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(fēng)險高，因攀爬設(shè)備引起的各類生產(chǎn)安全事故時有發(fā)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(xiàn)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

用于高壓試驗的高空試驗夾具采用特殊的工作桿，將連接夾的上夾子懸掛在需要接線的位置，并通過推拉專用操作桿自由地打開和關(guān)閉夾子，完成接線工作。然而，在實際應(yīng)用中，受天氣、高度和夾持角度的影響，這種手的推拉操作不方便。此外，如果夾緊在螺桿上，夾緊力小或連接線接觸不好，則會影響試驗結(jié)果，增加工作量。

2 解決方案

在電力設(shè)備的試驗工作中，需要使用接合鉗的情況很多。針對傳統(tǒng)配線鉗的缺點，研制了一種多功能遙控機械手。
機械手的主要部分由無線遙控控制，無線遙控的距離應(yīng)能滿足試驗項目的需要，無線遙控器的按鈕應(yīng)能控制機械手的順時針(逆時針)旋轉(zhuǎn)和夾具頭的夾緊(松動)。該機械手具有開關(guān)控制裝置、內(nèi)置電機和傳動機構(gòu)及控制電路、顯示剩余電量的電顯示屏和手動解鎖夾具頭的緊急解鎖裝置。

3 技術(shù)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(huán)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(jié)構(gòu)如下。

圖1 鉗頭結(jié)構(gòu)

1—連接抱箍 2—絕緣桿 3—緊急解鎖 4—旋轉(zhuǎn)擺動軸5—電量顯示屏 6—擺動手臂 7—夾持機構(gòu) 8—開關(guān)

（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，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)置電機與傳動機構(gòu)和控制電路。

（7）夾持機構(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：控制機械手順時針（逆時針）旋轉(zhuǎn)，控制夾緊（松開）鉗頭。

目前，大多數(shù)的電氣接頭都是由一臺電機驅(qū)動，通過各種減速器來降低電機的轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩，從而達到較高的輸出轉(zhuǎn)矩和機械剛度。然而，在實現(xiàn)大扭矩輸出時，必須采用大直徑電機和大模數(shù)齒輪，這就增加了設(shè)備的體積和重量，難以提高電氣接頭的扭矩/重量比。

為解決上述問題，本文采用了多個電機并聯(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：將多個體積小且重量輕的減速電機并聯(lián)固定在電機固定板上，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)，同時通過合理設(shè)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(zhuǎn)動位置命令下，選擇不同的電機協(xié)同工作，實現(xiàn)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(shè)計的高導(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，破除金屬表面氧化層，接觸更可靠。

圖3 多電機并聯(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，兩自由度獨立控制，一鍵開機，單人操作。

（5）全電驅(qū)動，航空鋁材CNC切削成型，結(jié)構(gòu)堅固，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）堅固輕巧，采用低慣量直流伺服電機，關(guān)節(jié)扭矩20 N·m，夾鉗壓緊力100 N，力量達到人手腕關(guān)節(jié)水平；全重1 kg，最大負載3 kg。

4 實施效果

多功能遙控機械手主要達到以下效果：
(1) 該裝置可用于各種高壓試驗；
(2) 操作簡單、方便，接線效果好，相關(guān)高壓試驗可順利進行；
(3) 在高壓試驗中的應(yīng)用有利于減少重復(fù)試驗的工作量；
(4) 在高空作業(yè)中，操作人員不再受有限的角度、高度和天氣的影響，從而保證了人身安全，該裝置可擴展到變電站的各種空中作業(yè)。

5 結(jié)語

本文介紹的多功能遙控機械手具有操作簡單、方便、操作方便等優(yōu)點，接線效果良好，相關(guān)的高壓試驗可以順利進行，有利于減輕重復(fù)試驗的工作量。多功能遙控機械手適用于預(yù)防性試驗，可推廣到各級供電企業(yè)。