[发明专利]配电网作业机器人、工具快换装置及其控制系统、方法

说明书

本发明公开了一种配电网作业机器人、工具快换装置及其控制系统、方法，包括安装在机械臂上的机械臂侧夹具、安装在工具上的工具侧夹具以及连接机械臂和工具侧夹具的工具放置架；所述工具侧夹具与机械臂侧夹具通过锁紧机构旋转锁紧本发明还包括设于机械臂的传感器模块、控制模块以及与控制模块连接的人机交互模块；传感器模块采集机械臂插拔快换装置时产生的受力数据，并将数据传输至控制模块。本发明的工具快换装置结构巧妙精简，自身重量轻，各结构连接处稳定性强，提高了工具的切换的效率和准确性。在室外带电作业环境中实用性强，同时具备气路和电路接口扩展功能。

技术领域

本发明涉及一种配电网作业机器人工具快换装置及其控制系统、方法。

背景技术

配网带电作业机器人根据作业种类需要配备不同工具，机器人专用末端工具分为剥线工具、线夹安装工具、绝缘罩安装工具、断线工具、接地环安装工具等，机器人根据作业种类和流程使用不同的工具，要求能够安全稳定便捷的更换不同的工具。现有的更换方式分为手动更换和自动更换，手动更换采用人工手动拆装，自动更换无需人工参与。

传统的手动更换专用末端工具方式在高空作业时安全性没有保证，并且耗费大量体力，安装精度不高，耗费的时间长，自动化程度低。现有的自动快换装置，必须提供额外的动力，气动装置需要外接气管，电动装置需要外接电线，增加了快换装置的体积，作业工程中降低了可靠性。目前快换装置结构复杂重量大，室外实际线路带电作业实用性不高。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种高效、简便、无需额外动力的配电网作业机器人、工具快换装置及其控制系统、方法，为了精简现有自动快换装置结构，增加快换装置和末端工具室外实际线路带电作业的实用性。

技术方案：本发明的一种配电网作业机器人工具快换装置，用于安装于机器人机械臂末端与工具之间，包括用于安装在机械臂上的机械臂侧夹具以及安装在工具上的工具侧夹具；所述工具侧夹具与机械臂侧夹具通过锁紧机构旋转锁紧；所述工具侧夹具包括能相对转动的第一夹具层和第二夹具层，工具侧夹具固定在工具放置架内，第一夹具层侧部设有拨片，拨片嵌入工具放置架上对应形状的凹槽内；机械臂带动机械臂侧夹具旋转，使机械臂侧夹具与工具侧夹具分离或锁紧。

本发明的配电网作业机器人，包括平台以及设于平台上的机械臂，还包括快换装置和通过快换装置放置在平台上的工具，所述快换装置基于上述的配电网作业机器人工具快换装置。

本发明一种配电网作业机器人工具快换装置控制系统，包括设于机械臂的传感器模块、控制模块以及与控制模块连接的人机交互模块；所述传感器模块采集机械臂插拔快换装置时产生的受力数据，并将数据传输至控制模块；所述控制模块根据采集的数据，计算机械臂各关节扭矩及工具侧夹具的插孔位置，并控制机械臂动作；人机交互模块，用于显示数据、操作界面，通过人机交互模块的反馈调整、控制机械臂动作。

本发明的一种配电网作业机器人工具快换装置控制方法，包括以下步骤：

(1)机器人初始状态移动到工具侧夹具上方，修正传感器的零位值；

(2)控制机器人的机械臂移动到工具上方；

(3)通过传感器采集的位置数据判断夹具是否到位，若夹具未到位，通过传感器数据反馈并通过控制模块调整机械臂位置，直到两侧夹具锁紧；

(4)控制机械臂转动，使机械臂侧夹具和工具侧夹具的锁紧机构锁紧。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本专利中的工具快换装置结构巧妙精简，自身重量轻，锁紧机构和过度法兰上卡舌卡槽的设计，能够使夹具和过度法兰同时锁紧，提高了整体结构的连接强度，连接处稳定性强，拆卸更换时更加快速方便。