一種用于高壓輸電線路的除冰機器人的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，它包括支架、卡線機構、切冰機構、行走機構和控制器，所述行走機構和卡線機構均設置在支架的后部，行走機構設置在卡線機構的正上方、并與控制器相連，所述切冰機構設置在支架的前部，切冰機構包括一對上下對開設置的切削碾壓覆冰的旋轉刀、與旋轉刀相連的驅動齒輪和為驅動齒輪提供電力的第三電機，所述第三電機與控制器相連。使用本發明在低溫環境下長時間工作，提高了工作效率，降低了勞動強度。
【專利說明】
一種用于高壓輸電線路的除冰機器人
技術領域
[0001]本發明涉及一種輸電線路使用的除冰裝置，屬于電力輸電線路保護設備技術領域。
【背景技術】
[0002]冬季當溫度在(TC以下時，降水或降雪會導致輸電線路或桿塔產生覆冰。輸電線路的覆冰嚴重威脅著電網的安全運行，因覆冰導致的電網事故后果非常嚴重，輕則絕緣子串冰閃重復跳閘，脫冰跳躍引起導線舞動導致相間短路;重則導致金具嚴重損壞和導線脆斷接地，桿塔傾斜甚至倒塌等。我國是輸電線路覆冰較為嚴重的國家之一，輸電線路覆冰事故嚴重威脅了我國電力系統的安全運行，并造成了巨大的經濟損失。
[0003]目前，國外除冰采用“adhoc”法、過電流融冰法、直流電流融冰法、電磁力除冰法、電動伊冰法等方法實施線路除冰；國內除冰米用“ad hoc”法、過電流融冰法、短路電流融冰法等。綜合可知，國內外除冰防冰技術主要分為熱力熔冰法和機械破冰法，而熱力融冰法通常需要消耗大量的電能，相比之下機械方法要節能的多。
[0004]隨著計算機技術和人工智能技術的飛速發展，機器人在功能和技術層次上有了很大的提高，可替代人工完成高危環境下的繁重作業。采用機器人除冰具有功耗小、成本低、效率高、人員無傷亡、無需停電和轉移負載、可連續作業等優點，利用機器人實現輸電線路在線除冰是目前輸電線路除冰技術的發展趨勢之一。目前出現的有電池驅動式和人力控制的除冰器械，電池驅動器械的缺陷是電池在寒冷低溫狀態時，輸出能量小，工作時間短。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，在低溫環境下長時間工作，提高了工作效率，降低了勞動強度。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]—種用于高壓輸電線路的除冰機器人，它包括支架、卡線機構、切冰機構、行走機構和設置在支架上并與計算機系統無線連接的控制器，所述行走機構和卡線機構均設置在支架的后部，行走機構設置在卡線機構的正上方、并與控制器相連，所述切冰機構設置在支架的前部，切冰機構包括一對上下對開設置的切削碾壓覆冰的旋轉刀、與旋轉刀相連的驅動齒輪和為驅動齒輪提供電力的第三電機，所述第三電機與控制器相連。
[0008]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，所述行走機構包括行走輪、傳送帶和第二電機，所述行走輪在支架上部設置多個，行走輪為具有內凹的弧形輪槽的滑輪，多個滑輪沿高壓輸電線路的走向相互平行布置在的同一水平面上，行走輪的軸線與高壓輸電線路的軸線垂直，所述第二電機與控制器相連，同時第二電機通過傳送帶與行走輪相連接。
[0009]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，卡線機構包括卡線輪和彈簧，所述卡線輪在行走輪的正下方設置多個，卡線輪與行走輪之間設置容納高壓輸電線路的空隙，所述彈簧呈壓縮狀態設置在卡線輪的下方。
[0010]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，行走輪和卡線輪的弧形輪槽的槽面上徑向向外延伸設置多個防滑齒。
[0011]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，切冰機構的前部設置敲打機構，所述敲打機構包括設置在切冰機構前方的一對敲擊錘、水平橫向布置用于引導限制敲擊錘運動方向的導板和與控制器相連接的第一電機，敲擊錘豎直相對設置在輸電線路的兩側，敲擊錘的錘柄在下、并通過傳動總成與第一電機相連，所述導板為設置在輸電線路下方并與輸電線路軸線垂直的方板，導板的兩端分別穿裝在敲擊錘中，導板的中部設置防止一對敲擊錘相撞損傷輸電線路的限位塊。
[0012]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，所述敲擊錘的錘柄為L形的折板，折板包括垂直連接的豎直段和水平段，豎直段的頂端連接錘頭，水平段套裝在的導板上，水平段的一端與豎直段相連;水平段的另一端向遠離錘頭的方向布置、在其末端固定設置有呈壓縮狀態的壓簧，水平段靠近壓簧的一端底面設置多個梯形齒。
[0013]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，傳動總成對應敲擊錘設置兩套，每套傳動總成包括由兩個傳送輪組成的傳送輪組和外切繞設在兩個傳送輪輪緣上的拉軌，所述傳送輪與第一電機相連，所述拉軌為與傳送輪組配合的、將敲擊錘向遠離輸電線路方向拖動的循環回路，拉軌上設置與錘柄的梯形齒嚙合的凸齒。
[0014]上述用于高壓輸電線路的除冰機器人，除冰機器人還包括設置在支架上用于拍攝輸電線路的實時狀況的攝像頭，所述攝像頭通過控制器與計算機系統相連。
[0015]本發明的有益效果是:
[0016]本發明所述的除冰機器人的切冰機構采用上下對開的旋轉刀切削覆冰，體積小巧，除冰效率高。第一電機、第二電機和第三電機均使用內燃機作為動力驅動，動量大，耐低溫，工作時間長。當除冰機器人在怠速狀態時，所有的機構和零部件都是靜止的，沒有跟隨旋轉動作的元件，保證人員和設備的安全。當除冰機器人在工作狀態時，通過控制器遙控提供指令、控制行走機構、敲打機構、攝像頭和切冰機構等零部件在輸電線路上協同工作。
[0017]行走機構帶動除冰機器人沿輸電線路行走，同時卡線機構與行走機構共同作用抱緊輸電線路，當除冰機器人接觸到輸電線路后，卡線輪受下方的彈簧的回復力作用，向上運動，與行走輪共同作用自動進行固定抓取輸電線路，防止除冰機器人從輸電線路線路上脫落。敲打機構通過捶打初步清除輸電線路上攀附的不規則冰雪，為后續切冰機構進一步的除冰工作做好準備。切冰機構通過上下對開的旋轉刀切除冰雪，工作效率高。
[0018]行走輪和卡線輪的輪槽的槽面上徑向向外延伸設置多個防滑齒，不僅保證輸電線路嵌置在輪槽中，同時當切冰機構切削覆冰后，剩余的薄冰可以通過防滑齒碾壓破碎。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0020]圖1是本發明的主視圖；
[0021 ]圖2、圖3是本發明的結構示意圖；
[0022]圖4是卡線機構的局部結構示意圖；
[0023]圖5是敲打機構的結構示意圖。
[0024]圖中各標號清單為:1、支座，1-1、底座，1-2、支桿，1_3、吊環，2、敲打機構，2_1、敲擊錘，2-2、第一電機，2-3、壓簧，2-4、傳送輪，2-5、拉軌，2-6、導板，2-7、限位塊，3、卡線機構，3-1、固定架，3_2、卡線輪，3_3、彈黃，3_4、安裝板，3_5、中軸，3_6、螺桿，4、行走機構，4_1、行走輪，4-2、傳動帶，4-3、第二電機，5、切冰機構，5-1、旋轉刀，5_2、驅動齒輪，5-3、第三電機，6、支架，7、攝像頭，8、輸電線路，9、控制器。
【具體實施方式】
[0025]參看圖1、圖2和圖3，本發明所述的用于高壓輸電線路的除冰機器人，包括支架6、敲打機構2、卡線機構3、行走機構4、切冰機構5、攝像頭7和控制器9 ο所述敲打機構2、卡線機構3、行走機構4、切冰機構5和攝像頭7均設置在支架6上，其中行走機構4和卡線機構3上下分層平行布置，均設置在支架6的后部。敲打機構2和切冰機構5設置在支架6的前部，敲打機構2位于切冰機構5的前方。所述控制器9為無線遙控傳送接收設備，與工作人員的計算機系統互通。控制器9分別與敲打機構2、行走機構4、切冰機構5和攝像頭7相連，控制各個部件的運行。所述攝像頭7設置在支架6上，用于拍攝輸電線路8的實時圖像，圖像通過控制器9無線傳輸至地面的工作人員的計算機系統中，工作人員根據圖像發出遙控指令傳送至控制器9，通過控制器9對各部件的運行進行調整。
[0026]所述行走機構4包括行走輪4-1、傳送帶4-2和第二電機4-3，所述行走輪4-1在支架6上部設置多個，行走輪4-1為具有內凹的弧形輪槽的滑輪，多個滑輪相互平行設置在的同一水平面上，沿高壓輸電線路的走向并排布置，行走輪4-1的軸線與高壓輸電線路的軸線相互垂直，輸電線路8嵌設在輪槽中、位于行走輪的下方。所述第二電機4-3通過控制器9控制運動，第二電機4-3的輸出端設置傳送帶4-2，所述傳送帶4-2繞設在行走輪4-1的中軸上，帶動行走輪4-1同時轉動，完成行走機構4帶動除冰機器人沿輸電線路8的移動。
[0027]所述卡線機構3設置在行走機構4的正下方，卡線機構3局部結構如圖4所示，包括固定架3-1、卡線輪3-2和彈簧3-3，所述卡線輪3-2在行走輪4-1的正下方設置多個，卡線輪3-2的外形與行走輪4-1相似，在卡線輪3-2與行走輪4-1之間設置容納高壓輸電線路的空隙，輸電線路8嵌置在卡線輪3-2輪槽的上方。所述固定架3-1設置在支架6的后部下方，固定架3-1上設置多個用于安裝卡線輪3-2的安裝板3-4，安裝板3-4的上部穿裝卡線輪3-2的中軸3-5;安裝板3-4的下部沿輸電線路的走向，前端通過螺栓固定設置在固定架3-1上；后端通過一段螺桿3-6上下活動連接。所述彈簧3-3套裝在螺桿上3-6，呈壓縮狀態設置在卡線輪3-2的下方。通過彈簧3-3的回復力，使得卡線輪3-2具有向上的運動趨勢，保證卡線輪3-2與行走輪共同作用抱箍住輸電線路8。行走輪4-1和卡線輪3-2的弧形輪槽的槽面上徑向向外延伸設置多個防滑齒。
[0028]所述切冰機構5設置在支架6的前部，切冰機構5包括旋轉刀5-1、驅動齒輪5_2和第三電機5-3，所述旋轉刀5-1上下對開設置一對，用于切削碾壓覆冰。所述驅動齒輪5-2設置一對，與旋轉刀5-1—一對應同軸相連，用于帶動旋轉刀5-1旋轉切削，驅動齒輪5-2固定設置在支架6上。所述第三電機5-3與驅動齒輪5-2相連，為驅動齒輪5-2提供動力，同時第三電機5-3還與控制器9相連。
[0029]所述敲打機構2設置在切冰機構的前方，敲打機構2的結構如圖1、圖2、圖3和圖5所示，主要包括敲擊錘2-1、導板2-6和第一電機2-2。所述敲擊錘2-1設置在切冰機構的旋轉刀5-1的前方，敲擊錘2-1至少設置一對即兩個，兩個敲擊錘以輸電線路為中心、對稱置于輸電線路的兩側，敲擊錘2-1用于敲打輸電線路上的不規則覆冰，為后續的旋轉刀切削掃除障礙。敲擊錘2-1與旋轉刀5-1之間的距離保證敲擊錘有足夠的時間至少敲擊輸電線路兩次之后，旋轉刀才到達相同位置開始切削。所述導板2-6用于引導限制敲擊錘2-1運動方向。所述第一電機2-2與控制器9相連接，第一電機2-2通過傳動總成與敲擊錘2-1相連，帶動敲擊錘2-1運動。
[0030]所述導板2-6為一方板，方板水平橫向布置、設置在輸電線路8下方并與輸電線路8的軸線垂直。導板2-6的兩端分別穿裝在敲擊錘2-1中，導板2-6的中部設置限位塊2-7，所述限位塊2-7用于限制兩個敲擊錘2-1的相對靠近運動時的停留位置，防止敲擊錘2-1相撞損傷輸電線路。
[0031]所述敲擊錘2-1的錘頭在上、錘柄在下。敲擊錘2-1的錘柄為一L形的折板，折板包括豎直段和水平段，豎直段和水平段垂直相交連接為一體。豎直段的頂端連接錘頭，錘頭方向與下方的水平段的方向相反。水平段貫穿設置橫向的滑道，通過滑道與導板2-6配合將敲擊錘2-1套裝在的導板2-6上。水平段的一端與豎直段相連;水平段的另一端向遠離錘頭的方向布置，在遠離錘頭一端的末端固定設置有壓簧2-3，所述壓簧2-3保持壓縮狀態，通過壓簧2-3的回復力能夠推動敲擊錘2-1靠近輸電線路8。在水平段靠近壓簧2-3的一端底面設置有多個梯形齒，梯形齒占用水平段的長度的1/3-1/2。
[0032]所述傳動總成設置兩套，分別與敲擊錘2-1相對應，每套傳動總成帶動一個敲擊錘2-1運動。傳動總成包括一傳送輪組和一拉軌2-5，所述傳送輪組由兩個傳送輪2-4組成，傳送輪與第一電機2-2相連，在第一電機2-2的作用下旋轉。所述拉軌2-5與傳送輪2-4組配合、外切繞設在兩個傳送輪輪緣上，傳送輪2-4旋轉帶動拉軌2-5形成循環回路。拉軌2-5將敲擊錘2-1向遠離輸電線路方向拖動。在拉軌2-5上設置與錘柄的梯形齒嚙合的一段凸齒，所述凸齒的水平長度與梯形齒相對應，當敲擊錘在壓簧作用下推至限位塊的位置時，敲擊錘的最外側梯形齒的位置能夠保證拉軌2-5上的凸齒嚙合進入梯形齒，并且不會拉軌2-5與水平段的底面使與形成干涉。
[0033]本發明的使用過程為:
[0034]本發明所述的除冰機器人適用于150—500mm2線徑的高壓輸電線路上最大直徑120mm覆冰線路的除冰工作。在工作前應予以怠速熱車，而后由工作人員將出兵機器人掛到輸電線路上，卡線機構動作，與行走機構配合將輸電線路緊緊的鎖定在行走機構中。工作人員使用計算機系統通過無線遙控對控制器發送指令，由控制器控制除冰機器人在輸電線路上進行行走，同時控制敲打機構和切冰機構進行除冰操作，行走、敲打和切削速度均通過控制器調控。輸電線路上有任何異常現象，或者到達終點時均可以通過由攝像頭看到的圖像無線傳輸到工作人員的計算機系統中，工作人員根據情況向控制器發送停機指令。
[0035]當本發明不需要使用時，可以通過支架6放置在支座I上。所述支座I包括底座1-1、支桿1-2和吊環1-3。所述底座1-1為立置的工字架構，工字架構的底部橫梁垂直連接水平布置的橫板，形成穩定的支撐。所述支桿1-2垂直設置在工字架構的頂部橫梁上，支桿1-2的一端與底座1-1固定連接;支桿1-2的一端向外伸出懸置，伸出的方向與底部的橫板同向。所述吊環1-3套裝在支桿1-2的懸置段，吊環1-3的底部與支架6固定相連。支架6通過吊環1-3懸掛設置在支座I上。支桿與吊環可以設置多套，保證穩定連接，本實施例中設置兩套。
【主權項】
1.一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，它包括支架(6)、卡線機構(3)、切冰機構(5)、行走機構(4)和設置在支架(6)上并與計算機系統無線連接的控制器(9)，所述行走機構(4)和卡線機構(3)均設置在支架(6)的后部，行走機構(4)設置在卡線機構(3)的正上方、并與控制器(9)相連，所述切冰機構(5)設置在支架(6)的前部，切冰機構(5)包括一對上下對開設置的切削碾壓覆冰的旋轉刀(5-1)、與旋轉刀(5-1)相連的驅動齒輪(5-2)和為驅動齒輪(5-2)提供電力的第三電機(5-3)，所述第三電機(5-3)與控制器(9)相連。2.根據權利要求1所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，所述行走機構(4)包括行走輪(4-1)、傳送帶(4-2)和第二電機(4-3)，所述行走輪(4-1)在支架(6)上部設置多個，行走輪(4-1)為具有內凹的弧形輪槽的滑輪，多個滑輪沿高壓輸電線路的走向相互平行布置在的同一水平面上，行走輪(4-1)的軸線與高壓輸電線路的軸線垂直，所述第二電機(4-3)與控制器(9)相連，同時第二電機(4-3)通過傳送帶(4-2)與行走輪(4-1)相連接。3.根據權利要求2所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，卡線機構(3)包括卡線輪(3-2)和彈簧(3-3)，所述卡線輪(3-2)在行走輪(4-1)的正下方設置多個，卡線輪(3-2)與行走輪(4-1)之間設置容納高壓輸電線路的空隙，所述彈簧(3-3)呈壓縮狀態設置在卡線輪(3-2)的下方。4.根據權利要求3所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，行走輪(4-1)和卡線輪(3-2)的弧形輪槽的槽面上徑向向外延伸設置多個防滑齒。5.根據權利要求1所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，切冰機構的前部設置敲打機構(2)，所述敲打機構(2)包括設置在切冰機構前方的一對敲擊錘(2-1)、水平橫向布置用于引導限制敲擊錘(2-1)運動方向的導板(2-6)和與控制器(9)相連接的第一電機(2-2)，敲擊錘(2-1)豎直相對設置在輸電線路的兩側，敲擊錘(2-1)的錘柄在下、并通過傳動總成與第一電機(2-2)相連，所述導板(2-6)為設置在輸電線路下方并與輸電線路軸線垂直的方板，導板(2-6)的兩端分別穿裝在敲擊錘(2-1)中，導板(2-6)的中部設置防止一對敲擊錘(2-1)相撞損傷輸電線路的限位塊(2-7)。6.根據權利要求5所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，所述敲擊錘(2-1)的錘柄為L形的折板，折板包括垂直連接的豎直段和水平段，豎直段的頂端連接錘頭，水平段套裝在的導板(2-6)上，水平段的一端與豎直段相連;水平段的另一端向遠離錘頭的方向布置、在其末端固定設置有呈壓縮狀態的壓簧(2-3)，水平段靠近壓簧(2-3)的一端底面設置多個梯形齒。7.根據權利要求6所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，傳動總成對應敲擊錘(2-1)設置兩套，每套傳動總成包括由兩個傳送輪(2-4)組成的傳送輪組和外切繞設在兩個傳送輪輪緣上的拉軌(2-5)，所述傳送輪與第一電機(2-2)相連，所述拉軌(2-5)為與傳送輪組配合的、將敲擊錘(2-1)向遠離輸電線路方向拖動的循環回路，拉軌(2-5)上設置與錘柄的梯形齒嚙合的凸齒。8.根據權利要求1所述的一種用于高壓輸電線路的除冰機器人，其特征是，除冰機器人還包括設置在支架(6)上用于拍攝輸電線路的實時狀況的攝像頭(7)，所述攝像頭(7)通過控制器(9)與計算機系統相連。
【文檔編號】H02G7/16GK105870868SQ201610355174
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】賈云勝, 金濤, 王正平
【申請人】國家電網公司, 國網河北省電力公司滄州供電分公司, 國網河北省電力公司