CN105870868A - 一种用于高压输电线路的除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于高压输电线路的除冰机器人，它包括支架、卡线机构、切冰机构、行走机构和控制器，所述行走机构和卡线机构均设置在支架的后部，行走机构设置在卡线机构的正上方、并与控制器相连，所述切冰机构设置在支架的前部，切冰机构包括一对上下对开设置的切削碾压覆冰的旋转刀、与旋转刀相连的驱动齿轮和为驱动齿轮提供电力的第三电机，所述第三电机与控制器相连。使用本发明在低温环境下长时间工作，提高了工作效率，降低了劳动强度。

Description

一种用于高压输电线路的除冰机器人

技术领域

本发明涉及一种输电线路使用的除冰装置，属于电力输电线路保护设备技术领域。

背景技术

冬季当温度在0℃以下时，降水或降雪会导致输电线路或杆塔产生覆冰。输电线路的覆冰严重威胁着电网的安全运行，因覆冰导致的电网事故后果非常严重，轻则绝缘子串冰闪重复跳闸，脱冰跳跃引起导线舞动导致相间短路；重则导致金具严重损坏和导线脆断接地，杆塔倾斜甚至倒塌等。我国是输电线路覆冰较为严重的国家之一，输电线路覆冰事故严重威胁了我国电力系统的安全运行，并造成了巨大的经济损失。

目前，国外除冰采用“ad hoc”法、过电流融冰法、直流电流融冰法、电磁力除冰法、电动铲冰法等方法实施线路除冰；国内除冰采用“ad hoc”法、过电流融冰法、短路电流融冰法等。综合可知，国内外除冰防冰技术主要分为热力熔冰法和机械破冰法，而热力融冰法通常需要消耗大量的电能，相比之下机械方法要节能的多。

随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，可替代人工完成高危环境下的繁重作业。采用机器人除冰具有功耗小、成本低、效率高、人员无伤亡、无需停电和转移负载、可连续作业等优点，利用机器人实现输电线路在线除冰是目前输电线路除冰技术的发展趋势之一。目前出现的有电池驱动式和人力控制的除冰器械，电池驱动器械的缺陷是电池在寒冷低温状态时，输出能量小，工作时间短。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于高压输电线路的除冰机器人，在低温环境下长时间工作，提高了工作效率，降低了劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于高压输电线路的除冰机器人，它包括支架、卡线机构、切冰机构、行走机构和设置在支架上并与计算机系统无线连接的控制器，所述行走机构和卡线机构均设置在支架的后部，行走机构设置在卡线机构的正上方、并与控制器相连，所述切冰机构设置在支架的前部，切冰机构包括一对上下对开设置的切削碾压覆冰的旋转刀、与旋转刀相连的驱动齿轮和为驱动齿轮提供电力的第三电机，所述第三电机与控制器相连。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，所述行走机构包括行走轮、传送带和第二电机，所述行走轮在支架上部设置多个，行走轮为具有内凹的弧形轮槽的滑轮，多个滑轮沿高压输电线路的走向相互平行布置在的同一水平面上，行走轮的轴线与高压输电线路的轴线垂直，所述第二电机与控制器相连，同时第二电机通过传送带与行走轮相连接。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，卡线机构包括卡线轮和弹簧，所述卡线轮在行走轮的正下方设置多个，卡线轮与行走轮之间设置容纳高压输电线路的空隙，所述弹簧呈压缩状态设置在卡线轮的下方。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，行走轮和卡线轮的弧形轮槽的槽面上径向向外延伸设置多个防滑齿。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，切冰机构的前部设置敲打机构，所述敲打机构包括设置在切冰机构前方的一对敲击锤、水平横向布置用于引导限制敲击锤运动方向的导板和与控制器相连接的第一电机，敲击锤竖直相对设置在输电线路的两侧，敲击锤的锤柄在下、并通过传动总成与第一电机相连，所述导板为设置在输电线路下方并与输电线路轴线垂直的方板，导板的两端分别穿装在敲击锤中，导板的中部设置防止一对敲击锤相撞损伤输电线路的限位块。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，所述敲击锤的锤柄为L形的折板，折板包括垂直连接的竖直段和水平段，竖直段的顶端连接锤头，水平段套装在的导板上，水平段的一端与竖直段相连；水平段的另一端向远离锤头的方向布置、在其末端固定设置有呈压缩状态的压簧，水平段靠近压簧的一端底面设置多个梯形齿。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，传动总成对应敲击锤设置两套，每套传动总成包括由两个传送轮组成的传送轮组和外切绕设在两个传送轮轮缘上的拉轨，所述传送轮与第一电机相连，所述拉轨为与传送轮组配合的、将敲击锤向远离输电线路方向拖动的循环回路，拉轨上设置与锤柄的梯形齿啮合的凸齿。

上述用于高压输电线路的除冰机器人，除冰机器人还包括设置在支架上用于拍摄输电线路的实时状况的摄像头，所述摄像头通过控制器与计算机系统相连。

本发明的有益效果是：

本发明所述的除冰机器人的切冰机构采用上下对开的旋转刀切削覆冰，体积小巧，除冰效率高。第一电机、第二电机和第三电机均使用内燃机作为动力驱动，动量大，耐低温，工作时间长。当除冰机器人在怠速状态时，所有的机构和零部件都是静止的，没有跟随旋转动作的元件，保证人员和设备的安全。当除冰机器人在工作状态时，通过控制器遥控提供指令、控制行走机构、敲打机构、摄像头和切冰机构等零部件在输电线路上协同工作。

行走机构带动除冰机器人沿输电线路行走，同时卡线机构与行走机构共同作用抱紧输电线路，当除冰机器人接触到输电线路后，卡线轮受下方的弹簧的回复力作用，向上运动，与行走轮共同作用自动进行固定抓取输电线路，防止除冰机器人从输电线路线路上脱落。敲打机构通过捶打初步清除输电线路上攀附的不规则冰雪，为后续切冰机构进一步的除冰工作做好准备。切冰机构通过上下对开的旋转刀切除冰雪，工作效率高。

行走轮和卡线轮的轮槽的槽面上径向向外延伸设置多个防滑齿，不仅保证输电线路嵌置在轮槽中，同时当切冰机构切削覆冰后，剩余的薄冰可以通过防滑齿碾压破碎。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2、图3是本发明的结构示意图；

图4是卡线机构的局部结构示意图；

图5是敲打机构的结构示意图。

图中各标号清单为：1、支座，1-1、底座，1-2、支杆，1-3、吊环，2、敲打机构，2-1、敲击锤，2-2、第一电机，2-3、压簧，2-4、传送轮，2-5、拉轨，2-6、导板，2-7、限位块，3、卡线机构，3-1、固定架，3-2、卡线轮，3-3、弹簧，3-4、安装板，3-5、中轴，3-6、螺杆，4、行走机构，4-1、行走轮，4-2、传动带，4-3、第二电机，5、切冰机构，5-1、旋转刀，5-2、驱动齿轮，5-3、第三电机，6、支架，7、摄像头，8、输电线路，9、控制器。

具体实施方式

参看图1、图2和图3，本发明所述的用于高压输电线路的除冰机器人，包括支架6、敲打机构2、卡线机构3、行走机构4、切冰机构5、摄像头7和控制器9。所述敲打机构2、卡线机构3、行走机构4、切冰机构5和摄像头7均设置在支架6上，其中行走机构4和卡线机构3上下分层平行布置，均设置在支架6的后部。敲打机构2和切冰机构5设置在支架6的前部，敲打机构2位于切冰机构5的前方。所述控制器9为无线遥控传送接收设备，与工作人员的计算机系统互通。控制器9分别与敲打机构2、行走机构4、切冰机构5和摄像头7相连，控制各个部件的运行。所述摄像头7设置在支架6上，用于拍摄输电线路8的实时图像，图像通过控制器9无线传输至地面的工作人员的计算机系统中，工作人员根据图像发出遥控指令传送至控制器9，通过控制器9对各部件的运行进行调整。

所述行走机构4包括行走轮4-1、传送带4-2和第二电机4-3，所述行走轮4-1在支架6上部设置多个，行走轮4-1为具有内凹的弧形轮槽的滑轮，多个滑轮相互平行设置在的同一水平面上，沿高压输电线路的走向并排布置，行走轮4-1的轴线与高压输电线路的轴线相互垂直，输电线路8嵌设在轮槽中、位于行走轮的下方。所述第二电机4-3通过控制器9控制运动，第二电机4-3的输出端设置传送带4-2，所述传送带4-2绕设在行走轮4-1的中轴上，带动行走轮4-1同时转动，完成行走机构4带动除冰机器人沿输电线路8的移动。

所述卡线机构3设置在行走机构4的正下方，卡线机构3局部结构如图4所示，包括固定架3-1、卡线轮3-2和弹簧3-3，所述卡线轮3-2在行走轮4-1的正下方设置多个，卡线轮3-2的外形与行走轮4-1相似，在卡线轮3-2与行走轮4-1之间设置容纳高压输电线路的空隙，输电线路8嵌置在卡线轮3-2轮槽的上方。所述固定架3-1设置在支架6的后部下方，固定架3-1上设置多个用于安装卡线轮3-2的安装板3-4，安装板3-4的上部穿装卡线轮3-2的中轴3-5；安装板3-4的下部沿输电线路的走向，前端通过螺栓固定设置在固定架3-1上；后端通过一段螺杆3-6上下活动连接。所述弹簧3-3套装在螺杆上3-6，呈压缩状态设置在卡线轮3-2的下方。通过弹簧3-3的回复力，使得卡线轮3-2具有向上的运动趋势，保证卡线轮3-2与行走轮共同作用抱箍住输电线路8。行走轮4-1和卡线轮3-2的弧形轮槽的槽面上径向向外延伸设置多个防滑齿。

所述切冰机构5设置在支架6的前部，切冰机构5包括旋转刀5-1、驱动齿轮5-2和第三电机5-3，所述旋转刀5-1上下对开设置一对，用于切削碾压覆冰。所述驱动齿轮5-2设置一对，与旋转刀5-1一一对应同轴相连，用于带动旋转刀5-1旋转切削，驱动齿轮5-2固定设置在支架6上。所述第三电机5-3与驱动齿轮5-2相连，为驱动齿轮5-2提供动力，同时第三电机5-3还与控制器9相连。

所述敲打机构2设置在切冰机构的前方，敲打机构2的结构如图1、图2、图3和图5所示，主要包括敲击锤2-1、导板2-6和第一电机2-2。所述敲击锤2-1设置在切冰机构的旋转刀5-1的前方，敲击锤2-1至少设置一对即两个，两个敲击锤以输电线路为中心、对称置于输电线路的两侧，敲击锤2-1用于敲打输电线路上的不规则覆冰，为后续的旋转刀切削扫除障碍。敲击锤2-1与旋转刀5-1之间的距离保证敲击锤有足够的时间至少敲击输电线路两次之后，旋转刀才到达相同位置开始切削。所述导板2-6用于引导限制敲击锤2-1运动方向。所述第一电机2-2与控制器9相连接，第一电机2-2通过传动总成与敲击锤2-1相连，带动敲击锤2-1运动。

所述导板2-6为一方板，方板水平横向布置、设置在输电线路8下方并与输电线路8的轴线垂直。导板2-6的两端分别穿装在敲击锤2-1中，导板2-6的中部设置限位块2-7，所述限位块2-7用于限制两个敲击锤2-1的相对靠近运动时的停留位置，防止敲击锤2-1相撞损伤输电线路。

所述敲击锤2-1的锤头在上、锤柄在下。敲击锤2-1的锤柄为一L形的折板，折板包括竖直段和水平段，竖直段和水平段垂直相交连接为一体。竖直段的顶端连接锤头，锤头方向与下方的水平段的方向相反。水平段贯穿设置横向的滑道，通过滑道与导板2-6配合将敲击锤2-1套装在的导板2-6上。水平段的一端与竖直段相连；水平段的另一端向远离锤头的方向布置，在远离锤头一端的末端固定设置有压簧2-3，所述压簧2-3保持压缩状态，通过压簧2-3的回复力能够推动敲击锤2-1靠近输电线路8。在水平段靠近压簧2-3的一端底面设置有多个梯形齿，梯形齿占用水平段的长度的1/3-1/2。

所述传动总成设置两套，分别与敲击锤2-1相对应，每套传动总成带动一个敲击锤2-1运动。传动总成包括一传送轮组和一拉轨2-5，所述传送轮组由两个传送轮2-4组成，传送轮与第一电机2-2相连，在第一电机2-2的作用下旋转。所述拉轨2-5与传送轮2-4组配合、外切绕设在两个传送轮轮缘上，传送轮2-4旋转带动拉轨2-5形成循环回路。拉轨2-5将敲击锤2-1向远离输电线路方向拖动。在拉轨2-5上设置与锤柄的梯形齿啮合的一段凸齿，所述凸齿的水平长度与梯形齿相对应，当敲击锤在压簧作用下推至限位块的位置时，敲击锤的最外侧梯形齿的位置能够保证拉轨2-5上的凸齿啮合进入梯形齿，并且不会拉轨2-5与水平段的底面使与形成干涉。

本发明的使用过程为：

本发明所述的除冰机器人适用于150—500mm²线径的高压输电线路上最大直径120mm覆冰线路的除冰工作。在工作前应予以怠速热车，而后由工作人员将出兵机器人挂到输电线路上，卡线机构动作，与行走机构配合将输电线路紧紧的锁定在行走机构中。工作人员使用计算机系统通过无线遥控对控制器发送指令，由控制器控制除冰机器人在输电线路上进行行走，同时控制敲打机构和切冰机构进行除冰操作，行走、敲打和切削速度均通过控制器调控。输电线路上有任何异常现象，或者到达终点时均可以通过由摄像头看到的图像无线传输到工作人员的计算机系统中，工作人员根据情况向控制器发送停机指令。

当本发明不需要使用时，可以通过支架6放置在支座1上。所述支座1包括底座1-1、支杆1-2和吊环1-3。所述底座1-1为立置的工字架构，工字架构的底部横梁垂直连接水平布置的横板，形成稳定的支撑。所述支杆1-2垂直设置在工字架构的顶部横梁上，支杆1-2的一端与底座1-1固定连接；支杆1-2的一端向外伸出悬置，伸出的方向与底部的横板同向。所述吊环1-3套装在支杆1-2的悬置段，吊环1-3的底部与支架6固定相连。支架6通过吊环1-3悬挂设置在支座1上。支杆与吊环可以设置多套，保证稳定连接，本实施例中设置两套。

Claims (8)

1.一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，它包括支架(6)、卡线机构(3)、切冰机构(5)、行走机构(4)和设置在支架(6)上并与计算机系统无线连接的控制器(9)，所述行走机构(4)和卡线机构(3)均设置在支架(6)的后部，行走机构(4)设置在卡线机构(3)的正上方、并与控制器(9)相连，所述切冰机构(5)设置在支架(6)的前部，切冰机构(5)包括一对上下对开设置的切削碾压覆冰的旋转刀(5-1)、与旋转刀(5-1)相连的驱动齿轮(5-2)和为驱动齿轮(5-2)提供电力的第三电机(5-3)，所述第三电机(5-3)与控制器(9)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，所述行走机构(4)包括行走轮(4-1)、传送带(4-2)和第二电机(4-3)，所述行走轮(4-1)在支架(6)上部设置多个，行走轮(4-1)为具有内凹的弧形轮槽的滑轮，多个滑轮沿高压输电线路的走向相互平行布置在的同一水平面上，行走轮(4-1)的轴线与高压输电线路的轴线垂直，所述第二电机(4-3)与控制器(9)相连，同时第二电机(4-3)通过传送带(4-2)与行走轮(4-1)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，卡线机构(3)包括卡线轮(3-2)和弹簧(3-3)，所述卡线轮(3-2)在行走轮(4-1)的正下方设置多个，卡线轮(3-2)与行走轮(4-1)之间设置容纳高压输电线路的空隙，所述弹簧(3-3)呈压缩状态设置在卡线轮(3-2)的下方。

4.根据权利要求3所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，行走轮(4-1)和卡线轮(3-2)的弧形轮槽的槽面上径向向外延伸设置多个防滑齿。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，切冰机构的前部设置敲打机构(2)，所述敲打机构(2)包括设置在切冰机构前方的一对敲击锤(2-1)、水平横向布置用于引导限制敲击锤(2-1)运动方向的导板(2-6)和与控制器(9)相连接的第一电机(2-2)，敲击锤(2-1)竖直相对设置在输电线路的两侧，敲击锤(2-1)的锤柄在下、并通过传动总成与第一电机(2-2)相连，所述导板(2-6)为设置在输电线路下方并与输电线路轴线垂直的方板，导板(2-6)的两端分别穿装在敲击锤(2-1)中，导板(2-6)的中部设置防止一对敲击锤(2-1)相撞损伤输电线路的限位块(2-7)。

6.根据权利要求5所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，所述敲击锤(2-1)的锤柄为L形的折板，折板包括垂直连接的竖直段和水平段，竖直段的顶端连接锤头，水平段套装在的导板(2-6)上，水平段的一端与竖直段相连；水平段的另一端向远离锤头的方向布置、在其末端固定设置有呈压缩状态的压簧(2-3)，水平段靠近压簧(2-3)的一端底面设置多个梯形齿。

7.根据权利要求6所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，传动总成对应敲击锤(2-1)设置两套，每套传动总成包括由两个传送轮(2-4)组成的传送轮组和外切绕设在两个传送轮轮缘上的拉轨(2-5)，所述传送轮与第一电机(2-2)相连，所述拉轨(2-5)为与传送轮组配合的、将敲击锤(2-1)向远离输电线路方向拖动的循环回路，拉轨(2-5)上设置与锤柄的梯形齿啮合的凸齿。

8.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路的除冰机器人，其特征是，除冰机器人还包括设置在支架(6)上用于拍摄输电线路的实时状况的摄像头(7)，所述摄像头(7)通过控制器(9)与计算机系统相连。