陳嘉樞 叢 晶 林?？?/p>

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(shè)備需定期開展介質(zhì)損耗、絕緣電阻、直流電阻等試驗(yàn)工作，在試驗(yàn)中各種引線的夾持需人工進(jìn)行，勞動強(qiáng)度大、工作風(fēng)險(xiǎn)高，因攀爬設(shè)備引起的各類生產(chǎn)安全事故時(shí)有發(fā)生。針對電力試驗(yàn)、檢修工作專門研制多功能遙控機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)地面遙控高空接線，解決試驗(yàn)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(yàn)用到的高空試驗(yàn)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，在天氣、高度和夾持角度的影響下，這個(gè)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(jié)果，增加工作量。

2 解決方案

在電力設(shè)備試驗(yàn)工作中，需要使用接線鉗的場景較多，本文針對傳統(tǒng)接線鉗的缺點(diǎn)，研制了一種多功能遙控機(jī)械手。

機(jī)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(yàn)項(xiàng)目的需求，且無線遙控的按鈕要能控制機(jī)械手的順時(shí)針（逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動和鉗頭的夾持（松開）；絕緣桿上安有連接器，應(yīng)當(dāng)可兼容多種規(guī)格的絕緣桿；機(jī)械手上有開關(guān)控制設(shè)備通電與斷電，內(nèi)置電機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)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(shù)原理及實(shí)施

研制一種可以自由擺動、上有鉗頭的機(jī)械手臂，可不受客觀環(huán)境的影響，滿足多個(gè)角度高難度接線的情況。如圖1所示，其結(jié)構(gòu)如下。

圖1 鉗頭結(jié)構(gòu)

（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(dāng)電池耗盡時(shí)，用于解鎖鉗口，以便鉗口從接線位置取下。

（4）旋轉(zhuǎn)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(nèi)置電機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)和控制電路。

（7）夾持機(jī)構(gòu)：夾持導(dǎo)線或者接線掌。

（8）開關(guān)：控制設(shè)備通電與斷電。

（9）無線遙控器：控制機(jī)械手順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)，控制夾緊（松開）鉗頭。

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

目前的電動關(guān)節(jié)多由單個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，通過多種減速器來降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，增大扭矩，從而達(dá)到高輸出扭矩和機(jī)械剛度。但在這種情況下實(shí)現(xiàn)大扭矩輸出時(shí)，必須采用較大直徑的電機(jī)和大模數(shù)的齒輪等，這樣就增加了設(shè)備的體積及重量，難以提高電動關(guān)節(jié)的扭矩重量比。

為解決上述問題，本文采用了多個(gè)電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動結(jié)構(gòu)的電動關(guān)節(jié)，如圖3所示。其原理如下：將多個(gè)體積小且重量輕的減速電機(jī)并聯(lián)固定在電機(jī)固定板上，通過軸承連接孔、連接螺栓、驅(qū)動齒輪配合帶動輸出，這樣就增加了驅(qū)動齒輪數(shù)，同時(shí)通過合理設(shè)計(jì)使其均勻受力，達(dá)到共同出力的目的，以獲得較高的扭矩重量比。而電機(jī)控制器在機(jī)械手不同轉(zhuǎn)動位置命令下，選擇不同的電機(jī)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)作。

多功能遙控機(jī)械手有以下特點(diǎn)：

（1）無線遙控?cái)[動、夾持，方便各種高難度接線。

（2）特殊設(shè)計(jì)的高導(dǎo)電鉗口，可夾持直徑15～110 mm的導(dǎo)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(shè)計(jì)，破除金屬表面氧化層，接觸更可靠。

圖3 多電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動原理圖

（3）外殼全屏蔽等電位，內(nèi)置電源，無外露引線，無線遙控距離20 m，可用于介質(zhì)損耗、絕緣電阻、直流電阻等高壓試驗(yàn)作業(yè)。

（4）可兼容各種規(guī)格的絕緣桿，操作簡單，兩自由度獨(dú)立控制，一鍵開機(jī)，單人操作。

（5）全電驅(qū)動，航空鋁材CNC切削成型，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，耐腐蝕。

（6）功能多樣，除接線外，還可完成工具傳遞、異物去除等作業(yè)；可選配高清攝像頭、局放傳感器、鉗形電流表等附件。

（7）堅(jiān)固輕巧，采用低慣量直流伺服電機(jī)，關(guān)節(jié)扭矩20 N·m，夾鉗壓緊力100 N，力量達(dá)到人手腕關(guān)節(jié)水平；全重1 kg，最大負(fù)載3 kg。

4 實(shí)施效果

研制的多功能遙控機(jī)械手主要能達(dá)到以下效果：

（1）該裝置可應(yīng)用于多種高壓試驗(yàn)工作；

（2）可以達(dá)到簡單、方便、易操作的效果，且接線效果較好，可以順利進(jìn)行相關(guān)高壓試驗(yàn)；

（3）應(yīng)用在高壓試驗(yàn)中，有利于減少重復(fù)試驗(yàn)的工作量；

（4）在高空工作中使用時(shí)，操作人員不再受限于角度、高度和天氣的影響，保證了人身安全，該裝置可推廣至變電站內(nèi)多種高空作業(yè)使用。

5 結(jié)語

本文所述多功能遙控機(jī)械手可以達(dá)到簡單、方便、易操作的效果，且接線效果較好，可以順利進(jìn)行相關(guān)高壓試驗(yàn)，有利于減少重復(fù)試驗(yàn)的工作量。該多功能遙控機(jī)械手適用于預(yù)防性試驗(yàn)，可推廣至各級供電公司應(yīng)用。