高空掛拆接地線自動機械手

馬慶龍，熊超，段軍鵬

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；2.深圳廣明科技有限公司，廣東 深圳 518100)

高空掛拆接地線自動機械手

馬慶龍，熊超，段軍鵬

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；2.深圳廣明科技有限公司，廣東 深圳 518100)

以某500 kV變電站20米高空掛拆接地線為例，介紹了一種用于高空掛拆接地線的自動機械手的設(shè)計原理，用機械手代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作來掛拆接地線，降低風(fēng)險和對人體的傷害。

機械手；掛拆接地線；自動化

0 前言

裝拆接地的操作是電氣中危險性較大的操作，將機器人技術(shù)與裝拆接地操作結(jié)合起來，克服在高空裝拆接地操作的弊端就日益顯得突出。以下從實用出發(fā)，分析探討如何通過機械手的運用進(jìn)行掛拆接地操作。

1 自動掛拆接地線機械手設(shè)計

建立500 kV高雅輸電線路高空掛拆接地線的作業(yè)模型，研制新型機器人掛拆接地線可視化平臺，由機械手代替人工作業(yè)，由可視化手持智能終站控制無限機器人進(jìn)行作業(yè)支持矢量地圖，3D衛(wèi)星地圖，支持多用戶監(jiān)視，徹底改變傳統(tǒng)人工裝拆500 kV高壓線路接地線的危險性大的工作，縮短停電檢修時間，降低風(fēng)險和對人體的傷害。

2 硬件設(shè)計

機械手采用三坐標(biāo)工作原理：分別為X軸，Y軸，Z軸三個方向，這樣可以有效的控制機械手工作的可調(diào)節(jié)性；傳動結(jié)構(gòu)我們采用滾珠絲桿，直線導(dǎo)軌，密封角接觸軸承，連接器，同步帶和同步帶輪，保證精確傳動，準(zhǔn)確定位，可有效的代替人工作業(yè)，同時也避免人工的觸電風(fēng)險。電機采用的是57步進(jìn)電機和配套的驅(qū)動器，完成全部行程，在可控制的情況下，2～3分鐘內(nèi)完成全部行程，在高空作業(yè)的機械手，可以在無風(fēng)險的前提下完成機械手掛接線工作，同時，設(shè)計了可隨時分離的電動夾具，快速夾具夾住高壓線可進(jìn)行分析和檢測，機械手的操作采用手持無線控制。

其工作過程是57步進(jìn)馬達(dá)接收到工作信號后轉(zhuǎn)動-帶動馬達(dá)連接套轉(zhuǎn)動-帶動梯形絲桿轉(zhuǎn)動-可活動夾口上下運動可對高壓線進(jìn)行夾住和方開；另外一個57步進(jìn)馬達(dá)和一個傳感器負(fù)責(zé)對電動夾具進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)30度的工作，對于左右旋轉(zhuǎn)的度數(shù)可在程序里設(shè)定。

機械手的設(shè)計套缸式升降平臺 (如圖1)采用PLC，實現(xiàn)機電一體化控制，平臺配置雙軸傾角傳感器，有超重、傾斜、安全鎖、自動化特定功能，采用進(jìn)口密封件，動力系統(tǒng)采用3 kW直流電機，可根據(jù)客戶的工作領(lǐng)域設(shè)置，擁有直立式操作平臺，電控操作手柄，液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)，液壓支腿，液壓升降系統(tǒng)，配置雙液壓泵驅(qū)動，使設(shè)備升降速度更穩(wěn)定可靠。

圖1 高空自行式套缸升降機機械圖

3 軟件設(shè)計

無線視頻設(shè)計擬采用OpenWrt-RT5350嵌入式Linux，Android應(yīng)用的界面技術(shù)，應(yīng)用開發(fā)的一項重要內(nèi)容就是開發(fā)一個提供友好用戶圖形界面的應(yīng)用程序Android移動終端如果提供了硬件解碼的功能，這個框架就會優(yōu)先調(diào)用硬解碼，如果Android移動設(shè)備硬件沒有提供硬解碼功能，則會自動調(diào)用FFmpeg的軟解碼 (如圖2)。

圖2

在解決高空掛拆接地線機械手設(shè)計中的現(xiàn)場實施監(jiān)控中，擬采用目前較為流行的H.264視頻壓縮與現(xiàn)場實際情況相結(jié)合的算法，以確保高速準(zhǔn)確的通信。

TMS320DM365處理器提供一個硬件實現(xiàn)的H.265壓縮部件。TMS320DM365通過采集到MT9P031傳感器的原始數(shù)據(jù)，將圖像和時序配合，組成一幀圖像。將實時圖像壓縮，減少后續(xù)對網(wǎng)絡(luò)的傳輸壓力。本設(shè)計選用TMS320DM365，針對網(wǎng)絡(luò)傳輸720P每秒30幀的數(shù)據(jù)要求。

本系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品范疇，而TMS320DM365具有MAC，外擴(kuò)一片PHY就組成了完整的網(wǎng)絡(luò)傳輸物理接口。本方案選用KS8001L作為以太網(wǎng)的PHY。網(wǎng)絡(luò)通過RJ45網(wǎng)絡(luò)變壓器將信號引入KS8001L，經(jīng)過KS8001L內(nèi)部MII接口，將信號轉(zhuǎn)換為TMS320DM365處理器的MII信號輸入。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。同時，TMS320DM365的Linux嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)，建立了一個實時圖像的Web? server。通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。實現(xiàn)終端對TMS320DM365的Web訪問，實現(xiàn)的實時圖像的傳輸。同時在終端，根據(jù)實時圖像，控制掛線機器人動作，指令通過以太網(wǎng)發(fā)送給TMS320DM365處理器，TMS320DM365處理器接收到控制指令解析。TMS320DM365通過RS485總線，將控制信息發(fā)送至掛線機器人的控制器，以實現(xiàn)掛線機器人的工作動作控制。

該系統(tǒng)由圖像傳感器、TMS320DM365處理器、網(wǎng)絡(luò)、機器人控制器接口、輔助電源等組成。

同時，如何進(jìn)行大型步進(jìn)電機的精確控制，以及機器人手臂的動作精度控制，如何確保系統(tǒng)的實時性和精確性，需要較為復(fù)雜的智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法，目前此算法還在試驗當(dāng)中。

4 結(jié)束語

1)電動通用機械手，相對于專用機械手，通用機械手的自由度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。

2)采用電機傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。同時成本低廉。

3)通過對傳動系統(tǒng)工作原理的概述，節(jié)省了大量時間和避免了不必要的重復(fù)勞動，同時做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點，無論是進(jìn)行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定程序來實現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機械手的動作順序修改程序，使機械手的通用性更強。

[1] 郭洪紅，賀繼林等.工業(yè)機器人技術(shù) [M].西安電子科技大學(xué)出版社，2006.

[2] 陳仲爽.自動生產(chǎn)線裝卸工件機械手設(shè)計 [D].銅陵學(xué)院學(xué)士論文， [3] 黃賢新.工業(yè)機器人機械手設(shè)計 [J].裝備制造技術(shù)，2012(3)：220-222.

[4] 馮新剛，張新予，杜小兵.基于機井救援的機械手設(shè)計[J].煤礦安全，2011(6)：88-89

[5] 張海英，陳子珍，翟志永.基于PLC的無聊搬運機械手設(shè)計 [J].制造業(yè)信息化，2010(9)：83-84

[6] 日本三菱公司.三菱PLC編程說明書 [Z]

馬慶龍，男，工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局。

席立平，男，深圳廣明科技有限公司。

Design of Automatic Mechanical Handing Ground in High-altitude

MA Qinglong，XIONG Chao，DUAN Junpeng
(1.Chuxiong Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid，Chuxiong，Yunnan 675000，China；2.Shenzhen Guangming science and Technology Co.Ltd.，Shenzhen，Guangdong 518100，China)

.This paper takes the Yunnan power grid 500 kV substation 20 meters altitude peacehanging and disassembling grounding line as an example to introduce a kind ofhanging and disassembling design principle of automatic mechanical hand ground wireis used for high altitude，handheld intelligent terminal operations byvisualization of vector map contol infinite robot，3D satellite map，support for multiple users to monitor，manipulator to replace the traditional manual operation to hang downground，reduce the risk and the harm to the human body.

manipulator；hanging?down?grounding wire；automation

TM75

B

1006-7345(2015)03-0081-02

2015-1-9