CN108429216A - 一种高压线路除冰无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压线路除冰无人机，本发明利用无人机平台，在无人机上安装涂料箱和机械臂涂刷装置，本发明所使用的技术方案是：一种墙面涂料维护无人机，包括机体、机臂、无刷电机、螺旋桨、整流罩、铰支座，其特征在于：所述的机体为长方体形状，机体两侧对称安装四个机臂，在机臂顶端安装无刷电机，无刷电机的电机轴上安装螺旋桨及整流罩，通过无刷电机带动螺旋桨转动为无人机提供升力，在每个无刷电机下方设置铰支座，在铰支座内铰接安装减震脚架，本发明采用无人机作为主要的搭载平台，具有移动速度快、起降灵活、操作安全的特点。

Description

一种高压线路除冰无人机

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，具体涉及一种高压线路除冰无人机，属于电力设备技术领域。

背景技术

在国民生产生活中,高压输电线路起着至关重要的作用，是远距离输电的必要设备。同样的，高压输电线路的维护更是生产生活的必要保证，例如高压架空线路在冬天被厚厚的冰层包裹，如果不及时清除，会给线路带来巨大的压力，易导致架空线路的断裂与毁坏，给生产生活带来严重影响。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种高压输电线路除冰机器人，其结构简单，携带方便，自动化程度高，方便架空线路的除冰工作。

本发明所使用的技术方案是：一种高压线路除冰无人机，包括机体、机臂、无刷电机、螺旋桨、绞支座、减震脚架、前架底座、前架延长部分、第一支撑杆、第一固定端、摄像头、护框连接件、伺服电机、伺服延长轴、驱动齿轮、护框齿轮、锁紧螺母、充气气垫、护框外壳、丝杠底座、滑杆、滑块、丝杠电机、丝杠、第二固定端、第二支撑杆、第三支撑杆、第三固定端、机械臂安装套筒、第一机械臂、安装盖板、三通关节、L型关节、电缸臂、第一转接头、第二转接头、第三转接头、除雾凇头、刨冰钻头、中间连接头、连接杆、锤头、扩孔钻头、环切机底座、内置电机轴端连接件、旋转电机、环切机固定框、环形导轨、滑环、滑轨电机、滑轨驱动齿轮、切割机支撑轴、切割机第二电机、切割机第二底座、切割机第一电机、切片固定轴、切片驱动齿轮、切片、切割机第一底座，其特征在于：

所述的机体为长方体形状，机体两侧对称安装四个机臂，在机臂顶端安装无刷电机，无刷电机的电机轴上安装螺旋桨，通过无刷电机带动螺旋桨转动为无人机提供升力，同时可以使机体在导线上前后移动，在每个无刷电机下方设置铰支座，在铰支座内铰接安装减震脚架；

在机体前部安装有前架底座，所述的前架底座是一块正方形薄底板，前架底座上方安装前架延长部分，所述的前架延长部分是用来固定第一支撑杆的，前架延长部分端部安装了两根第一支撑杆，前架延长部分内置电机，可驱动第一支撑杆旋转，从而带动机械臂套筒旋转，两根第一支撑杆通过第一固定端来固定，所述的第一固定端是设置了两个与第一支撑杆同孔径的安装孔的薄底板，摄像头安装在第一固定端一面，所述的摄像头是可以旋转的，用来监视前方线路的覆冰情况；

在机体正下方安装一个护框连接件，所述的护框连接件内安装伺服电机，伺服电机通过连接伺服延长轴来驱动驱动齿轮旋转，从而与护框齿轮咬合带动护框外壳旋转，两个护框由锁紧螺杆固定，所述的护框是由护框外壳的两个半圆环通过锁紧螺杆与护框连接件连接在一起的，护框内部安装了充气气垫，所述的充气气垫是安装在护框外壳的内部，用来减缓无人机与覆冰导线的振动，使无人机更加稳定的在覆冰导线上移动；

在机体的后方安装了丝杠底座，所述的丝杠底座是一块安装在机体后侧的薄块，用来固定滑杆和丝杠电机，丝杠底座的上部分安装两根滑杆，滑杆由第二固定端固定，滑块套在滑杆上，所述的滑块是设置了两个普通安装孔、一个螺纹孔的正方体滑块，并在其底端安装了第三支撑杆和第三固定端，且滑块内置电机驱动第三支撑杆旋转，从而带动机械臂套筒旋转，在丝杠底座上安装丝杠电机，丝杠由丝杠电机直接驱动，丝杠与滑块螺纹孔内的螺纹咬合，丝杠转动即驱动滑块移动，第二固定端上安装了第二支撑杆，第二支撑杆内置电机，驱动机械臂套筒旋转，滑块的两侧分别安装了第三支撑杆和第三固定端；

在第一支撑杆上安装了机械臂套筒，机械臂套筒一端安装了第一机械臂，第一机械臂的另一端内置电机，驱动三通关节转动，安装盖板固定L型关节的另一端，使L型关节嵌套在三通关节内，所述的L型关节内置电机，驱动L型关节进行相对旋转，电缸臂一端连接L型关节，另一端连接第一转接头，所述的电缸臂底端内置电机直接驱动第一转接头旋转，第一转接头、第二转接头、第三转接头按序连接组合在一起，所述的第二转接头两端均内置电机，第三转接头连接除雾凇头，所述的除雾凇头是顶端安装了钢钉的圆台柱，由第三转接头的内置电机驱动旋转；

刨冰钻头由电缸臂底端内置电机直接驱动旋转的，所述的刨冰钻头是安装了螺旋刀刃的钻头；

旋转锤头由电缸臂底端内置电机直接驱动旋转的，所述的旋转锤头由锤头、连接杆、中间连接头组成；

扩孔钻头由电缸臂底端内置电机直接驱动旋转的，所述的扩孔钻头是设置了螺旋涡状齿轮纹的钻头;

环切机底座是一块安装在丝杠滑块下方的正方形底板，内置电机轴端连接件安装在环切机底座下方，所述的内置电机轴端连接件是固定的圆柱体，旋转电机通过电机轴与内置电机轴端连接件连接在一起，驱动环切机固定框做小角度微调旋转，在环切机固定框内设置环形导轨，所述的环形导轨是能够嵌套滑环并设置了齿轮的导轨，滑环可以直接嵌套在环形导轨内部，滑环由滑轨电机驱动在环形导轨内移动，由滑轨驱动齿轮与环形导轨内的齿轮咬合驱动；

在滑环的两端安装切割机，切割机由四根切割机支撑轴支撑，所述的切割机支撑轴是具有弹性的橡胶轴，在切割机第二底座上安装切割机第二电机，切割机第二电机驱动切割机第一底座旋转，所述的切割机第二电机通过电机轴与切割机第一底座连接，切割机第一电机通过驱动切片驱动齿轮，带动切片旋转，切片由切片固定轴固定。

本发明有益效果：

1.本发明采用无人机作为主要的搭载平台，具有移动速度快、起降灵活、操作安全的特点。

2.通过设置多个机械臂可以确保无人机将导线上的冰清除干净，提高无人机定点的工作效率，大量减少工作人员的工作量。

3.通过设置环切机结构，可以全方位对冰进行切割，提高破冰成功率并保证质量。

4.本无人机设置的气垫护框可以减少护框与冰层之间的摩擦力，并且避免机体与冰层直接接触而导致的机体温度过低、降低性能。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的前架示意图。

图3为本发明的护框示意图。

图4为本发明的丝杠示意图。

图5为本发明的机械臂示意图。

图6为本发明的机械臂细节示意图。

图7为本发明的刨冰钻头示意图。

图8为本发明的旋转锤头示意图。

图9为本发明的扩孔钻头示意图。

图10为本发明的环切机示意图一。

图11为本发明的环切机示意图二。

附图标号： 1-机体；2-机臂；3-无刷电机；4-螺旋桨；5-绞支座；6-减震脚架； 701-前架底座；702-前架延长部分；703-第一支撑杆；704-第一固定端；705-摄像头；801-护框连接件；802-伺服电机；803-伺服延长轴；804-驱动齿轮；805-护框齿轮；806-锁紧螺母；807-充气气垫；808-护框外壳；901-丝杠底座；902-滑杆；903-滑块；904-丝杠电机；905-丝杠；906-第二固定端；907-第二支撑杆；908-第三支撑杆；909-第三固定端；1001-机械臂安装套筒；1002-第一机械臂；1003-安装盖板；1004-三通关节；1005-L型关节；1006-电缸臂；1007-第一转接头；1008-第二转接头；1009-第三转接头；1010-除雾凇头；1011-刨冰钻头；101201-中间连接头；101202-连接杆；101203-锤头；1013-扩孔钻头；1101-环切机底座；1102-内置电机轴端连接件；1103-旋转电机；1104-环切机固定框；1105-环形导轨；1106-滑环；1107-滑轨电机；1108-滑轨驱动齿轮；1109-切割机支撑轴；1110-切割机第二电机；1111-切割机第二底座；1112-切割机第一电机；1113-切片固定轴；1114-切片驱动齿轮；1115-切片；1116-切割机第一底座。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例:如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，一种高压线路除冰无人机，包括机体1、机臂2、无刷电机3、螺旋桨4、绞支座5、减震脚架6、前架底座701、前架延长部分702、第一支撑杆703、第一固定端704、摄像头705、护框连接件801、伺服电机802、伺服延长轴803、驱动齿轮804、护框齿轮805、锁紧螺母806、充气气垫807、护框外壳808、丝杠底座901、滑杆902、滑块903、丝杠电机904、丝杠905、第二固定端906、第二支撑杆907、第三支撑杆908、第三固定端909、机械臂安装套筒1001、第一机械臂1002、安装盖板1003、三通关节1004、L型关节1005、电缸臂1006、第一转接头1007、第二转接头1008、第三转接头1009、除雾凇头1010、刨冰钻头1011、中间连接头101201、连接杆101202、锤头101203、扩孔钻头1013、环切机底座1101、内置电机轴端连接件1102、旋转电机1103环切机固定框1104、环形导轨1105、滑环1106、滑轨电机1107、滑轨驱动齿轮1108、切割机支撑轴1109、切割机第二电机1110、切割机第二底座1111、切割机第一电机1112、切片固定轴1113、切片驱动齿轮1114、切片1115、切割机第一底座1116，其特征在于：

所述的机体1为长方体形状，机体两侧对称安装四个机臂2，在机臂2顶端安装无刷电机3，无刷电机3的电机轴上安装螺旋桨4，通过无刷电机3带动螺旋桨4转动为无人机提供升力，同时可以使机体在导线上前后移动，在每个无刷电机下方设置铰支座5，在铰支座内铰接安装减震脚架6；

在机体1前部安装有前架底座701，所述的前架底座701是一块正方形薄底板，前架底座701上方安装前架延长部分702，所述的前架延长部分702是用来固定第一支撑杆703的，前架延长部分702端部安装了两根第一支撑杆703，前架延长部分702内置电机，可驱动第一支撑杆703旋转，从而带动机械臂套筒1001旋转，两根第一支撑杆703通过第一固定端704来固定，所述的第一固定端704是设置了两个与第一支撑杆703同孔径的安装孔的薄底板，摄像头705安装在第一固定端704一面，所述的摄像头705是可以旋转的，用来监视前方线路的覆冰情况；

在机体1正下方安装一个护框连接件801，所述的护框连接件801内安装伺服电机802，伺服电机802通过连接伺服延长轴803来驱动驱动齿轮804旋转，从而与护框齿轮805咬合带动护框外壳旋转808，两个护框由锁紧螺杆806固定，所述的护框是由护框外壳808的两个半圆环通过锁紧螺杆806与护框连接件801连接在一起的，护框内部安装了充气气垫807，所述的充气气垫807是安装在护框外壳808的内部，用来减缓无人机与覆冰导线的振动，使无人机更加稳定的在覆冰导线上移动；

在机体1的后方安装了丝杠底座901，所述的丝杠底座901是一块安装在机体后侧的薄块，用来固定滑杆902和丝杠电机904，丝杠底座901的上部分安装两根滑杆902，滑杆902由第二固定端906固定，滑块903套在滑杆902上，所述的滑块903是设置了两个普通安装孔、一个螺纹孔的正方体滑块，并在其底端安装了第三支撑杆908和第三固定端909，且滑块903内置电机驱动第三支撑杆908旋转，从而带动机械臂套筒1001旋转，在丝杠底座901上安装丝杠电机904，丝杠905由丝杠电机904直接驱动，丝杠905与滑块903螺纹孔内的螺纹咬合，丝杠905转动即驱动滑块903移动，第二固定端906上安装了第二支撑杆907，第二支撑杆907内置电机，驱动机械臂套筒1001旋转，滑块903的两侧分别安装了第三支撑杆908和第三固定端909；

在第一支撑杆703上安装了机械臂套筒1001，机械臂套筒1001一端安装了第一机械臂1002，第一机械臂1002的另一端内置电机，驱动三通关节1004转动，安装盖板1003固定L型关节1005的另一端，使L型关节1005嵌套在三通关节1004内，所述的L型关节1005内置电机，驱动L型关节1005进行相对旋转，电缸臂1006一端连接L型关节1005，另一端连接第一转接头1007，所述的电缸臂1006底端内置电机直接驱动第一转接头1007旋转，第一转接头1007、第二转接头1008、第三转接头1009按序连接组合在一起，所述的第二转接头1008两端均内置电机，第三转接头1009连接除雾凇头1010，所述的除雾凇头1010是顶端安装了钢钉的圆台柱，由第三转接头1009的内置电机驱动旋转；

刨冰钻头1011由电缸臂1006底端内置电机直接驱动旋转的，所述的刨冰钻头1011是安装了螺旋刀刃的钻头；

旋转锤头1012由电缸臂1006底端内置电机直接驱动旋转的，所述的旋转锤头1012由锤头101203、连接杆101202、中间连接头101201组成；

扩孔钻头1013由电缸臂1006底端内置电机直接驱动旋转的，所述的扩孔钻头1013是设置了螺旋涡状齿轮纹的钻头;

环切机底座1101是一块安装在丝杠滑块903下方的正方形底板，内置电机轴端连接件1102安装在环切机底座1101下方，所述的内置电机轴端连接件1102是固定的圆柱体，旋转电机1103通过电机轴与内置电机轴端连接件1102连接在一起，驱动环切机固定框1104做小角度微调旋转，在环切机固定框1104内设置环形导轨1105，所述的环形导轨1105是能够嵌套滑环1106并设置了齿轮的导轨，滑环1106可以直接嵌套在环形导轨1105内部，滑环1106由滑轨电机1107驱动在环形导轨1105内移动，由滑轨驱动齿轮1108与环形导轨1105内的齿轮咬合驱动；

在滑环1106的两端安装切割机，切割机由四根切割机支撑轴1109支撑，所述的切割机支撑轴1109是具有弹性的橡胶轴，在切割机第二底座1111上安装切割机第二电机1110，切割机第二电机1110驱动切割机第一底座1116旋转，所述的切割机第二电机1110通过电机轴与切割机第一底座1116连接，切割机第一电机1112通过驱动切片驱动齿轮1114，带动切片1115旋转，切片由切片固定轴1113固定。

本发明工作原理：本发明在使用时，首先无人机进去工作状态，无刷电机3开启准备起飞，摄像头705开启传输图像，伺服电机802驱动护框外壳808打开，滑块903移动到丝杠905最末端，滑环1106位于中间位置，切割机第二电机1110使切割机第二底座1111复位，各机械臂准备工作并远离主轴线。然后无人机起飞，收起起落架6，到达指定线路上方，缓慢降落，使护框外壳808将线路包裹，并启动伺服电机802将护框外壳808紧闭并锁住，保证安全，无人机可降低功率以维持平衡即可，机械臂开始工作，第一支撑杆703旋转驱动机械臂安装套筒1001，第一机械臂1002即可改变方向，三通关节1004旋转，增加电缸臂1006的工作范围，通过第一转接头1007、第二转接头1008、第三转接头1009的配合，除雾凇头1010首先将机体1前方的雾凇全方位除去；此时环切机开始工作，切割机启动，由丝杠电机904驱动丝杠905，带动滑块903前移，同时环切机随着滑块903前移，对冰层进行第一次切割，扩孔钻头1013随即在机械臂的协助下对切缝进行钻探，当滑块903前移到顶端时，丝杠电机904反转，滑块903后移，切割机回退，滑块903后移到顶端时，滑轨电机1107驱动滑环1106旋转一定角度，再次进行切割，同样的，扩孔钻头1013随即在机械臂的协助下对切缝进行钻探，往返多次，能够将冰层进行深度瓦解；随后刨冰钻头1011和旋转锤头1012对冰块进行处理即可，在环切机前进过程中，如遇切片被卡，启动旋转电机1103进行轻微调整即可。最后将整个线路的冰层进行清理，滑块903退至起点，环切机和切割机复位，机械臂远离主轴线，伺服电机驱动护框外壳808打开，无人机起飞至安全高度，放下起落架6，随即降落，任务完成。

Claims (2)

1.一种高压线路除冰无人机，包括机体（1）、机臂（2）、无刷电机（3）、螺旋桨（4）、绞支座（5）、减震脚架（6）、前架底座（701）、前架延长部分（702）、第一支撑杆（703）、第一固定端（704）、摄像头（705）、护框连接件（801）、伺服电机（802）、伺服延长轴（803）、驱动齿轮（804）、护框齿轮（805）、锁紧螺母（806）、充气气垫（807）、护框外壳（808）、丝杠底座（901）、滑杆（902）、滑块（903）、丝杠电机（904）、丝杠（905）、第二固定端（906）、第二支撑杆（907）、第三支撑杆（908）、第三固定端（909）、机械臂安装套筒（1001）、第一机械臂（1002）、安装盖板（1003）、三通关节（1004）、L型关节（1005）、电缸臂（1006）、第一转接头(1007)、第二转接头(1008)、第三转接头(1009)、除雾凇头(1010)、刨冰钻头(1011)、中间连接头(101201)、连接杆(101202)、锤头(101203)、扩孔钻头(1013)、环切机底座(1101)、内置电机轴端连接件(1102)、旋转电机(1103)、环切机固定框(1104)、环形导轨(1105)、滑环(1106)、滑轨电机(1107)、滑轨驱动齿轮（1108）、切割机支撑轴(1109)、切割机第二电机(1110)、切割机第二底座(1111)、切割机第一电机(1112)、切片固定轴(1113)、切片驱动齿轮(1114)、切片(1115)、切割机第一底座(1116)，其特征在于：

所述的机体(1)为长方体形状，机体两侧对称安装四个机臂(2)，在机臂（2）顶端安装无刷电机（3），无刷电机（3）的电机轴上安装螺旋桨（4），通过无刷电机（3）带动螺旋桨（4）转动为无人机提供升力，同时可以使机体在导线上前后移动，在每个无刷电机下方设置铰支座（5），在铰支座内铰接安装减震脚架（6）；

在机体（1）前部安装有前架底座（701），所述的前架底座（701）是一块正方形薄底板，前架底座（701）上方安装前架延长部分(702)，所述的前架延长部分(702)是用来固定第一支撑杆(703)的，前架延长部分(702)端部安装了两根第一支撑杆(703)，前架延长部分（702）内置电机，可驱动第一支撑杆（703）旋转，从而带动机械臂套筒（1001）旋转，两根第一支撑杆（703）通过第一固定端（704）来固定，所述的第一固定端（704）是设置了两个与第一支撑杆（703）同孔径的安装孔的薄底板，摄像头（705）安装在第一固定端（704）一面，所述的摄像头（705）是可以旋转的，用来监视前方线路的覆冰情况；

在机体（1）正下方安装一个护框连接件（801），所述的护框连接件（801）内安装伺服电机（802），伺服电机（802）通过连接伺服延长轴(803)来驱动驱动齿轮(804)旋转，从而与护框齿轮(805)咬合带动护框外壳旋转(808)，两个护框由锁紧螺杆(806)固定，所述的护框是由护框外壳(808)的两个半圆环通过锁紧螺杆(806)与护框连接件(801)连接在一起的，护框内部安装了充气气垫(807)，所述的充气气垫(807)是安装在护框外壳(808)的内部，用来减缓无人机与覆冰导线的振动，使无人机更加稳定的在覆冰导线上移动；

在机体(1)的后方安装了丝杠底座(901)，所述的丝杠底座(901)是一块安装在机体后侧的薄块，用来固定滑杆(902)和丝杠电机(904)，丝杠底座（901）的上部分安装两根滑杆(902)，滑杆（902）由第二固定端（906）固定，滑块（903）套在滑杆（902）上，所述的滑块（903）是设置了两个普通安装孔、一个螺纹孔的正方体滑块，并在其底端安装了第二支撑杆（907）和第三固定端（909），且滑块（903）内置电机驱动第三支撑杆（908）旋转，从而带动机械臂套筒（1001）旋转，在丝杠底座（901）上安装丝杠电机（904），丝杠（905）由丝杠电机（904）直接驱动，丝杠（905）与滑块（903）螺纹孔内的螺纹咬合，丝杠（905）转动即驱动滑块（903）移动，第二固定端（906）上安装了第二支撑杆（907），第二支撑杆（907）内置电机，驱动机械臂套筒（1001）旋转，滑块（903）的两侧分别安装了第三支撑杆（908）和第三固定端（909）；

在第一支撑杆（703）上安装了机械臂套筒（1001），机械臂套筒(1001)一端安装了第一机械臂(1002)，第一机械臂(1002)的另一端内置电机，驱动三通关节（1004）转动，安装盖板（1003）固定L型关节（1005）的另一端，使L型关节（1005）嵌套在三通关节（1004）内，所述的L型关节（1005）内置电机，驱动L型关节（1005）进行相对旋转，电缸臂（1006）一端连接L型关节（1005），另一端连接第一转接头(1007)，所述的电缸臂(1006)底端内置电机直接驱动第一转接头(1007)旋转，第一转接头(1007)、第二转接头(1008)、第三转接头(1009)按序连接组合在一起，所述的第二转接头(1008)两端均内置电机，第三转接头(1009)连接除雾凇头(1010)，所述的除雾凇头(1010)是顶端安装了钢钉的圆台柱，由第三转接头(1009)的内置电机驱动旋转；

刨冰钻头(1011)由电缸臂（1006）底端内置电机直接驱动旋转的，所述的刨冰钻头（1011）是安装了螺旋刀刃的钻头；

旋转锤头（1012）由电缸臂（1006）底端内置电机直接驱动旋转的，所述的旋转锤头（1012）由锤头（101203）、连接杆（101202）、中间连接头（101201）组成；

扩孔钻头（1013）由电缸臂（1006）底端内置电机直接驱动旋转的，所述的扩孔钻头（1013）是设置了螺旋涡状齿轮纹的钻头。

2.根据权利要求1所述的一种高压线路除冰无人机，其特征在于：所述的环切机底座（1101）是一块安装在丝杠滑块（903）下方的正方形底板，内置电机轴端连接件（1102）安装在环切机底座（1101）下方，所述的内置电机轴端连接件（1102）是固定的圆柱体，旋转电机（1103）通过电机轴与内置电机轴端连接件（1102）连接在一起，驱动环切机固定框（1104）做小角度微调旋转，在环切机固定框（1104）内设置环形导轨（1105），所述的环形导轨（1105）是能够嵌套滑环（1106）并设置了齿轮的导轨，滑环（1106）可以直接嵌套在环形导轨（1105）内部，滑环（1106）由滑轨电机（1107）驱动在环形导轨（1105）内移动，由滑轨驱动齿轮（1108）与环形导轨（1105）内的齿轮咬合驱动；

在滑环（1106）的两端安装切割机，切割机由四根切割机支撑轴（1109）支撑，所述的切割机支撑轴（1109）是具有弹性的橡胶轴，在切割机第二底座（1111）上安装切割机第二电机（1110），切割机第二电机（1110）驱动切割机第一底座（1116）旋转，所述的切割机第二电机（1110）通过电机轴与切割机第一底座（1116）连接，切割机第一电机（1112）通过驱动切片驱动齿轮（1114），带动切片（1115）旋转，切片由切片固定轴（1113）固定。