引言

電網企業(yè)地市供電局的電測實驗室,日常的儀表定期檢定工作主要流程包括:（1）送檢儀表的簽收及臺賬錄入:（2）將待檢儀表分類存放至待檢區(qū):（3）將各類待檢儀表搬運至對應的校驗工位:（4）對儀表進行校驗:（5）將已檢儀表分類存放至已檢區(qū):（6）已檢儀表交付出庫。

由于整個流程還未實現智能化管理,對儀表的查找、清點、分類、簽收和搬運都需要試驗人員全程參與。特別是儀表的多次搬運,需要消耗大量人力和時間。要提高班組生產力,就要解決儀表的搬運問題,將試驗人員從繁重的體力勞動中解放出來。如果能夠借助高新技術和全新的管理理念,實現儀表分類輸送和分區(qū)存放的智能化管理,將從根本上降低校驗人員的勞動強度。

1技術問題

儀表校驗過程中,儀表需要在待檢區(qū)、檢定工位和已檢區(qū)之間經過多次搬運。

由于整箱的儀表重量可能達到10～20kg,而箱子不易于單人搬抬,需要多人協助搬運,既耗費時間,又不符合人機功效,且需要人工對儀表進行清點和篩選。對于日常生產的時效性非常差,影響了工作效率。當務之急就是要實現儀表的智能化分類輸送和分區(qū)管理。

要實現儀表的智能化輸送,可以借助AGV智能小車來實

現。但是,AGV智能小車的應用需要考慮以下幾個問題:

（I）受電測實驗室的空間大小以及儀表待檢區(qū)、校驗區(qū)和已檢區(qū)的布局限制,需對AGV小車的避障功能和定點輸送控制功能進行需求分析和詳細設計。同時,本設計中的智能輸送小車,運用對象明確為電測實驗室,其具有場地固定、搬運路線固定,且現場干擾情況較小的特點,因此需對電路控制進行重新設計,以降低成本。

（2）考慮整箱儀表的重量較重,且需要按儀表待檢區(qū)、已檢區(qū)貨架的高度來調節(jié)小車的高度,有必要對AGV智能小車的本體結構、承重能力進行需求分析和詳細設計。

（3）AGV智能小車的運行狀態(tài)需實時關聯電測實驗室的儀表校驗工作流程,同時將AGV智能小車與儀表校驗平臺進行實時通信。

2解決方案

本方案設計了一套應用于電力部門電測實驗室環(huán)境的自動搬運小車。搬運小車采用鋰電池供電,車體的底盤上裝配可在一定范圍內調節(jié)的輸送機構。單個小車搭配激光雷達組件,構建環(huán)境地圖并實時修正當前的定位,能夠實現現場的電力儀表設備從貨柜架至試驗臺的搬運。自動搬運小車、貨柜架和試驗臺工作空間布局如圖I所示。

圖1自動搬運小車、貨柜架和試驗臺整體布局

2.1電測實驗室用自動搬運小車的結構和功能設計

自動搬運小車的底盤采用全向輪配合帶編碼器的伺服電機進行運動控制,以適應試驗室內較小的轉彎半徑。車體的控制面板前置,車體前端配置兩個激光雷達傳感器,用于實驗室內的地圖構建和定位,同時還可以實現躲避移動障礙物的功能。車體的中后部配置帶升降平臺的輸送帶,由直流電機控制,末端配備限位開關,以實現正反轉控制。電測實驗室用自動搬運小車結構設計圖如圖2所示。

圖2自動搬運小車結構設計圖

2.2AGV智能小車的機械結構與參數

該AGV的機械結構主要包括外殼、底板、底盤和舉升機

構。設計參數主要包括:（I）自重小于等于60kg:（2）負載能力為I00kg:（3）負載方式為背負舉升式:（4）供電方式為蓄電池供電:（5）邊界限制為長不超過I200mm,寬不超過800mm:（6）驅動方式為交流伺服電機驅動麥克納姆輪:（7）行駛速度要求:在額定載重下直線行駛速度2=0.5m/s。

該AGV底盤框架結構主要由安裝板、后輪機構和前輪機構三部分組成。其中,安裝板主要用于安裝激光雷達、蝸輪蝸桿升降機、電機驅動器等設備,并把前輪機構與后輪機構固定在同一平面上。在前輪機構設計有懸掛系統(tǒng),而后輪機構不設懸掛系統(tǒng)。這種方案可以保證AGV的強度,避免AGV過軟。

后輪機構的結構主要包括麥克納姆輪、法蘭盤軸、減速機固定板、行星減速機、伺服電機和后輪板。后輪機構主要用于保證兩個后輪的軸線相重合,并讓AGV載重時具有一定的強度。

前輪機構除了包括麥克納姆輪、減速機固定板、行星減速機和伺服電機這些基本零件外,還包括轉動導向機構和懸掛系統(tǒng)這兩大關鍵結構。轉動導向機構主要由轉板、轉頭和固定轉座組成,配有螺母、型材和滾動軸承等零部件。懸掛系統(tǒng)主要部件為減振器,配有螺釘、螺母、減振器固定座等零部件。

升降臺通過法蘭盤固定在蝸輪蝸桿升降機的絲桿上,使蝸輪蝸桿升降機的絲桿不與貨架底部直接接觸,不讓絲桿受到直接沖擊,從而對絲桿進行保護。另外,在升降臺上安裝有4根導向軸。這4根導向軸與直線軸承配合使用,可以對頂升臺的升降動作進行導向,以確保頂升臺的直線運動精度。

3結語

隨著無人駕駛及各種相關技術的不斷發(fā)展,自動駕駛小車(AGV）已經出現在工業(yè)生產的各個領域,南方電網500kV變電站已開始大量應用自動巡檢機器人,避免了人工作業(yè)的危險性,大幅降低了工作人員的勞動強度。將AGV小車用于電測儀表搬運,對今后自動化儀表檢驗工作也具有重要的實際意義。