一种保护压板操作装置、工作方法与作业机器人

技术领域

本发明属于自动化设备技术领域，尤其涉及一种保护压板操作装置、工作方法与作业机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

变电站开关柜中的保护压板也叫保护连片，一般安装在电力继电保护设备回路中，属于电力系统二次保护中的重要设备，压板的正确投入和退出是确保继电保护系统安全运行的重要保障手段。在实际运行中，变电站开关柜保护压板的操作频次较高，压板的投入和退出由人工操作维护，存在较大的安全风险，由于压板的投入或退出不当，造成继电保护系统无法完成跳闸动作的现象时有发生，给电力系统的安全运行留下严重隐患。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种保护压板操作装置、工作方法与作业机器人，其能够自动实现保护压板旋钮的精确对中及拧紧与松开、保护压板的准确投入与退出，节省人工，降低安全风险，提高变电站开关柜作业自动化程度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种保护压板操作装置。

一种保护压板操作装置，包括：

固定支架、旋钮套筒拧紧机构、保护压板旋转机构和保护压板夹持机构；

所述旋钮套筒拧紧机构设置在固定支架的一端；所述旋钮套筒拧紧机构用于与一个压板旋钮匹配套接，并旋转带动压板旋钮转动，以拧紧/松开压板旋钮使得保护压板固定/活动；

所述保护压板夹持机构固定在保护压板旋转机构上，用于夹持保护压板；

所述保护压板旋转机构设置在固定支架上；所述保护压板旋转机构可作旋转运动，用于带动保护压板夹持机构在夹持保护压板的同时作旋转运动，从而使得保护压板旋转并卡入/脱出压板旋钮螺柱。

作为一种实施方式，所述旋钮套筒拧紧机构为两个，压板旋钮为两个；所述旋钮套筒拧紧机构与压板旋钮一一对应设置；所述保护压板夹持机构设置在两个套筒拧紧机构之间。

作为一种实施方式，所述固定支架上设置有滑动轨道，所述保护压板旋转机构与滑动轨道滑动配合，并可沿着滑动轨道作旋转运动。

作为一种实施方式，所述滑动轨道为弧形导向槽。

作为一种实施方式，所述保护压板旋转机构包括主动旋转齿轮、摆动半齿轮和第二旋转驱动电机；

所述第二旋转驱动电机固定在固定支架上；所述主动旋转齿轮固定在第二旋转驱动电机的输出轴上；所述摆动半齿轮套设在固定支架上的旋转轴上，所述摆动半齿轮设有弧形摆动臂，所述弧形摆动臂可绕着所述旋转轴旋转；所述摆动半齿轮的一侧与主动旋转齿轮相啮合，另一侧在滑动轨道内滑动；所述保护压板夹持机构固定在所述弧形摆动臂上。

作为一种实施方式，所述旋钮套筒拧紧机构包括第一旋钮驱动电机、转接导向套和旋钮套筒，所述第一旋钮驱动电机固定在固定支架上，所述转接导向套连接在第一旋钮驱动电机的输出轴上；所述旋钮套筒的一端与转接导向套固定连接，另一端设有锥形槽，用于与压板旋钮匹配对准。

作为一种实施方式，所述旋钮套筒与转接导向套之间安装有弹簧。

作为一种实施方式，所述旋钮套筒的一端内侧均匀设有外突弧形柱，所述外突弧形柱与压板旋钮的外缘相匹配。

作为一种实施方式，所述转接导向套内设置有方形孔，所述旋钮套筒的另一侧设有方形柱，用于与转接导向套内的形孔相匹配；所述转接导向套用于将第一旋钮驱动电机的转动传递给旋钮套筒，旋钮套筒可沿着转接导向套的方形孔滑动。

作为一种实施方式，所述保护压板夹持机构包括夹爪固定座、电磁铁转轴、电磁铁驱动模块和夹爪；所述夹爪固定座固定在所述保护压板旋转机构上；所述夹爪连接在夹爪固定座上；所述电磁铁驱动模块通过电磁旋转轴连接到夹爪上；所述夹爪用于夹持保护压板；所述夹爪固定座安装在所述保护压板旋转机构上。

作为一种实施方式，所述夹爪的内表面附有防滑层。

作为一种实施方式，所述夹爪通过夹爪轴连接在夹爪固定座上。

本发明的第二个方面提供了一种采用如上述所述的保护压板操作装置的工作方法。

一种采用如上述所述的保护压板操作装置的工作方法，其包括：

当保护压板投入作业时，控制旋钮套筒拧紧机构前进并对正套入压板旋钮，此时控制保护压板夹持机构夹持保护压板且保持不变；控制旋钮套筒拧紧机构逆时针旋转，拧松压板旋钮直到压板旋钮螺柱上具有足够卡入保护压板的间隙；控制保护压板旋转机构逆时针旋转，以带动保护压板夹持机构作旋转运动，进而使得保护压板旋转并卡入压板旋钮螺柱上，此时旋钮套筒拧紧机构顺时针旋转，带动压板旋钮压紧保护压板，控制保护压板夹持机构打开，控制保护压板操作装置退出，完成保护压板的投入作业；

当保护压板退出作业时，控制旋钮套筒拧紧机构前进并对正套入压板旋钮，此时控制保护压板夹持机构夹持保护压板且保持不变；控制旋钮套筒拧紧机构逆时针旋转，拧松压板旋钮使保护压板活动；控制保护压板旋转机构顺时针旋转，以带动保护压板夹持机构作旋转运动，进而使得保护压板旋转并从压板旋钮螺柱上脱出，此时旋钮套筒拧紧机构顺时针旋转，拧紧压板旋钮到压板旋钮螺柱上，控制保护压板夹持机构打开，控制保护压板操作装置退出，完成保护压板的退出作业。

本发明的第三个方面提供了一种作业机器人。

一种作业机器人，包括：

如上述所述的保护压板操作装置，其中的固定支架安装在机械臂末端；

视觉系统，其用于采集保护压板的图像信息并传送至控制系统；

控制系统，其用于根据保护压板的图像信息定位保护压板的位置及保护压板旋钮的位置，以控制保护压板操作装置执行相应动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

创新性提出一种开关柜保护压板联动式柔性夹紧旋转及双旋钮自主对中工作方法，研制了保护压板操作装置，通过磁吸式夹紧、多轨驱动旋转及双旋钮柔性自主对中，解决了人工对保护压板旋钮的对中精确度差及自动化程度差的问题，实现了对保护压板投入、退出的自主作业，提高了开关柜控制精准程度以及运行人员安全操作系数，保证了电网及其设备的安全运行。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中的局部结构示意图；

图3为本发明实施例中的保护压板操作装置的总体结构示意图；

图4为本发明实施例中的旋钮套筒拧紧机构结构示意图；

图5为本发明实施例中的保护压板旋转、夹持机构结构示意图；

图6为本发明实施例中的固定支架结构示意图；

图7为本发明实施例中的旋钮套筒驱动连接结构示意图。

其中，1.作业机器人，2.双目相机支架，3.双目相机，4.开关柜前面板，5.保护压板模块，6.保护压板操作装置，501.压板旋钮螺柱，502.保护压板，503.压板旋钮，601.驱动控制模块，602.第一旋钮驱动电机，603.固定支架，604.转接导向套，605.夹爪固定座，606.夹爪轴，607.旋钮套筒，608.电磁铁转轴，609.电磁铁驱动模块，610.夹爪，611.主动旋转齿轮，612.摆动半齿轮，613.第二旋转驱动电机，614.固定螺钉，615.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

如图3和图4所示，本实施例提供了一种保护压板操作装置，包括固定支架603、旋钮套筒拧紧机构、保护压板旋转机构和保护压板夹持机构。

所述旋钮套筒拧紧机构设置在固定支架603的一端；所述旋钮套筒拧紧机构用于与一个压板旋钮503匹配套接，并旋转带动压板旋钮503转动，以拧紧/松开压板旋钮503使得保护压板502固定/活动；所述保护压板夹持机构固定在保护压板旋转机构上，用于夹持保护压板502；所述保护压板旋转机构设置在固定支架603上；所述保护压板旋转机构可作旋转运动，用于带动保护压板夹持机构在夹持保护压板502的同时作旋转运动，从而使得保护压板502旋转并卡入/脱出压板旋钮螺柱。

在具体实施过程中，固定支架603一端设置成圆形，固定在机械臂末端，另一端设置成长条形，在长条形上设置有旋转凸起和圆弧形方槽，如图6所示。在本实施例中，所述旋钮套筒拧紧机构为两个，压板旋钮为两个；所述旋钮套筒拧紧机构与压板旋钮一一对应设置；所述保护压板夹持机构设置在两个套筒拧紧机构之间。所述旋钮套筒拧紧机构设置在固定支架603的两端；所述双旋钮套筒拧紧机构用于与两个压板旋钮匹配套接，并旋转带动两个压板旋钮同时同向转动，以拧紧/松开压板旋钮使得保护压板固定/活动。

在一些具体实施过程中，如图4所示，所述旋钮套筒拧紧机构包括第一旋钮驱动电机602、转接导向套604和旋钮套筒607，所述第一旋钮驱动电机602固定在固定支架603上，所述转接导向套604连接在第一旋钮驱动电机602的输出轴上；所述旋钮套筒607的一端与转接导向套604固定连接，另一端设有锥形槽，用于与压板旋钮匹配对准。

所述旋钮套筒607的一端可通过固定螺钉614与转接导向套604连接。

在一些其他实施例中，所述旋钮套筒607与转接导向套604之间安装有弹簧615。这样使得旋钮套筒工作时具有一定柔性。

在一个或多个实施例中，所述旋钮套筒607的一端内侧均匀设有外突弧形柱，所述外突弧形柱与压板旋钮的外缘相匹配。

在一个或多个实施例中，如图7所示，所述转接导向套604内设置有方形孔，所述旋钮套筒607的另一侧设有方形柱，用于与转接导向套604内的形孔相匹配；所述转接导向套604用于将第一旋钮驱动电机602的转动传递给旋钮套筒607，旋钮套筒607可沿着转接导向套604的方形孔滑动。

本实施例采用旋钮套筒拧紧机构，可精确稳定对准旋钮螺母，轻松拧松拧紧旋钮螺母，方便实用，可代替人工作业。

在本实施例中，如图5和图6所示，所述保护压板夹持机构设置在两个所述旋钮套筒拧紧机构之间，且固定在保护压板旋转机构上；所述保护压板夹持机构用于夹持保护压板。

在一些具体实施过程中，所述保护压板夹持机构包括夹爪固定座605、电磁铁转轴608、电磁铁驱动模块609和夹爪610；所述夹爪固定座605固定在所述保护压板旋转机构上；所述夹爪610连接在夹爪固定座605上；所述电磁铁驱动模块609通过电磁旋转轴608连接到夹爪610上，利用夹爪610来夹持保护压板。本实施例夹爪可实现平开平动，电磁铁驱动模块结构简单，夹持力大，控制方便。

在另一些实施例中，所述夹爪610通过夹爪轴606连接在夹爪固定座605上。

在一些其他可选实施例中，所述夹爪610的内表面附有防滑层，比如橡胶垫，这样能够有效牢固夹紧保护压板，防止滑动，可将保护压板牢固夹紧。

本实施例采用电磁铁驱动技术，设计平动夹持机构，可将保护压板牢固夹紧。

在本实施例中，所述保护压板旋转机构设置在固定支架上；所述保护压板旋转机构可作旋转运动，用于带动保护压板夹持机构在夹持保护压板的同时作旋转运动，从而使得保护压板旋转并卡入/脱出压板旋钮螺柱。

其中，所述固定支架上设置有滑动轨道，所述保护压板旋转机构与滑动轨道滑动配合，并可沿着滑动轨道作旋转运动。

例如：所述滑动轨道为弧形导向槽。

在一些具体实施过程中，所述保护压板旋转机构包括主动旋转齿轮611、摆动半齿轮612和第二旋转驱动电机613；

所述第二旋转驱动电机613固定在固定支架603上；所述主动旋转齿轮611固定在第二旋转驱动电机613的输出轴上；所述摆动半齿轮612套设在固定支架603上的旋转轴上，所述摆动半齿轮612设有弧形摆动臂，所述弧形摆动臂可绕着所述旋转轴旋转；所述摆动半齿轮612的一侧与主动旋转齿轮611相啮合，另一侧在滑动轨道内滑动。

在具体实施过程中，弧形摆动臂上有多处安装孔，夹爪固定座605固定在摆动半齿轮的弧形摆动臂上的安装孔上。

本实施例设计了带有弧形方形孔槽特殊结构形式的保护压板旋转机构，可准确夹持保护压板旋转不滑脱，传动平稳，旋转稳定准确，滑动流畅。

本实施例采用基于开关柜作业机器人及保护压板操作装置，代替人工实现保护压板旋钮的精确对中及拧紧与松开、保护压板的准确投入与退出，节省人工，降低安全风险，提高变电站开关柜作业自动化程度。

在一些具体实施过程中，旋钮套筒拧紧机构、保护压板旋转机构和保护压板夹持机构均与驱动控制模块601相互通信，所述驱动控制模块601与控制系统相互通信，用于接收控制系统的指令并向旋钮套筒拧紧机构、保护压板旋转机构和保护压板夹持机构下发对应控制指令。

实施例二

本实施例提供了一种采用如上述所述的保护压板操作装置的工作方法，其具体过程包括：

当保护压板投入作业时，控制旋钮套筒拧紧机构前进并对正套入压板旋钮，此时控制保护压板夹持机构夹持保护压板且保持不变；控制第一旋钮驱动电机带动旋钮套筒拧紧机构逆时针旋转，拧松压板旋钮直到压板旋钮螺柱上具有足够卡入保护压板的间隙；控制第二旋转电机使得保护压板旋转机构逆时针旋转，以带动保护压板夹持机构作旋转运动，进而使得保护压板旋转并卡入压板旋钮螺柱上，此时旋钮套筒拧紧机构顺时针旋转，带动压板旋钮压紧保护压板，控制保护压板夹持机构打开，控制保护压板操作装置退出，完成保护压板的投入作业。当保护压板退出作业时，控制旋钮套筒拧紧机构前进并对正套入压板旋钮，此时控制保护压板夹持机构夹持保护压板且保持不变；控制第一旋钮驱动电机带动旋钮套筒拧紧机构逆时针旋转，拧松压板旋钮使保护压板活动；控制第二旋转电机使得保护压板旋转机构顺时针旋转，以带动保护压板夹持机构作旋转运动，进而使得保护压板旋转并从压板旋钮螺柱上脱出，此时旋钮套筒拧紧机构顺时针旋转，拧紧压板旋钮到压板旋钮螺柱上，控制保护压板夹持机构打开，控制保护压板操作装置退出，完成保护压板的退出作业。

其中，通过电磁铁驱动模块通电，实现保护压板夹持机构夹持保护压板。

断开电磁铁驱动模块的电源，以使得保护压板夹持机构打开。

实施例三

如图1和图2所示，本实施例提供了一种作业机器人1，其具体包括：

如上述所述的保护压板操作装置6，其搭载在机械臂末端；

视觉系统，其用于采集保护压板图像信息并传送至控制系统；

控制系统，其用于根据保护压板图像信息定位保护压板及保护压板旋钮，以控制保护压板操作装置执行相应动作。

例如：视觉系统包括双目相机支架2及双目相机3，双目相机支架2固定在机械臂末端，双目相机3固定在双目相机支架2上。

其中，保护压板操作装置6的操控对象为保护压板模块5，保护压板模块5由保护压板502、压板旋钮螺柱501和压板旋钮503组成，保护压板模块5固定在开关柜前面板4上。

此处需要说明的是，本实施例中的保护压板操作装置，其具体结构如实施例一所述，此处不再累述。

视觉系统可采用双目相机等其他现有设备来实现，此处不再详述。

本实施例采用视觉辅助导引技术，准确确定保护压板模块的位置和状态，导引机器人完成作业流程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。