一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置的制作方法

1.本发明涉及断引流线技术领域，特别涉及一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，变电站中的作业任务也逐年加重，断引流线操作是其中主要的作业项目，而断引流线最主要的工作是将4个螺母分别从螺钉上拧下来，进而实现母线夹和引流线夹脱离，如图1所示。现有作业主要还是依赖操作人员手动完成，而高空作业的危险性、工作任务量大等因素都是现在人工作业面临的主要问题。
3.目前，对于一些简单科目已经实现了机器人操作(包括剪线、剥线、接线等)，但是却少有机器人能够自主完成断引流线操作，主要是因为断接引流线操作需要面对较大位姿误差情况下的自主松螺母问题，现有方法主要依赖高精度定位来实现，然而这在室外机器人作业是很难实现的。
4.现有机器人实现其他科目中的松螺母操作主要方案有如下两种方式：
5.1)将螺母操作机构和机器人分离，螺母操作机构体积大，通过机器人夹持工件到螺母操作机构处，实现松螺母操作。
6.2)将螺母操作模块安装在机器人末端，通过旋转和移动实现松螺母操作。
7.而将以上机器人松螺母操作应用于断引流线操作会存在以下问题：
8.1)现有与机器人交互螺母操作机构，体积过大，无法安装在机器人末端，也不能适应空间有限的高空电力操作。
9.2)现有螺母操作机构，无论是手动电动装置还是机器人自主操作装置，都高度依赖螺母操作机构和螺母的精准对位，对于位姿误差较大时无能为力。
10.因此，有必要设计一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置。


技术实现要素：

11.本发明提供一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置，可以解决目前无法将机器人操作用在断引流线作业上的问题。
12.本发明提供了一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置，包括：
13.第一安装座，其上连接有螺母固定座，第一安装座上固定有第一驱动机构，第一驱动机构与螺母固定座连接，以驱动螺母固定座绕其轴线转动；
14.第二安装座，与第一安装座之间通过第一给进机构连接，以使第一安装座向靠近或远离第二安装座的方向移动；
15.夹持机构，固定于第二安装座上，夹持机构包括第一锁紧夹、第二锁紧夹以及分别与第一锁紧夹、第二锁紧夹连接的驱动机构，以使第一锁紧夹和第二锁紧夹相互闭合或打开，第一锁紧夹和第二锁紧夹闭合后的轴线与螺母固定座的轴线重合。
16.可选的，还包括：
17.第三安装座，与第一安装座及第二安装座相对设置，第三安装座与第二安装座之间通过第二给进机构连接，以使第一安装座及第二安装座同时向靠近或远离第三安装座的方向移动。
18.可选的，第一安装座包括：
19.固定底板，其上固定连接有第一支撑座，螺母固定座嵌于第一支撑座内；
20.第二支撑座，固定于固定底板上，第一驱动机构通过第二支撑座固定于第一安装座上。
21.可选的，第一安装座还包括：
22.连接板，一端面与固定底板的端面相邻接，连接板与固定底板之间固连有压力传感器。
23.可选的，第一驱动机构为中空驱动电机，中空驱动电机的外圈与第二支撑座固定，中空驱动电机的内圈与螺母固定座固定连接，以使螺母固定座绕其轴线做旋转运动。
24.可选的，第一支撑座内固定有轴承，螺母固定座的外周与轴承的内圈固定。
25.可选的，驱动机构包括：
26.驱动电机，固定于第二安装座上，驱动电机的输出轴固定连接有主动锥齿轮；
27.两个从锥齿轮，分别通过转轴垂直啮合于主动锥齿轮的两侧；
28.两组同步传送件，分别与两个从锥齿轮一一对应连接，同步传送件各与一驱动轴连接，以使驱动轴与对应的从锥齿轮同步转动，第一锁紧夹及第二锁紧夹与两个驱动轴一一对应固连，以使第一锁紧夹和第二锁紧夹向互相抱紧或相互松开的方向转动。
29.可选的，第一给进机构包括：
30.第一电机，固定于第二安装座上，第一电机的输出轴与螺母固定座的轴线平行；
31.第一丝杆，一端与第一电机的输出轴固定连接，第一安装座上开设有第一螺孔，第一丝杆与第一螺孔螺纹配合。
32.可选的，第二给进机构包括：
33.第二电机，固定于第三安装座上，第二电机的输出轴与第一电机的输出轴平行；
34.第二丝杆，一端与第二电机的输出轴固定连接，第二安装座上开设有第二螺孔，第二丝杆与第二螺孔螺纹配合。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过将本发明装置与机器人的机械臂进行结合，可以通过调整夹持机构使得螺钉轴线和螺母固定座的轴线重合，从而解决了位姿偏差问题，通过第一给进机构能够调整第一安装座和第二安装座之间的间距进而调整夹持机构和螺母固定座之间的间距，使其适应不同长度螺钉的松螺母操作，通过更换配套的螺母固定座可以解决不同直径螺钉的松螺母操作，通过结合机器人可以实现自主断引流线操作。本发明可以增强对现场操作的适应性，具有广泛的应用前景。
附图说明
36.图1为目前母线夹和引流线夹经螺钉螺母固定的结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置的第一个视角的结构示意图；
38.图3为本发明实施例提供的一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置的第二个
视角的结构示意图；
39.图4为本发明实施例提供的夹持机构的结构示意图；
40.图5为本发明实施例提供的第一支撑座和第一驱动机构和螺母固定座及其固定剖视图。
41.附图标记说明：
[0042]1‑
第一安装座，10
‑
螺母固定座，11
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第一驱动机构，12
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固定底板，13
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第一支撑座，14
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第二支撑座，15
‑
连接板，16
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压力传感器，17
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轴承，18
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端盖，2
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第二安装座，3
‑
第一给进机构，30
‑
第一电机，31
‑
第一丝杆，4
‑
夹持机构，40
‑
第一锁紧夹，41
‑
第二锁紧夹，42
‑
驱动机构，420
‑
驱动电机，421
‑
主动锥齿轮，422
‑
从锥齿轮，423
‑
转轴，424
‑
同步传送件，425
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驱动轴，5
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第三安装座，6
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第二给进机构，60
‑
第二电机，61
‑
第二丝杆，7
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引流线夹，8
‑
母线夹。
具体实施方式
[0043]
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0044]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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。
[0045]
断引流线最主要的工作是将4个螺母分别从螺钉上拧下来，进而实现母线夹和引流线夹脱离，如图1所示，现有作业主要还是依赖操作人员手动完成，而高空作业的危险性、工作任务量大等因素都是现在人工作业面临的主要问题，将机器人松螺母操作应用于断引流线操作会存在以下问题：
[0046]
1)现有与机器人交互螺母操作机构，体积过大，无法安装在机器人末端，也不能适应空间有限的高空电力操作。
[0047]
2)现有螺母操作机构，无论是手动电动装置还是机器人自主操作装置，都高度依赖螺母操作机构和螺母的精准对位，对于位姿误差较大时无能为力，
[0048]
如图2、3所示，基于上述问题，本发明实施例提供的一种面向断引流线作业的机器人松螺母装置，包括：第一安装座1、第二安装座2和夹持机构4，第一安装座1上连接有螺母固定座10，第一安装座1上固定有第一驱动机构11，第一驱动机构11与螺母固定座10连接，以驱动螺母固定座10沿绕轴线转动，第二安装座2与第一安装座1之间通过第一给进机构3连接，以使第一安装座1向靠近或远离第二安装座2的方向移动，夹持机构4固定于第二安装座2上，夹持机构4包括第一锁紧夹40、第二锁紧夹41以及分别与第一锁紧夹40、第二锁紧夹41连接的驱动机构42，以使第一锁紧夹40和第二锁紧夹41相互闭合或打开，第一锁紧夹40和第二锁紧夹41闭合后的轴线与螺母固定座10的轴线重合。
[0049]
可选的，还包括第三安装座5，第三安装座5与第一安装座1及第二安装座2相对设置，第三安装座5与第二安装座2之间通过第二给进机构6连接，以使第一安装座1及第二安装座2同时向靠近或远离第三安装座5的方向移动。
[0050]
在松螺母的过程中，对于较长的螺钉来说，可能会出现螺母完全退出第一支撑座
13而螺母还未脱离螺钉，通过第三安装座5和第二给进机构6，在螺母完全嵌入螺母固定座10中后，控制第一驱动机构11转动带动螺母固定座10同步转动，进而带动螺母转动，同时控制第二给进机构6运动，随着第二给进机构6的运动，第一安装座1及第二安装座2能够同时向靠近第三安装座5的方向移动以此来匹配螺母向远离螺钉的方向运动，最终实现松螺母操作，能够进一步保证螺母与螺钉的脱离。
[0051]
具体的，第一安装座1包括：固定底板12和第二支撑座14，固定底板12上固定连接有第一支撑座13，螺母固定座10嵌于第一支撑座13内，第二支撑座14固定于固定底板12上，第一驱动机构11通过第二支撑座14固定于第一安装座1上，为了降低装配难度的同时满足力学要求，在本实施例中，固定底板12由两块固定在一起的固定板组成。
[0052]
在本实施例中，螺母固定座10为内六角套筒，能够根据螺母的尺寸更换螺母固定座10的尺寸从而使其内径与螺母相匹配。
[0053]
可选的，第一安装座1还包括连接板15，连接板15一端面与固定底板12的端面相邻接，连接板15与固定底板12之间固连有压力传感器16，通过第二电机60转动带动第二丝杆61转动，同时第一驱动机构11带动螺母固定座10转动，并向螺母方向靠近，在靠近过程中基于压力传感器16采集力信息，对第二电机60进行力控。在螺钉(或者螺母)轴线与螺母固定座10轴线完全重合后，通过第二给进机构6的运动带动第一安装座1及第二安装座2同时向远离第三安装座5的方向移动，同时第一驱动机构11带动螺母固定座10转动，进而向螺母方向靠近，在靠近过程中，通过压力传感器16采集螺母固定座10与螺母在第二给进机构6方向的力信息，并与期望力一起构成闭环系统，通过控制第二给进机构6在运动方向的恒力输出，在螺母固定座10接触螺母之前，第二给进机构6加速运动，当螺母固定座10接触螺母后，由于螺母的外六角和螺母固定座10的内六角很难准确匹配，因此，通过第二给进机构6运动方向恒力输出，保证第一驱动机构11带动螺母固定座10的正常转动。当螺母的外六角和螺母固定座10的内六角正好对齐时，在正压力作用下，可以将螺母完全嵌入螺母固定座10中。
[0054]
参考图4，第一驱动机构11为中空驱动电机，中空驱动电机的外圈与第二支撑座14固定，中空驱动电机的内圈与螺母固定座10固定连接，以使螺母固定座10绕其轴线做旋转运动。
[0055]
可选的，第一支撑座13内固定有轴承17，螺母固定座10的外周与轴承17的内圈固定，轴承17用来支撑螺母固定座10，其中内圈与螺母固定座10一起转动，外圈与第一支撑座13固定，轴承17轴向通过端盖18固定。
[0056]
如图5所示，驱动机构42包括：驱动电机420、两个从锥齿轮422和两组同步传送件424，驱动电机420固定于第二安装座2上，驱动电机420的输出轴固定连接有主动锥齿轮421，两个从锥齿轮422分别通过转轴423垂直啮合于主动锥齿轮421的两侧，两组同步传送件424分别与两个从锥齿轮422一一对应连接，同步传送件424各与一驱动轴425连接，以使驱动轴425与对应的从锥齿轮422同步转动，第一锁紧夹40及第二锁紧夹41与两个驱动轴425一一对应固连，以使第一锁紧夹40和第二锁紧夹41向互相抱紧或相互松开的方向转动，在本实施例中，同步传送件424为带传动。
[0057]
控制驱动电机420转动，主动锥齿轮421转动，主动锥齿轮421带动两侧与其啮合的两个从动锥齿轮422转动，且两个从动锥齿轮422的转动方向正好相反，进而实现左右两侧的两个转轴423反向转动，通过同步传送件424将两个转轴423的转动力分别传送至两个驱
动轴425，使两个驱动轴425反向转动，则最终实现第一锁紧夹40和第二锁紧夹41的闭合运动。在闭合运动过程中，螺钉会与第一锁紧夹40和第二锁紧夹41接触，进而产生力的作用，通过机械臂柔性运动，来调节机器人末端姿态，最终使得螺钉轴线和螺母固定座10的轴线重合，从而解决了位姿偏差问题。
[0058]
可选的，第一给进机构3包括：第一电机30和第一丝杆31，第一电机30固定于第二安装座2上，第一电机30的输出轴与螺母固定座10的轴线平行，第一丝杆31一端与第一电机30的输出轴固定连接，第一安装座1上开设有第一螺孔，第一丝杆31与第一螺孔螺纹配合。
[0059]
由于螺钉长度不一，通过第一电机30带动第一丝杠31转动，从而使螺接于其上的第一安装座1向靠近或远离安装座2的方向移动，从而调整安装座1与夹持机构4之间的间距，达到匹配不同长度的螺钉的目的。
[0060]
可选的，第二给进机构6包括：第二电机60和第二丝杆61，第二电机60固定于第三安装座5上，第二电机60的输出轴与第一电机30的输出轴平行，第二丝杆61一端与第二电机60的输出轴固定连接，第二安装座2上开设有第二螺孔，第二丝杆61与第二螺孔螺纹配合。
[0061]
使用方法及工作原理：
[0062]
将第三安装座5通过安装孔固定在机械臂末端，选择合适的螺母固定座10(内六角套筒)使其与将要松开的螺母外尺寸相匹配，通过单轴孔装配技术，将图1中的螺钉插入螺母固定座10内，并穿过第一锁紧夹40和第二锁紧夹41的中间位置，控制第一电机30转动，使其带动第一丝杆31转动从而使连接板15向左或向右移动，进而使夹持机构4与螺母固定座10的相对距离改变来匹配不同长度的螺钉，随后控制驱动电机420转动，主动锥齿轮421转动，主动锥齿轮421带动两侧与其啮合的两个从动锥齿轮422转动，且两个从动锥齿轮422的转动方向正好相反，进而实现左右两侧的两个转轴423反向转动，通过同步传送件424将两个两个转轴423的转动力分别传送至两个驱动轴425，使两个驱动轴425反向转动，则最终实现第一锁紧夹40和第二锁紧夹41的闭合运动。在闭合运动过程中，螺钉会与第一锁紧夹40和第二锁紧夹41接触，进而产生力的作用，通过机械臂柔性运动，来调节机器人末端姿态，最终使得螺钉轴线和螺母固定座10的轴线重合。此时可以重新打开第一锁紧夹40和第二锁紧夹41，通过机械臂关节实现末端位姿固定。在螺钉(或者螺母)轴线与螺母固定座10轴线完全重合后，通过第二电机60转动带动第二丝杆61转动，同时第一驱动机构11带动螺母固定座10转动，进而实现带转动的向螺母方向移动，在靠近过程中，通过压力传感器16采集固定底板12与连接板15在第二丝杆61运动方向的力信息，并与期望力一起构成闭环系统，通过控制第二电机60的转速实现第二丝杆61在运动方向的恒力输出。在螺母固定座10接触螺母之前，第二丝杆61加速运动，当螺母固定座10接触螺母后，由于螺母和螺母固定座10的内六角很难准确匹配，因此，通过第二丝杆61运动方向恒力输出，保证第一驱动机构11带动螺母固定座10的正常转动。当螺母和螺母固定座10的内六角正好对齐时，在正压力作用下，可以将螺母完全嵌入螺母固定座10中。在螺母完全嵌入螺母固定座10中后，控制第一驱动机构11转动，进而带动螺母转动，同时控制第二电机60转动，则第二丝杠61带动第一安装座1和第二安装座2同时向靠近第三固定座5的方向移动以此来匹配螺母远离螺钉的的运动，最终实现松螺母操作。
[0063]
上述过程可以实现一个松螺母操作，重复上述过程可以利用机器人自主完成所有松螺母操作，直到母线夹8和引流线夹7脱离。
[0064]
通过将本发明装置与机器人的机械臂进行结合，可以利用夹持机构实现螺母固定座10位姿的柔性调节，使螺钉轴线和螺母固定座轴线重合，从而解决了位姿偏差问题，通过第一给进机构能够调整第一安装座和第二安装座之间的间距进而调整夹持机构和螺母固定座之间的间距，使其适应不同长度螺钉的松螺母操作，通过更换配套的螺母固定座可以解决不同直径螺钉的松螺母操作，通过结合机器人可以实现自主断引流线操作。本发明可以增强对现场操作的适应性，具有广泛的应用前景。
[0065]
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。