一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，由高枝鋸主體、視覺定位系統(tǒng)、發(fā)射啟動遙控器和遙控總成組成；其中所述高枝鋸主體包括機械手夾持機構(gòu)、外殼、電動機、減速機構(gòu)、傳動機構(gòu)、葉片鋸組成；所述視覺定位系統(tǒng)包括工控機，它與人機接口單元連接，同時工控機還與雙目攝像機、發(fā)射啟動遙控器連接；所述發(fā)射啟動遙控器包括編碼芯片，它與載波振蕩電路連接，載波振蕩電路與無線放大發(fā)射電路連接；所述遙控總成包括無線接收器，無線接收器與微控制器連接，微控制器通過光隔離電路與電機驅(qū)動電路連接，電機驅(qū)動電路與電機連接；它安全、可靠，操作方便，滿足高壓帶電機器人作業(yè)任務(wù)的要求。
【專利說明】一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸。

【背景技術(shù)】
[0002]為了提高帶電作業(yè)的自動化水平和安全性，減輕操作人員的勞動強度和強電磁場對人身的威脅，從上世紀起，許多國家都先后開展了帶電作業(yè)機器人的研究，我國也在2002年開始進行高壓帶電作業(yè)機器人產(chǎn)品化樣機的研制。高壓帶電作業(yè)所用的高枝鋸是高壓帶電作業(yè)機器人的專用作業(yè)工具之一，其主要功能是切除高壓線路附近樹枝，避免因樹枝靠近線路造成接地事故。目前高枝鋸應(yīng)用技術(shù)中，電動高枝鋸以電源為動力，應(yīng)用方便和規(guī)格型號也較多，但多為人工手持主體、手工按壓開關(guān)的形式，需要與工件近距離、準確定位操作，無法滿足高壓帶電安全規(guī)則要求，也無法應(yīng)用于機器人操作。并且，在目前高壓帶電作業(yè)機器人應(yīng)用中，主要采用主從式作業(yè)機器人，工作人員雙手操縱機器人的主手，已經(jīng)不方便再使用機械動作驅(qū)動機器人來完成作業(yè)工具的開啟和關(guān)閉。因此為高壓帶電作業(yè)機器人提供的電動高枝鋸必須具有以下特點:適用機器人操作、可適應(yīng)現(xiàn)場高壓作業(yè)環(huán)境、可解放工作人員雙手并且可遠程控制、方便操作。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的，申請?zhí)枮?2135135.X名稱為“高壓帶電作業(yè)機器人裝置”的專利、申請?zhí)枮?2267831.X名稱為“機器人高壓帶電作業(yè)裝置”的專利、申請?zhí)枮?00610043219.5名稱為“帶電作業(yè)絕緣平臺”的專利，都提出可采用機器人進行帶電作業(yè)，也簡單指出機器人可利用所夾持專用工具完成高壓帶電作業(yè)，但未能再對專用工具進行具體、深入地研究及探索，更未能提供一種實施方案用于高壓線路除枝，使高壓帶電作業(yè)機器人無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢，更無法拓展新領(lǐng)域、新應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了解決上述問題，提出了一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，該裝置通過智能化的發(fā)射啟動遙控器進行遠程控制，比手動高枝鋸更加安全、可靠，操作方便，滿足高壓帶電機器人作業(yè)任務(wù)的要求。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，包括高枝鋸主體、遙控總成和與遙控總成相配合的智能發(fā)射啟動遙控器，其中:
[0007]所述高枝鋸主體，包括外殼、電動機、傳動裝置和鋸片，電動機通過傳動裝置與鋸片連接，高枝鋸主體前端設(shè)有與作業(yè)機器人連接的機械手加持機構(gòu)，電動機通過電源開關(guān)與電源連接；
[0008]所述遙控總成包括控制盒，控制盒內(nèi)安裝有微控制器，微控制器與無線接收器，無線接收器接受智能發(fā)射啟動遙控器的信號，微控制器連接光隔離電路后連接電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路連接電動機，無線接收器連接天線。
[0009]所述傳動裝置為皮帶傳動，包括大帶輪、小帶輪和皮帶，大帶輪與鋸片連接，小帶輪連接電動機，大帶輪與小帶輪通過皮帶連接。
[0010]所述發(fā)射啟動遙控器，包括視覺定位系統(tǒng)，所述視覺定位系統(tǒng)，包括工控機，工控機依次與編碼芯片、載波振蕩電路和無線放大發(fā)射電路連接，工控機還與狀態(tài)指示單元以及電源連接，同時工控機還連接有與遙控總成相配合的發(fā)射啟動遙控器。
[0011]所述視覺定位系統(tǒng)連接人機接口單元、雙目攝像機。
[0012]所述人機接口單元，包括顯示器、鍵盤和鼠標。
[0013]所述無線接收器與天線連接，接收來自遙控器的無線信號，并進行解碼處理，輸出到微控制器。
[0014]本實用新型所用電池架采用鋁合金材料，而且把電控控制盒和電池架集成一起，減少了結(jié)構(gòu)空間，電池架表面進行表面處理，提高了表面耐用度以及美感度。電池選用鋰電池，大大降低了電池的重量，減少了充電時間。電池固定使用自行設(shè)計的插接定位結(jié)構(gòu)，增加了其連接牢靠性，有效的防止電池脫落損壞。
[0015]夾持體采用直柄結(jié)構(gòu)，大大擴大了操作人員的視野，便于操作人員作業(yè)。夾持體部分采用高硬度合金鋼和表面處理，提高了夾持體部分耐用度和美觀度，使機械臂夾持更加緊固牢靠。
[0016]視覺定位系統(tǒng)負責高枝鋸的定位，雙目攝像機數(shù)的信號輸出經(jīng)過工控機處理，發(fā)送給發(fā)射啟動遙控器。
[0017]發(fā)射啟動遙控器負責射頻信號的發(fā)射，調(diào)制編碼信號電路輸出端經(jīng)過載波振蕩電路和無線放大發(fā)射電路輸出調(diào)制載波編碼信號。
[0018]無線接收器，用于接收來自遙控器的無線信號，并進行解碼處理，輸出到微控制器；
[0019]工控機，用來接收來自雙目攝像機或其他部分的信息并進行判斷和處理；
[0020]電機驅(qū)動電路，用于在接收到光隔離電路的控制下輸出驅(qū)動信號；
[0021]電動機，它連接至所述電機驅(qū)動電路，用來在所述驅(qū)動信號的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；
[0022]電源電路，電源電路帶過壓、過流、低壓、防反接保護，向微控制器、無線接收器、電機驅(qū)動電路等各電路提供電源。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024]1.通過無線遙控技術(shù)，實現(xiàn)高枝鋸工具的半智能化；
[0025]2.高枝鋸?fù)ㄟ^智能遙控器進行遠程控制，并且讓工作人員雙手實現(xiàn)解放，增加操作安全性和方便性，滿足了高壓帶電機器人作業(yè)任務(wù)的要求；
[0026]3.控制器帶有電流反饋控制，消除高枝鋸工具工作不穩(wěn)定對控制系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；
[0027]4.智能高枝鋸工具控制器與其他工具控制通用，便于今后工具系列化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型總成結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2a是本實用新型智能遙控器的組成圖；
[0030]圖2b是本實用新型智能遙控器的原理圖；
[0031]圖3是本實用新型接收與電機控制器的組成圖；
[0032]圖4是本實用新型軟件處理流程圖。
[0033]其中:1.電池，2.控制盒，3.減速電機，4.傳動皮帶，5.手柄，6.鋸片，7.工控機，
8.顯示器，9.鍵盤鼠標，10.編碼芯片，11.載波振蕩電路，12、無線放大發(fā)射電路，13.雙目攝像機，18.電源，19.無線接收器，20.微控制器，21.光隔離電路，22.電機驅(qū)動電路，23.電動機，24.電流反饋電路。

【具體實施方式】
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[0034]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0035]如圖1所示，本實用新型由高枝鋸本體、智能發(fā)射啟動遙控器和接收與電機驅(qū)動器組成；
[0036]高枝鋸主體包括鋰電池I為高枝鋸提供24V，3A直流電，重量輕電池容量大，是目前電動工具標準電源，具有互換性。
[0037]控制盒2，將機架接口，電池接口，控制器安裝功能集于一體。一方面控制盒通過定位止口與機架連接，機械結(jié)構(gòu)緊湊可靠，控制器完全安裝于控制盒內(nèi)，金屬控制盒起到屏蔽作用確?？刂破髟诟邏涵h(huán)境下運行安全可靠?？刂坪须姵亟涌诰哂卸ㄎ粖A緊定位裝置，確保電池可靠供電。
[0038]減速電機3，將直流電機與行星減速器集成為一體，直流電機為工具電機，便于調(diào)速，具有很強的過載能力，行星減速器體積小重量輕，便于實現(xiàn)大減速比。將兩者連接為一體，實現(xiàn)工具電機動力單元模塊化，便于互換與維護。
[0039]傳動皮帶4，將減速電機動力傳遞給高枝鋸鋸片，采用帶傳動實現(xiàn)動力的遠距離傳動，同時帶傳動對電機與鋸片軸間公差要求較低，降低了加工難度，同時由于帶傳動具有過載保護特性，可以有效避免因誤操作造成設(shè)備損害。
[0040]手柄5，采用人體工程學原理，便于操作人員抓取，同時起到減重作用。
[0041]鋸片6，采用硬質(zhì)工具鋼材料，表面熱處理，具有良好強度和耐磨性。
[0042]打開控制盒2的電源開關(guān)，減速電機3主軸旋轉(zhuǎn)，通過傳動皮帶4將動力傳遞給鋸片，完成作業(yè)任務(wù)。電機啟動、停止，加減速，正反轉(zhuǎn)等通過控制盒2中的控制模塊實現(xiàn)。
[0043]其中所述智能發(fā)射啟動遙控器如圖2所示，它包括工控機7，它與人機接口單元連接，同時工控機7還與無線驅(qū)動單元連接；人機接口單元包括顯示器8和鍵盤鼠標9，它們分別與工控機7連接。無線驅(qū)動單元包括載波振蕩電路11，它的輸入端與編碼芯片10連接，輸出端與無線放大發(fā)射電路12輸入端連接。
[0044]系統(tǒng)通過雙目攝像機13獲取作業(yè)現(xiàn)場圖像，工控機對獲取圖像進行分析處理，得到高枝鋸的位置姿態(tài)信息，得到相應(yīng)的控制指令，并交給無線驅(qū)動單元電路，實現(xiàn)智能高枝鋸的閉環(huán)伺服控制。
[0045]如圖3所示，所述聲控總成包括無線接收器19，無線接收器19與微控制器20，微控制器20通過光隔離電路21與電機驅(qū)動電路22連接，電機驅(qū)動電路22與電動機23連接；同時，微控制器20和電機驅(qū)動電路22分別于電源18連接；電機驅(qū)動電路22通過電流反饋電路24與微控制器20構(gòu)成閉環(huán)連接。
[0046]無線接收器19用于接收來自遙控器的無線信號，并進行解碼處理，輸出到微控制器20 ;微控制器20用來接收來自無線接收器或其他部分的信息并進行判斷和處理；光隔離電路21連接至微控制器20和電機驅(qū)動電路22，用于接收微控制器20的控制下輸出控制信號；電機驅(qū)動電路22連接至光隔離電路21，用于接收到光隔離電路21的控制下輸出驅(qū)動信號；電動機2連接至所述電機驅(qū)動電路22，用來在所述驅(qū)動信號的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；電源18帶過壓、過流、低壓、防反接保護，向所述兩個微控制器、無線接收器19、電機驅(qū)動電路22等各個需要供電的電路提供電源。
[0047]編碼芯片10采用PT2262芯片和微控制器20采用ATMEGA128芯片。
[0048]如圖4所示，編碼芯片10發(fā)出的編碼信號由:地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。流程圖采用外部中斷的方式來接收發(fā)射碼并進行解碼獲得控制命令。如果有外部中斷輸入，設(shè)標志，并進行解碼。接收到“命令I(lǐng)開始”的遙控信號，低速正轉(zhuǎn)，接收到“命令I(lǐng)停止”的遙控信號，低速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令2開始”的遙控信號，中速正轉(zhuǎn)，接收到“命令2停止”的遙控信號，中速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令3開始”的遙控信號，高速正轉(zhuǎn)，接收到“命令3停止”的遙控信號，高速正轉(zhuǎn)停止；收到“命令4開始”的遙控信號，低速反轉(zhuǎn)，接收到“命令4停止”的遙控信號，低速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令5開始”的遙控信號，中速反轉(zhuǎn)，接收到“命令5停止”的遙控信號，中速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令6開始”的遙控信號，高速反轉(zhuǎn)，接收到“命令6停止”的遙控信號，高速反轉(zhuǎn)停止。
[0049]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:包括高枝鋸主體、遙控總成和與遙控總成相配合的智能發(fā)射啟動遙控器，其中: 所述高枝鋸主體，包括外殼、電動機、傳動裝置和鋸片，電動機通過傳動裝置與鋸片連接，高枝鋸主體前端設(shè)有與作業(yè)機器人連接的機械手加持機構(gòu)，電動機通過電源開關(guān)與電源連接； 所述遙控總成包括控制盒，控制盒內(nèi)安裝有微控制器，微控制器與無線接收器，無線接收器接受智能發(fā)射啟動遙控器的信號，微控制器連接光隔離電路后連接電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路連接電動機，無線接收器連接天線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:所述傳動裝置為皮帶傳動，包括大帶輪、小帶輪和皮帶，大帶輪與鋸片連接，小帶輪連接電動機，大帶輪與小帶輪通過皮帶連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:所述發(fā)射啟動遙控器，包括視覺定位系統(tǒng)，所述視覺定位系統(tǒng)，包括工控機，工控機依次與編碼芯片、載波振蕩電路和無線放大發(fā)射電路連接，工控機還與狀態(tài)指示單元以及電源連接，同時工控機還連接有與遙控總成相配合的發(fā)射啟動遙控器。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:所述視覺定位系統(tǒng)連接人機接口單元、雙目攝像機。
5.如權(quán)利要求4所述的一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:所述人機接口單元，包括顯示器、鍵盤和鼠標。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高壓帶電作業(yè)機器人專用智能高枝鋸，其特征是:所述無線接收器與天線連接，接收來自遙控器的無線信號，并進行解碼處理，輸出到微控制器。
【文檔編號】A01G3/08GK203968749SQ201420309122
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】楊丕波, 戚暉, 龍家煥, 楊再勇, 石祖昌, 王安高, 何祖彬, 楊立璽, 竇陳, 蔣友權(quán), 陶用偉, 鄧安平, 石玉祥 申請人:凱里供電局, 山東魯能智能技術(shù)有限公司