CN101777742A - 沿架空高压输电线路自动除冰的机器人 - Google Patents
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一种沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，它包括大臂伸缩机构、两伸缩机械手机构、行走轮机构和夹紧机构，两伸缩机械手机构下端与大臂伸缩机构两端的转动机构连接，除冰机构设于伸缩机械手机构的顶端，伸缩机械手机构可围绕铅垂轴转动，由行走轮和行走轮驱动机构组成，行走轮驱动机构与伸缩机械手机构的上端连接，夹紧机构与伸缩机械手机构连接，夹紧机构可随着伸缩机械手机构的伸缩夹紧/松开输电线。本发明提供的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，能清除输电线路上的覆冰，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输电线路上工作，应用范围广，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是一种沿架空高压输电线路自动除冰的机器人。
背景技术
目前，沿架空高压输电线路自动除冰的机器人在国内外尚未出现，与本发明最接近的是沿架空高压输电线路行驶的遥控车，2003年美国杂志《Transmisson and DistributionConstruction，Opeartion and Live-Line Maintenace，2003.2003 IEEE 10th International Conferenceon》(ISBN编号：0-7803-7917-9)第33-40页的文章《The HQ LineROVER：Contributing toInnovation in Transmission Line Maintenance》公开了一种用于架空高压输电线路巡检的遥控操作车(Remotely Operated Vehicle)。该遥控操作车利用三对夹紧轮夹紧输电线，驱动遥控车沿输电线行驶，其缺点是因该遥控车只能在一档线路上工作，不具有越障功能，当遇到线路上的各种金属障碍物时，需人工带电作业将其从障碍物的一侧搬运到另一侧，工作效率低，安全性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，不仅能沿架空高压输电线路的全程行驶，清除输电线路上的覆冰，并且可以跨越线路上的各种障碍物，不需人工带电将其从障碍物的一侧搬运到另一侧，大大提高了自动除冰机器人的工作效率，安全性高。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，它包括大臂伸缩机构；两伸缩机械手机构，两伸缩机械手机构下端与大臂伸缩机构两端的转动机构连接，两伸缩机械手机构可围绕铅垂轴转动；除冰机构，除冰机构设于伸缩机械手机构的顶端；行走轮机构，由行走轮和行走轮驱动机构组成，行走轮驱动机构与伸缩机械手机构的上端连接；夹紧机构，夹紧机构与伸缩机械手机构连接，夹紧机构可随着伸缩机械手机构的伸缩夹紧/松开输电线。
大臂伸缩机构优选的技术方案为：大臂伸缩机构中，左臂箱通过两对导轨与右臂箱滑动连接，大臂电动机设于右臂箱中，大臂电动机的输出轴与行走丝杠一端连接，与行走丝杆相对应的行走螺母固定在左臂箱内。
伸缩机械手机构优选的技术方案为：伸缩机械手机构中，上箱通过两对升降导轨与下箱滑动连接，升降电机设于下箱中，升降电机的输出轴与升降丝杆一端连接，与升降丝杆对应的升降螺母固定在上箱内，下箱通过连接件与转动机构连接。
除冰机构优选的技术方案为：除冰机构中，铣刀驱动电机通过连接板与伸缩机械手机构的上箱接，连接板与上箱上的楔形块连接，铣刀位于铣刀驱动电机下方，铣刀驱动电机通过套筒与铣刀连接。
转动机构优选的技术方案为：转动机构中，连接件与大臂伸缩机构两端的转动连接板连接，大齿轮固定在连接件上，转动电机固定在转动连接板上，转动电机的输出轴与小齿轮连接。
行走轮机构优选的技术方案为：行走轮机构中，行走轮驱动机构的驱动电机与上箱一侧的伸出板连接，驱动电机的输出轴与行走轮的支撑轴连接。
夹紧机构优选的技术方案为：夹紧机构中，弯夹杆一端设有夹体，弯夹杆另一端通过下箱固定轴与转动杆一端连接，转动杆另一端与固定在上箱上的上箱固定轴连接，下箱固定轴置于上箱上的滑槽中并固定在下箱外表面上。
本发明提供的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，由于行走轮机构的行走轮可实现在输电线路上的正常行驶，位于两伸缩机械手机构顶端的除冰机构随着机器人的正常行驶可清除输电线上的覆冰，将两伸缩机械手机构与大臂伸缩机构两端的转动机构连接，使得两机械手机构之间的距离可以随着大臂伸缩机构的伸缩拉长/缩短，同时，各伸缩机械手机构不仅自身高度可伸缩，还可以围绕铅垂轴转动，配合夹紧机构夹紧/松开输电线的动作可实现越障的功能，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，并且通过伸缩机械手机构的伸缩能可能越障时的不平衡，安全可靠，极大地降低了劳动强度，可不受外界环境、气候限制地在输电线路的全程上工作，并且可以到达人工到达不了的地方，应用范围广，工作效率高，结构简单，制造成本低。
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是本发明的主视图；图2是本发明图1中A-A剖视图；图3是本发明图2中B-B剖视图；图4是本发明图2中C处的放大图；图5是本发明图2中D处的放大图；图6夹紧机构的夹紧图；图7夹紧机构的松开图；图8本发明置于输电线上的示意图；图9本发明的原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括大臂伸缩机构2；两伸缩机械手机构1，1’，两伸缩机械手机构1，1’下端与大臂伸缩机构2两端的转动机构连接，两伸缩机械手机构1，1’可围绕铅垂轴转动；除冰机构42，除冰机构42设于伸缩机械手机构1的顶端；行走轮机构3，由行走轮10和行走轮驱动机构5组成，行走轮驱动机构5与伸缩机械手机构1的上端连接；夹紧机构4，夹紧机构4与伸缩机械手机构1连接，夹紧机构4可随着伸缩机械手机构1的伸缩夹紧/松开输电线11。
大臂伸缩机构2中，左臂箱24通过两对导轨41与右臂箱25滑动连接，大臂电动机26与右臂箱25中的臂箱连接板27连接，大臂电动机26的输出轴通过联轴器28与行走丝杠29一端连接，与行走丝杆29相对应的行走螺母30固定在左臂箱24内；导轨41优选为滚珠式导轨。
伸缩机械手机构1中，上箱35通过两对升降导轨18与下箱36滑动连接，升降电机1与下箱36内的下箱连接板13，升降电机12的输出轴通过升降联轴器14与升降丝杆15一端连接，与升降丝杆15对应的升降螺母16固定在上箱35内的上箱连接板17上，下箱36通过连接件19与转动机构连接。
行走轮机构3中，行走轮驱动机构5的驱动电机6与上箱35一侧的伸出板7连接，驱动电机7的输出轴通过驱动联轴器8与行走轮10的支撑轴9连接。
夹紧机构4中，弯夹杆34一端设有夹体37，弯夹杆34另一端通过下箱固定轴32与转动杆31一端连接，转动杆31另一端与固定在上箱35上的上箱固定轴33连接，下箱固定轴32置于上箱35上的滑槽38中并固定在下箱36外表面上，夹体37松开/夹紧输电线11的示意图如图6和图7所示。
转动机构的结构如图4所示，转动机构中，连接件19与大臂伸缩机构2两端的转动连接板21连接，大齿轮20固定在连接件19上，转动电机22固定在转动连接板21上，转动电机22的输出轴与小齿轮23连接。
除冰机构的结构如图5所示，除冰机构42中，铣刀驱动电机43通过连接板44与伸缩机械手机构1的上箱35接，连接板38与上箱35上的楔形块45连接，铣刀46位于铣刀驱动电机43下方，铣刀驱动电机43通过套筒47与铣刀46连接。
上述机构中，除了所有的丝杆、螺母和铣刀外，其余的构件最好采用高强度的铝合金材料加工制造，且进行阳极化处理，既可以保证机构的强度，又可以保证相对运动表面的硬度，同时能防腐蚀。
本发明的工作过程如下：首先，将两伸缩机械手机构1，1’的两行走轮10，10’放置在输电线11上，如图8所示，此时两伸缩机械手机构1，1’上的夹紧机构4，4’的夹体37，37’处于松开状态，未夹紧输电线11，启动两驱动电机6，6’，驱动行走轮10，10’滚动，实现本机器人在输电线11上滚动运行，打开铣刀驱动电机43即可实现边行走边除冰。
当处于前方的伸缩机械手机构1遇到输电线11上的障碍物(如绝缘子39、防震锤40等)，关闭铣刀驱动电机43，再同时关闭两驱动电机6，6’，再同时启动两伸缩机械手机构1，1’上的升降电机12，12’，升降丝杆15，15’相对于升降螺母16，16’向上运动，带动下箱36，36’和大臂伸缩机构2向上运动，此时下箱固定轴32，32’也随着向上运动，带动转动杆31，31’和弯夹杆34，34’转动，直到夹体37，37’夹住输电线11时同时关闭升降电机12，12’；再反向启动处于后方的升降电机12’使其反转，由于前方的伸缩机械手机构1的夹体37已夹紧输电线11，故大臂伸缩机构2和后方的下箱36’固定不动，则使得升降螺母16’相对于升降丝杠15’向上运动，带动上箱35’和行走轮机构3’上升，此时上箱固定轴33’也随着向上运动，带动夹体37’反向转动缓慢松开输电线，行走轮10’随之上升；当行走轮10’上升完全脱离输电线11后，关闭后方的伸缩机械手机构1’的升降电机12’，再打开转动电机，通过带动小齿轮转动继而带动大齿轮转动，伸缩机械手机构1’随之绕铅垂轴旋转，待伸缩机械手机构1’绕铅垂轴旋转180°后关闭转动电机，打开行走丝杆29的大臂电动机26，使行走丝杆29相对行走螺母30的距离减小，由于前方的伸缩机械手机构1的夹体37夹紧输电线11，大臂电动机26则带动右臂箱25向前运动，继而带动后方的伸缩机械手机构1’向前运动，直到伸缩机械手机构1’越过障碍物后关闭大臂电动机26，此时伸缩机械手机构1’与伸缩机械手机构1的前后位置互换，伸缩机械手机构1’处于伸缩机械手机构1的前方。
再反向启动转动电机，带动越障后的伸缩机械手机构1’反向绕铅垂轴旋转180°后关闭转动电机，此时行走轮10’重新回到输电线11的上方；打开升降电机12’，由于伸缩机械手机构1的夹体37夹紧输电线11，则伸缩机械手机构1’的升降螺母16’相对升降丝杆15’向下运动，带动上箱35’和行走轮机构3’下降，上箱固定轴33’随之下降，带动夹体37’慢慢夹紧输电线11，直到夹体37’完全夹紧输电线11时关闭升降电机12’。再使伸缩机械手机构1的夹体37松开输电线11，重复上述过程，使得伸缩机械手机构1完成越障动作，越障原理如图9所示。
当两伸缩机械手机构1，1’都越过障碍物后，同时反向启动两升降电机12，12’，使得两下箱36，36’和大臂伸缩机构2同时下降，夹紧夹37’松开输电线11，两行走轮10，10’重新置于输电线11上，再启动两驱动电机6，6’和铣刀驱动电机43继续边行走边除冰。
若在行驶除冰过程中，处于后方的伸缩机械手机构1’遇到障碍物，重复上述步骤即可。
Claims (7)
1.一种沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：它包括大臂伸缩机构(2)；
两伸缩机械手机构(1，1’)，两伸缩机械手机构(1，1’)下端与大臂伸缩机构(2)两端的转动机构连接，两伸缩机械手机构(1，1’)可围绕铅垂轴转动；
除冰机构(42)，除冰机构(42)设于伸缩机械手机构(1)的顶端；
行走轮机构(3)，由行走轮(10)和行走轮驱动机构(5)组成，行走轮驱动机构(5)与伸缩机械手机构(1)的上端连接；
夹紧机构(4)，夹紧机构(4)与伸缩机械手机构(1)连接，夹紧机构(4)可随着伸缩机械手机构(1)的伸缩夹紧/松开输电线(11)。
2.根据权利要求1所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：大臂伸缩机构(2)中，左臂箱(24)通过两对导轨(41)与右臂箱(25)滑动连接，大臂电动机(26)设于右臂箱(25)中，大臂电动机(26)的输出轴与行走丝杠(29)一端连接，与行走丝杆(29)相对应的行走螺母(30)固定在左臂箱(24)内。
3.根据权利要求1或2所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：伸缩机械手机构(1)中，上箱(35)通过两对升降导轨(18)与下箱(36)滑动连接，升降电机(12)设于下箱(36)中，升降电机(12)的输出轴与升降丝杆(15)一端连接，与升降丝杆(15)对应的升降螺母(16)固定在上箱(35)内，下箱(36)通过连接件(19)与转动机构连接。
4.根据权利要求1或2所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：除冰机构(42)中，铣刀驱动电机(43)通过连接板(44)与伸缩机械手机构(1)的上箱(35)接，连接板(38)与上箱(35)上的楔形块(45)连接，铣刀(46)位于铣刀驱动电机(43)下方，铣刀驱动电机(43)通过套筒(47)与铣刀(46)连接。
5.根据权利要求1或2所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：转动机构中，连接件(19)与大臂伸缩机构(2)两端的转动连接板(21)连接，大齿轮(20)固定在连接件(19)上，转动电机(22)固定在转动连接板(21)上，转动电机(22)的输出轴与小齿轮(23)连接。
6.根据权利要求1或2所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：行走轮机构(3)中，行走轮驱动机构(5)的驱动电机(6)与上箱(35)一侧的伸出板(7)连接，驱动电机(7)的输出轴与行走轮(10)的支撑轴(9)连接。
7.根据权利要求1或2所述的沿架空高压输电线路自动除冰的机器人，其特征在于：夹紧机构(4)中，弯夹杆(34)一端设有夹体(37)，弯夹杆(34)另一端通过下箱固定轴(32)与转动杆(31)一端连接，转动杆(31)另一端与固定在上箱(35)上的上箱固定轴(33)连接，下箱固定轴(32)置于上箱(35)上的滑槽(38)中并固定在下箱(36)外表面上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20130207 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130207 Address after: 443100 No. 4, Golden Road, Yiling District, Hubei, Yichang Patentee after: Yichang Power Supply Company of Hubei Electric Power Company Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 443100 No. 4, Golden Road, Yiling District, Hubei, Yichang Patentee before: Yichang Power Supply Company of Hubei Electric Power Company |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120530 Termination date: 20170319 |