一种多功能遥控机械手的研制

2018-11-20陈嘉枢林海科

机电信息 2018年33期

陈嘉枢丛晶林海科

（广东电网有限责任公司云浮供电局，广东云浮527300）

0 引言

变压器、断路器等电力设备需定期开展介质损耗、绝缘电阻、直流电阻等试验工作，在试验中各种引线的夹持需人工进行，劳动强度大、工作风险高，因攀爬设备引起的各类生产安全事故时有发生。针对电力试验、检修工作专门研制多功能遥控机械手，实现地面遥控高空接线，解决试验接线难、接线累的问题，可以让工作更安全、更轻松。

1 存在问题分析

高压试验用到的高空试验钳是用专用操作杆将接线钳的上钳口挂卡在需接线的位置上，通过推拉专用操作杆使钳口自由开合，完成接线工作。但在实际应用时，在天气、高度和夹持角度的影响下，这个手部的推拉操作并不方便。另外，如果钳口夹在了螺丝上、夹力小或连接线接触不良，都会影响到测试结果，增加工作量。

2 解决方案

在电力设备试验工作中，需要使用接线钳的场景较多，本文针对传统接线钳的缺点，研制了一种多功能遥控机械手。

机械手的主体部分由无线遥控器控制，无线控制的距离要满足试验项目的需求，且无线遥控的按钮要能控制机械手的顺时针（逆时针）转动和钳头的夹持（松开）；绝缘杆上安有连接器，应当可兼容多种规格的绝缘杆；机械手上有开关控制设备通电与断电，内置电机与传动机构和控制电路，且有可显示剩余电量情况的电量显示屏和可手动解锁钳头的紧急解锁装置。

3 技术原理及实施

研制一种可以自由摆动、上有钳头的机械手臂，可不受客观环境的影响，满足多个角度高难度接线的情况。如图1所示，其结构如下。

图1 钳头结构

（1）连接抱箍：连接绝缘杆，可以与多种型号绝缘杆相连接。

（2）绝缘杆：自带连接器，可与配套绝缘杆连接，而且可同其他厂家高空接线钳绝缘杆保持通用。

（3）紧急解锁装置：当电池耗尽时，用于解锁钳口，以便钳口从接线位置取下。

（4）旋转摆动轴：通过遥控可以控制钳头左右摆动，以适用于各种角度的夹持。

（5）电量显示屏：显示剩余电量情况。

（6）摆动手臂：内置电机与传动机构和控制电路。

（7）夹持机构：夹持导线或者接线掌。

（8）开关：控制设备通电与断电。

（9）无线遥控器：控制机械手顺时针（逆时针）旋转，控制夹紧（松开）钳头。

无线遥控器如图2所示，A键：用于顺时针旋转，摇摆机械臂；B键：用于逆时针旋转，摇摆机械臂；C键：用于夹持钳口；D键：用于松开钳口。

目前的电动关节多由单个电机进行驱动，通过多种减速器来降低电机转速，增大扭矩，从而达到高输出扭矩和机械刚度。但在这种情况下实现大扭矩输出时，必须采用较大直径的电机和大模数的齿轮等，这样就增加了设备的体积及重量，难以提高电动关节的扭矩重量比。

为解决上述问题，本文采用了多个电机并联驱动结构的电动关节，如图3所示。其原理如下：将多个体积小且重量轻的减速电机并联固定在电机固定板上，通过轴承连接孔、连接螺栓、驱动齿轮配合带动输出，这样就增加了驱动齿轮数，同时通过合理设计使其均匀受力，达到共同出力的目的，以获得较高的扭矩重量比。而电机控制器在机械手不同转动位置命令下，选择不同的电机协同工作，实现灵活运作。

多功能遥控机械手有以下特点：

（1）无线遥控摆动、夹持，方便各种高难度接线。

（2）特殊设计的高导电钳口，可夹持直径15～110 mm的导线、厚度2～110 mm的接线掌，可直接夹持500 kV主变接线掌；钳口微锯齿设计，破除金属表面氧化层，接触更可靠。