專利名稱：高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高壓帶電作業(yè)電動(dòng)工具領(lǐng)域，特別涉及一種聲控發(fā)送、接收無線信號(hào)并進(jìn)行電機(jī)電流閉環(huán)控制，以便控制專用聲控?cái)嗑€鉗的剪切速度、轉(zhuǎn)矩，完成對(duì)電力電纜切斷的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗。
技術(shù)背景為了提高帶電作業(yè)的自動(dòng)化水平和安全性，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)操作人員的人身威脅，上世紀(jì)后期許多國(guó)家已經(jīng)展開了帶電作業(yè)機(jī)器人的研究，但并未同時(shí)對(duì)機(jī)器人配合使用的作業(yè)工具進(jìn)行深入研究與開發(fā)。高壓帶電作業(yè)所用的斷線鉗是高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的專用作業(yè)工具之一，其主要功能是在高壓帶電作業(yè)中，對(duì)電力電纜進(jìn) 行切斷。目前斷線鉗應(yīng)用技術(shù)中，主要有電動(dòng)、液壓、電動(dòng)液壓結(jié)合、手動(dòng)施力剪切等類型，其共同特點(diǎn)是人工手持、手動(dòng)對(duì)工具施加外力或手動(dòng)開閉開關(guān)，是一種人與電力電纜近距離操作的形式，無法滿足高壓帶電安全規(guī)則要求，也無法應(yīng)用于帶電作業(yè)機(jī)器人操作。并且，在目前高壓帶電作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，主要采用主從式作業(yè)機(jī)器人，工作人員雙手操縱機(jī)器人的主手，已經(jīng)不方便再使用機(jī)械動(dòng)作驅(qū)動(dòng)機(jī)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(jī)器提供的斷線鉗必須具有以下特點(diǎn)適用機(jī)器人操作、可適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)高壓作業(yè)環(huán)境、可解放工作人員雙手并且可遠(yuǎn)程控制、操作方便和可靠。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?2135135. X名稱為“高壓帶電作業(yè)機(jī)器人裝置”的專利、申請(qǐng)?zhí)枮?2267831. X名稱為“機(jī)器人高壓帶電作業(yè)裝置”的專利、《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2003年23卷第7期《高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的研制》、《供用電》2005年22卷第3期《輸配電系統(tǒng)帶電作業(yè)機(jī)器人技術(shù)》、《上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)》2005第06期《DWR-1遙操作高壓帶電作業(yè)機(jī)器人》，都提出可采用機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)，也簡(jiǎn)單指出機(jī)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(duì)專用工具進(jìn)行具體、深入地研究及探索，更未能提供一種實(shí)施方案用于聲控剪斷電纜，使高壓帶電作業(yè)機(jī)器人無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，更無法拓展新領(lǐng)域、新應(yīng)用?！段⒂?jì)算機(jī)信息》2010第32期《高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用遙控剝皮器的研制》、《制造業(yè)自動(dòng)化》2011第07期《高壓帶電作業(yè)機(jī)器人自動(dòng)剝皮器的研制》、《制造業(yè)自動(dòng)化》2010第08期《高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用遙控電動(dòng)扳手的研制》，提供了高壓帶電作業(yè)機(jī)器人利用專用剝皮器、專用電動(dòng)扳手完成帶電操作的方案或裝置，但技術(shù)應(yīng)用范圍專一，為單一工序的專用技術(shù)方案，且其提出的遙控技術(shù)為手工按壓按鈕，手動(dòng)完成遙控操作，無意達(dá)到具有可解放工作人員雙手的特性，無法滿足提供一種適用于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人、可遠(yuǎn)程遙控，用于切斷電纜的裝置和技術(shù)方案。由此可見，高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用工具仍存在較大的技術(shù)缺失，此種現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重制約著帶電作業(yè)機(jī)器人在電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用和推廣
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗。控制器采 用無線遙控的方式，聲控總成以ATMEGA128單片機(jī)作為主控制器，電源模塊具有過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)功能，選用驅(qū)動(dòng)電流大的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用電流反饋保護(hù)方法，可以對(duì)斷線鉗進(jìn)行速度、扭矩控制。這種聲控?cái)嗑€鉗通過聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，比手動(dòng)斷線鉗更加安全、可靠，可滿足高壓帶電作業(yè)機(jī)器人完成對(duì)電力電纜的切斷要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，它主要由斷線鉗主體、聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和聲控總成組成；其中所述斷線鉗主體包括主殼體，主殼體內(nèi)設(shè)有液壓動(dòng)力裝置，液壓動(dòng)力裝置與活動(dòng)切刀連接，活動(dòng)切刀與固定安裝在主殼體上的固定切刀鉸接；在主殼體后部設(shè)有電源以及與聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器相配合的聲控總成；所述聲控總成包括盒體,在盒體上設(shè)有指示燈、天線，天線與盒體內(nèi)的無線接收器連接，無線接收器與微控制器連接，微控制器與光隔離電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及電機(jī)連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還通過電流反饋電路與微控制器構(gòu)成閉環(huán)連接；微控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別與電源連接；所述電流反饋電路包括電流傳感器、運(yùn)算放大器、比較器，電流傳感器采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電流，送入運(yùn)算放大器，放大后的信號(hào)送入比較器，微控制器處理后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為PWM功率驅(qū)動(dòng)裝置，微控制器通過設(shè)置內(nèi)部寄存器調(diào)整脈沖占空比來調(diào)整平均電壓，向PWMO 口傳遞速度控制信號(hào)；通過輸出高低電平，向DIR 口傳遞電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)；PWM0信號(hào)通過光隔離U4輸入到三極管Q2基集，經(jīng)過一級(jí)放大驅(qū)動(dòng)大功率MOS管Q4門極，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；DIR信號(hào)經(jīng)過光隔離U5輸入到三極管Q3控制繼電器7、8腳的上電掉電,來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。所述聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器包括聲音接收模塊，它與DSP連接，DSP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，DSP還與狀態(tài)指示單元以及電源連接。所述聲音接收模塊，包括主話筒、參考話筒、模擬放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；主話筒、參考話筒與模擬放大電路相連，模擬放大電路與濾波電路相連，濾波電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP相連。所述液壓動(dòng)力裝置包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)由聲控總成，電動(dòng)機(jī)與油泵連接，油泵與油缸連接，油缸的柱塞與活動(dòng)切刀連接，活動(dòng)切刀與固定切刀通過銷軸連接，通過活動(dòng)切刀的轉(zhuǎn)動(dòng)完成對(duì)電力電纜的切斷；電動(dòng)機(jī)為永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與外殼內(nèi)腔配合，米用加強(qiáng)筋凹槽定位和固定。所述主殼體上設(shè)有機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)，所述主殼體上設(shè)有機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)，機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)包括主體骨架和卡合支架，主體骨架與主殼體聯(lián)接，卡合支架用于與機(jī)械手接合，根據(jù)機(jī)械手工作姿態(tài)要求，卡合支架與主體骨架的接合角度進(jìn)行180°自由改變。所述盒體包括高導(dǎo)磁材料外殼，在外殼內(nèi)還設(shè)有風(fēng)扇以及風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)口，風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)口布置金屬絲網(wǎng)、出線口布置導(dǎo)電橡膠，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過屏蔽電纜與電機(jī)相連，電源地線與斷線鉗工具主體相連。所述油缸的缸體前部設(shè)計(jì)柱塞導(dǎo)向套和行程限位裝置，導(dǎo)向套用于柱塞導(dǎo)向兼支撐，限位裝置用于控制溢流閥，在工作切刀刀刃重合即完成切斷任務(wù)時(shí)，打開溢流閥，高壓油進(jìn)入油箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵泄壓，工作切刀得以自動(dòng)復(fù)位。本實(shí)用新型的無線聲控?cái)嗑€鉗，由斷線鉗本體、聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和聲控總成組成。其中；聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器由下述部分組成，包括DSP、編碼芯片、無線驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)接口單元；電源為鎳氫電池(NI-MH)，重量輕、壽命長(zhǎng)、無污染，容量與電壓的匹配值適合作業(yè)時(shí)間短、作業(yè)頻次高、工作電流大的特點(diǎn)。主殼體采用PA+PBT合成塑料，兼顧韌性和強(qiáng)度要求,為行業(yè)內(nèi)通用高強(qiáng)度工程塑料，內(nèi)部設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，拐角大弧度過度，減小重量以方便機(jī)械手的高空作業(yè)特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)采用永磁直流電動(dòng)機(jī)，定子鐵心使用鐵氧體磁性材料，符合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)電流小、效率高的特點(diǎn)。電機(jī)由鎳氫電源提供動(dòng)力，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器部分控制轉(zhuǎn)速和扭矩；電·動(dòng)機(jī)與外殼內(nèi)腔配合，采用加強(qiáng)筋凹槽定位和固定，可耐沖擊及振動(dòng)。油泵采用可逆轉(zhuǎn)雙作用葉片泵設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)充分利用了雙作用葉片泵工作效率高、液壓力徑向平衡的特點(diǎn)；葉片選用12片，脈動(dòng)率??；采用雙進(jìn)、出油槽配加單向閥設(shè)計(jì)，油泵葉片實(shí)現(xiàn)了可逆旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)正反旋轉(zhuǎn)均可驅(qū)動(dòng)油泵輸出高壓油。油缸采用柱塞式液壓缸設(shè)計(jì)，屬于單作用式液壓缸，內(nèi)部設(shè)計(jì)回位壓簧，用于油泵泄壓后，柱塞復(fù)位；油缸外圓設(shè)計(jì)軟質(zhì)油箱，油缸與軟質(zhì)油箱通過溢流閥聯(lián)通。缸體前部設(shè)計(jì)柱塞導(dǎo)向套和行程限位裝置。導(dǎo)向套用于柱塞導(dǎo)向兼支撐作用，避免油缸側(cè)放時(shí)柱塞下垂造成油封損害；限位裝置用于控制溢流閥，在工作切刀刀刃重合即完成切斷任務(wù)時(shí)，打開溢流閥，高壓油進(jìn)入油箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵泄壓，工作切刀得以自動(dòng)復(fù)位。工作切刀包括活動(dòng)切刀和固定切刀，兩切刀的刀刃為弧線設(shè)計(jì)，以防止電力電纜滑脫；活動(dòng)切刀繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，兩弧線重合的軌跡便是切斷電力電纜的過程，當(dāng)兩圓弧線切點(diǎn)重合時(shí)，切斷動(dòng)作完畢。無線驅(qū)動(dòng)單元負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的發(fā)射，調(diào)制編碼信號(hào)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(hào)。編碼芯片負(fù)責(zé)射頻部分的調(diào)制編碼信號(hào)處理，以及對(duì)DSP的輸入處理以及狀態(tài)的輸出指示。人機(jī)接口單元包括聲音接收模塊和狀態(tài)指示單元，它用來完成人機(jī)交互的工作，包括電機(jī)速度、電機(jī)方向和電機(jī)扭矩的控制。所述聲音接收模塊，包括主話筒、參考話筒、模擬放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路。主話筒、參考話筒與模擬放大電路相連，模擬放大電路與濾波電路相連，濾波電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP相連。狀態(tài)指示單元完成信號(hào)發(fā)送狀態(tài)的指示。聲控總成，包括無線接收器、微控制器、光耦隔離電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)、電流反饋電路、供電電源。其中無線接收器，用于接收來自遙控器的無線信號(hào)，并進(jìn)行解碼處理，輸出到微控制器；微控制器，用來接收來自無線接收器或其他部分的信息并進(jìn)行判斷和處理；光隔離電路，它連接至微控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，用于接收微控制器的輸出控制信號(hào);電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，它連接至光隔離電路，用于在接收到光隔離電路的控制下輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；電機(jī)，它連接至所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，用來在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；電流反饋電路，由電流傳感器、運(yùn)算放大器和比較器構(gòu)成。通過電流傳感器采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電流，經(jīng)過單電源運(yùn)算放大器放大和比較器后，接到微控制器I/O接口，以便輸出扭矩快速穩(wěn)定在要求水平。所述盒體包括高導(dǎo)磁材料外殼，在外殼風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)口布置金屬絲網(wǎng)、出線口布置導(dǎo)電橡膠套，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過屏蔽電纜與電機(jī)相連，電源地線與斷線鉗工具主體相連。電源電路，電源電路帶過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)，向微控制器、無線接收器、電 機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等各電路提供電源。電磁兼容試驗(yàn)，當(dāng)電壓在0-42KV范圍內(nèi)升壓、降壓和維持，高壓帶電作業(yè)機(jī)器人聲控遙控器、穩(wěn)壓芯片、無線接收模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)等部件運(yùn)行正常，各項(xiàng)檢測(cè)功能工作正常。為了適應(yīng)高壓帶電作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的要求，本實(shí)用新型采用輸出電流大的驅(qū)動(dòng)模塊，并由ATMEGA128單片機(jī)控制，帶過流、過載、過壓保護(hù)。這種斷線鉗通過聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，比手動(dòng)斷線鉗更加安全、可靠，操作也更加方便，滿足了高壓帶電機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的要求。采用上述方案，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)一是采用了高集成度DSP以及獨(dú)特的電路屏蔽技術(shù)，使產(chǎn)品具有了超強(qiáng)的抗干擾能力和可靠性，可在十分嚴(yán)酷的電磁干擾環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。二是斷線鉗通過聲控遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，比手動(dòng)工具安全可靠，并且讓工作人員雙手實(shí)現(xiàn)解放，增加操作安全性和方便性，滿足了高壓帶電機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的要求。三是電源電路帶過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)，可靠性高。四是遙控器可以通過調(diào)整脈沖占空比來進(jìn)行無極變速，正反轉(zhuǎn)控制，控制靈活，可
靠性高。五是控制器帶有電流反饋控制，消除斷線鉗工作不穩(wěn)定對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。六是采用自適應(yīng)語音降噪技術(shù)，適合高壓帶電作業(yè)機(jī)器人野外嘈雜工作環(huán)境。七是斷線鉗控制器與其他工具控制通用，便于今后工具系列化。

圖I是本實(shí)用新型總成結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型通用遙控器的組成圖；圖3是聲音接收模塊的組成圖；圖4是本實(shí)用新型聲控總成的組成圖；圖5是本實(shí)用新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；圖6是本實(shí)用新型電流反饋電路圖；[0056]圖7是本實(shí)用新型軟件流程圖；圖8是本實(shí)用新型電磁兼容加壓過程圖。圖中，I.聲控總成殼體，2.天線，3.風(fēng)扇，4.指示燈，5.電源，6.機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)，
7.主殼體，8.電動(dòng)機(jī)，9.油泵，10.油缸，11.固定切刀，12、活動(dòng)切刀，13. DSP，14.聲音接收模塊，14. I主話筒，14. 2模擬放大電路I，14. 3濾波電路I，14. 4A/D轉(zhuǎn)換電路I，14. 5參考話筒，14. 6模擬放大電路II，14. 7濾波電路II，14. 8A/D轉(zhuǎn)換電路II，15.狀態(tài)指示單元，16.編碼芯片，17.載波振蕩電路，18.無線放大發(fā)射電路，19.無線接收器，20.微控制器，21.光隔離電路，22.電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，23.電源，24.電流反饋電路，25.電流傳感器，26.運(yùn)算放大器，27.比較器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖I中，本實(shí)用新型由斷線鉗主體、聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和聲控總成組成。聲控總成殼體I固定在主殼體7上，包括天線2、風(fēng)扇3、指示燈4。其中所述斷線鉗主體如圖I所示，它包括電源5、機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)6、主殼體7、電動(dòng)機(jī)8、油栗9、油缸10、固定切刀11、活動(dòng)切刀12。電源5通過卡槽與卡扣與主殼體7裝配在一起。機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)6與主殼體7固定連接，與高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手自由接合與分離。電動(dòng)機(jī)8裝配在主殼體7內(nèi)腔中，電動(dòng)機(jī)輸出軸與油泵9的葉片旋轉(zhuǎn)中心線同軸。油泵9、油缸10與電動(dòng)機(jī)8外殼通過鋼套焊接固定在一起，油泵9通過單向閥和油道與油缸10連通，油缸10通過溢流閥和油道與軟質(zhì)油箱聯(lián)通，油缸10的柱塞通過推桿與活動(dòng)切刀12聯(lián)接，活動(dòng)切刀12回轉(zhuǎn)中心與固定切刀11通過銷軸鉸接。當(dāng)機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)6與高壓帶電作業(yè)機(jī)器人機(jī)械手實(shí)現(xiàn)聯(lián)接后，通過無線聲控方式控制啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)8，油泵9葉片旋轉(zhuǎn)，完成吸油-形成高壓油-出油，高壓油經(jīng)過單向閥和油道進(jìn)入油缸10，柱塞在導(dǎo)向套中前行，推動(dòng)推桿，活動(dòng)切刀12在推桿作用下繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固定切刀11與活動(dòng)切刀12的兩條刀刃弧線重合時(shí)，切斷動(dòng)作完畢；同時(shí)柱塞觸發(fā)限位開關(guān)，溢流閥打開，高壓油進(jìn)入軟質(zhì)油箱，柱塞在回位壓簧作用下回位，兩切刀的刀刃分開，活動(dòng)切刀12完成復(fù)位，預(yù)備下一個(gè)切斷作業(yè)。其中所述聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器如圖2所示，它包括DSP 13，它與人機(jī)接口單元連接，同時(shí)編碼芯片16還與無線驅(qū)動(dòng)單元連接；其中人機(jī)接口單元包括聲音接收模塊14和狀態(tài)指示單元15，它們分別與DSP 13連接。無線驅(qū)動(dòng)單元包括載波振蕩電路17，它的輸入端與編碼芯片16連接，輸出端與無線放大發(fā)射電路18輸入端連接。當(dāng)聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器要向斷線鉗發(fā)送控制命令時(shí)，DSP13根據(jù)采集聲音接收模塊14的數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的控制指令，并交給無線驅(qū)動(dòng)單元電路；無線驅(qū)動(dòng)單元電路完成調(diào)制、載波振蕩、功率放大后，將控制信號(hào)以射頻的形式發(fā)送出去。其中所述聲音接收模塊14如圖3所示，它包括主話筒14. I、參考話筒14. 5，它們分別與模擬放大電路114. 2、模擬放大電路II14. 6連接，模擬放大電路114. 2、模擬放大電路II14. 6分別與濾波電路114. 3、濾波電路II14. 7電路連接，濾波電路114. 3、濾波電路II14. 7電路分別與A/D轉(zhuǎn)換電路114. 4、A/D轉(zhuǎn)換電路II14. 8相連。[0068]主話筒14. I、參考話筒14. 5用來接收來自操作者的語音命令,主話筒14. I獲得是一個(gè)有用信號(hào)和一個(gè)不相關(guān)的噪聲信號(hào)的混合信號(hào)、參考話筒14. 5獲得是參考噪聲信號(hào)，經(jīng)過模擬放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換，將語音信號(hào)輸出到DSP 13。在DSP 13內(nèi)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)降噪算法，采樣率為8KHz，利用定時(shí)器中斷，每隔IOOus中斷一次，讀入兩路數(shù)據(jù)并進(jìn)行自適應(yīng)降噪算法處理，得到的有用信號(hào)，將此信號(hào)輸出給編碼芯片16。圖4中，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(jī)驅(qū)動(dòng)電路22連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22與電動(dòng)機(jī)8連接；同時(shí)，DSP 13、微控制器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22分別與電源23連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)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。無線接收器19用于接收來自遙控器的無線信號(hào)，并進(jìn)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(jìn)行判斷和處理；光隔離電路21連接至微控制器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用于接收微控制器20的控制下輸出控制信號(hào)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng) 信號(hào)；電動(dòng)機(jī)8連接至所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22，用來在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制下按所需要的方向、速度和轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)；電流反饋電路24由電流傳感器25、運(yùn)算放大器26、比較器27構(gòu)成，它通過采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22的電流，經(jīng)過單電源運(yùn)算放大器26、比較器27，接到微控制器20的I/O接口，以便輸出扭矩快速穩(wěn)定在要求水平；電源24帶過壓、過流、低壓、防反接保護(hù)，向所述兩個(gè)微控制器、無線接收器19、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22等各個(gè)需要供電的電路提供電源。電流反饋電路24包括電流傳感器25、運(yùn)算放大器26、比較器27，電流傳感器25采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22的電流，送入運(yùn)算放大器26、比較器27，比較后的信號(hào)送入微控制器20，微控制器20處理后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路22。DSP 13采用功能強(qiáng)大的TMS320C5535，編碼芯片16采用PT2262芯片和微控制器20采用ATMEGA128芯片。圖5中，微控制器20通過設(shè)置內(nèi)部寄存器調(diào)整脈沖占空比來調(diào)整平均電壓，向PWMO 口傳遞速度控制信號(hào)；通過輸出高低電平，向DIR 口傳遞電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)。PWMO信號(hào)通過光隔離U4輸入到三極管Q2基集，經(jīng)過一級(jí)放大驅(qū)動(dòng)大功率MOS管Q4門極，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。DIR信號(hào)經(jīng)過光隔離U5輸入到三極管Q3控制繼電器7、8腳的上電掉電,來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖6中，過電流保護(hù)電路由電流傳感器25、運(yùn)算放大器26、比較器27等構(gòu)成。通過電流傳感器25對(duì)MOS管電流取樣，取樣電壓經(jīng)過單電源運(yùn)算放大器26放大10倍后，與一個(gè)2. 5V基準(zhǔn)值共同輸入到電壓比較器27，比較輸出電流是否超過25A。圖7中，編碼芯片16發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)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(jìn)行解碼獲得控制命令。如果有外部中斷輸入，設(shè)標(biāo)志，并進(jìn)行解碼。接收到“命令I(lǐng)開始”的語音信號(hào)，低速正轉(zhuǎn)，接收到“命令I(lǐng)停止”的語音信號(hào)，低速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令2開始”的語音信號(hào)，中速正轉(zhuǎn)，接收到“命令2停止”的語音信號(hào)，中速正轉(zhuǎn)停止；接收到“命令3開始”的語音信號(hào)，高速正轉(zhuǎn)，接收到“命令3停止”的語音信號(hào)，高速正轉(zhuǎn)停止；收到“命令4開始”的語音信號(hào)，低速反轉(zhuǎn)，接收到“命令4停止”的語音信號(hào)，低速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令5開始”的語音信號(hào)，中速反轉(zhuǎn)，接收到“命令5停止”的語音信號(hào)，中速反轉(zhuǎn)停止；接收到“命令6開始”的語音信號(hào)，高速反轉(zhuǎn)，接收到“命令6停止”的語音信號(hào)，高速反轉(zhuǎn)停止。圖8中，進(jìn)行了電磁兼容試驗(yàn)，當(dāng)電壓在0-42KV范圍內(nèi)升壓、降壓和維持，高壓帶電作業(yè)機(jī)器人遙控?cái)嗑€鉗遙控器、穩(wěn)壓芯片、無線接收模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)等部件運(yùn)行正常，各項(xiàng)檢測(cè)功能工作正常?！?br> 權(quán)利要求1.一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，它主要由斷線鉗主體、聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和聲控總成組成；其中所述斷線鉗主體包括主殼體,主殼體內(nèi)設(shè)有液壓動(dòng)力裝置，液壓動(dòng)力裝置與活動(dòng)切刀連接，活動(dòng)切刀與固定安裝在主殼體上的固定切刀鉸接；在主殼體后部設(shè)有電源以及與聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器相配合的聲控總成； 所述聲控總成包括盒體，在盒體上設(shè)有指示燈、天線，天線與盒體內(nèi)的無線接收器連接，無線接收器與微控制器連接，微控制器與光隔離電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及電機(jī)連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還通過電流反饋電路與微控制器構(gòu)成閉環(huán)連接；微控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別與電源連接； 所述電流反饋電路包括電流傳感器、運(yùn)算放大器、比較器，電流傳感器采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電流，送入運(yùn)算放大器，放大后的信號(hào)送入比較器，微控制器處理后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
2.如權(quán)利要求I所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為PWM功率驅(qū)動(dòng)裝置，微控制器通過設(shè)置內(nèi)部寄存器調(diào)整脈沖占空比來調(diào)整平均電壓，向PWMO 口傳遞速度控制信號(hào)；通過輸出高低電平，向DIR 口傳遞電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)；PWMO信號(hào)通過光隔離U4輸入到三極管Q2基集，經(jīng)過一級(jí)放大驅(qū)動(dòng)大功率MOS管Q4門極，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；DIR信號(hào)經(jīng)過光隔離U5輸入到三極管Q3控制繼電器7、8腳的上電掉電，來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求I所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器包括聲音接收模塊，它與DSP連接，DSP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，DSP還與狀態(tài)指示單元以及電源連接。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述聲音接收模塊，包括主話筒、參考話筒、模擬放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；主話筒、參考話筒與模擬放大電路相連，模擬放大電路與濾波電路相連，濾波電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP相連。
5.如權(quán)利要求I所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述液壓動(dòng)力裝直包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)由聲控總成，電動(dòng)機(jī)與油栗連接，油栗與油缸連接，油缸的柱塞與活動(dòng)切刀連接，活動(dòng)切刀與固定切刀通過銷軸連接，通過活動(dòng)切刀的轉(zhuǎn)動(dòng)完成對(duì)電力電纜的切斷；電動(dòng)機(jī)為永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與外殼內(nèi)腔配合，采用加強(qiáng)筋凹槽定位和固定。
6.如權(quán)利要求I所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述主殼體上設(shè)有機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)，所述主殼體上設(shè)有機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)，機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)包括主體骨架和卡合支架，主體骨架與主殼體聯(lián)接，卡合支架用于與機(jī)械手接合，根據(jù)機(jī)械手工作姿態(tài)要求，卡合支架與主體骨架的接合角度進(jìn)行180°自由改變。
7.如權(quán)利要求I所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述盒體包括高導(dǎo)磁材料外殼，在外殼內(nèi)還設(shè)有風(fēng)扇以及風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)口，風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)口布置金屬絲網(wǎng)、出線口布置導(dǎo)電橡膠，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過屏蔽電纜與電機(jī)相連，電源地線與斷線鉗工具主體相連。
8.如權(quán)利要求5所述的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗，其特征是，所述油缸的缸體前部設(shè)計(jì)柱塞導(dǎo)向套和行程限位裝置，導(dǎo)向套用于柱塞導(dǎo)向兼支撐，限位裝置用于控制溢流閥，在工作切刀刀刃重合即完成切斷任務(wù)時(shí)，打開溢流閥，高壓油進(jìn)入油箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵泄壓，工作切刀得以自動(dòng)復(fù)位。 ·
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高壓帶電作業(yè)機(jī)器人專用聲控?cái)嗑€鉗。它由斷線鉗主體、聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和聲控總成組成；其中所述斷線鉗主體包括電源、機(jī)械手卡合機(jī)構(gòu)、殼體、電動(dòng)機(jī)、油泵、油缸、工作切刀；所述聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器包括DSP，它與人機(jī)接口單元連接，同時(shí)DSP還與編碼芯片連接，編碼芯片與無線驅(qū)動(dòng)單元連接；所述聲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(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接；同時(shí)，聲控發(fā)射啟動(dòng)遙控器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別與電源連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過電流反饋電路與微控制器構(gòu)成閉環(huán)連接。本專利具有遙控操作方便、動(dòng)作準(zhǔn)確，可在十分嚴(yán)酷的電磁干擾環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK202490904SQ20122013304
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者尚文政, 戚暉, 李健, 李運(yùn)廠, 趙玉良 申請(qǐng)人:山東電力研究院