一種多功能遙控機械手的研制

2018-11-20 09:28:56陳嘉樞林海科

機電信息 2018年33期

陳嘉樞叢晶林海科

（廣東電網有限責任公司云浮供電局，廣東云浮527300）

0 引言

變壓器、斷路器等電力設備需定期開展介質損耗、絕緣電阻、直流電阻等試驗工作，在試驗中各種引線的夾持需人工進行，勞動強度大、工作風險高，因攀爬設備引起的各類生產安全事故時有發生。針對電力試驗、檢修工作專門研制多功能遙控機械手，實現地面遙控高空接線，解決試驗接線難、接線累的問題，可以讓工作更安全、更輕松。

1 存在問題分析

高壓試驗用到的高空試驗鉗是用專用操作桿將接線鉗的上鉗口掛卡在需接線的位置上，通過推拉專用操作桿使鉗口自由開合，完成接線工作。但在實際應用時，在天氣、高度和夾持角度的影響下，這個手部的推拉操作并不方便。另外，如果鉗口夾在了螺絲上、夾力小或連接線接觸不良，都會影響到測試結果，增加工作量。

2 解決方案

在電力設備試驗工作中，需要使用接線鉗的場景較多，本文針對傳統接線鉗的缺點，研制了一種多功能遙控機械手。

機械手的主體部分由無線遙控器控制，無線控制的距離要滿足試驗項目的需求，且無線遙控的按鈕要能控制機械手的順時針（逆時針）轉動和鉗頭的夾持（松開）；絕緣桿上安有連接器，應當可兼容多種規格的絕緣桿；機械手上有開關控制設備通電與斷電，內置電機與傳動機構和控制電路，且有可顯示剩余電量情況的電量顯示屏和可手動解鎖鉗頭的緊急解鎖裝置。

3 技術原理及實施

研制一種可以自由擺動、上有鉗頭的機械手臂，可不受客觀環境的影響，滿足多個角度高難度接線的情況。如圖1所示，其結構如下。

圖1 鉗頭結構

（1）連接抱箍：連接絕緣桿，可以與多種型號絕緣桿相連接。

（2）絕緣桿：自帶連接器，可與配套絕緣桿連接，而且可同其他廠家高空接線鉗絕緣桿保持通用。

（3）緊急解鎖裝置：當電池耗盡時，用于解鎖鉗口，以便鉗口從接線位置取下。

（4）旋轉擺動軸：通過遙控可以控制鉗頭左右擺動，以適用于各種角度的夾持。

（5）電量顯示屏：顯示剩余電量情況。

（6）擺動手臂：內置電機與傳動機構和控制電路。

（7）夾持機構：夾持導線或者接線掌。

（8）開關：控制設備通電與斷電。

（9）無線遙控器：控制機械手順時針（逆時針）旋轉，控制夾緊（松開）鉗頭。

無線遙控器如圖2所示，A鍵：用于順時針旋轉，搖擺機械臂；B鍵：用于逆時針旋轉，搖擺機械臂；C鍵：用于夾持鉗口；D鍵：用于松開鉗口。

目前的電動關節多由單個電機進行驅動，通過多種減速器來降低電機轉速，增大扭矩，從而達到高輸出扭矩和機械剛度。但在這種情況下實現大扭矩輸出時，必須采用較大直徑的電機和大模數的齒輪等，這樣就增加了設備的體積及重量，難以提高電動關節的扭矩重量比。

為解決上述問題，本文采用了多個電機并聯驅動結構的電動關節，如圖3所示。其原理如下：將多個體積小且重量輕的減速電機并聯固定在電機固定板上，通過軸承連接孔、連接螺栓、驅動齒輪配合帶動輸出，這樣就增加了驅動齒輪數，同時通過合理設計使其均勻受力，達到共同出力的目的，以獲得較高的扭矩重量比。而電機控制器在機械手不同轉動位置命令下，選擇不同的電機協同工作，實現靈活運作。

多功能遙控機械手有以下特點：

（1）無線遙控擺動、夾持，方便各種高難度接線。

（2）特殊設計的高導電鉗口，可夾持直徑15～110 mm的導線、厚度2～110 mm的接線掌，可直接夾持500 kV主變接線掌；鉗口微鋸齒設計，破除金屬表面氧化層，接觸更可靠。