[发明专利]一种用于高压室巡检的协作型移动操作机器人机构

说明书

本发明涉及一种用于高压室巡检的协作型移动操作机器人机构，机械臂机构安装于移动车体机构上，机械臂机构的输出端连接有末端多功能执行器机构；机械臂机构包括基座、作为输出端的末端法兰及多个位于基座与末端法兰之间并串联连接的模块化关节，末端多功能执行器机构安装在末端法兰上，具有与模块化关节数量相等的自由度；移动车机构带动机械臂机构及末端多功能执行器机构运动到高压室内指定位置，末端多功能执行器机构通过机械臂机构的驱动至指定位姿，由末端多功能执行器机构执行作业任务。本发明解决了高压室人工作业的危险性高，劳动强度大，效率底下等问题，能够代替作业工人携带作业工具进行高压室作业和巡检，保障电力作业安全。

技术领域

本发明属于移动机械臂领域，具体地说是一种用于高压室巡检的协作型移动操作机器人机构，可用于在高压室内对高压开关柜进行安全检测，并在紧急情况下完成应急分闸操作。

背景技术

随着电网调控一体运行模式的推广，传统的变电站人工巡视与操作的方式已经满足不了形势发展的要求，针对变电站内高压室的日常巡视、带电红外/局放检测、应急分闸操作等工作量十分巨大。传统的人工带电检测工作存在仪器设备相对分散，试验效率低，智能化水平不高等诸多问题。此外，由于开关柜厂家鱼龙混杂，设备质量参差不齐，导致设备运行中发生故障的概率较高。当开关柜发生故障时，可能会引起爆炸和起火等故障，如不能及时发现和处理，将可能危及人身安全，并对其它未故障设备产生重大影响。

因此开展高压开关柜检测机器人系统的研究，替代人工完成变电站高压室开关设备的日常带电检测工作,对于保障工作人员的安全、及早发现潜伏性运行隐患，保证设备和电网安全可靠运行，建立高效、机动的现场带电检测系统，满足电网智能化改造的需求具有重要意义。

日本三菱公司和东京电力公司联合开发了500kV变电站巡视机器人，沿路面轨道行驶，使用红外热像仪和图像采集设备，配置辅助灯光和云台，自动获取变电站内实时信息。加拿大魁北克水电研究院研制的变电站巡检机器人搭载红外热像仪、可见光图像采集系统，实现了远程监控，并且配置了遥控装置，可实现对机器人的实时控制。国家电网山东省电力公司电力科学研究院及下属的山东鲁能智能技术有限公司研制出的系列化变电站巡检机器人，实现了机器人在变电站室外环境全天候、全区域自主运行，实现了设备热缺陷分析预警，开关、断路器开合状态识别、仪表自动读数、设备外观异常和变压器声音异常检测及异常状态报警等功能。

从国内外变电站巡检机器人的调研情况可以看出，几乎所有巡检机器人主要针对的都是室外高压设备的检测，并且只是“监而不控”，对于既可巡视又具有应急分闸操作功能的变电站高压室智能机器人研究尚处于空白阶段。为实现全智能的机器人检测及操作功能，需要设计一种用于高压室巡检的协作型移动操作机器人机构，能够适应机器人化操作的特点及高压开关柜的环境。

发明内容

为了解决现有变电站巡检机器人存在的上述问题，满足变电站高压室巡检的需求，本发明的目的在于提供一种用于高压室巡检的协作型移动操作机器人机构。该移动操作机器人机构能够完成高压室巡检作业任务，对高压柜状态进行分析预警；同时能够在故障情况下代替人工完成应急分闸操作，实现事故隔离，防止事故扩大。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括移动车体机构、机械臂机构及末端多功能执行器机构，其中机械臂机构安装于移动车体机构上，该机械臂机构的输出端连接有所述末端多功能执行器机构，所述机械臂机构及末端多功能执行器机构随移动车体机构运动；所述机械臂机构包括基座、作为输出端的末端法兰及多个位于基座与末端法兰之间并串联连接的模块化关节，所述末端多功能执行器机构安装在末端法兰上，具有与所述模块化关节数量相等的自由度；所述移动车机构带动机械臂机构及末端多功能执行器机构运动到高压室内指定位置，所述末端多功能执行器机构通过机械臂机构的驱动至指定位姿，由该末端多功能执行器机构执行作业任务。