CN108448522B - 一种高空作业电缆除冰无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及除冰无人机技术领域，尤其是一种高空作业电缆除冰无人机,包括控制盒，所述悬吊杆的下端中部设有寻迹器，所述悬吊杆的中部通过第一销轴分别连接有第一活动板和第二活动板，所述底板的上端一侧设有与其中一个活动轴对应的底部轴承，所述底板的上端另一侧设有与另一个活动轴连接的破冰棒电机。采用全自由度热熔化融冰设计，可以再次对冰雪进行干净清理，采用陀螺仪稳定机构，增强无人机在高空中的稳定性，增加自动寻迹原理，让无人在高空实现寻迹追踪沿着电缆自我调节角度，增加碎冰的回收融化，防止碎冰掉下来伤到操作人员，同时可以再次对冰雪进行干净清理，防止电缆表面会有落水再次成冰，非常实用，值得以后推广使用。

Description

一种高空作业电缆除冰无人机

技术领域

本发明涉及除冰无人机技术领域，尤其涉及一种高空作业电缆除冰无人机。

背景技术

每年只要进入冬季，特别是在一些降雪比较频繁的地区，电缆上积雪的清除就成一个让所有工作人员头疼的问题，因为，覆冰覆雪严重的电缆可能会不堪重负被直接压断，导致地区的所有通讯中断，所以在冬季下雪之后，就需要维护人员不断的对电缆进行清雪除冰的工作，但是还有就是对于一般低的电缆通过清雪杆就可以对其进行清除，然而对于一些高空线缆，就需要维护人员爬到高空进行作业，这时候往往不仅要克服寒冷的问题，还需要克服雪天缆线的光滑，这样很容易对维人员的安全造成很大的影响；目前国家对于冬季高空缆线覆冰严重的情况采用的除冰方式大多采用的最常见的方式就是人工除冰，第二就是一种就是采用无人机除冰方式，但是一般的就是通过将无人机作为载体，携带除冰工具进行电缆除冰，而且采用的方式很单一，没有多种方式合作，很容易导致除冰工作刚完成接着就会有覆冰，这样就会导致除冰不彻底的问题。为此，我们提出一种高空作业电缆除冰无人机。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高空作业电缆除冰无人机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种高空作业电缆除冰无人机,包括控制盒，所述控制盒的外侧等距设有三个机翼和多个太阳能板，所述太阳能板和机翼的重合部分留有与机翼相匹配的缺口，所述机翼上均设有凹槽，所述凹槽的底端中部均安装有螺旋桨电机，所述螺旋桨电机远离凹槽的一侧中部均通过转轴连接有螺旋桨叶片，且所述机翼的尾端均通过连接架连接有螺旋桨保护罩，所述螺旋桨保护罩位于螺旋桨叶片的正上方，所述控制盒的上端中部设有陀螺仪，所述控制盒的下端中部设有悬吊杆，所述悬吊杆的下端中部设有寻迹器，所述悬吊杆的中部通过第一销轴分别连接有第一活动板和第二活动板，所述第一活动板的下端安装有摄像头，且所述第一活动板和第二活动板铰接，所述第一活动板和第二活动板远离悬吊杆的一端均通过第二销轴铰接有第一角度调节架，所述第一活动板和第二活动板的下端均对称设有角度调节气缸，所述角度调节气缸远离第一活动板和第二活动板的一端通过第三销轴交接有第二角度调节架，所述第二角度调节架和第一角度调节架铰接，所述第二角度调节架的内壁一侧安装有角度调节电机，所述角度调节电机通过角度调节轴承和第二角度调节架的内壁另一侧连接，所述角度调节轴承的外侧设有回型电机保护壳，所述回型电机保护壳的底端设有电热丝，所述回型电机保护壳的内腔底端设有电机稳固架，所述电机稳固架的上端安装有电机，所述电机通过输出轴连接有电机扇叶，两个所述第二角度调节架的相对一侧均连接有底板，所述控制盒的下端两侧对称设有承重气缸，所述第一活动板和第二活动板的下端均对称设有顶部轴承，所述顶部轴承的中部均设有活动轴，其中一个所述活动轴的外侧分别设有第二破冰棒和第一槽轮，所述第一槽轮位于第二破冰棒的下方，另一个所述活动轴的外侧分别设有第一破冰棒和第二槽轮，所述第二槽轮位于第一破冰棒的下方，所述第一槽轮和第二槽轮通过皮带连接，所述底板的上端一侧设有与其中一个活动轴对应的底部轴承，所述底板的上端另一侧设有与另一个活动轴连接的破冰棒电机；

所述底板下端均设有化冰板气缸，所述化冰板气缸远离底板的一端连接有化冰板，所述化冰板呈L字型，且两个所述化冰板的垂直面相对一侧均设有聚光板，所述化冰板的上端设有化冰电热丝，所述控制盒包括有蓄电池、单片机控制器和信号发射器，所述蓄电池、信号发射器、摄像头和单片机控制器连接，所述化冰电热丝、蓄电池和太阳能板连接，所述螺旋桨电机、电机、电热丝、角度调节电机、破冰棒电机、承重气缸、调节气缸、陀螺仪、寻迹器、化冰板气缸和单片机控制器连接。

优选的，所述化冰电热丝等距设置，且化冰电热丝的每组电热丝之间的距离为三到五毫米。

优选的，所述寻迹器为红外线传感器。

优选的, 所述陀螺仪为传感陀螺仪。

本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机，有益效果在于：采用板块设计型无人机造型，让机身本体更加灵活，调整角度更巧妙，采用齿形挤压破冰设计，可以让除冰更加彻底，采用全自由度热熔化融冰设计，可以再次对冰雪进行干净清理，采用陀螺仪稳定机构，增强无人机在高空中的稳定性，增加自动寻迹原理，让无人在高空实现寻迹追踪沿着电缆自我调节角度，增加碎冰的回收融化，防止碎冰掉下来伤到操作人员，同时可以再次对冰雪进行干净清理，防止电缆表面会有落水再次成冰，非常实用，值得以后推广使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的破冰棒外部结构正视结构示意图；

图2为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的C处放大结构示意图；

图3为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的热熔破冰模块结构左斜视结构示意图；

图4为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的热熔破冰模块外部结构左斜视图B处局部放大结构示意图；

图5为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的悬吊梁外部结构后视结构示意图；

图6为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的活动板块外部结构后视斜二测视结构示意图；

图7为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的活动板块外部结构左斜视结构示意图；

图8为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的寻迹器和陀螺仪安装结构正斜视结构示意图；

图9为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的太阳能板块安装外部结构下视结构示意图；

图10为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的碎冰回收板外部结构正斜视结构示意图；

图11为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的碎冰回收板外部结构右斜视结构示意图；

图12为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的回型电机保护壳结构示意图；

图13为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的活动板结构示意图；

图14为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的角度调节架结构示意图；

图15为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的破冰棒结构示意图；

图16为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的化冰板结构示意图；

图17为本发明提出的一种高空作业电缆除冰无人机的破冰融冰以及结构调节流程结构示意图。

图中：控制盒1、机翼2、螺旋桨电机3、螺旋桨叶片4、电机5、电机扇叶6、角度调节轴承7、电机稳固架8、角度调节电机9、顶部轴承10、第一破冰棒11、第二破冰棒12、第一槽轮13、底部轴承14、皮带15、第二槽轮16、破冰棒电机17、第一活动板18、第二活动板19、第一角度调节架20、第二角度调节架21、回型电机保护壳22、电热丝23、角度调节气缸24、悬吊杆25、承重气缸26、摄像头27、陀螺仪28、寻迹器29、化冰板气缸30、化冰板31、聚光板32、化冰电热丝33、太阳能板34、螺旋桨保护罩35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-17，一种高空作业电缆除冰无人机,包括控制盒1，控制盒1的外侧等距设有三个机翼2和多个太阳能板34，太阳能板34和机翼2的重合部分留有与机翼2相匹配的缺口，机翼2上均设有凹槽，凹槽的底端中部均安装有螺旋桨电机3，螺旋桨电机3远离凹槽的一侧中部均通过转轴连接有螺旋桨叶片4，且机翼2的尾端均通过连接架连接有螺旋桨保护罩35，螺旋桨保护罩35位于螺旋桨叶片4的正上方，控制盒1的上端中部设有陀螺仪28，陀螺仪28为传感陀螺仪，效果更好，更加实用，它的旋转轴正在指着的方向没有受到外力的影响的时候，它是不会有任何改变的，而就是以这个远原理作为依据，用它来保持一定的方向的。

控制盒1的下端中部设有悬吊杆25，悬吊杆25的下端中部设有寻迹器29，寻迹器29为红外线传感器，更加普及化，实用性较强，且便于更换，不会因为坏的时候由于稀少来不及更换，而影响设备的实用。

悬吊杆25的中部通过第一销轴分别连接有第一活动板18和第二活动板19，第一活动板18的下端安装有摄像头27，且第一活动板18和第二活动板19铰接，第一活动板18和第二活动板19远离悬吊杆25的一端均通过第二销轴铰接有第一角度调节架20，第一活动板18和第二活动板19的下端均对称设有角度调节气缸24，角度调节气缸24远离第一活动板18和第二活动板19的一端通过第三销轴交接有第二角度调节架21，第二角度调节架21和第一角度调节架20铰接，第二角度调节架21的内壁一侧安装有角度调节电机9，角度调节电机9通过角度调节轴承7和第二角度调节架21的内壁另一侧连接，角度调节轴承7的外侧设有回型电机保护壳22，回型电机保护壳22的底端设有电热丝23，回型电机保护壳22的内腔底端设有电机稳固架8，电机稳固架8的上端安装有电机5，电机5通过输出轴连接有电机扇叶6，两个第二角度调节架21的相对一侧均连接有底板，控制盒1的下端两侧对称设有承重气缸26，第一活动板18和第二活动板19的下端均对称设有顶部轴承10，顶部轴承10的中部均设有活动轴，其中一个活动轴的外侧分别设有第二破冰棒12和第一槽轮13，第一槽轮13位于第二破冰棒12的下方，另一个活动轴的外侧分别设有第一破冰棒11和第二槽轮16，第二槽轮16位于第一破冰棒11的下方，第一槽轮13和第二槽轮16通过皮带15连接，底板的上端一侧设有与其中一个活动轴对应的底部轴承14，底板的上端另一侧设有与另一个活动轴连接的破冰棒电机17；

底板下端均设有化冰板气缸30，化冰板气缸30远离底板的一端连接有化冰板31，化冰板31呈L字型，且两个化冰板31的垂直面相对一侧均设有聚光板32，化冰板31的上端设有化冰电热丝33，化冰电热丝33等距设置，且化冰电热丝33的每组电热丝之间的距离为三到五毫米，可以更好的将冰块化成水，避免在高空坠落造化安全隐患，且便于安装制造。

控制盒1包括有蓄电池、单片机控制器和信号发射器，蓄电池、信号发射器、摄像头27和单片机控制器连接，化冰电热丝33、蓄电池和太阳能板34连接，螺旋桨电机3、电机5、电热丝23、角度调节电机9、破冰棒电机17、承重气缸26、调节气缸24、陀螺仪28、寻迹器29、化冰板气缸30和单片机控制器连接。

工作原理：控制盒1内包括的蓄电池，为无人机各个用电器提供电能供给，内部单片机控制器和信号发射器，可以在操作人员的操作下控制无人机的各个运动飞行，摄像头27可以为操作人员的操作提供视野，避免各种障碍，在工作时，安装在机翼2上的螺旋桨电机3带动螺旋桨叶片4的转动，让整个无人机上升到高空，在通过摄像头27观察到高空线缆覆冰情况后，操作人员可以首先通过控制承重气缸26来调节相互铰接并且和悬吊梁25铰接的第一活动板18和第二活动板19的张合程度，当需要进行电缆的除冰工作时，操作人员首先控制无人机沿着电缆延伸方向倾斜，然后控制安装在第一活动板18和第二活动板19上的破冰棒电机17转动，安装在破冰棒电机17上的第一槽轮13和安装在第二破冰棒12上的第二槽轮16会在皮带15的传动下带动第二破冰棒12转动，然后让无人机倾斜首先让电缆从两个第一破冰棒11形成的的大开口处进入，锯齿形的第一破冰棒11会慢慢咬住覆冰慢慢前进直到电缆进入两个第二破冰棒12形成的小口，这样电缆上的覆冰会在第一破冰棒11和第二破冰棒12的强大压力和转动下将覆冰压碎，这时调整无人机，让机身和电缆保持水平即可，这时关闭两个破冰棒电机17，通过角度调节气缸24调节第一角度调节架20和第二角度调节架21的高度和两者之间的距离，然后通过控制角度调节电机9调节回型电机保护盒22，让回型电机保护盒22小口对准电缆，然后控制电机5的转动电机扇叶6会将电热丝23发出的热量吹向电缆，从而对电缆上的覆冰层再一次融化，从而让清理更加彻底，接着通过调节化冰板气缸30伸缩让化冰板31相互啮合形成一个具有啮合缝隙的接碎冰凹槽，可以接住由第一破冰棒11和第二破冰棒12挤压下落的碎冰，这时化冰电热丝33将太阳能板34的光能转化为热能，对接住的碎冰进行融化处理成水或者很小的碎冰渣从啮合缝隙掉落，与此同时聚光板32也会将光能集中在碎冰上，进行碎冰块的融化处理，当电缆完全进入无人机的破冰棒机构所有机构都调节好之后，连接控制盒1的陀螺仪28将会帮助操作人员自主对无人机稳定进行控制，寻迹器29将会开始工作，沿着电缆延伸的方向，不断调整无人机的飞行方向无需人工控制；当工作完成后，通过控制盒1关闭电机5和电热丝23以及破冰棒电机17的工作，然后通过承重气缸26的伸缩控制第一活动板18和第二活动板19张合，让无人机从电缆中出来即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高空作业电缆除冰无人机,包括控制盒（1），所述控制盒（1）包括有蓄电池、单片机控制器和信号发射器，所述蓄电池、信号发射器和单片机控制器连接，所述控制盒（1）的外侧等距设有三个机翼（2）和多个太阳能板（34），所述太阳能板（34）和机翼（2）的重合部分留有与机翼（2）相匹配的缺口，所述机翼（2）上均设有凹槽，所述凹槽的底端中部均安装有螺旋桨电机（3），所述螺旋桨电机（3）远离凹槽的一侧中部均通过转轴连接有螺旋桨叶片（4），且所述机翼（2）的尾端均通过连接架连接有螺旋桨保护罩（35），所述螺旋桨保护罩（35）位于螺旋桨叶片（4）的正上方，其特征在于，所述控制盒（1）的上端中部设有陀螺仪（28），所述控制盒（1）的下端中部设有悬吊杆（25），所述悬吊杆（25）的下端中部设有寻迹器（29），所述悬吊杆（25）的中部通过第一销轴分别连接有第一活动板（18）和第二活动板（19），所述第一活动板（18）的下端安装有摄像头（27），所述摄像头（27）和单片机控制器连接；且所述第一活动板（18）和第二活动板（19）铰接，所述第一活动板（18）和第二活动板（19）远离悬吊杆（25）的一端均通过第二销轴铰接有第一角度调节架（20），所述第一活动板（18）和第二活动板（19）的下端均对称设有角度调节气缸（24），所述角度调节气缸（24）远离第一活动板（18）和第二活动板（19）的一端通过第三销轴交接有第二角度调节架（21），所述第二角度调节架（21）和第一角度调节架（20）铰接，所述第二角度调节架（21）的内壁一侧安装有角度调节电机（9），所述角度调节电机（9）通过角度调节轴承（7）和第二角度调节架（21）的内壁另一侧连接；两个所述第二角度调节架（21）的相对一侧均连接有底板，所述控制盒（1）的下端两侧对称设有承重气缸（26），所述第一活动板（18）和第二活动板（19）的下端均对称设有顶部轴承（10），所述顶部轴承（10）的中部均设有活动轴，其中一个所述活动轴的外侧分别设有第二破冰棒（12）和第一槽轮（13），所述第一槽轮（13）位于第二破冰棒（12）的下方，另一个所述活动轴的外侧分别设有第一破冰棒（11）和第二槽轮（16），所述第二槽轮（16）位于第一破冰棒（11）的下方，所述第一槽轮（13）和第二槽轮（16）通过皮带（15）连接，所述底板的上端一侧设有与其中一个活动轴对应的底部轴承（14），所述底板的上端另一侧设有与另一个活动轴连接的破冰棒电机（17）；

所述角度调节轴承（7）的外侧设有回型电机保护壳（22），所述回型电机保护壳（22）的底端设有电热丝（23）；

所述底板下端均设有化冰板气缸（30），所述化冰板气缸（30）远离底板的一端连接有化冰板（31），所述化冰板（31）呈L字型，且两个所述化冰板（31）的垂直面相对一侧均设有聚光板（32），所述化冰板（31）的上端设有化冰电热丝（33），所述回型电机保护壳（22）的内腔底端设有电机稳固架（8），所述电机稳固架（8）的上端安装有电机（5），所述电机（5）通过输出轴连接有电机扇叶（6）。

2.根据权利要求1所述的一种高空作业电缆除冰无人机，其特征在于，所述化冰电热丝（33）、蓄电池和太阳能板（34）连接，所述螺旋桨电机（3）、电机（5）、电热丝（23）、角度调节电机（9）、破冰棒电机（17）、承重气缸（26）、调节气缸（24）、陀螺仪（28）、寻迹器（29）、化冰板气缸（30）和单片机控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种高空作业电缆除冰无人机，其特征在于，所述化冰电热丝（33）等距设置，且化冰电热丝（33）的每组电热丝之间的距离为三到五毫米。

4.根据权利要求1所述的一种高空作业电缆除冰无人机，其特征在于，所述寻迹器（29）为红外线传感器。

5.根据权利要求1所述的一种高空作业电缆除冰无人机, 其特征在于，所述陀螺仪（28）为传感陀螺仪。