[发明专利]一种操作臂修补高压输电线的方法及其末端执行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作臂修补高压输电线的方法及其末端执行器。

背景技术

由于高压输电线一般采用钢芯铝绞线，在巨大的交变张力作用下输电线可能产生裂纹、断股等缺陷，一旦离其他相线、地线或铁塔等的距离小于安全绝缘距离，会导致闪络等电力事故的发生。为了预防和避免此类事故的发生，通常由人工对将预绞丝缠绕在输电线上进行修补。由于这项工作在高空进行，具有相当的危险性。人工操作时还需要断电，严重影响电力的输送。因此由操作臂代替人来执行和实现高空作业将是一个理想的解决方案。用操作臂执行高压线上的高空作业时不仅要求操作臂具有良好的构型，具有一定的环境适应能力，还要求操作臂的末端执行器具有能够完成高空作业的特殊功能。目前国内外已经开发出了许多在高压线上工作的除冰机器人和巡检机器人，它们可以代替人在高压线上进行除冰和巡检等作业，取得了一些成效。但是，缠绕预绞丝是项复杂的动作。应用机器人时，一个可能的方案是在高压输电线的移动平台上采用双操作臂，但该方案系统的结构和控制复杂，还容易受到空间的限制(例如，有的输电线由间距约50厘米的上下左右分布的四根输电线组成，操作臂一般在它们中间下方，其操作范围往往受到限制)。另一种方案采用单个操作臂，但这种方案需要有专用的操作臂末端执行器和的相应运动。

发明内容

本发明为了解决目前还没有较好的操作臂修补导线的方法和装置的问题，提出了一种操作臂修补高压输电线的方法及其末端执行器，该修补高压输电线的方法通过单个操作臂即可实现，简单易行，大大简化了整个机器人系统的复杂性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种操作臂修补高压输电线的末端执行器，包括驱动部件和执行部件，其中：

所述执行部件，包括具有半圆柱凹槽的第一夹子和第二夹子与圆锥销，第一夹子和第二夹子通过圆锥销相对连接在驱动部件上；

所述驱动部件，包括前基座、后基座、蜗杆、蜗轮、从动杆、驱动电机和谐波减速器组件，驱动电机固定在后基座上，驱动电机轴连接谐波减速器组件，谐波减速器组件中的输入钢轮连接后基座，谐波减速器组件中的输出盘连接蜗杆的一端，蜗杆另一端安装于前基座上，蜗杆两侧分别与一个带有臂杆的蜗轮啮合，从动杆的一端安装于前基座上，蜗轮臂杆和从动杆另一端与驱动部分的第一夹子和第二夹子连接。

所述蜗轮臂杆、前基座、从动杆和夹子构成一个平行四边形机构，蜗轮通过所述机构驱动第一夹子和第二夹子作平面移动，从而完成末端执行器的开合动作。

所述第一夹子和第二夹子的半圆柱凹槽的位置相对，使得第一夹子和第二夹子闭合时两个半圆柱凹槽形成一个圆柱腔。

所述圆锥销沿半圆柱凹槽的圆周均匀分布，径向固定于半圆柱凹槽的孔内。

所述圆锥销通过过盈配合或螺纹连接的方式固定于半圆柱凹槽内，相邻两个圆锥销的距离相等，为预绞丝直径的1.2-1.8倍。

所述蜗杆通过轴承安装于前基座上，所述从动杆通过轴承和销轴安装于前基座上。

所述前基座上安装有基座盖。

采用上述末端执行器的修补高压输电线方法，包括以下步骤：

(1)对预绞丝进行预处理和改装，在预绞丝的一端焊接U型环；

(2)末端执行器将焊有预绞丝的U型环移动到高压线上，U型环扣入高压线，末端执行器将之压紧、压实，固定在高压线上；

(3)末端执行器在U型环附近抓夹输电线，第一夹子、第二夹子闭合时两个半圆柱凹槽合在一起形成一个圆柱腔，环抱高压输电线，将没有焊接U型环的预绞丝一端固定在第一夹子或第二夹子相邻的两个圆锥销之间；

(4)当末端执行器在操作臂的驱动下绕着高压输电线作合适的螺旋运动时，将预绞丝缠绕在高压输电线上，从而执行修补作业。

所述步骤(1)中，U型环为厚度为1-3mm的铝片弯折而成，预绞丝的焊接方向与U型环径向垂直。

所述步骤(4)中，末端执行器螺旋运动的螺距与预绞丝的螺距相等。

本发明的有益效果为：

(1)该修补高压输电线的方法通过单个操作臂即可实现，简单易行，大大简化了整个机器人系统的复杂性；

(2)末端执行器设置执行部分和驱动部分，便于末端执行器功能的扩展或改变：换用不同的执行部分即可实现不同的操作任务，例如高压电线上挂物的清除、防震锤上螺母的拧卸以及四分叉间隔架上开口销的拔卸等；

(3)末端执行器作为一个完整的机电系统，具有独立性，可以安装到一般的机器人操作臂末端，适用范围广泛；

(4)结构简单、操作臂连接方便。