一种用于电测实验室仪表校验的智能输送小车的设计

引言

电网企业地市供电局的电测实验室,日常的仪表定期检定工作主要流程包括:（1）送检仪表的签收及台账录入:（2）将待检仪表分类存放至待检区:（3）将各类待检仪表搬运至对应的校验工位:（4）对仪表进行校验:（5）将已检仪表分类存放至已检区:（6）已检仪表交付出库。

由于整个流程还未实现智能化管理,对仪表的查找、清点、分类、签收和搬运都需要试验人员全程参与。特别是仪表的多次搬运,需要消耗大量人力和时间。要提高班组生产力,就要解决仪表的搬运问题,将试验人员从繁重的体力劳动中解放出来。如果能够借助高新技术和全新的管理理念,实现仪表分类输送和分区存放的智能化管理,将从根本上降低校验人员的劳动强度。

1技术问题

仪表校验过程中,仪表需要在待检区、检定工位和已检区之间经过多次搬运。

由于整箱的仪表重量可能达到10～20kg,而箱子不易于单人搬抬,需要多人协助搬运,既耗费时间,又不符合人机功效,且需要人工对仪表进行清点和筛选。对于日常生产的时效性非常差,影响了工作效率。当务之急就是要实现仪表的智能化分类输送和分区管理。

要实现仪表的智能化输送,可以借助AGV智能小车来实

现。但是,AGV智能小车的应用需要考虑以下几个问题:

（I）受电测实验室的空间大小以及仪表待检区、校验区和已检区的布局限制,需对AGV小车的避障功能和定点输送控制功能进行需求分析和详细设计。同时,本设计中的智能输送小车,运用对象明确为电测实验室,其具有场地固定、搬运路线固定,且现场干扰情况较小的特点,因此需对电路控制进行重新设计,以降低成本。

（2）考虑整箱仪表的重量较重,且需要按仪表待检区、已检区货架的高度来调节小车的高度,有必要对AGV智能小车的本体结构、承重能力进行需求分析和详细设计。

（3）AGV智能小车的运行状态需实时关联电测实验室的仪表校验工作流程,同时将AGV智能小车与仪表校验平台进行实时通信。

2解决方案

本方案设计了一套应用于电力部门电测实验室环境的自动搬运小车。搬运小车采用锂电池供电,车体的底盘上装配可在一定范围内调节的输送机构。单个小车搭配激光雷达组件,构建环境地图并实时修正当前的定位,能够实现现场的电力仪表设备从货柜架至试验台的搬运。自动搬运小车、货柜架和试验台工作空间布局如图I所示。

图1自动搬运小车、货柜架和试验台整体布局

2.1电测实验室用自动搬运小车的结构和功能设计

自动搬运小车的底盘采用全向轮配合带编码器的伺服电机进行运动控制,以适应试验室内较小的转弯半径。车体的控制面板前置,车体前端配置两个激光雷达传感器,用于实验室内的地图构建和定位,同时还可以实现躲避移动障碍物的功能。车体的中后部配置带升降平台的输送带,由直流电机控制,末端配备限位开关,以实现正反转控制。电测实验室用自动搬运小车结构设计图如图2所示。

图2自动搬运小车结构设计图

2.2AGV智能小车的机械结构与参数

该AGV的机械结构主要包括外壳、底板、底盘和举升机

构。设计参数主要包括:（I）自重小于等于60kg:（2）负载能力为I00kg:（3）负载方式为背负举升式:（4）供电方式为蓄电池供电:（5）边界限制为长不超过I200mm,宽不超过800mm:（6）驱动方式为交流伺服电机驱动麦克纳姆轮:（7）行驶速度要求:在额定载重下直线行驶速度2=0.5m/s。

该AGV底盘框架结构主要由安装板、后轮机构和前轮机构三部分组成。其中,安装板主要用于安装激光雷达、蜗轮蜗杆升降机、电机驱动器等设备,并把前轮机构与后轮机构固定在同一平面上。在前轮机构设计有悬挂系统,而后轮机构不设悬挂系统。这种方案可以保证AGV的强度,避免AGV过软。

后轮机构的结构主要包括麦克纳姆轮、法兰盘轴、减速机固定板、行星减速机、伺服电机和后轮板。后轮机构主要用于保证两个后轮的轴线相重合,并让AGV载重时具有一定的强度。

前轮机构除了包括麦克纳姆轮、减速机固定板、行星减速机和伺服电机这些基本零件外,还包括转动导向机构和悬挂系统这两大关键结构。转动导向机构主要由转板、转头和固定转座组成,配有螺母、型材和滚动轴承等零部件。悬挂系统主要部件为减振器,配有螺钉、螺母、减振器固定座等零部件。

升降台通过法兰盘固定在蜗轮蜗杆升降机的丝杆上,使蜗轮蜗杆升降机的丝杆不与货架底部直接接触,不让丝杆受到直接冲击,从而对丝杆进行保护。另外,在升降台上安装有4根导向轴。这4根导向轴与直线轴承配合使用,可以对顶升台的升降动作进行导向,以确保顶升台的直线运动精度。

3结语

随着无人驾驶及各种相关技术的不断发展,自动驾驶小车(AGV）已经出现在工业生产的各个领域,南方电网500kV变电站已开始大量应用自动巡检机器人,避免了人工作业的危险性,大幅降低了工作人员的劳动强度。将AGV小车用于电测仪表搬运,对今后自动化仪表检验工作也具有重要的实际意义。