CN102227076A - 一种用于高压输电线路自动除冰的机器人 - Google Patents

Abstract

一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，机座上成“品”字形安装有三组使安装其上的构件旋转一定角度的旋转机构；中间的旋转机构位于机座的一侧，其上安装有可挂接在高压输电线上的副挂机构；两端的旋转机构位于机座的另一侧，其上安装有使安装其上的构件升降的升降机构；所述的升降机构上设有切冰机构和驱动在高压输电线上行走的行走机构。本发明通过采用上述的结构，可以在架空高压输电线上以预设的速度进行平稳爬行；成“品”字形布局的副挂机构和行走机构使本发明在异常恶劣天气下可以防摔落；旋转机构、升降机构的配合，使本发明可以方便地跨越高压输电线上的防震锤，线夹，绝缘子等障碍物。

Description

一种用于高压输电线路自动除冰的机器人

技术领域

本发明涉及一种高压输电线路的除冰装置，特别是一种用于高压输电线路自动除冰的机器人。

背景技术

随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难。我国现有500Vk超高压输电线路约计27万公里，为保证其安全可靠的运行，定期检测与维护十分必要。

在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区，常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁。2003～2005年发生的覆冰就已威胁到电网的稳定运行及可靠供电，2008年又遭受了近50多年来最严重的覆冰灾害，受灾范围有湖北、四川、贵州、广西、安徽、江西、湖南和浙江等省份，直接经济损失数百亿元，因电网瓦解造成的损失更是不可估量。在紧急情况下寻线员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性。因此，对覆冰及防覆冰技术的研究，对提高电力线路的安全运行具有积极意义和应用价值。

为了保证电力***的可靠性，提高除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种高压输电线路除冰机器人进行高压输电线路覆冰治理作业，已经成为目前国内外相关研究的热点。

现有的除冰装置存在难以解决的技术问题在于越障，即如何使装置跨越高压输电线上的防震锤，线夹，绝缘子等障碍物，并具有一定的爬坡能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，可以自动去除高压输电线上的覆冰，且可以方便的实现在高压输电线上的越障。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，机座上成“品”字形安装有三组使安装其上的构件旋转一定角度的旋转机构；

中间的旋转机构位于机座的一侧，其上安装有可挂接在高压输电线上的副挂机构；

两端的旋转机构位于机座的另一侧，其上安装有使安装其上的构件升降的升降机构；

所述的升降机构上设有切冰机构和驱动在高压输电线上行走的行走机构。

所述的升降机构上还安装有刮冰板。

所述的刮冰板上设有一朝下方开口的槽。

所述的旋转机构中旋转机构轴承座与机座连接，旋转机构电机通过旋转机构齿轮组与旋转轴连接，旋转轴与安装其上的构件连接。

所述的升降机构中，内筒与下方的旋转机构连接，内筒内安装有升降电机，升降电机与丝杠连接，丝杠上设有螺母，螺母通过螺母夹与外筒连接。

所述的外筒和内筒之间设有滑动配合的滑轨和滑块。

所述的副挂机构上设有至少一副挂座，副挂座上通过轴承安装有副挂轴，副挂轮与副挂轴键连接。

所述的行走机构中，行走电机通过行走齿轮组与行走轴连接，行走轮与行走轴键连接。

所述的切冰机构中切冰电机座与升降机构连接，切冰电机座上安装有切冰电机，切冰电机与切冰刀连接。

所述的切冰刀位于高压输电线的上方。

本发明所提供的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，通过采用上述的结构，可以在架空高压输电线上以预设的速度进行平稳爬行；设置的行走装置具有一定的爬坡能力；成“品”字形布局的副挂机构和行走机构使本发明在异常恶劣天气下可以防摔落；旋转机构、升降机构的配合，使本发明可以方便地跨越高压输电线上的防震锤、线夹、绝缘子等障碍物；设置的切冰机构和刮冰板可以方便的除去高压输电线上的冰雪；由于可以方便的自动越障，从而便于实现远程操控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明中旋转机构的结构示意图。

图5为本发明中升降机构的结构示意图。

图6为本发明中升降机构的俯视图。

图7为本发明中副挂机构的俯视图。

图8为本发明中行走机构的结构示意图。

图9为本发明中切冰机构的结构示意图。

图10为本发明中刮冰板的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2中，一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，机座7上成“品”字形安装有三组使安装其上的构件旋转一定角度的旋转机构1；从而使其上的构件通过旋转一个角度例如180°后避开高压输电线上方的障碍物，以实现越障。而且该结构也可以避免本发明在工作中的重心偏向一侧。

如图3中，中间的旋转机构1位于机座7的一侧，其上安装有可挂接在高压输电线上的副挂机构3；

两端的旋转机构1位于机座7的另一侧，其上安装有使安装其上的构件升降的升降机构2，2'；在工作时，副挂机构3与升降机构2，2'上的行走机构4相向布置，副挂轮34和行走轮44也为相向布置，从而相对于高压输电线形成闭锁的结构，确保本发明在异常恶劣天气下不会从高压输电线上摔落。

如图3中，所述的升降机构2，2'上设有切冰机构5和驱动在高压输电线上行走的行走机构4。

所述的升降机构2，2'上还安装有刮冰板6。

所述的刮冰板6上设有一朝下方开口的槽。高压输电线上的覆冰，在风力作用下可能会向高压输电线的两侧生长，采用本结构可以有效的去除高压输电线两侧的冰凌。在机器人前进时，刮冰板6可以尽量将切冰机构切破的冰块全部刮掉，达到除冰的效果。不同型号的高压输电线可换用槽大小不同的刮冰板，适用面更广。

如图4中，所述的旋转机构1中旋转机构轴承座13与机座7连接，旋转机构电机12通过旋转机构齿轮组14与旋转轴11连接，旋转轴11与安装其上的构件连接。

如图5、图6中，所述的升降机构2，2'中，内筒26与下方的旋转机构1连接，内筒26内安装有升降电机25，升降电机25与丝杠22连接，丝杠22上设有螺母23，螺母23通过螺母夹24与外筒21连接。通过升降电机25的旋转带动丝杠22旋转，从而带动螺母23和螺母夹24升降运动，实现安装在外筒21上的行走机构4、切冰机构5和刮冰板6也随之升降运动，以实现越障。

如图6中，所述的外筒21和内筒26之间设有滑动配合的滑轨27和滑块28，用于增强升降机构2，2'在升降运动中的稳定性。

如图7中，所述的副挂机构3上设有至少一副挂座32，副挂座32上通过轴承安装有副挂轴33，副挂轮34与副挂轴33键连接。

如图8中，所述的行走机构4中，行走电机43通过行走齿轮组41与行走轴42连接，行走轮44与行走轴42键连接。

行走轮44和副挂轮34上都设有与高压输电线形状相配合的凹槽，在凹槽内设有增加摩擦力的橡胶层，该凹槽是直接与高压输电线接触的部位，其形状是根据高压输电线的型号大小设计的，不同型号的电线可使用凹槽大小不同的行走轮44和副挂轮34。

如图9中，所述的切冰机构5中，切冰电机座52与升降机构2，2'连接，切冰电机座52上安装有切冰电机51，切冰电机51与切冰刀53连接。切冰电机51的输出轴通过联轴器与切冰刀53连接，本例中采用铣刀。将切冰电机51直接与切冰刀53连接，是为了提高切冰刀53转速，更容易切破冰块。切冰刀53的下端与高压输电线之间有10mm的距离，防止切割到高压输电线。优化的方案是，切冰机构中切冰刀53的也可以用带偏心轮的振荡机构代替，利用前端较小面积与冰接触，实现振荡破冰。

如图3中，所述的切冰刀53位于高压输电线的上方。

本发明的除冰过程

当机器人在没有遇到防震锤、绝缘子等障碍物时，不需要启动越障功能，直接除冰即可。具体除冰过程如下：

初始状态：升降机构2，2'处于收缩状态；副挂机构3上的副挂轮34通过其下方旋转机构1使其处于远离高压输电线的一侧，副挂轮34处于悬空状态，位置高于高压输电线的位置；

两个行走机构4的行走轮44挂在高压输电线上；工作人员预先将靠近铁塔处的一段高压输电线上的覆冰人工除掉，以方便在电线上安放本发明。

第一步：启动本发明前进端的切冰机构5的切冰电机51，切冰刀53快速旋转。

第二步：启动两个行走机构4的行走电机43，行走轮44旋转，带动本发明前进。

第三步：前进过程中，切冰刀53切割覆冰，使冰块脆裂。

第四步：位于切冰机构5后面的刮冰板6在本发明前进力作用下，使脆冰全部与电线脱离，从而完成高压输电线上的除冰。

有障碍物下的越障过程

当本发明在前进过程中遇到防震锤、绝缘子等障碍物时，需要启动越障功能。具体越障过程如下：

初始状态：升降机构处于收缩状态；两个行走机构的行走轮挂在高压输电线上。以下本发明前进方向一端称为前端，反之为后端。

第一步：本发明前进至其最前端与障碍物有一个30mm至50mm的安全距离，两个行走机构4停止，前端切冰机构5停止。

第二步：副挂机构3通过其下方旋转机构1旋转180°，使副挂机构3的副挂轮34位于高压输电线的正上方。

第三步：两个升降机构2，2'一起伸长，在重力作用下，机座7、副挂机构3和升降机构的内筒26下降，直到副挂机构3的副挂轮34刚好与高压输电线接触时，升降机构2，2'停止升降。

第四步：本发明前端升降机构继续伸长，由于副挂机构3的副挂轮34挂在高压输电线上，无法下降，故前端升降机构的外筒21继续向上升，使其行走轮44脱离高压输电线一定距离。

第五步：本发明前端升降机构下方的旋转机构1旋转180°，使前端升降机构上的行走机构4、切冰机构5和刮冰板6位于远离电线的一侧，从而避开高压输电线垂直方向上的绝缘子、防震锤等障碍物。

第六步：启动后端升降机构上的行走机构4，本发明前进使副挂机构3的最前端与障碍物有一个30mm至50mm的安全距离，后端行走机构停止。这时候，前端升降机构、行走机构已经越过障碍物。

第七步：本发明前端升降机构下的旋转机构1旋转180°，使前端行走机构4的行走轮44位于高压输电线垂直上方。

第八步：两个升降机构2，2'一起收缩，直到前端行走机构的行走轮挂在高压输电线上时，停止收缩。这时候，副挂机构3的副挂轮34脱离高压输电线，并位于高压输电线的正上方。

第九步：副挂机构3通过其下的旋转机构1旋转180°，使副挂机构3的副挂轮34位于远离高压输电线的一侧，处于悬空状态。

第十步：启动两个升降机构2，2'上的行走机构，本发明前进至其后端升降机构与障碍物有一个30mm至50mm的安全距离，两个行走机构停止。这时候，副挂机构3已经越过障碍物。

第十一步：副挂机构3通过旋转机构旋转180°，使副挂机构3的副挂轮34位于高压输电线的正上方。

第十二步：两个升降机构2，2'一起伸长，在重力作用下，机座7、副挂机构3和升降机构2，2'的内筒26下降，直到副挂机构3的副挂轮34刚好与高压输电线接触时，升降机构2，2'停止升降。

第十三步：本发明后端升降机构继续伸长，由于副挂机构3的副挂轮34挂在电线上，无法下降，故后端升降机构的外筒继续向上升，使其行走轮44脱离高压输电线一定距离。

第十四步：本发明后端升降机构下的旋转机构1旋转180°，使后端升降机构上的行走机构4、切冰机构5和刮冰板6位于远离电线的一侧，从而避开高压输电线垂直方向上的绝缘子、防震锤等障碍物。

第十五步：启动前端升降机构上的行走机构4，本发明前进使其后端升降机构越过障碍物。这时候，本发明已经完全越过障碍物。

第十六步：本发明后端升降机构下方的旋转机构1旋转180°，使后端行走机构4的行走轮44位于高压输电线垂直上方。

第十七步：两个升降机构一起收缩，直到后端行走机构4的行走轮44挂在电线上时，停止收缩。这时候，副挂机构3的副挂轮34脱离高压输电线，并位于高压输电线的正上方。

第十八步：副挂机构3通过其下的旋转机构1旋转180°，使副挂机构3的副挂轮34位于远离高压输电线的一侧，处于悬空状态。这时候，本发明顺利越过障碍物并回到初始状态。从而本发明完成一次行走越障过程。在实际工作过程中，本发明通过除冰动作和越障动作的配合完成高压输电线的除冰任务。

经实践测试，本发明可以清除高压输电线上的覆冰，越障能力强，不需人工带电将其从障碍物的一侧搬运到另一侧，安全可靠，极大地降低了劳动强度，可不受外界环境限制地在高压输电线上工作，应用范围广，工作效率高。

Claims (10)

1.一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：机座（7）上成“品”字形安装有三组使安装其上的构件旋转一定角度的旋转机构（1）；

中间的旋转机构（1）位于机座（7）的一侧，其上安装有可挂接在高压输电线上的副挂机构（3）；

两端的旋转机构（1）位于机座（7）的另一侧，其上安装有使安装其上的构件升降的升降机构（2，2'）；

所述的升降机构（2，2'）上设有切冰机构（5）和驱动在高压输电线上行走的行走机构（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的升降机构（2，2'）上还安装有刮冰板（6）。

3.根据权利要求2所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的刮冰板（6）上设有一朝下方开口的槽。

4.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的旋转机构（1）中旋转机构轴承座（13）与机座（7）连接，旋转机构电机（12）通过旋转机构齿轮组（14）与旋转轴（11）连接，旋转轴（11）与安装其上的构件连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的升降机构（2，2'）中，内筒（26）与下方的旋转机构（1）连接，内筒（26）内安装有升降电机（25），升降电机（25）与丝杠（22）连接，丝杠（22）上设有螺母（23），螺母（23）通过螺母夹（24）与外筒（21）连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的外筒（21）和内筒（26）之间设有滑动配合的滑轨（27）和滑块（28）。

7.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的副挂机构（3）上设有至少一副挂座（32），副挂座（32）上通过轴承安装有副挂轴（33），副挂轮（34）与副挂轴（33）键连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的行走机构（4）中，行走电机（43）通过行走齿轮组（41）与行走轴（42）连接，行走轮（44）与行走轴（42）键连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的切冰机构（5）中切冰电机座（52）与升降机构（2，2'）连接，切冰电机座（52）上安装有切冰电机（51），切冰电机（51）与切冰刀（53）连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：所述的切冰刀（53）位于高压输电线的上方。

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