研究高压带电作业机器人作业机械臂的设计及优化

郭晓飞 肖春伟 杨帆

摘 要：电力与各个行业的发展发都有着紧密联系，随着社会的不断发展，人们对电力的需求不断增多，同时，人们对电力的质量提出了更高的要求，高压带电作业也面临着一定挑战。高压带电作业的危险性较高，因此，在实际作业过程中经常会对机器人进行应用。下面，针对高压带电机器人机械的设计内容进行分析，希望，文中内容对相关工作人员以及整个行业的发展能有所帮助。

关键词：机器人;机械臂;高压带电作业;力矩电机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.114

高压带电作业过程中面临着许多困难，会对增加施工难度，因此，供电企业要依据自身的情况，对自我进行完善，创新技术，加快高压带电行业的整体发展。带电作业机器是一种先进的技术，并且随着人们研究的深入其变得更加成熟，其在高压带电作业中发挥着关键作用，这一方面降低了高压带电作业难度，另一方面也促进高压带电作业行业的发展。

1 设计机器人机械臂主手原则

设计高压带电作业机器机械臂主手时，要严循以下原则，确保整体设计的合理性：

（1）机械臂结构紧凑，尽量缩短机械臂主手工作空间，确保其在是应用期间，可以更好的完成相应的操作。

（2）降低作业期间产生的各种摩擦，保证臂主手的刚度始终都可以满足作业要求，使其始终都可以保值较高的灵敏度，从而保证作业人员在对高压带电机器操作时，机械臂可以接收到正确指令[1]。

（3）要方便维护，设计期间，要考虑人机工程学原理，从而使设计高压点点作业机器人在运行期间可以更高的适应工作人员的行为，使机械人能更好的适应操作人员，适应环境[2]。

2 合理选择力矩电机

设计高压带电机器人机械臂主手时，要选择好直流力矩电机，这是设计中的一项重要内容，在进行力矩电机选择时，一方面要对机械结构进行合理简化，另一方面也要适当提升系统在运行期间的控制能力，直流力矩电机的应用则可以满足上述要求。直流力矩电机合理的结合伺服电机与驱动电机特点，目前已经得到了广泛应用，直流力矩电机转速可以降低，可以加大输出力矩，可以保证负载的平衡性，保证其运行的稳定性。直流力矩电机在高压带电机器人中应用，可以保证机器人在运行中长期稳定性运行，并且力矩波动小，因此，在高压带电机器人机械臂主手设计中，采用直流力矩电动机，可以满足机器人在运行中的需求。但是，需要注意，若直流力矩长时间不间断作业，并且发生了堵转状态，为了避免意外情况的出现，要确保电枢电流始终都在峰值以下。

参数的选擇意义重大，直流力矩电机决定结构力与结构大小反馈，下面针对机器人作业臂主手设计优化进行分析，选择合理的参数。在优化机器人作业机械臂主手时，综合考虑各项因素，最终决定采用16N主手末端力反馈方案，将其作为直流力矩电机在运行中的关键参数[3]。

3 设计机器人作业机械臂主手机构

对于主手结构设计，常见的设计方案有以下两种：

（1）通过集中方式的方式，将直流力矩电机都放在底部，再通过对传动系统进行应用，使各个关节都能够正常与运行，在机器人作业机械臂主手结构设计中采用该设计方案，可以有效降低机械臂的重量，增强系统传递路线。

（2）设计期间，将机器人中应用的直流力矩电机、减速器、传感器都作为模块化整体，然后分别将各个模块放入到机器人作业机械臂的每一个关节的部位中，在具体设计中对该设计方案进行应用，能够有效的缩短路传动路线的长度，并且可以协助传感器在运行中对各项信号内容的高效采集，使机器人在应用前，机械臂的运行的可靠性得到提高，有效避免可各种安全问题的出现[4]。对两种设计方案进行对比，可以发现第二种方案在具体应用中，可以提高机器人机械臂设计过程中的具体效率，同时，通过对该设计方法进行应用，能够提高不同部位零件互换性，确保操作机器人的安全性，因此，在实际设计中采用第二中设计方案。

高压带电作业是一项危险性较高的作业，做好机器人机械臂设计工作，可以提高机器人带电作业质量，提高作业效率。通过合理设计，最终指导的高压带电机器人在应用中，可以确保高压线路带电作业期间对工艺的要求，并且各项作业的开展受环境因素的影响较小，可以利用高压带电机器人代替人工完成高压带电接线、带电断线等各项高危作业，提升了作业效率，同时，也降低了工作人员劳动量，避免了工作人员与高压电路直接接触情况的发生，有效的降低了作业过程中安全事故的发生，确保高压带电作业的顺利进行，为人们提供高质量的电能。

4 结束语

综上所述，近几年我国经济的到了快速发展，人们增加了对电量的需求，电力行业间的竞争也变得更加激烈，因此，与电力行业相关的产业也得到快速发展。在该背景下，对于机器人作业机械臂的设计，应适当对国外先进的技术进行合理借鉴，并且在充分结合我国电力行业的实际发展情况，对机器人机械臂进行和合理设计优化，提高其性能，满足应用需求。

参考文献：

[1]祁辉，韩立超，张朋等.基于10kV高压带电作业机器人专用剥线装置的设计[J].机械工程与自动化，2019（02）：107-109.

[2]李典卿.对高压带电作业机器人绝缘防护技术的分析[J].低碳世界，2019，9（01）：51-52.

[3]于娜，吴功平，江维等.高压线路绝缘子带电更换作业机器人构型与轨迹规划[J].武汉大学学报（工学版），2018，51（07）：640-645+653.

[4]叶伟标，杜启业，华栋等.基于电力带电抢修作业的机器人开发与应用[J].设备管理与维修，2018（06）：49-50.