一种配电箱用柔性负荷投切机械手的制作方法

本技术属于配电箱自动化操作设备，具体涉及一种配电箱用柔性负荷投切机械手。

背景技术：

1、随着电力系统智能化升级，配电箱作为电力分配与控制的核心单元，其内部负荷投切操作（如熔断器更换、开关通断）的安全性、自动化程度需求日益提升。传统配电箱操作主要依赖人工或刚性机械臂：人工操作需断电进行，不仅影响供电连续性，且在高压场景下存在触电风险；刚性机械臂虽能实现自动化，但受限于驱动方式与结构设计，难以适配配电箱狭窄、易燃易爆的特殊环境。

2、现有相关技术中，最具代表性的是“纯电机驱动式配电箱操作机械手”。该技术采用多个伺服电机驱动多关节串联机械臂，通过齿轮减速机构传递动力，夹持端为硬质合金夹具，旨在实现熔断器与开关的自动化操作。但该技术存在显著缺陷：1）伺服电机及齿轮机构重量较大，在配电箱狭窄环境中移动灵活性差，易与内部元件干涉。2）关节为刚性传动，无柔顺调节能力，若定位偏差易与开关、熔断器发生刚性碰撞，导致部件损坏（如熔断器碎裂、开关触点变形）。3）缺乏力反馈与实时微调机制，难以适配不同规格熔断器的插拔阻力差异，操作精度低。

3、此外，现有技术普遍存在人机协同效率低的问题：机械臂动作依赖预设程序，当配电箱内部元件位置偏移时，需反复调试程序，无法由操作人员实时修正，导致操作效率低下，且夹持端多为固定结构，无法兼容不同型号的熔断器与开关，通用性差。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中存在的易燃易爆环境下安全性差、操作刚性易损坏元件、以及狭窄空间内灵活性不足的缺陷，提供一种基于气动人工肌肉驱动，具备柔顺力控、高灵活性、高通用性且易更换损坏件的配电箱用柔性负荷投切机械手。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配电箱用柔性负荷投切机械手，包括：固定设置在配电箱内的底座和设置在所述底座上的至少一个机械臂；

3、所述机械臂包括固定设置在底座上的支链安装架、转动安装在所述支链安装架上的并联支链、安装在所述并联支链输出端的末端动平台以及通过卡接组件安装在所述末端动平台上的柔性夹持组件；

4、所述并联支链包括通过第一角度调节组件转动安装在所述支链安装架上的第一气动人工肌肉组、通过第二角度调节组件与所述第一气动人工肌肉组转动连接的第二气动人工肌肉组；

5、其中，通过控制所述左气动人工肌肉和右气动人工肌肉同步伸缩，进行所述末端动平台在竖直方向上的升降运动；通过控制所述左气动人工肌肉和右气动人工肌肉差动伸缩，进行所述末端动平台在水平面内的偏转微调。

6、进一步地，所述第一角度调节组件包括安装在所述支链安装架上的第一角度调节电机和与所述第一角度调节电机的输出轴同轴设置的第一转动轴；所述第一气动人工肌肉的首端与所述第一转动轴固定设置；

7、所述第二角度调节组件包括安装在所述第一气动人工肌肉末端的第二角度调节电机和与所述第二角度调节电机的输出轴同轴设置的第二转动轴；所述第二气动人工肌肉的首端与所述第二转动轴固定设置。

8、进一步地，所述气动人工肌肉采用编织型气动人工肌肉。

9、进一步地，还设置有人机交互控制机构；所述人机交互控制机构包括：

10、控制器，内置控制主板；

11、触摸屏，与所述控制器连接，用于参数设置与状态显示；

12、控制按钮，设置于所述控制器上，与所述控制主板信号连接；

13、无线手柄，与所述控制器连接，用于对并联机构和柔性夹持组件进行远程控制；

14、扭矩传感器，设置在所述第二转动铰处，用于实时检测所述并联支链的输出扭矩并反馈至所述控制器。

15、进一步地，还包括气源供给与控制系统；所述气源供给与控制系统包括：

16、储气罐，设置在配电箱内部或外部，与外界气源管路连通；

17、气动控制阀组，与所述控制器信号连接，用于控制通往各气动人工肌肉的气流。

18、进一步地，所述气动控制阀组至少包括：

19、主气源通断阀，设置在所述外界气源的输出气路上；

20、气压调节阀，设置在所述储气罐与外界气源的气路上，且与所述人机交互控制机构信号连接，用于设定并维持系统工作压力；

21、多个独立的电磁阀，分别对应连接至所述左气动人工肌肉和右气动人工肌肉；用于控制第一人工肌肉组和第二气动人工肌肉组动作。

22、进一步地，所述底座包括底板、开设在所述底板上的若干固定孔、安装在所述底板上安装盘以及沿所述安装盘径向布置的调节长孔；

23、所述支链安装架通过穿设于所述调节长孔上的紧固件固定。

24、进一步地，所述柔性夹持组件包括与卡接组件配合的夹持座和安装在所述夹持座上的柔性夹爪；

25、所述柔性夹爪为三爪式结构，所述柔性夹爪的夹持面为微型吸盘阵列。

26、进一步地，所述卡接组件包括开设在所述末端动平台中心的安装孔和设置在所述夹持座上与所述安装孔配合卡接的卡接槽。

27、进一步地，所述人机交互控制机构还包括报警模块，当所述扭矩传感器检测到的扭矩值超过预设安全阈值时，所述控制器触发所述报警模块进行声光报警，并控制气动系统停止供气。

28、本实用新型的一种配电箱用柔性负荷投切机械手的有益效果是：

29、本实用新型采用气动人工肌肉和电机组成的并联支链代替传统的纯电机驱动，减少电机的使用数量，尽量减少电机运行时产生电火花的风险，满足电力场景的安全规范要求。通过控制左气动人工肌肉和右气动人工肌肉同步伸缩以及角度调节组件的配合，进行末端动平台在竖直方向上的升降运动，通过控制左气动人工肌肉和右气动人工肌肉差动伸缩，进行末端动平台在水平面内的偏转微调，从而实现对配电箱内零部件的精准拆除和更换动作，且气动人工肌肉配合轻薄设计的固定底座与较小的末端动平台，使机械臂整体实现显著轻量化，在配电箱狭窄的内部空间中移动时无任何干涉风险，操作灵活性远超传统电机驱动机械臂，适配性更强。

30、本实用新型中的气动人工肌肉无齿轮、轴承等易磨损的传动部件，大幅降低了装置的故障率，延长了设备的使用寿命，减少了故障停机时间。同时，并联支链采用模块化设计，当某一支链或气动人工肌肉出现故障时，可单独对故障部件进行拆卸更换，无需拆解整个装置，简化了维护流程，降低了维护的时间成本与经济成本，提升了装置的使用性价比。

31、本实用新型在并联支链中集成了扭矩传感器，能够实时、精准地反馈操作过程中的力值信息，当检测到力值超过预设的安全范围时，主控板会立即向气动控制模块发送指令，调节气动人工肌肉的气压，从而降低操作力度，有效避免因力度过大导致熔断器碎裂或开关触点变形等问题。

1.一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于，包括：固定设置在配电箱内的底座（1）和设置在所述底座（1）上的至少一个机械臂（2）；

2.根据权利要求1所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述第一角度调节组件（223）包括安装在所述支链安装架（21）上的第一角度调节电机和与所述第一角度调节电机的输出轴同轴设置的第一转动轴；所述第一气动人工肌肉的首端与所述第一转动轴固定设置；

3.根据权利要求1所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述气动人工肌肉采用编织型气动人工肌肉。

4.根据权利要求2所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于，还设置有人机交互控制机构（3）；所述人机交互控制机构（3）包括：

5.根据权利要求1所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：还包括气源供给与控制系统（4）；所述气源供给与控制系统（4）包括：

6.根据权利要求5所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于，所述气动控制阀组（42）至少包括：

7.根据权利要求1所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述底座（1）包括底板（11）、开设在所述底板（11）上的若干固定孔（12）、安装在所述底板（11）上安装盘（13）以及沿所述安装盘（13）径向布置的调节长孔（14）；

8.根据权利要求1所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述柔性夹持组件（25）包括与卡接组件（26）配合的夹持座（251）和安装在所述夹持座（251）上的柔性夹爪（252）；

9.根据权利要求8所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述卡接组件（26）包括开设在所述末端动平台（23）中心的安装孔和设置在所述夹持座（251）上与所述安装孔配合卡接的卡接槽。

10.根据权利要求4所述的一种配电箱用柔性负荷投切机械手，其特征在于：所述人机交互控制机构（3）还包括报警模块，当所述扭矩传感器（35）检测到的扭矩值超过预设安全阈值时，所述控制器（31）触发所述报警模块进行声光报警，并控制气动系统停止供气。