CN107919644A - 一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂及使用方法，它包括承载装置，所述承载装置的底部安装有齿面滑动杆，所述齿面滑动杆的两端对称固定安装有用于与输电线缆夹紧固定的第一固定机械臂和第二固定机械臂，所述承载装置的顶部固定安装有监测装置；所述承载装置的底部安装有用于对覆冰进行破碎的碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件；所述齿面滑动杆与安装在承载装置内部的齿状行走轮啮合传动，并驱动承载装置沿齿面滑动杆行走。该智能除冰机械臂能感应覆冰厚度，进而方便机械臂力可调节，减小导线磨损，且行走方便。

Description

一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂及使用方法

技术领域

本发明技术属于输电线路除冰装置领域，具体涉及一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂及使用方法。

背景技术

架空输电线积雪覆冰是电力系统面临的最严重的自然灾害之一。输电线覆冰后负载增加，线路不平衡张力变大，容易导致线路的断线断股、杆塔倾覆等事故，严重影响输电线路的运营安全。

目前，输电线路常采用易操作、成本低的机械除冰方式。该类除冰方式主要通过安装在输电线上的机械臂刮擦输电线上的覆冰。机械臂主要有机器人驱动机械臂和无人机驱动机械臂。现有的机器人驱动机械臂的缺点是：不能实时感应覆冰厚度，自动调节臂力，除冰后对导线表面磨损大，装置的能量消耗也高。另外，行走机器人结构复杂，与导线契合度不高，主要依靠行走轮在导线上走动，对导线表面损耗较大，且不便于在导线上安装与拆卸，一旦出现故障较难修复。而无人机驱动机械臂虽然一定程度上解决了人工除冰难，效率低的问题，但其操作难度大、稳定性低，其机械臂也无法自动调节臂力，对导线表面损伤较大，整个装置续航能力不高。亟待研发一种能感应覆冰厚度、机械臂力可调节、减小导线磨损，且行走方便的智能除冰机械臂装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂及使用方法，该智能除冰机械臂能感应覆冰厚度，进而方便机械臂力可调节，减小导线磨损，且行走方便。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，它包括承载装置，所述承载装置的底部安装有齿面滑动杆，所述齿面滑动杆的两端对称固定安装有用于与输电线缆夹紧固定的第一固定机械臂和第二固定机械臂，所述承载装置的顶部固定安装有监测装置；所述承载装置的底部安装有用于对覆冰进行破碎的碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件；所述齿面滑动杆与安装在承载装置内部的齿状行走轮啮合传动，并驱动承载装置沿齿面滑动杆行走。

所述碎冰机械手组件包括第一碎冰机械手指和第二碎冰机械手指，在两个碎冰机械手指的内壁都加工有齿状夹持部，所述第一碎冰机械手指上安装有厚度传感器，所述第二碎冰机械手指上安装有距离传感器。

所述除渣机械手组件包括第一除渣机械手指和第二除渣机械手指。

所述第一固定机械臂和第二固定机械臂采用相同的结构，所述第二固定机械臂包括前挡板和后挡板，在两挡板之间安装有电机，所述电机的输出轴上安装有啮合齿轮，所述啮合齿轮的主轴上安装有第二机械手指，所述啮合齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的主轴上安装有第一机械手指；所述第二机械手指上部安装有距离感应器。

所述承载装置内部安装有电机、蓄电池、线路和控制开关。

所述承载装置的顶部材料为太阳能光伏板。

所述监测装置内设有双目摄像头、风速监测仪和温度监测仪。

所述承载装置的两侧面设置有前挡板，所述前挡板上加工有第一连接孔。

所述前挡板上加工有第二连接孔。

任意一项所述臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1：由无人机将该装置放置在导线上，通过齿面滑动杆两端的第一固定机械臂和第二固定机械臂夹紧导线，承载装置通过齿状行走轮在齿面滑动杆前行；

Step2：承载装置上的碎冰机械臂组件通过咬合力进行碎冰，该碎冰机械臂上的厚度传感器，感应前方覆冰厚度自动调节臂力，减少机械臂与导线表面的直接接触，并减少电能损耗，后方的除渣机械臂清除冰渣；

Step3：当承载装置行走至齿面滑动杆前端将要与第一固定机械臂接触时，碎冰机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置停止前进，碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件同时夹紧，齿面滑动杆两端的第一固定机械臂和第二固定机械臂松开，承载装置上的齿状行走轮进行反转，使滑动杆携带两端的固定机械臂向前移动；

Step4：当第二固定机械臂将要与除渣机械臂接触时，安装在第二固定机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置内的齿状行走轮停止转动，且滑动杆两端的固定机械臂夹紧，承载装置进行下一轮工作。

本发明有如下有益效果：

1、本发明采用的智能除冰机械臂工作高效，能够适应不同型号直径的导线，并且根据感应到的覆冰厚度自动调节臂力，可以减少机械臂与导线表面的直接接触，降低对导线的摩擦损耗，能够最大程度的节约电能，保证其工作的续航能力。

2、智能机械臂通过感应覆冰厚度自动调节臂力。

3、行走装置由机械臂、滑动杆和行走齿轮组成，其传动平稳，行走稳定性好。

4、通过所述的太阳能光伏板为蓄电池充电，使蓄电池可持续供电。

5、风速监测仪能实时监测风速，做好强风预警工作。

3、温度监测仪能实时监测导线周围温度。

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是本发明整体结构的三维图。

图2是本发明第二固定机械臂的整体结构示意图。

图3是本发明齿状行走轮结构示意图。

图4是本发明齿面滑动杆结构示意图。

图中：第一固定机械臂1、齿面滑动杆2、第一连接孔3、前挡板4、第一碎冰机械手指5、齿状夹持部6、厚度传感器7、距离传感器8、第二碎冰机械手指9、监测装置10、承载装置11、第一除渣机械手指12、第二除渣机械手指13、第二固定机械臂14、前挡板15、电机16、后挡板17、啮合齿轮18、第二机械手指19、距离感应器20、第一机械手指21、第二连接孔22、齿状行走轮23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-4所示，一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，它包括承载装置11，所述承载装置11的底部安装有齿面滑动杆2，所述齿面滑动杆2的两端对称固定安装有用于与输电线缆夹紧固定的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14，所述承载装置11的顶部固定安装有监测装置10；所述承载装置11的底部安装有用于对覆冰进行破碎的碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件；所述齿面滑动杆2与安装在承载装置11内部的齿状行走轮23啮合传动，并驱动承载装置11沿齿面滑动杆2行走。工作过程中，通过所述的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14将整个装置固定在输电导线上，然后通过所述的碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件分别进行碎冰和除渣作业，最终完成整个智能除冰过程。

进一步的，所述碎冰机械手组件包括第一碎冰机械手指5和第二碎冰机械手指9，在两个碎冰机械手指的内壁都加工有齿状夹持部6，所述第一碎冰机械手指5上安装有厚度传感器7，所述第二碎冰机械手指9上安装有距离传感器8。通过过程中通过厚度传感器7能够检测冰的厚度，进而调节碎冰机械手指的夹紧力，进而有效的降低摩擦力。

进一步的，所述除渣机械手组件包括第一除渣机械手指12和第二除渣机械手指13。通过所述的第一除渣机械手指12和第二除渣机械手指13能够将破碎之后的冰渣进行除去。

进一步的，所述第一固定机械臂1和第二固定机械臂14采用相同的结构，所述第二固定机械臂14包括前挡板15和后挡板17，在两挡板之间安装有电机16，所述电机16的输出轴上安装有啮合齿轮18，所述啮合齿轮18的主轴上安装有第二机械手指19，所述啮合齿轮18与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的主轴上安装有第一机械手指21；所述第二机械手指19上部安装有距离感应器20。

进一步的，所述承载装置11内部安装有电机、蓄电池、线路和控制开关。

进一步的，所述承载装置11的顶部材料为太阳能光伏板。通过太阳能光伏板能够进行将太阳能转化为电能，进而给蓄电池进行充电。

进一步的，所述监测装置10内设有双目摄像头、风速监测仪和温度监测仪。通过所述的监测装置10能够监测环境指标。

进一步的，所述承载装置11的两侧面设置有前挡板4，所述前挡板4上加工有第一连接孔3。

进一步的，所述前挡板15上加工有第二连接孔22。

实施例2：

任意一项所述臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1：由无人机将该装置放置在导线上，通过齿面滑动杆2两端的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14夹紧导线，承载装置11通过齿状行走轮23在齿面滑动杆2前行；

Step2：承载装置11上的碎冰机械臂组件通过咬合力进行碎冰，该碎冰机械臂上的厚度传感器7，感应前方覆冰厚度自动调节臂力，减少机械臂与导线表面的直接接触，并减少电能损耗，后方的除渣机械臂清除冰渣；

Step3：当承载装置11行走至齿面滑动杆2前端将要与第一固定机械臂1接触时，碎冰机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置停止前进，碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件同时夹紧，齿面滑动杆2两端的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14松开，承载装置上的齿状行走轮进行反转，使滑动杆携带两端的固定机械臂向前移动；

Step4：当第二固定机械臂14将要与除渣机械臂接触时，安装在第二固定机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置内的齿状行走轮停止转动，且滑动杆两端的固定机械臂夹紧，承载装置进行下一轮工作。

本发明的工作过程和工作原理：

首先，由无人机将该装置放置在导线上，通过齿面滑动杆2两端的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14夹紧导线，承载装置11通过齿状行走轮23在齿面滑动杆2前行；

承载装置11上的碎冰机械臂组件通过咬合力进行碎冰，该碎冰机械臂上设有厚度传感器，能够感应前方覆冰厚度自动调节臂力，可以减少机械臂与导线表面的直接接触，并减少电能损耗，后方的除渣机械臂清除冰渣；

当承载装置11行走至齿面滑动杆2前端将要与第一固定机械臂1接触时，碎冰机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置停止前进，碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件同时夹紧，齿面滑动杆2两端的第一固定机械臂1和第二固定机械臂14松开，承载装置上的齿状行走轮进行反转，使滑动杆携带两端的固定机械臂向前移动；当第二固定机械臂14将要与除渣机械臂接触时，安装在第二固定机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置内的齿状行走轮停止转动，且滑动杆两端的固定机械臂夹紧，承载装置进行下一轮工作。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：它包括承载装置（11），所述承载装置（11）的底部安装有齿面滑动杆（2），所述齿面滑动杆（2）的两端对称固定安装有用于与输电线缆夹紧固定的第一固定机械臂（1）和第二固定机械臂（14），所述承载装置（11）的顶部固定安装有监测装置（10）；所述承载装置（11）的底部安装有用于对覆冰进行破碎的碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件；所述齿面滑动杆（2）与安装在承载装置（11）内部的齿状行走轮（23）啮合传动，并驱动承载装置（11）沿齿面滑动杆（2）行走。

2.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述碎冰机械手组件包括第一碎冰机械手指（5）和第二碎冰机械手指（9），在两个碎冰机械手指的内壁都加工有齿状夹持部（6），所述第一碎冰机械手指（5）上安装有厚度传感器（7），所述第二碎冰机械手指（9）上安装有距离传感器（8）。

3.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述除渣机械手组件包括第一除渣机械手指（12）和第二除渣机械手指（13）。

4.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述第一固定机械臂（1）和第二固定机械臂（14）采用相同的结构，所述第二固定机械臂（14）包括前挡板（15）和后挡板（17），在两挡板之间安装有电机（16），所述电机（16）的输出轴上安装有啮合齿轮（18），所述啮合齿轮（18）的主轴上安装有第二机械手指（19），所述啮合齿轮（18）与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的主轴上安装有第一机械手指（21）；所述第二机械手指（19）上部安装有距离感应器（20）。

5.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述承载装置（11）内部安装有电机、蓄电池、线路和控制开关。

6.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述承载装置（11）的顶部材料为太阳能光伏板。

7.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述监测装置（10）内设有双目摄像头、风速监测仪和温度监测仪。

8.根据权利要求1所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述承载装置（11）的两侧面设置有前挡板（4），所述前挡板（4）上加工有第一连接孔（3）。

9.根据权利要求4所述的一种臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂，其特征在于：所述前挡板（15）上加工有第二连接孔（22）。

10.采用权利要求1-9任意一项所述臂力可调节且可行走的智能除冰机械臂的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1：由无人机将该装置放置在导线上，通过齿面滑动杆（2）两端的第一固定机械臂（1）和第二固定机械臂（14）夹紧导线，承载装置（11）通过齿状行走轮（23）在齿面滑动杆（2）前行；

Step2：承载装置（11）上的碎冰机械臂组件通过咬合力进行碎冰，该碎冰机械臂上的厚度传感器（7），感应前方覆冰厚度自动调节臂力，减少机械臂与导线表面的直接接触，并减少电能损耗，后方的除渣机械臂清除冰渣；

Step3：当承载装置（11）行走至齿面滑动杆（2）前端将要与第一固定机械臂（1）接触时，碎冰机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置停止前进，碎冰机械手组件和用于除渣的除渣机械手组件同时夹紧，齿面滑动杆（2）两端的第一固定机械臂（1）和第二固定机械臂（14）松开，承载装置上的齿状行走轮进行反转，使滑动杆携带两端的固定机械臂向前移动；

Step4：当第二固定机械臂（14）将要与除渣机械臂接触时，安装在第二固定机械臂上的距离传感器发出信号，承载装置内的齿状行走轮停止转动，且滑动杆两端的固定机械臂夹紧，承载装置进行下一轮工作。