一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器包括驅(qū)動部分和執(zhí)行部分，所述驅(qū)動部分由基座蓋、前基座、后基座、蝸桿、蝸輪、從動桿、諧波減速器組件、驅(qū)動電機；所述執(zhí)行部分包括夾子、電機架、切割作業(yè)電機、圓形鋸片、刀槽以及作業(yè)銷子；驅(qū)動電機通過諧波減速器組件驅(qū)動蝸桿機構(gòu)帶動夾子實現(xiàn)夾持器的開合動作，切割作業(yè)電機驅(qū)動圓形鋸片高速旋轉(zhuǎn)，在刀槽的配合下切割掛物。本實用新型可安裝在操作臂上，通過特制扳手和U形環(huán)等可實現(xiàn)多種高空作業(yè)，包括清除高壓線上的懸物、用預絞絲修補高壓線、擰防震錘螺母、拔卸四分叉間隔架上的開口銷等功能，結(jié)構(gòu)簡單，安裝和操作方便。
【專利說明】一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及一種專門用于高壓輸電線上高空作業(yè)的多功能末端執(zhí)行器。
【背景技術(shù)】
[0002]風箏線、塑料布、帆布等懸掛物已成為高壓輸電線路的嚴重危害。它們纏繞、懸掛在導線上，極易造成高壓輸電線路發(fā)生單相接地、相間短路等故障，嚴重時還可能造成電網(wǎng)大面積停電事故。另外，由于高壓輸電線一般采用鋼芯鋁絞線，輸電線路在巨大的交變張力作用下導致輸電線產(chǎn)生裂紋、斷股等缺陷，一旦離其他相線、地線或鐵塔等的距離小于安全絕緣距離，會導致閃絡(luò)等電力事故的發(fā)生。
[0003]為了預防和防止以上事故的發(fā)生，通常是通過人工爬上電線桿來清除導線懸掛異物、修補導線以及進行日常的維護和更換部件(比如移動或拆卸防震錘、移動或調(diào)整四分叉隔離架等)，由于這些工作在高空進行，具有相當?shù)奈ｋU性。人工操作時還需要斷電，嚴重影響電力的輸送。因此由機器人代替人來執(zhí)行和實現(xiàn)這些高空作業(yè)應(yīng)該是一個理想的解決方案。用機器人執(zhí)行高壓線上的高空作業(yè)時不僅要求機器人具有良好的構(gòu)型，具有一定的環(huán)境適應(yīng)能力，還要求機器人的末端夾持器具有能夠完成多種高空作業(yè)的特殊功能。目前國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出了許多在高壓線上工作的除冰機器人和巡檢機器人，它們可以代替人在高壓線上進行除冰和巡檢作業(yè)，減少了工作的危險性，是機器人在高空作業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用之一。但是，目前還沒有開發(fā)出一種用于對高壓線進行上述日常維護和修補等高空作業(yè)的機器人及其相應(yīng)的末端執(zhí)行器。因此，開發(fā)一種具有清除高壓電線上的掛物、纏繞預絞絲以修補電線、擰防震錘螺母以及拔卸四分叉間隔架上的開口銷等功能的末端執(zhí)行器是機器人從事高壓輸電線上高空作業(yè)的前提和條件。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是面向高壓輸電線上的高空作業(yè)，開發(fā)一種能夠集成高壓電線上掛物清除、預絞絲纏繞、震錘螺母擰卸以及四分叉間隔架上開口銷的拔卸等多功能的結(jié)構(gòu)簡單的末端執(zhí)行器。
[0005]為實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型采用的如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，包括驅(qū)動部分和執(zhí)行部分，
[0007]所述的驅(qū)動部分包括前基座、后基座、蓋合在后基座上的基座蓋、蝸桿、蝸輪、從動桿、諧波減速器組件、驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機和后基座通過緊固螺釘固定，電機軸通過軸套與諧波減速器組件的波發(fā)生器相連；諧波減速器組件中的輸入鋼輪通過螺釘與后基座緊固連接，輸出鋼輪則通過螺釘與諧波減速器輸出盤緊固連接；諧波減速器輸出盤還與蝸桿的一端相連接，蝸桿另一端通過軸承設(shè)置于前基座上，蝸桿兩側(cè)嚙合一對帶有臂桿的蝸輪，所述從動桿對稱地設(shè)置于所述臂桿兩側(cè)，所述臂桿和從動桿的旋轉(zhuǎn)端通過銷軸及軸承活動鉸接于前基座上，自由端通過銷釘與驅(qū)動部分的兩個夾子活動連接，所述臂桿、前基座、從動桿和夾子構(gòu)成一個平面平行四邊形機構(gòu)，蝸輪通過該機構(gòu)驅(qū)動夾子作平面移動形成夾持器的開合動作；
[0008]所述的執(zhí)行部分包括可開合的第一夾子、第二夾子、電機架、切割作業(yè)電機、圓形鋸片，所述第一夾子、第二夾子后端通過銷釘與臂桿和從動桿活動鉸接，所述切割作業(yè)電機用螺釘固定在電機架上，圓形鋸片通過套筒和六角螺母固定在切割作業(yè)電機軸上，電機架則通過螺釘固定在第一夾子上。
[0009]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，操作靈活，能實現(xiàn)多種高空作業(yè)功能，能極為方便的與其他機器人組件相組合高效完成多種高危險、高難度的高空作業(yè)任務(wù)。
[0010]進一步地，所述第二夾子上相對圓形鋸片的位置固定設(shè)置有用于保護圓形鋸片的刀槽，當?shù)谝粖A子和第二夾子在合攏時，圓形鋸片收納于刀槽內(nèi)，防止外物碰壞圓形鋸片或圓形鋸片割壞周圍其他物件；同時，刀槽還有一個作用是使圓形銑刀能夠更好的完成切割作業(yè)，由于切割對象是繩子等柔性物體，如果沒有刀槽的話切割對象會纏繞在電機軸上，當它們進入刀槽是能夠形成一個拉緊力，這個更加方便銑刀切割。
[0011]進一步地，所述諧波減速器輸出盤通過花鍵與蝸桿相連接，傳遞扭矩大，對中性好，便于拆卸。
[0012]進一步地，所述第一夾子或第二夾子的前端設(shè)置有作業(yè)銷子，當開口銷圓環(huán)端頭的法向與夾子開合方向垂直時，利用夾子頂端的作業(yè)銷插入開口銷圓環(huán)端，將之挑出即可。
[0013]本實用新型具有如下優(yōu)點和效果:
[0014]1.通過設(shè)置驅(qū)動部分和執(zhí)行部分，末端執(zhí)行器為實現(xiàn)高壓電線上掛物清除、預絞絲纏繞、震錘螺母擰卸以及四分叉間隔架上開口銷的拔卸等作業(yè)提供有效工具，因而具有和集成了多種功能；
[0015]2.作為一個完整的機電系統(tǒng)，具有獨立性，可以安裝到一般的機器人操作臂末端;
[0016]3.結(jié)構(gòu)簡單、小巧靈活、控制容易、能夠方便的與操作臂連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是末端執(zhí)行器總裝圖。
[0018]圖2是執(zhí)行器驅(qū)動部分爆炸視圖。
[0019]圖3是執(zhí)行部分爆炸視圖。
[0020]圖4是特制U形環(huán)外觀圖。
[0021 ] 圖5是特制扳手外觀圖。
[0022]圖6是電線掛物清除作業(yè)的示意圖。
[0023]圖7是纏繞預絞絲修補導線的示意圖。
[0024]圖8是擰卸防震錘螺母的示意圖。
[0025]圖9是拔取開口銷作業(yè)示意圖。
[0026]圖中:1-驅(qū)動電機；2_后基座；3_基座蓋；4_從動桿；5_蝸輪；6_蝸桿；7-如基座；8_諧波減速器組件；9_圓形鋸片；10_切割作業(yè)電機；11_電機架；12_第一夾子；13_作業(yè)銷子；14-第二夾子；15-刀槽?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0028]如圖1至圖3所示，一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，包括驅(qū)動部分和執(zhí)行部分，
[0029]所述的驅(qū)動部分包括前基座7、后基座2、蓋合在后基座2上的基座蓋3、蝸桿6、蝸輪5、從動桿4、諧波減速器組件8、驅(qū)動電機1，所述驅(qū)動電機I和后基座2通過緊固螺釘固定，電機軸通過軸套與諧波減速器組件8的波發(fā)生器相連；諧波減速器組件8中的輸入鋼輪通過螺釘與后基座2緊固連接，輸出鋼輪則通過螺釘與諧波減速器輸出盤緊固連接；諧波減速器輸出盤還與蝸桿6的一端相連接，蝸桿6另一端通過軸承設(shè)置于前基座7上，蝸桿6兩側(cè)嚙合一對帶有臂桿的蝸輪5，所述從動桿4對稱地設(shè)置于所述臂桿兩側(cè)，所述臂桿和從動桿4的旋轉(zhuǎn)端通過銷軸及軸承活動鉸接于前基座7上，自由端通過銷釘與驅(qū)動部分的兩個夾子活動連接，所述臂桿、前基座7、從動桿4和夾子構(gòu)成一個平面平行四邊形機構(gòu)，蝸輪5通過該機構(gòu)驅(qū)動夾子作平面移動形成夾持器的開合動作；
[0030]所述的執(zhí)行部分包括可開合的第一夾子12、第二夾子14、電機架11、切割作業(yè)電機10、圓形鋸片9，所述第一夾子12、第二夾子14后端通過銷釘與臂桿和從動桿4活動鉸接，所述切割作業(yè)電機10用螺釘固定在電機架11上，圓形鋸片9通過套筒和六角螺母固定在切割作業(yè)電機軸上，電機架11則通過螺釘固定在第一夾子12上。
[0031]本實施例的驅(qū)動部分由驅(qū)動電機I通過諧波減速器組件8驅(qū)動蝸桿機構(gòu)帶動夾子，實現(xiàn)夾持器的兩個夾子的開合動作；執(zhí)行部分作為實現(xiàn)高壓線掛物清除、纏繞預絞絲、擰防震錘螺母、拔卸四分叉間隔架上的開口銷等高空作業(yè)的工具；當開口銷圓環(huán)端頭的法向與夾子開合方向接近時，直接用夾子夾住拔下即可；
[0032]本實施例結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，操作靈活，能實現(xiàn)多種高空作業(yè)功能，能極為方便的與其他機器人組件相組合高效完成多種高危險、高難度的高空作業(yè)任務(wù)。
[0033]進一步地，所述第二夾子14上相對圓形鋸片9的位置固定設(shè)置有用于保護圓形鋸片9的刀槽15，當?shù)谝粖A子12和第二夾子14在合攏時，圓形鋸片9收納于刀槽15內(nèi)，防止外物碰壞圓形鋸片9或圓形鋸片9割壞周圍其他物件。
[0034]當?shù)谝粖A子12、第二夾子14靠近時(不完全閉合)，圓形鋸片9的一小部分伸進到刀槽15中，在切割作業(yè)電機10的高速驅(qū)動下能對繩線、棉布和塑料布等纏繞在高壓線上的掛物進行切割。如果掛物未纏繞在高壓線上，那么用兩個夾子夾著掛物一端，夾持器將之扯下即可；
[0035]進一步地，所述諧波減速器輸出盤通過花鍵與蝸桿6相連接，傳遞扭矩大，對中性好，便于拆卸。
[0036]進一步地，所述第一夾子12或第二夾子14的前端設(shè)置有作業(yè)銷子13，當開口銷圓環(huán)端頭的法向與夾子開合方向垂直時，利用夾子頂端的作業(yè)銷插入開口銷圓環(huán)端，將之挑出即可。
[0037]根據(jù)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)，使其能夠完成高壓線四項高空作業(yè)，即電線掛物清除作業(yè)、纏繞預絞絲修補導線、擰卸防震錘螺母、拔取開口銷作業(yè)，其中在實現(xiàn)纏繞預絞絲修補導線和擰卸防震錘螺母的過程中需要用到特制U形環(huán)以及特制扳手，它們的外觀圖分別如圖4、圖5所示。
[0038]圖4為特制U形環(huán)外觀圖。在圖4中，U形環(huán)焊接在預絞絲一端，截面厚度1.5mm,形狀類似于U形，使得夾子夾緊U形環(huán)后能夠抱緊在導線上；
[0039]圖5為特制扳手外觀圖。如圖5所示，特制扳手整體結(jié)構(gòu)呈Z字形，扳手一端為內(nèi)六角形，用以套在螺母上，另一端為手柄，末端為球形。球形端可與夾子的圓柱腔部分接觸，使夾持器與扳手球形端形成類似球鉸的機構(gòu)，以增加末端執(zhí)行器完成該項作業(yè)的靈活性。
[0040]圖6為電線掛物清除作業(yè)的示意圖。在圖6中，切割作業(yè)電機10用小螺釘固定在電機架11上，圓形鋸片9通過套筒和六角螺母固定在切割作業(yè)電機軸上，電機架11則通過螺釘固定在第一夾子12上，刀槽15則固定在與之對應(yīng)的第二夾子14上。當兩個夾子靠近時(不完全閉合)，圓形鋸片的一小部分伸進到刀槽中，在切割作業(yè)電機的高速驅(qū)動下能對繩線、棉布和塑料布等纏繞在高壓線上的掛物進行切割。如果掛物未纏繞在高壓線上，那么用兩個夾子夾著掛物一端，夾持器將之扯下即可。
[0041]圖7為纏繞預絞絲修補導線的示意圖。如圖7所示，利用末端執(zhí)行器以及特制U形環(huán)將預絞絲纏繞在電線損壞處。U形環(huán)按一定方向焊在預絞絲一端。在機器人的控制下夾子夾著U形環(huán)，將預絞絲移到電線損壞附近，將U形環(huán)夾緊在電線上，使得預絞絲一端固定。夾子夾緊預絞絲的另一端，在機器人的控制下作纏繞運動，將預絞絲纏繞在電線上，完成修補導線作業(yè)。
[0042]圖8為擰卸防震錘螺母的示意圖，如圖8所示，利用末端執(zhí)行器以及特制扳手將防震錘上的螺母卸松以完成移動防震錘的作業(yè)。工作時在機器人操作臂的控制下，夾子夾住特制的扳手，移動至防震錘螺母處，將之一端套在防震錘螺母上，夾子圓柱腔部分再夾住扳手手柄的球形端，在操作臂的控制下作繞著防震錘螺母的圓周運動，從而將防震錘螺母擰松。松開防震錘螺母之后，執(zhí)行器即可對防震錘進行移動。
[0043]圖9為拔取開口銷作業(yè)示意圖，工作時在機器人操作臂的控制下，在開口銷圓環(huán)端頭的法向與夾子開合方向垂直時，利用夾子頂端的作業(yè)銷子13插入開口銷圓環(huán)端，將之挑出即可。
[0044]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，包括驅(qū)動部分和執(zhí)行部分，其特征在于: 所述的驅(qū)動部分包括前基座(7)、后基座(2)、蓋合在后基座(2)上的基座蓋(3)、蝸桿(6)、蝸輪(5)、從動桿(4)、諧波減速器組件(8)、驅(qū)動電機(I)，所述驅(qū)動電機(I)和后基座(2)通過緊固螺釘固定，電機軸通過軸套與諧波減速器組件(8)的波發(fā)生器相連；諧波減速器組件(8)中的輸入鋼輪通過螺釘與后基座(2)緊固連接，輸出鋼輪則通過螺釘與諧波減速器輸出盤緊固連接；諧波減速器輸出盤還與蝸桿(6)的一端相連接，蝸桿(6)另一端通過軸承設(shè)置于前基座(7)上，蝸桿(6)兩側(cè)嚙合一對帶有臂桿的蝸輪(5)，所述從動桿(4)對稱地設(shè)置于所述臂桿兩側(cè)，所述臂桿和從動桿(4)的旋轉(zhuǎn)端通過銷軸及軸承活動鉸接于前基座(7)上，自由端通過銷釘與驅(qū)動部分的兩個夾子活動連接，所述臂桿、前基座(7)、從動桿(4)和夾子構(gòu)成一個平面平行四邊形機構(gòu)，蝸輪(5)通過該機構(gòu)驅(qū)動夾子作平面移動形成夾持器的開合動作； 所述的執(zhí)行部分包括可開合的第一夾子(12)、第二夾子(14)、電機架(11)、切割作業(yè)電機(10)、圓形鋸片(9)，所述第一夾子(12)、第二夾子(14)后端通過銷釘與臂桿和從動桿(4)活動鉸接，所述切割作業(yè)電機(10)用螺釘固定在電機架(11)上，圓形鋸片(9)通過套筒和六角螺母固定在切割作業(yè)電機軸上，電機架(11)則通過螺釘固定在第一夾子(12)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，其特征在于:所述第二夾子(14)上相對圓形鋸片(9)的位置固定設(shè)置有用于保護圓形鋸片(9)的刀槽(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，其特征在于:所述諧波減速器輸出盤通過花鍵與蝸桿(6)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的用于高空作業(yè)的機器人多功能末端執(zhí)行器，其特征在于:所述第一夾子(12)或第二夾子(14)的前端設(shè)置有作業(yè)銷子(13)。
【文檔編號】B25J15/08GK203712716SQ201420089055
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】吳品弘, 陳世鐘, 管貽生, 蘇滿佳, 胡杰 申請人:華南理工大學