主手进行比较；后期数据信号接纳传递后，经过液压放大器与电液伺服阀驱动模块衔接，促进各轴的适配运动，完成液压机械臂方位的闭环操控体系。

独立操作是指视觉引导中的移动性；创立液压机械臂的D形钟形平面坐标和D形钟形的主要参数。依据动态解的优化算法，依据骨关节视点取得尾端方位和姿势值是非常值得的；依据动力学逆解的优化算法，能够依据结尾方位和姿势的极值取得骨关节的视点值；依据摄像机校准优化算法，取得了液压机械臂的基准平面坐标中摄像机坐标系的指示T1。当取得摄像机坐标系中标记点的指示T2时，液压机械臂基础坐标中标记点指示T3为T1•T2；依据轨迹规划，对各轴进行匀速总体规划；然后，经过插值取得每个插值周期的骨关节视点值，液压机械臂运动到标记点。

液压机械臂的液压传动体系是典型的液压部分伺服体系。液压缸设置在肩部、手臂、肘部、上臂和夹持器处，弹性式非对称加密液压缸依据对称全流量液压阀操作，完成液压机械臂肩部绕底座歪斜、手臂绕肩部歪斜、肘部绕手臂歪斜的五个可玩动作，上臂环绕肘部左右摇摆，以及夹持器的弹性翻开和封闭；肩式弹性油缸配有外部操控的单向节流阀，以在骨关节履行器的液压传动体系封闭时完成方位确认功用。设备供油后，单向节流阀在供油的作业压力下翻开。液压阀不受肩部弹性油缸闭环方位操控体系的影响；摇摆油缸装置在底座上，液压机的摆线液压马达装置在手腕上，使肩部环绕底座左右摇摆，并使手腕环绕其中心线旋转。

4配网带电作业机器人体系的功能和结构特色

4.1大负载比液压机械臂

液压机械臂选用主从关系方位闭环操控转向操控，自重650n，重要分量400n，自重载荷比超越0.62；惯性力小，换向冲击小，抗干扰能力强；它方便地集成在绝缘斗臂车上，并经过绝缘斗臂货车中的专用工具油路为他们供给驱动力。

4.2智能感知体系给操作人员供给视觉感知和力觉临场感

它由视觉识别体系和力反应机制支持。机器人手臂上装置了双视觉效果摄像头，作业渠道上装置了全景摄像头，为操作员获取三维定位信息；力反应主手规划用于完成力觉场景感，操作员能够依据力觉反应掌握作业机器人手臂的动作。主从关系遥操作配电网的带电作业任务完成后，依据遥操作将操作员的智能投射到日常任务室内的空间，并借助人工智能和经历操控液压机械臂，以提高带电作业的安全性和效率。

4.3适宜的液压伺服操控算法

液压机的多轴联动电机驱动器嵌入液压伺服操控体系，包含可变增益PID操控器调试、自动减振、速率前馈操控和爬高形式操控器规划技能。不同类型的推进关节挑选适宜的优化算法，提高液压机械臂液压机的阻尼系数和弯曲刚度，并改进液压机械臂的稳定性。

结论

配电网带电作业机器人的体系软件使操作员远离危险的自然环境，保证操作员的安全，降低劳动效率，提高效率。现阶段，具有主从关系遥操作和体系软件独立操作形式的专用液压机械臂的开发和生产，将大大提高电气化机器人的全体合理性和合理性。经过现场实验，验证了体系的合理性。该配电网带电作业机器人已全面推广应用，提高了带电作业的安全性和自动化程度，具有巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

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