CN103247990A

CN103247990A - 双棘轮电缆除冰机器人

Info

Publication number: CN103247990A
Application number: CN2013101322205A
Authority: CN
Inventors: 路懿; 王莹; 路扬; 叶妮佳; 陈立伟
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: CN103247990B

Abstract

一种双棘轮电缆除冰机器人，其主要包括一个双棘轮除冰机构和两个吊轮行走机构，它们与机架联接。双棘轮除冰机构包括摆臂、弹簧、棘轮装置、螺旋装置和绳轮装置。摆臂下端与机架转动联接，上端与棘轮装置固连，并用弹簧与机架联接。弹簧压力迫使一对棘轮压到电缆，棘轮装置迫使棘轮齿切碎电缆结冰，并带动该机器人沿电缆行走。遇障时，螺旋装置和绳轮装置带动左右摆臂相对机架摆动，迫使双棘轮让位避障。吊轮行走机构与双棘轮除冰机构类似，不同处在于用吊轮装置代替棘轮装置，实现该机器人在电缆上行走和避障。该机器人结构简单，质量轻，除冰效率高，易控制，可以实现电力架空输电线的带电除冰作业。

Description

双棘轮电缆除冰机器人

技术领域本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种电缆除冰机器人。

背景技术电缆除冰机器人是基于一般机器人技术发展起来的一类特种机器人。在雨雪混合天气，高压电缆容易结冰，若不及时除冰，会因雪冰负载过重导致输电线断裂和铁塔倒塌，给人类带来巨大灾难和经济损失。由于电缆除冰机器人可以及时为电缆除冰，因此多年来世界各国对电缆除冰机器人的研究十分重视，多种技术融合，结构简单，轻质，控制容易，高效除冰、快速行走和跨越电锤等障碍一直是电缆除冰机器人研究的发展方向。至今人们已研制出多种电缆除冰技术和相应的机器。2008年中国南方遭遇严重冰雪袭击，导致许多电缆严重结冰和塔架坍塌，激发一些中国专家提出以下发明技术，中国发明专利（专利号CN200810124321.7）公开一种线缆除冰机器人除冰机器人，由机架、除冰盾、电源、夹持机构和行走机构构成，所述除冰盾的结构包括振动驱动装置和在前进方向的前端设有向盾牌，盾牌固定前伸出的若干根尖锥，振动驱动装置是机架上安装振动偏心电机，安装的振动偏心电机带动除冰盾前后运动;夹持机构包括起码两对夹持导轮和夹持的开启闭合装置构成，开启闭合装置是合页结构，每对导轮分别安装在一侧合页上，围绕着合页轴开启闭合，采用夹持导轮，行走机构采用行走电机和线缆驱动轮构成，电源采用蓄电池。上述发明虽然具有电缆除冰的功能，但如何使电缆除冰机器人同时具有结构简单，轻便携带，容易控制，高效除冰、快速行走和自动跨越电锤等障碍优点，尚未解决。

发明内容本发明的目的是提供一种结构简单，质量轻，电缆除冰效率高，易控制，轻便携带，能快速行走和跨越电锤等障碍，可以实现电力架空输电线的带电除冰作业的双棘轮电缆除冰机器人。

一种双棘轮电缆除冰机器人，其主要包括一组棘轮除冰机构和两组吊轮行走机构，其中棘轮除冰机构主要包括电机A、套A、丝杠A、丝母A、左导轮A、右导轮A、机架、定距块A、左钢丝绳A、右钢丝绳A、左弹簧A、右弹簧A、左摆臂A、右摆臂A、左棘轮电机、右棘轮电机、左棘轮和右棘轮，其中套A为两端开口的套筒，套A内壁沿轴线方向设有条形凹槽，电机A固定在套A一端，电机A的转轴朝向套A的内部且转轴位于套A的轴线上。套A的另外一端与机架中心处垂直相连，所述机架为平板，机架的中心位置沿与其相连的套A的轴线方向设有通孔A。电机A的转轴与丝杠A一端同轴连接，丝杠A的另外一端从机架的通孔A穿出，丝杠A上套有丝母A，丝母A外壁沿其轴线方向设有条形突起，所述丝母A的突起置于套A内壁上的条形凹槽内。机架一侧设有左通孔B和左通孔C，左导轮A通过固定轴置于左通孔B内，左导轮B通过固定轴置于左通孔C内，L型左摆臂A一端置于左通孔B内且与左导轮A同轴相连，左摆臂A的自由端朝向左导轮B，左钢丝绳A呈Z字形绕过左导轮A和左导轮B且左钢丝绳A两端分别与左摆臂A的自由端和丝母A相连，机架与左摆臂A之间设有左弹簧A，所述左弹簧A两端分别与机架和左摆臂A相连。左棘轮电机的本体置于左摆臂A的内部，左棘轮电机的转轴置于左摆臂A自由端的直角面的外侧，所述左棘轮转轴与左摆臂的自由端直角面垂直，左棘轮套在左棘轮电机的转轴上。所述右导轮A、右导轮B、右通孔B、右通孔C、右钢丝绳A、右弹簧A、右摆臂A、右棘轮电机和右棘轮分别与左导轮A、左导轮B、左通孔B、左通孔C、左钢丝绳A、左弹簧A、左摆臂A、左棘轮电机和左棘轮以丝杠A为中心线对称且左右结构的连接方式相同。左右摆臂之间设有定距块A，所述定距块A与其中一个摆臂相连。

吊轮行走机构主要包括电机B、套B、丝杠B、丝母B、左导轮B、右导轮B、机架、定距块B、左钢丝绳B、右钢丝绳B、左弹簧B、右弹簧B、左摆臂B、右摆臂B、吊轮电机、左摆臂C、右摆臂C、右导轮A1、右导轮B1、右通孔B1、右通孔C1、左半吊轮和右半吊轮，其中两组吊轮行走机构分别置于机架上的棘轮除冰机构的两侧且三者的摆臂相互平行，所述电机B、套B、丝杠B、丝母B、左导轮B、右导轮B、定距块B、左钢丝绳B、右钢丝绳B、左弹簧B、右弹簧B、左摆臂B、右摆臂B、右导轮A1、右导轮B1、右通孔B1和右通孔C1置于机架上的棘轮除冰机构平行的一侧且所述结构的连接方式与棘轮除冰机构的电机A、套A、丝杠A、丝母A、左导轮A、右导轮A、定距块A、左钢丝绳A、右钢丝绳A、左弹簧A、右弹簧A、左摆臂A、右摆臂A、右导轮A、右导轮B、右通孔B和右通孔C的连接方式相同。左摆臂C和吊轮电机置于左摆臂B自由端的直角面上，所述左摆臂C一侧边与左摆臂B另外一条直角面位于同一平面上，吊轮电机的转轴平行于吊轮电机所在的左摆臂B的自由端直角面且转轴穿过左摆臂C与左半吊轮相连。右摆臂C、右摆臂B和右半吊轮与左摆臂C、左摆臂B和左半吊轮的连接方式相同且两组结构以丝杠B为中心线相互对称。

使用时，棘轮除冰机构中的电机转动带动丝杠转动从而带动丝母上下移动，通过钢丝绳的牵引和弹簧的伸缩实现左右摆臂的运动，从而实现左右两个棘轮的叶片行走、越障以及挤压电缆上的冰并将其去除，于此同时吊轮行走机构的吊轮电机转动带动左半吊轮的转同，电机转动带动丝杠转动从而带动丝母上下移动，通过钢丝绳的牵引和弹簧的伸缩实现左右摆臂的运动，使右半吊轮与左半吊轮相互挤压，使左半吊轮带动右半吊轮转动，实现机器人的行走。所述棘轮除冰机构中的棘轮叶片的工作面与吊轮行走机构中的半吊轮的行走面在行走和除冰的过程中同时与电缆相接。

与已有技术相比，本发明的有益效果为：该机器人具有结构简单，质量轻，电缆除冰效率高，易控制，轻便携带，能快速行走和跨越电锤等障碍，可以实现电力架空输电线的带电除冰作业。

附图说明

图1为本发明的主视示意简图。

图2为本发明的俯视示意简图。

图3为本发明的棘轮除冰机构示意简图。

图4为本发明的吊轮行走机构示意简图。

1-A电机A，2-A套A，3-A丝杠A，4-A丝母A，5-1A左导轮A，5-2A右导轮A，6机架，7-A定距块A，8-1A左钢丝绳A，8-2A右钢丝绳A，9-1A左弹簧A，9-2A右弹簧A，10-1A左摆臂A，10-2A右摆臂A，11-1左棘轮电机，11-2右棘轮电机，12-1左棘轮，12-2右棘轮；

1-B电机B，2-B套B，3-B丝杠B，4-B丝母B，5-1B左导轮B，5-2B右导轮B，6机架，7-B定距块B，8-1B左钢丝绳B，8-1B右钢丝绳B，9-1B左弹簧B，9-2B右弹簧B，10-1B左摆臂B，10-2B右摆臂B，13-吊轮电机，14-1左摆臂C,14-2右摆臂C,15-1左半吊轮，15-2右半吊轮，16-电缆

具体实施方式在图1所示的本发明的主视示意简图、图2所示的本发明的俯视示意简图和图3所示的本发明的棘轮除冰机构示意简图中，其中套A为两端开口的套筒，套A内壁沿轴线方向设有条形凹槽，电机A固定在套A一端，电机A的转轴朝向套A的内部且转轴位于套A的轴线上。套A的另外一端与机架中心处垂直相连，所述机架为平板，机架的中心位置沿与其相连的套A的轴线方向设有通孔A。电机A的转轴与丝杠A一端同轴连接，丝杠A的另外一端从机架的通孔A穿出，丝杠A上套有丝母A，丝母A外壁沿其轴线方向设有条形突起，所述丝母A的突起置于套A内壁上的条形凹槽内。机架一侧设有左通孔B和左通孔C，左导轮A通过固定轴置于左通孔B内，左导轮B通过固定轴置于左通孔C内，L型左摆臂A一端置于左通孔B内且与左导轮A同轴相连，左摆臂A的自由端朝向左导轮B，左钢丝绳A呈Z字形绕过左导轮A和左导轮B且左钢丝绳A两端分别与左摆臂A的自由端和丝母A相连，机架与左摆臂A之间设有左弹簧A，所述左弹簧A两端分别与机架和左摆臂A相连。左棘轮电机的本体置于左摆臂A的内部，左棘轮电机的转轴置于左摆臂A自由端的直角面的外侧，所述左棘轮转轴与左摆臂的自由端直角面垂直，左棘轮套在左棘轮电机的转轴上。所述右导轮A、右导轮B、右通孔B、右通孔C、右钢丝绳A、右弹簧A、右摆臂A、右棘轮电机和右棘轮分别与左导轮A、左导轮B、左通孔B、左通孔C、左钢丝绳A、左弹簧A、左摆臂A、左棘轮电机和左棘轮以丝杠A为中心线对称且左右结构的连接方式相同。左右摆臂之间设有定距块A，所述定距块A与其中一个摆臂相连。

在图1所示的本发明的主视示意简图和图3所示的本发明的吊轮行走机构示意简图中，其中两组吊轮行走机构分别置于机架上的棘轮除冰机构的两侧且三者的摆臂相互平行，所述电机B、套B、丝杠B、丝母B、左导轮B、右导轮B、定距块B、左钢丝绳B、右钢丝绳B、左弹簧B、右弹簧B、左摆臂B、右摆臂B、右导轮A1、右导轮B1、右通孔B1和右通孔C1置于机架上的棘轮除冰机构平行的一侧且所述结构的连接方式与棘轮除冰机构的电机A、套A、丝杠A、丝母A、左导轮A、右导轮A、定距块A、左钢丝绳A、右钢丝绳A、左弹簧A、右弹簧A、左摆臂A、右摆臂A、右导轮A、右导轮B、右通孔B和右通孔C的连接方式相同。左摆臂C和吊轮电机置于左摆臂B自由端的直角面上，所述左摆臂C一侧边与左摆臂B另外一条直角面位于同一平面上，吊轮电机的转轴平行于吊轮电机所在的左摆臂B的自由端直角面且转轴穿过左摆臂C与左半吊轮相连。右摆臂C、右摆臂B和右半吊轮与左摆臂C、左摆臂B和左半吊轮的连接方式相同且两组结构以丝杠B为中心线相互对称。

Claims

1.一种双棘轮电缆除冰机器人，其主要包括一组棘轮除冰机构和两组吊轮行走机构，其特征在于：棘轮除冰机构主要包括电机A、套A、丝杠A、丝母A、左导轮A、右导轮A、机架、定距块A、左钢丝绳A、右钢丝绳A、左弹簧A、右弹簧A、左摆臂A、右摆臂A、左棘轮电机、右棘轮电机、左棘轮和右棘轮，其中套A为两端开口的套筒，套A内壁沿轴线方向设有条形凹槽，电机A固定在套A一端，电机A的转轴朝向套A的内部且转轴位于套A的轴线上，套A的另外一端与机架中心处垂直相连，所述机架为平板，机架的中心位置沿与其相连的套A的轴线方向设有通孔A，电机A的转轴与丝杠A一端同轴连接，丝杠A的另外一端从机架的通孔A穿出，丝杠A上套有丝母A，丝母A外壁沿其轴线方向设有条形突起，所述丝母A的突起置于套A内壁上的条形凹槽内，机架一侧设有左通孔B和左通孔C，左导轮A通过固定轴置于左通孔B内，左导轮B通过固定轴置于左通孔C内，L型左摆臂A一端置于左通孔B内且与左导轮A同轴相连，左摆臂A的自由端朝向左导轮B，左钢丝绳A呈Z字形绕过左导轮A和左导轮B且左钢丝绳A两端分别与左摆臂A的自由端和丝母A相连，机架与左摆臂A之间设有左弹簧A，所述左弹簧A两端分别与机架和左摆臂A相连，左棘轮电机的本体置于左摆臂A的内部，左棘轮电机的转轴置于左摆臂A自由端的直角面的外侧，所述左棘轮转轴与左摆臂的自由端直角面垂直，左棘轮套在左棘轮电机的转轴上，所述右导轮A、右导轮B、右通孔B、右通孔C、右钢丝绳A、右弹簧A、右摆臂A、右棘轮电机和右棘轮分别与左导轮A、左导轮B、左通孔B、左通孔C、左钢丝绳A、左弹簧A、左摆臂A、左棘轮电机和左棘轮以丝杠A为中心线对称且左右结构的连接方式相同，左右摆臂之间设有定距块A，所述定距块A与其中一个摆臂相连；吊轮行走机构主要包括电机B、套B、丝杠B、丝母B、左导轮B、右导轮B、机架、定距块B、左钢丝绳B、右钢丝绳B、左弹簧B、右弹簧B、左摆臂B、右摆臂B、吊轮电机、左摆臂C、右摆臂C、右导轮A1、右导轮B1、右通孔B1、右通孔C1、左半吊轮和右半吊轮，其中两组吊轮行走机构分别置于机架上的棘轮除冰机构的两侧且三者的摆臂相互平行，所述电机B、套B、丝杠B、丝母B、左导轮B、右导轮B、定距块B、左钢丝绳B、右钢丝绳B、左弹簧B、右弹簧B、左摆臂B、右摆臂B、右导轮A1、右导轮B1、右通孔B1和右通孔C1置于机架上的棘轮除冰机构平行的一侧且所述结构的连接方式与棘轮除冰机构的电机A、套A、丝杠A、丝母A、左导轮A、右导轮A、定距块A、左钢丝绳A、右钢丝绳A、左弹簧A、右弹簧A、左摆臂A、右摆臂A、右导轮A、右导轮B、右通孔B和右通孔C的连接方式相同，左摆臂C和吊轮电机置于左摆臂B自由端的直角面上，所述左摆臂C一侧边与左摆臂B另外一条直角面位于同一平面上，吊轮电机的转轴平行于吊轮电机所在的左摆臂B的自由端直角面且转轴穿过左摆臂C与左半吊轮相连，右摆臂C、右摆臂B和右半吊轮与左摆臂C、左摆臂B和左半吊轮的连接方式相同且两组结构以丝杠B为中心线相互对称。