CN203674669U - 输电线路除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种输电线路除冰机器人，属于机械领域。整体采用三个手臂悬挂对称式布置机构，采用两个驱动行走模块和一个辅助行走模块相结合的模式；动行走模块布置在机器人前后两端，辅助行走模块布置在中央，整体上前后对称；越障模块分别与驱动行走模块、辅助行走模块集成，稳定模块与辅助行走模块连接一起，布置在机器人居中的位置，除冰模块布置在后面的驱动行走模块与辅助行走模块之间。优点在于：本实用新型可以实现“行走-越障-除冰”等功能，完成对输电线路附冰的清理工作，达到维护输电线路的目的。节省布局空间，越障动作简单、连贯。有效解决除冰机器人前后倾翻的问题，实现除冰机器人稳定地行走、除冰和越障功能。

Description

输电线路除冰机器人

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别涉及输电线路维护领域，尤指一种输电线路除冰机器人。可以实现“行走-越障-除冰”等功能，完成对输电线路附冰的清理工作，实现维护输电线路的目标。 

背景技术

随着我国经济迅速发展，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，给线路维护带来了很多困难。而且在严寒的冬季，冰雪危害引起的供电中断事故通常都是较严重的，其修复难度大、周期长、停电面积广、影响铁路交通。因此，一直是全世界范围内需要解决的难点问题。2008年初，我国南方大面积连续降雪，使输电线附冰，导致杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪落、以及因不均匀附冰和不同时期脱冰引起电线舞动现象，造成输电线塔架倒塌，甚至造成人员伤亡事件。目前已研制的一些机器人，用以输电线路除冰，但是大多数功率低，续航时间短，出兵效率不理想。因此现在主要依靠人力除冰，通过电力工人爬上高压线塔用铁锤、拉杆、竹棒沿线敲打使附冰脱落，这种方法不仅效率低，而且对电力工人的生命安全造成极大的威胁。在国外，一些国家的地理与气候与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣。为了保证电力***的可靠性，提高输电线路的出兵效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以代替或部分代替人工进行出兵作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点。因此研制新型高效的除冰机器来代替人工进行输电线路除冰具有较好的应用前景和实用意义。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种输电线路除冰机器人，解决了现有的输电线路除冰机器人越障过程不稳定、有效工作时间短、工作效率低等问题，本实用新型可以连贯、稳定地实现“行走-越障-除冰”等功能，实现高效率的去除输电线路附冰。本实用新型由驱动行走模块、越障模块、辅助行走模块、稳定模块、动力模块和控制模块组成。通过模块间的协调，实现稳定的行走、越障和除冰等功能。本实用新型提出了一种新型越障机构与行走机构相结合的被动越障方式，实现了保证机器人越障时的稳定性。本实用新型也考虑了输电线路在悬链线状态下具有一定的倾斜角度，结合具有防滑处理的驱动行走轮和辅助行走轮，可以实现一定的防滑和爬坡功能。 

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现： 

输电线路除冰机器人，包括框架支撑模块1、驱动行走模块2、越障模块3、辅助行走模块4、稳定模块5、除冰模块6、动力模块7，整体采用三个手臂悬挂对称式布置机构，采用两个驱动行走模块和一个辅助行走模块相结合的模式；所述框架支撑模块1、驱动行走模块2、辅助行走模块4、除冰模块6、越障模块3和稳定模块5都是对称结构，整体布置左右基本对称；所述驱动行走模块2布置在机器人前后两端，辅助行走模块4布置在中央，整体上前后对称；通过内部其他结构布局调整，实现使得除冰机器人重心恒定不变。越障模块3分别与驱动行走模块2、辅助行走模块4集成，稳定模块5与辅助行走模块4连接一起，布置在机器人居中的位置，除冰模块6布置在后面的驱动行走模块2与辅助行走模块4之间。

所述的框架支撑模块1包括基座Ⅰ1a、侧板、拉杆和保持架Ⅰ1c，框架支撑模块起到支撑、固定和承载的作用；所述底座上安装电机、电池、稳定模块5和除冰模块6的动力部分，侧板上固定驱动行走模块2、辅助行走模块4和除冰模块6；驱动行走模块2通过拉杆Ⅰ1b固定在框架支撑模块1上，辅助行走模块4通过拉杆Ⅱ1e固定在框架支撑模块1上，并且拉杆Ⅰ1b和拉杆Ⅱ1e都实现增加框架支撑模块结构刚度的作用。 

所述的驱动行走模块2包括两个完全对称的驱动行走单元，这两个驱动行走单元对称布置，结构布局和构件完全相同，实现驱动半轮转动的同步；所述驱动行走单元包括基座Ⅱ2a、盖板2b、滚动轴承2c、滑动轴承座Ⅰ2e、角连接件Ⅳ2f、滑动轴承座Ⅱ2i、驱动半轴2k、推力弹簧Ⅰ2l、驱动半轮2m、轴承及轴承座2o、传动轴7o、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅲ7m、带轮Ⅰ7i、键7j、连接螺栓Ⅱ1k，其中基座Ⅱ2a通过角连接件Ⅳ2f与盖板2b连在一起，将带轮Ⅰ、Ⅲ7i 、7m、齿形带Ⅲ7h和越障模块3封闭在内，防止受到冰雪的直接影响；驱动半轴2k通过两个滑动轴承座Ⅰ、Ⅱ2e、2i与基座Ⅱ2a、盖板2b连接；传动轴7o通过滚动轴承2c、轴承及轴承座2o与基座Ⅱ2a、盖板2b连接；推力弹簧Ⅰ2l布置在驱动半轮2m和滑动轴承座Ⅱ2i之间；运动由固定在空心的传动轴7o上的带轮Ⅲ7m经过齿形带Ⅲ7h传递给带轮Ⅰ7i，带轮Ⅰ7i经过键7j传递给驱动半轴2k，从而实现驱动行走功能。两个驱动半轮同步转动，实现驱动机器人的目的；推力弹簧Ⅰ2l提供推力，可以有效地阻止驱动行走轮在正常行走工况时的分离；滑动轴承座Ⅰ2e的轴承座不仅提供支撑的作用，又起到将驱动行走模块盖板2b与基座的侧板连接在一起作用，实现提高结构刚度的目的。 

所述的越障模块3包括两个越障单元，分别布置在每个驱动行走单元中，其中一个越障单元的拨叉中部的孔的位置相对于另一个靠上，有效防止两曲杆发生干涉；越障单元与驱动行走单元集成在一起，实现了节约空间、提高传递效率的目的，所述越障单元包括曲杆3a、拨叉3b、拨叉轴3c、连接件3d、曲杆轴3e、压紧螺母Ⅱ3f、销Ⅰ3g、销Ⅱ3h、支撑块3i、转盘Ⅰ3k、销Ⅲ3l、基座Ⅱ2a、保持架Ⅱ3n等零部件，其中，所述支撑块3i固定到基座Ⅱ2a上，支撑块3i上的孔定位曲杆轴3e，支撑块3i的上表面支撑曲杆轴3e的轴肩部分，实现支撑定位曲杆轴3e的作用；曲杆轴3e插在曲杆3a的轴孔3o，起到约束和支撑曲杆3a的作用，使得曲杆3a在越障过程中绕曲杆轴3e转动；压紧螺母Ⅱ3f在曲杆轴3e上，实现防止曲杆3a上下攒动的目的。 

所述的辅助行走模块4主要是实现辅助除冰机器人完成越障动作、稳定机械本体的目的；辅助行走模块包括两个辅助行走单元，每个辅助行走单元各与一个越障单元集成，共同完成越障动作和辅助驱动行走模块越障的功能；所述辅助行走单元包括盘形刀具Ⅰ4a、盘形刀具Ⅱ4e、辅助行走半轮4b、推力弹簧Ⅱ4c、滑动轴承Ⅲ4d、基座Ⅲ4o、角连接件Ⅴ4f、滑动轴承Ⅳ4r、销Ⅳ4i、转盘Ⅱ4j、辅助行走半轴4k、角连接件Ⅵ4m、杆4p、螺母Ⅰ4s，其中辅助行走半轴4k通过滑动轴承Ⅳ4r、滑动轴承Ⅲ4d与基座Ⅲ4o、盖板4l连接，通过杆4p和螺母Ⅰ4s将两个辅助行走单元连到一起；盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的间距大于输电线线径，盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的作用是可以将输电线上松软的附着冰雪辗压去掉，结合除冰模块6，可以达到较好的除冰效果。 

所述的稳定模块5是防止除冰机器人出现因一些原因引起摆动幅度过大，造成影响其正常工作甚至造成倾翻、坠落等危险情况，实现稳定除冰机器人的作用，包括底座5a、孔5b、推力弹簧Ⅲ5c、支撑杆5d、压线轮5e、轴5f、支架5g、连接轴5h、防前倾杆5i、防后倾杆5j、螺母Ⅱ5k，其中压线轮5e通过轴5f与支架5g连接，支架5g通过连接轴5h与支撑杆5d连接，支撑杆5d通过推力弹簧Ⅲ5c与底座5a连接，底座5a固定在基座Ⅰ1a上。推力弹簧Ⅲ5c对支撑架施加向上的推力，从而实现压线轮对输电线从下向上的压力，实现对输电线的压紧；防前倾杆5i是防止因前驱动行走模块在越障时或因输电线坡度太小引起向前倾翻的情况出现，防后倾杆5j情况类似；底座5a通过压紧螺母Ⅱ5k与辅助行走模块的基座连接，保证稳定模块的稳定性，实现对输电线路的加持力的恒定不变，实现稳定机器人的目的。 

所述的除冰模块6包括基座Ⅴ6a、电机座6b、电机Ⅱ7b、大齿轮Ⅰ6d、大齿轮Ⅱ6e、压紧螺母Ⅲ6f、压紧螺母Ⅳ6g、小齿轮6h、轴套Ⅰ6i、圆锥滚子轴承Ⅰ6j、轴端盖6k、输入轴6n、中间轴6o、输出轴6p、支架6q、压紧螺母Ⅴ6r、组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s、压紧螺母Ⅵ6t、轴套Ⅱ6u、推力弹簧Ⅳ6v、轴Ⅰ、Ⅱ6l、6w、螺钉6x、圆锥滚子轴承Ⅱ6y、支撑件6z，其中，电机Ⅱ7b通过电机座6b与基座Ⅴ6a连接，电机轴通过圆锥滚子轴承Ⅰ6j与基座Ⅴ6a连接；小齿轮6h直接与电机轴连接，轴套Ⅰ6i在电机轴上，两端分别顶住圆锥滚子轴承Ⅰ6j的内圈和小齿轮6h，能够实现小齿轮6h的轴向定位；大齿轮通过压紧螺母Ⅲ、Ⅳ6f、6g与输入轴6n连接，输入轴6n与中间轴6o连接、中间轴6o与输出轴6p连接，共同组成两个万向节结构，可以先实现在刀具有一定偏斜角度时运动的顺利传递、实现在高度方向有一定的柔性，使机器人适应性更强；小齿轮6h与大齿轮Ⅰ6d啮合，两个大齿轮Ⅰ、Ⅱ6d、6e之间啮合，实现两刀具旋转方向相反，从而实现两刀具横向切削力相互抵消，实现除冰过程不影响除冰机器人整体侧向稳定性；支架6q与轴Ⅱ6w相连接，轴Ⅰ、Ⅱ6l、6w之间通过推力弹簧Ⅳ6v连接，与支架6q、支撑件6z共同组成一个杠杆机构，实现两组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s对输电线的加紧、从而使除冰模块适应不同厚度的覆冰。 

所述的组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s是由相同厚度的不同直径的盘型刀具组合而成，根据选择不同直径的盘型刀具实现两个组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s在接触时不伤害输电线，选择不同直径的盘型刀具的组合，来适应不同输电线直径的工况，具有一定的柔性，扩展了该除冰机器人的适用范围。 

所述的动力模块7包括传动轴7o、电机Ⅰ7a、电机Ⅱ7b、齿形带Ⅰ7d、齿形带Ⅱ7e、齿轮7f、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅰ7i、键7j、电池7k、带轮Ⅱ7l、带轮Ⅲ7m，该模块主要为除冰机器人提供行走和除冰动力。其中，电池7k和电机Ⅰ7a和固定在基座1a上，带轮Ⅱ7l直接与电机输出轴连接，齿形带Ⅰ、Ⅱ7d、7e分别与带轮Ⅱ7l、齿轮7f连接，齿形带Ⅲ7h将带轮Ⅰ、Ⅲ7i、7m连接；动力由电机Ⅱ7b通过齿形带Ⅰ、Ⅱ7d、7e传递给传动轴7o，经过带轮Ⅲ7m、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅰ7i传递给驱动半轴2k，从而完成运动传递，实现驱动机器人的目的。 

    本实用新型的有益效果在于：本实用新型在结构上进行了集成性与创新性的设计，机构紧凑、功能齐全，可以对输电线路附冰进行清除。可以实现两支撑塔架之间的除冰工作，也可以完成跨越支撑塔架的除冰工作。本实用新型提出了一种新型的被动越障方式，结构简单、稳定性高，实现平稳越障，达到降低因越障不稳定的事故发生率的目标。实用性强。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。 

图1为本实用新型的整体结构剖视示意图； 

图2为本实用新型的整体结构俯视示意图；

图3为本实用新型的驱动行走单元剖视示意图；

图4为本实用新型的越障单元剖视示意图；

图5为本实用新型的曲杆结构示意图；

图6为本实用新型的越障单元轴测示意图；

图7为本实用新型的驱动行走模块与越障模块装配示意图；

图8为本实用新型的辅助行走单元剖视示意图；

图9为本实用新型的稳定模块主视示意图；

图10为本实用新型的稳定模块与辅助行走模块装配体主视示意图；

图11为本实用新型的稳定模块与辅助行走模块装配体俯视示意图；

图12为本实用新型的除冰模块主视示意图；

图13为本实用新型的除冰模块仰视示意图。

图中：1、框架支撑模块；2、驱动行走模块；3、越障模块；4、辅助行走模块；5、稳定模块；6、除冰模块；7动力模块；1a基座Ⅰ；1b、拉杆Ⅰ；1c、保持架Ⅰ；1d、螺栓Ⅰ；1e、拉杆Ⅱ；1f、角连接件Ⅰ；1k、连接螺栓Ⅱ；1m、角连接件Ⅲ；1n、压紧螺母Ⅰ；2a、基座Ⅱ；2b、盖板； 2c、滚动轴承；2e 、滑动轴承座Ⅰ；2f、角连接件Ⅳ；2i、滑动轴承座Ⅱ；2k、驱动半轴；2l、推力弹簧Ⅰ；2m、驱动半轮；2o、轴承及轴承座； 3a、曲杆；3b、拨叉；3c、拨叉轴；3d、连接件；3e、曲杆轴；3f、压紧螺母Ⅱ；3g、销Ⅰ；3h、销Ⅱ；3i、支撑块； 3k、转盘Ⅰ；3l、销Ⅲ；3n、保持架Ⅱ；3o、轴孔；3p、销孔；4a、盘形刀具Ⅰ；4b、辅助行走半轮；4c、推力弹簧Ⅱ；4d、滑动轴承Ⅲ；4e、盘形刀具Ⅱ； 4f、角连接件Ⅴ；4i、销Ⅳ； 4j、转盘Ⅱ；4k、辅助行走半轴； 4l、盖板； 4m、角连接件Ⅵ； 4o、基座Ⅲ； 4p、杆； 4r、滑动轴承Ⅳ； 4s、螺母Ⅰ；5a、底座；5b、孔；5c、推力弹簧Ⅲ；5d、支撑杆；5e、压线轮；5f、轴；5g、支架；5h、连接轴；5i、防前倾杆；5j、防后倾杆；5k、螺母Ⅱ；6a、基座Ⅴ；6b、电机座；6c、组合刀具Ⅰ；6d、大齿轮Ⅰ；6e、大齿轮Ⅱ；6f、压紧螺母Ⅲ；6g、压紧螺母Ⅳ；6h、小齿轮；6i、轴套Ⅰ；6j、圆锥滚子轴承Ⅰ；6k、轴端盖；6l、轴Ⅰ；6n、输入轴；6o、中间轴；6p、输出轴；6q、支架；6r、压紧螺母Ⅴ；6s、组合刀具Ⅱ；6t、压紧螺母Ⅵ；6u、轴套Ⅱ；6v、推力弹簧Ⅳ；6w、轴Ⅱ；6x、螺钉；6y、圆锥滚子轴承Ⅱ；6z、支撑件； 7a、电机Ⅰ；7b、电机Ⅱ；7d、齿形带Ⅰ；7e、齿形带Ⅱ；7f、齿轮；7g、销Ⅴ；7h、齿形带Ⅲ； 7i、带轮Ⅰ；7j、键；7k、电池；7l、带轮Ⅱ；7m、带轮Ⅲ；7o、传动轴。 

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。 

参见图1至图6所示，本实用新型的输电线路除冰机器人，属于输电线路维护领域的一种自动装置，其目的是清除输电线路上的附着冰雪、减轻输电线路负重，防止因输电线路负重产生严重下垂、甚至拉断等恶劣情况的产生而导致其无法正常工作的情况，达到维护、保养输电线路、保证输电线路正常工作的目地。 

参见图1及图2所示，本实用新型输电线路除冰机器人可以稳定地实现“行走-除冰-越障”三种形式的动作，包括框架支撑模块1、驱动行走模块2、越障模块3、辅助行走模块4、稳定模块5、除冰模块6、动力模块7，整体采用三个手臂悬挂对称式布置机构，采用两个驱动行走模块和一个辅助行走模块相结合的模式；所述框架支撑模块1、驱动行走模块2、辅助行走模块4、除冰模块6、越障模块3和稳定模块5都是对称结构，整体布置左右基本对称；所述驱动行走模块2布置在机器人前后两端，辅助行走模块4布置在中央，整体上前后对称；通过内部其他结构布局调整，实现使得除冰机器人重心恒定不变。越障模块3分别与驱动行走模块2、辅助行走模块4集成，稳定模块5与辅助行走模块4连接一起，布置在机器人居中的位置，除冰模块6布置在后面的驱动行走模块2与辅助行走模块4之间。 

其中，框架支撑模块1为整个机器人提供支撑；驱动行走模块2提供整个机器人行走的动力，前后各布置一对驱动行走模块，实现机器人在越障过程中仍然有行走的动力的目的。越障模块3采用被动越障方式，分别与驱动行走模块2、辅助行走模块4集成，辅助驱动行走模块2和辅助行走模块4共同动作实现越过防震锤和拉线等越障动作；稳定模块5与辅助行走模块4连接一起，布置在机器人居中的位置，实现增加机器人整体稳定性的目的；除冰模块6布置在后面的驱动行走模块2与辅助行走模块4之间，实现去除覆冰的目的。该机器人整体采用三手臂悬挂式对称布局形式，采用两个完全相同的行走驱动模块和越障模块，实现结构和运动的对称，确保机器人的重心在行走-越障过程中的稳定；行走形式采用悬臂式与轮式结合的形式，其中行走轮采用剖分式，行走模块包括驱动行走模块和辅助行走模块，驱动行走模块和越障模块集成一体，既节省了布置空间又使得越障机构简单、可靠；越障形式采用越障机构与轮剖分式行走轮结合的结构形式。 

所述的框架支撑模块1包括底座、侧板、拉杆、螺栓Ⅰ1d、角连接件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ1f、1j、1m、连接螺栓Ⅱ1k、压紧螺母Ⅰ1n和保持架Ⅰ1c，框架支撑模块起到支撑、固定和承载的作用；所述底座上安装电机、电池、稳定模块5和除冰模块6的动力部分，侧板上固定驱动行走模块2、辅助行走模块4和除冰模块6；驱动行走模块2通过拉杆Ⅰ1b固定在框架支撑模块1上，辅助行走模块4通过拉杆Ⅱ1e固定在框架支撑模块1上，并且拉杆Ⅰ1b和拉杆Ⅱ1e都实现增加框架支撑模块结构刚度的作用。 

参见图3所示，所述的驱动行走模块2能在越障过程中持续提供驱动力，通过键7j连接，驱动半轴2k与带轮Ⅰ7i轴向可以有相对位移，越障过程中驱动半轴2k有轴向移动，保持架Ⅱ3n限制带轮Ⅰ7i的轴向移动，从而实现在越障过程中驱动力的正常传递。包括两个完全对称的驱动行走单元，这两个驱动行走单元对称布置，结构布局和构件完全相同，实现驱动半轮转动的同步；所述驱动行走单元包括基座Ⅱ2a、盖板2b、滚动轴承2c、滑动轴承座Ⅰ2e、角连接件Ⅳ2f、滑动轴承座Ⅱ2i、驱动半轴2k、推力弹簧Ⅰ2l、驱动半轮2m、轴承及轴承座2o、传动轴7o、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅲ7m、带轮Ⅰ7i、键7j、连接螺栓Ⅱ1k，其中基座Ⅱ2a通过角连接件Ⅳ2f与盖板2b连在一起，将带轮Ⅰ、Ⅲ7i 、7m、齿形带Ⅲ7h和越障模块3封闭在内，防止受到冰雪的直接影响；驱动半轴2k通过两个滑动轴承座Ⅰ、Ⅱ2e、2i与基座Ⅱ2a、盖板2b连接；传动轴7o通过滚动轴承2c、轴承及轴承座2o与基座Ⅱ2a、盖板2b连接；推力弹簧Ⅰ2l布置在驱动半轮2m和滑动轴承座Ⅱ2i之间；运动由固定在空心的传动轴7o上的带轮Ⅲ7m经过齿形带Ⅲ7h传递给带轮Ⅰ7i，带轮Ⅰ7i经过键7j传递给驱动半轴2k，从而实现驱动行走功能。两个驱动半轮同步转动，实现驱动机器人的目的；推力弹簧Ⅰ2l提供推力，可以有效地阻止驱动行走轮在正常行走工况时的分离；滑动轴承座Ⅰ2e的轴承座既起到提供支撑的作用，又起到将驱动行走模块盖板2b与基座的侧板连接在一起作用，实现提高结构刚度的目的。 

参见图4至图7所示，所述的越障模块3能实现越障功能，越障模块由两个几乎完全对称的越障单元构成，越障功能单元通过两级杠杆调节和解耦，实现驱动轴横向移动，从而实现行走轮的剖分运动，进而实现越障功能；跨越垂直线夹后，区杆在推力弹簧Ⅰ2l的推力的作用下，实现区杆的回复运动，从而实现整个越障动作。其包括两个越障单元，分别布置在每个驱动行走单元中，其中一个越障单元的拨叉中部的孔的位置相对于另一个靠上，有效防止两曲杆发生干涉；越障单元与驱动行走单元集成在一起，实现了节约空间、提高传递效率的目的，所述越障单元包括曲杆3a、拨叉3b、拨叉轴3c、连接件3d、曲杆轴3e、压紧螺母Ⅱ3f、销Ⅰ3g、销Ⅱ3h、支撑块3i、转盘Ⅰ3k、销Ⅲ3l、基座Ⅱ2a、保持架Ⅱ3n、销孔3p等零部件，其中，所述支撑块3i固定到基座Ⅱ2a上，支撑块3i上的孔定位曲杆轴3e，支撑块3i的上表面支撑曲杆轴3e的轴肩部分，实现支撑定位曲杆轴3e的作用；曲杆轴3e插在曲杆3a的轴孔3o，起到约束和支撑曲杆3a的作用，使得曲杆3a在越障过程中绕曲杆轴3e转动；压紧螺母Ⅱ3f在曲杆轴3e上，实现防止曲杆3a上下攒动的目的。 

本实用新型的输电线路除冰机器人采用被动越障方式，机器人前进到在曲杆3a接触到垂直线夹的时候机选前行，曲杆3a受到垂直线夹的阻碍开始绕曲杆轴3e转动，从而准确的实现开始越障动作；在驱动行走轮越过垂直线夹后，曲杆3a失去垂直线夹的阻力，在推力弹簧Ⅰ2l的推力作用下，实现驱动行走半轮2m和曲杆3a恢复越障前的位置。 

参见图8所示，所述的辅助行走模块4能实现辅助除冰机器人越过垂直线夹的功能，有一个驱动行走机构越障时，除冰机器人整体重量是辅助行走轮和另一个驱动行走轮共同承担，从而实现辅助越障的功能。主要是实现辅助除冰机器人完成越障动作、稳定机械本体的目的；辅助行走模块包括两个辅助行走单元，每个辅助行走单元各与一个越障单元集成，共同完成越障动作和辅助驱动行走模块越障的功能；所述辅助行走单元包括盘形刀具Ⅰ4a、盘形刀具Ⅱ4e、辅助行走半轮4b、推力弹簧Ⅱ4c、滑动轴承Ⅲ4d、基座Ⅲ4o、角连接件Ⅴ4f、滑动轴承Ⅳ4r、销Ⅳ4i、转盘Ⅱ4j、辅助行走半轴4k、角连接件Ⅵ4m、杆4p、螺母Ⅰ4s，其中辅助行走半轴4k通过滑动轴承Ⅳ4r、滑动轴承Ⅲ4d与基座Ⅲ4o、盖板4l连接，通过杆4p和螺母Ⅰ4s将两个辅助行走单元连到一起；盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的间距大于输电线线径，盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的作用是可以将输电线上松软的附着冰雪辗压去掉，结合除冰模块6，可以达到较好的除冰效果。 

参见图9至图11所示，所述的稳定模块5是防止除冰机器人出现因一些原因引起摆动幅度过大，造成影响其正常工作甚至造成倾翻、坠落等危险情况，实现稳定除冰机器人的作用，包括底座5a、孔5b、推力弹簧Ⅲ5c、支撑杆5d、压线轮5e、轴5f、支架5g、连接轴5h、防前倾杆5i、防后倾杆5j、螺母Ⅱ5k，其中压线轮5e通过轴5f与支架5g连接，支架5g通过连接轴5h与支撑杆5d连接，支撑杆5d通过推力弹簧Ⅲ5c与底座5a连接，底座（5a）固定在基座Ⅰ1a上。推力弹簧Ⅲ5c对支撑架施加向上的推力，从而实现压线轮对输电线从下向上的压力，实现对输电线的压紧；防前倾杆5i是防止因前驱动行走模块在越障时或因输电线坡度太小引起向前倾翻的情况出现，防后倾杆5j情况类似；底座5a通过压紧螺母Ⅱ5k与辅助行走模块的基座连接，保证稳定模块的稳定性，实现对输电线路的加持力的恒定不变，实现稳定机器人的目的。 

参见图12及图13所示，所述的除冰模块6包括基座Ⅴ6a、电机座6b、电机Ⅱ7b、大齿轮Ⅰ6d、大齿轮Ⅱ6e、压紧螺母Ⅲ6f、压紧螺母Ⅳ6g、小齿轮6h、轴套Ⅰ6i、圆锥滚子轴承Ⅰ6j、轴端盖6k、输入轴6n、中间轴6o、输出轴6p、支架6q、压紧螺母Ⅴ6r、组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s、压紧螺母Ⅵ6t、轴套Ⅱ6u、推力弹簧Ⅳ6v、轴Ⅰ6l、轴Ⅱ6w螺钉6x、圆锥滚子轴承Ⅱ6y、支撑件6z，其中，电机Ⅱ7b通过电机座6b与基座Ⅴ6a连接，电机轴通过圆锥滚子轴承Ⅰ6j与基座Ⅴ6a连接；小齿轮6h直接与电机轴连接，轴套Ⅰ6i在电机轴上，两端分别顶住圆锥滚子轴承Ⅰ6j的内圈和小齿轮6h，能够实现小齿轮6h的轴向定位；大齿轮通过压紧螺母Ⅲ、Ⅳ6f、6g与输入轴6n连接，输入轴6n与中间轴6o连接、中间轴6o与输出轴6p连接，共同组成两个万向节结构，可以先实现在刀具有一定偏斜角度时运动的顺利传递、实现在高度方向有一定的柔性，使机器人适应性更强；小齿轮6h与大齿轮Ⅰ6d啮合，两个大齿轮Ⅰ、Ⅱ6d、6e之间啮合，实现两刀具旋转方向相反，从而实现两刀具横向切削力相互抵消，实现除冰过程不影响除冰机器人整体侧向稳定性；支架6q与轴Ⅱ6w相连接，轴Ⅰ、Ⅱ6l、6w之间通过推力弹簧Ⅳ6v连接，与支架6q、支撑件6z共同组成一个杠杆机构，实现两组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s对输电线的加紧、从而使除冰模块适应不同厚度的覆冰。 

所述的组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s是由相同厚度的不同直径的盘型刀具组合而成，根据选择不同直径的盘型刀具实现两个组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s在接触时不伤害输电线，选择不同直径的盘型刀具的组合，来适应不同输电线直径的工况，具有一定的柔性，扩展了该除冰机器人的适用范围。 

所述的动力模块7包括传动轴7o、电机Ⅰ7a、电机Ⅱ7b、齿形带Ⅰ7d、齿形带Ⅱ7e、齿轮7f、销Ⅴ7g、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅰ7i、键7j、电池7k、带轮Ⅱ7l、带轮Ⅲ7m，该模块主要为除冰机器人提供行走和除冰动力。其中，电池7k和电机Ⅰ7a和固定在基座1a上，带轮Ⅱ7l直接与电机输出轴连接，齿形带Ⅰ、Ⅱ7d、7e分别与带轮Ⅱ7l、齿轮7f连接，齿形带Ⅲ7h将带轮Ⅰ、Ⅲ7i、7m连接；动力由电机Ⅱ7b通过齿形带Ⅰ、Ⅱ7d、7e传递给传动轴7o，经过带轮Ⅲ7m、齿形带Ⅲ7h、带轮Ⅰ7i传递给驱动半轴2k，从而完成运动传递，实现驱动机器人的目的。 

本实用新型中驱动行走单元和越障单元的集成，实现越障和行走动作的耦合、准确完成越障动作，并且节约空间、减轻重量；整体采用剖分式结构，一个驱动行走模块由两个驱动行走单元构成，一个越障模块由两个越障单元组成，驱动行走单元与越障单元集成，缩短运动端的距离，提高越障效率。 

本实用新型的输电线路除冰机器人能实现顺利通过防震锤的功能；防震锤在输电线路下方，驱动行走轮和辅助行走轮能够实现在不需要额外的越障动作的情况下直接跨过防震锤的功能；通过遥控调节除冰模块6的转速，使组合刀具的与输电线路不产生或减小滑动摩擦，防止对防震锤的划伤，由于除冰模块的杠杆机构和万向节机构有一定的柔性，可以实现顺利通过防震锤的功能。 

本实用新型的输电线路除冰机器人能够实现对输电线路的夹持，实现稳定除冰机器人的目的，稳定装置通过推力弹簧Ⅲ5c传递给压线轮5e，实现压线轮5e对输电线路从下向上的推力，驱动行走轮和辅助驱动行走轮对输电线路的压力方向与压线轮的推力方向相反，它们共同实现输电线除冰机器人对输电线的夹持，减小除冰机器人的摆动幅度，保证机器人稳定地行走和越障，实现保证机器人安全的功能。 

本实用新型的输电线路除冰机器人可以稳定地实现对不同输电线直径和不同厚度的附冰进行切削去除，在实现行走、越障的功能前提下，集成了除冰装置，除冰装置采用完全对称结构布置；该装置的切削部分采用圆柱形铣刀和不同直径的盘状刀片集成的方法，能够实现避免伤害输电线和去除输电线附冰的功能，并且适应性强，可根据附冰的直径适当增加活减少盘状刀片的数量，具有一定的柔性；该装置的运动传递部分采用万向节式的结构，实现自动适应不同附冰厚度的功能；该除冰装置两切削刀具的转速相反，使得两切削刀具的切削径向分力相互抵消，能实现切削装置的稳定运行，有效解决切削刀具偏转的问题。 

本实用新型整体采用三悬臂剖分对称式布置，可以有效保证机器人整体的稳定性。并且通过模块的布局分布，实现重心恒定处在辅助行走模块的正下方，可以实现除冰机器人在有摆动的情况下自动恢复到正常位置。其中框架支撑模块主要由地底座、侧板、拉杆、连接块和保持架等零部件构成，框架支撑模块起到支撑、固定和承载的作用，底座用于安装电机、电池、稳定单元和除冰模块的动力部分，侧板用于固定驱动行走模块、辅助行走模块和除冰模块，拉杆Ⅰ1b将驱动行走模块的基座Ⅰ1a固定在框架支撑模块上，拉杆Ⅱ1e将辅助行走模块基座Ⅲ4o固定在框架支撑模块上，并且拉杆Ⅰ1b和拉杆Ⅱ1e都起到了增加框架支撑模块结构刚度的作用。驱动行走模块为除冰机器人提供行走的动力，由两个完全对称的驱动行走单元组成，两个驱动行走单元的驱动半轮组成一个驱动轮，以相同的旋转方向、相同的转速共同完成驱动除冰机器人的目的；驱动半轮2m上有条状凸起，可以起到防滑的目的。越障模块是两个越障单元构成，每个越障单元都与一个驱动行走单元结合，共同协作完成变行走边剖分两驱动行走半轮，完成越障动作，实现除冰机器人完成越过垂直线夹等障碍物，增加机器人除冰行程。剖分式被动越障方式重心变动幅度小，越障过程稳定，有效解决现有除冰设备因无法完成越障动作或越障过程不稳定而导致的工作效率低下、安全系数低等问题。辅助行走模块是实现辅助除冰机器人在越障过程中支撑除冰机器人的目的。辅助行走模块由两个辅助行走单元组成，每个辅助行走单元各与一个越障单元集成，共同完成越障动作和辅助驱动行走模块越障的功能；盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的间距大于输电线线径，盘形刀具Ⅰ、Ⅱ4a、4e的作用是可以将输电线上松软的附着冰雪辗压去掉，结合除冰模块6，可以达到较好的除冰效果。稳定模块是实现夹持输电线路、增加除冰机器人整体稳定性的目的；稳定模块的压线轮是从输电线下方向上顶住输电线路，配合驱动行走轮和辅助行走轮，产生对输电线路的夹持力，实现对输电线路的夹紧；防前倾杆5i可以有效防止因前驱动行走模块在越障时或因输电线坡度太小引起向前倾翻的情况出现，防后倾杆5j情况类似。除冰模块主要负责对输电线路上附着的冰雪进行清理、去除。除冰模块的万向节部分和杠杆部分可以适应、去除输电线路不同厚度的附着冰雪；组合刀具Ⅰ、Ⅱ6c、6s的旋转方向相反，切削力的横向分力相互抵消，实现减小对机械本体的干扰的目标。动力模块的主要作用是为除冰机器人提供动力，这里不再论述。 

本实用新型具体工作工程如下：

在正常行走过程中，电机带动驱动行走模块的传动轴7o转动，经过齿形带Ⅰ、Ⅱ7d、7e将运动传递给驱动半轴7o，带动驱动半轮转动。两个驱动行走单元的驱动行走半轮组合一起，以相同方向、相同转速运动，组成一个驱动行走轮，从而实现将驱动除冰机器人的目的。在遇到垂直线夹时，由于垂直线夹的阻碍使得曲杆3a绕曲杆轴3e转动，曲杆3a绕曲杆轴3e的转动经过销Ⅱ3h、销Ⅰ3g和连接件3d的解耦，转化成拨叉3b绕拨叉轴3c的转动，转盘Ⅰ3k和驱动半轴2p通过销Ⅲ3l链接在一起，实现拨叉3b拨动驱动半轴2k往向后运动，从而实现两驱动半轮相互分离，在另一个驱动行走模块的推动下，已经剖分开的驱动行走轮越过垂直线夹，曲杆也脱离与垂直线夹的接触，从而在推力弹簧Ⅰ2l的推力，经过产生越障动作时的力传递方向的反方向进行传递，实现驱动半轮轴和曲杆的复位，从而完成一个驱动行走单元的越障动作。辅助行走单元的越障过程与驱动行走单元一样。除冰模块的杠杆机构和组合刀具的不同直径的盘形刀具的组合，使得除冰模块能直接越过垂直线夹。通过遥控调节除冰机器人的行走速度，配合除冰模块的除冰速度，来实现对不同厚度附着冰雪的清除。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种输电线路除冰机器人，其特征在于：包括框架支撑模块（1）、驱动行走模块（2）、越障模块（3）、辅助行走模块（4）、稳定模块（5）、除冰模块（6）、动力模块（7），整体采用三个手臂悬挂对称式布置机构，采用两个驱动行走模块和一个辅助行走模块相结合的模式；所述框架支撑模块（1）、驱动行走模块（2）、辅助行走模块（4）、除冰模块（6）、越障模块（3）和稳定模块（5）都是对称结构，整体布置左右对称；所述驱动行走模块（2）布置在机器人前后两端，辅助行走模块（4）布置在中央，整体上前后对称；越障模块（3）分别与驱动行走模块（2）、辅助行走模块（4）集成，稳定模块（5）与辅助行走模块（4）连接一起，布置在机器人居中的位置，除冰模块（6）布置在后面的驱动行走模块（2）与辅助行走模块（4）之间。

2.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的框架支撑模块（1）包括底座、侧板、拉杆和保持架Ⅰ（1c），所述底座上安装电机、电池、稳定模块（5）和除冰模块（6）的动力部分，侧板上固定驱动行走模块（2）、辅助行走模块（4）和除冰模块（6）；驱动行走模块（2）通过拉杆Ⅰ（1b）固定在框架支撑模块（1）上，辅助行走模块（4）通过拉杆Ⅱ（1e）固定在框架支撑模块（1）上。

3.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的驱动行走模块（2）包括两个完全对称的驱动行走单元，这两个驱动行走单元对称布置，结构布局和构件完全相同，所述驱动行走单元包括基座Ⅱ（2a）、盖板（2b）、滚动轴承（2c）、滑动轴承座Ⅰ（2e）、角连接件Ⅳ（2f）、滑动轴承座Ⅱ（2i）、驱动半轴（2k）、推力弹簧Ⅰ（2l）、驱动半轮（2m）、轴承及轴承座（2o）、传动轴（7o）、齿形带Ⅲ（7h）、带轮Ⅲ（7m）、带轮Ⅰ（7i）、键（7j）、连接螺栓Ⅱ（1k），其中基座Ⅱ（2a）通过角连接件Ⅳ（2f）与盖板（2b）连在一起，将带轮Ⅰ、Ⅲ（7i 、7m）、齿形带Ⅲ（7h）和越障模块（3）封闭在内；驱动半轴（2k）通过两个滑动轴承座Ⅰ、Ⅱ（2e、2i）与基座Ⅱ（2a）、盖板（2b）连接；传动轴（7o）通过滚动轴承（2c）、轴承及轴承座（2o）与基座Ⅱ（2a）、盖板（2b）连接；推力弹簧Ⅰ（2l）布置在驱动半轮（2m）和滑动轴承座Ⅱ（2i）之间；运动由固定在空心的传动轴（7o）上的带轮Ⅲ（7m）经过齿形带Ⅲ（7h）传递给带轮Ⅰ（7i），带轮Ⅰ（7i）经过键（7j）传递给驱动半轴（2k）。

4.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的越障模块（3）包括两个越障单元，分别布置在每个驱动行走单元中，其中一个越障单元的拨叉中部的孔的位置相对于另一个靠上；越障单元与驱动行走单元集成在一起，所述越障单元包括曲杆（3a）、拨叉（3b）、拨叉轴（3c）、连接件（3d）、曲杆轴（3e）、压紧螺母Ⅱ（3f）、销Ⅰ（3g）、销Ⅱ（3h）、支撑块（3i）、转盘Ⅰ（3k）、销Ⅲ（3l）、基座Ⅱ（2a）、保持架Ⅱ（3n），其中，所述支撑块（3i）固定到基座Ⅱ（2a）上，支撑块（3i）上的孔定位曲杆轴（3e），支撑块（3i）的上表面支撑曲杆轴（3e）的轴肩部分；曲杆轴（3e）插在曲杆（3a）的轴孔（3o），压紧螺母Ⅱ（3f）在曲杆轴（3e）上。

5.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的辅助行走模块（4）包括两个辅助行走单元，每个辅助行走单元各与一个越障单元集成，所述辅助行走单元包括盘形刀具Ⅰ（4a）、盘形刀具Ⅱ（4e）、辅助行走半轮（4b）、推力弹簧Ⅱ（4c）、滑动轴承Ⅲ（4d）、基座Ⅲ（4o）、角连接件Ⅴ（4f）、滑动轴承Ⅳ（4r）、销Ⅳ（4i）、转盘Ⅱ（4j）、辅助行走半轴（4k）、角连接件Ⅵ（4m）、杆（4p）、螺母Ⅰ（4s），其中辅助行走半轴（4k）通过滑动轴承Ⅳ（4r）、滑动轴承Ⅲ（4d）与基座Ⅲ（4o）、盖板（4l）连接，通过杆（4p）和螺母Ⅰ（4s）将两个辅助行走单元连到一起；盘形刀具Ⅰ、Ⅱ（4a、4e）的间距大于输电线线径。

6.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的稳定模块（5）包括底座（5a）、孔（5b）、推力弹簧Ⅲ（5c）、支撑杆（5d）、压线轮（5e）、轴（5f）、支架（5g）、连接轴（5h）、防前倾杆（5i）、防后倾杆（5j）、螺母Ⅱ（5k），其中压线轮（5e）通过轴（5f）与支架（5g）连接，支架（5g）通过连接轴（5h）与支撑杆（5d）连接，支撑杆（5d）通过推力弹簧Ⅲ（5c）与底座（5a）连接，底座（5a）固定在基座Ⅰ（1a）上；底座（5a）通过压紧螺母Ⅱ（5k）与辅助行走模块的基座连接。

7.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的除冰模块（6）包括基座Ⅴ（6a）、电机座（6b）、电机Ⅱ（7 b）、大齿轮Ⅰ（6d）、大齿轮Ⅱ（6e）、压紧螺母Ⅲ（6f）、压紧螺母Ⅳ（6g）、小齿轮（6h）、轴套Ⅰ（6i）、圆锥滚子轴承Ⅰ（6j）、轴端盖（6k）、输入轴（6n）、中间轴（6o）、输出轴（6p）、支架（6q）、压紧螺母Ⅴ（6r）、组合刀具Ⅰ、Ⅱ（6c、6s）、压紧螺母Ⅵ（6t）、轴套Ⅱ（6u）、推力弹簧Ⅳ（6v）、轴Ⅰ（6l）、轴Ⅱ（6w）、螺钉（6x）、圆锥滚子轴承Ⅱ（6y）、支撑件（6z），其中，电机Ⅱ（7b）通过电机座（6b）与基座Ⅴ（6a）连接，电机轴通过圆锥滚子轴承Ⅰ（6j）与基座Ⅴ（6a）连接；小齿轮（6h）直接与电机轴连接，轴套Ⅰ（6i）在电机轴上，两端分别顶住圆锥滚子轴承Ⅰ（6j）的内圈和小齿轮（6h），能够实现小齿轮（6h）的轴向定位；大齿轮通过压紧螺母Ⅲ、Ⅳ（6f、6g）与输入轴（6n）连接，输入轴（6n）与中间轴（6o）连接、中间轴（6o）与输出轴（6p）连接，共同组成两个万向节结构；小齿轮（6h）与大齿轮Ⅰ（6d）啮合，两个大齿轮Ⅰ、Ⅱ（6d、6e）之间啮合，实现两刀具旋转方向相反；支架（6q）与轴Ⅱ（6w）相连接，轴Ⅰ、Ⅱ（6l、6w）之间通过推力弹簧Ⅳ（6v）连接，与支架（6q）、支撑件（6z）共同组成一个杠杆机构。

8.根据权利要求7所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的组合刀具Ⅰ、Ⅱ（6c、6s）是由相同厚度的不同直径的盘型刀具组合而成。

9.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征在于：所述的动力模块（7）包括传动轴（7o）、电机Ⅰ（7a）、电机Ⅱ（7b）、齿形带Ⅰ（7d）、齿形带Ⅱ（7e）、齿轮（7f）、齿形带Ⅲ（7h）、带轮Ⅰ（7i）、键（7j）、电池（7k）、带轮Ⅱ（7l）、带轮Ⅲ（7m），其中，电池（7k）和电机Ⅰ（7a）和固定在基座（1a）上，带轮Ⅱ（7l）直接与电机输出轴连接，齿形带Ⅰ、Ⅱ（7d、7e）分别与带轮Ⅱ（7l）、齿轮（7f）连接，齿形带Ⅲ（7h）将带轮Ⅰ、Ⅲ（7i、7m）连接；动力由电机Ⅱ（7b）通过齿形带Ⅰ、Ⅱ（7d、7e）传递给传动轴（7o），经过带轮Ⅲ（7m）、齿形带Ⅲ（7h）、带轮Ⅰ（7i）传递给驱动半轴（2k）。

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