CN108923363B - 除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除冰机器人，用于对高压线除冰，包括：机架，与所述机架连接的行走机构，与所述机架连接的除冰机构，以及与所述行走机构和除冰机构均连接的控制机构。本发明除冰机器人通过行走机构在高压线上行驶，同时使用除冰机构对高压线上的覆冰除冰，代替人工除冰，危险性降低，且工作效率高，劳动强度小，操作人员只需通过控制机构控制行走机构和除冰机构即可，并且除冰彻底，除冰效果好，且对第一刀具和第二刀具的磨损程度小，提高产品的使用寿命。

Description

除冰机器人

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及除冰机器人。

背景技术

在冬季雨雾湿度高、气温低的特殊天气条件下，电力高压线极易结冰，使电线和铁塔中立负荷加重，将对高压输电系统的安全稳定运行造成严重影响，必须采取有效措施将冰除去。传统的除冰方式主要是人工除冰，人工除冰危险性高、工作效率低、劳动强度大。

发明内容

基于此，有必要针对人工除冰危险性高、工作效率低、劳动强度大问题，提供一种除冰机器人。

一种除冰机器人，用于对高压线除冰，包括：机架，与所述机架连接的行走机构，与所述机架连接的除冰机构，以及与所述行走机构和除冰机构均连接的控制机构；所述行走机构包括与高压线配合的行走轮，以及驱动所述行走轮转动的第一驱动器；所述除冰机构包括第一除冰件，第二除冰件，以及驱动所述第一除冰件和第二除冰件运动的第二驱动器；所述第一驱动器与所述第二驱动器均与所述控制机构连接；所述第一除冰件和第二除冰件分别包括对称设置于高压线两相对侧的第一刀具和第二刀具，且所述第一刀具和第二刀具均包括长度不同的第一刀刃和第二刀刃，所述第二驱动器驱动所述第一刀具和所述第二刀具分别撞击高压线两相对侧。

本技术方案的除冰机器人通过行走机构在高压线上行驶，同时使用除冰机构对高压线上的覆冰除冰，代替人工除冰，危险性降低，且工作效率高，劳动强度小，操作人员只需通过控制机构控制行走机构和除冰机构即可。具体地，本技术方案通过驱动行走轮在高压线上行走，同时，高压线两相对侧分别设有相对设置的第一刀具和第二刀具，在行走过程中两边的第一刀具和第二刀具同时向位于中间的高压线撞击，从而使覆冰碎裂掉落，完成除冰。并且，本技术方案的第一刀具和第二刀具均包括长度不同的第一刀刃和第二刀刃，从而在行进过程中，所述第一刀刃和第二刀刃可分层次覆冰进行破除，即第一刀刃和第二刀刃在各自刀具上沿行进方向排列，且第一刀刃和第二刀刃的尺寸各异，从而当覆冰厚度较大时，可先通过较短尺寸的刀刃破除最外层覆冰，且由于除冰机器人一直行进，从而较长尺寸的刀刃行进至已破除最外层覆冰位置处，继续破除剩下的全部覆冰，不仅不影响除冰效率，并且除冰彻底，除冰效果好，且对第一刀具和第二刀具的磨损程度小，提高产品的使用寿命。

进一步地，所述第一刀具包括刀柄，设于所述刀柄同一侧的第一卡槽和第二卡槽，所述第一刀刃和所述第二刀刃分别与所述第一卡槽和所述第二卡槽嵌入式配合，且所述第一刀刃的长度大于所述第二刀刃的长度；所述第二刀具的结构与所述第一刀具相同。

进一步地，所述第一除冰件还包括第一齿轮，与所述第一齿轮偏心转动连接的第一曲柄，以及与所述第一曲柄转动连接的第一摇杆，所述第一刀具设于所述第一摇杆第一端端部；所述第二除冰件还包括与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，与所述第二齿轮偏心转动连接的第二曲柄，以及与所述第二曲柄转动连接的第二摇杆，所述第二刀具设于所述第二摇杆第一端端部；与所述第一摇杆的第一端相对的第二端端部，以及与所述第二摇杆的第一端相对的第二端端部均与所述机架转动连接；所述第二驱动器驱动所述第一齿轮转动。

进一步地，所述第一齿轮和所述第二齿轮的传动比为1。

进一步地，还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第二驱动器连接，且所述驱动齿轮与所述第一齿轮啮合。

进一步地，所述行走机构还包括同步带轮组件，所述同步带轮组件包括与所述第一驱动器连接的主动带轮和与所述主动带轮间隔设置的从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮通过同步带传动连接，且所述从动带轮与所述行走轮同轴连接。

进一步地，所述行走轮包括主动行走轮和从动行走轮，所述主动行走轮与所述从动带轮同轴连接，所述从动行走轮与所述主动行走轮间隔设置。

进一步地，还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括与所述机架连接的锁紧轮，所述锁紧轮与所述行走轮分别设于高压线两相对侧，且所述锁紧轮与所述机架通过伸缩杆连接，所述伸缩杆的伸缩方向与高压线的长度方向垂直。

进一步地，所述机架包括滑动架以及与所述滑动架配合的滑轨，所述除冰机构与所述滑动架连接，所述滑动架的滑动方向与所述高压线的长度方向垂直；或，所述机架包括伸缩架，所述除冰机构与所述伸缩架连接，所述伸缩架的伸缩方向与所述高压线的长度方向垂直。

进一步地，还包括电源箱，所述电源箱设于所述机架上且与所述控制机构、第一驱动器和第二驱动器均连接。

附图说明

图1为本实施方式所述实施例的除冰机器人的结构示意图一；

图2为图1所示的除冰机构的结构示意图；

图3为本实施方式所述实施例的除冰机器人的结构示意图二；

图4为本实施方式所述实施例的除冰机器人的局部示意图；

图5为图1所示的机架的结构示意图；

图6为图5中A的局部放大示意图。

10、高压线；20、机架；21、滑动架；211、第一U型槽结构；22、滑轨；23、紧固螺栓；30、行走机构；31、行走轮；311、主动行走轮；312、从动行走轮；32、第一驱动器；33、同步带轮组件；331、主动带轮；332、从动带轮；333、同步带；40、除冰机构；41、第一除冰件；411、第一齿轮；412、第一曲柄；413、第一摇杆；42、第二除冰件；421、第二齿轮；422、第二曲柄；423、第二摇杆；43、第二驱动器；44、第一刀具；45、第二刀具；46、第一刀刃；47、第二刀刃；48、刀柄；49、第三刀刃；50、驱动齿轮；60、锁紧机构；61、锁紧轮；62、伸缩杆；70、电源箱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

如图1和图2所示的一种除冰机器人，用于对高压线10除冰，包括：机架20，与所述机架20连接的行走机构30，与所述机架20连接的除冰机构40，以及与所述行走机构30和除冰机构40均连接的控制机构；所述行走机构30包括与高压线10配合的行走轮31，以及驱动所述行走轮31转动的第一驱动器32；所述除冰机构40包括第一除冰件41，第二除冰件42，以及驱动所述第一除冰件41和第二除冰件42运动的第二驱动器43；所述第一驱动器32与所述第二驱动器43均与所述控制机构连接；所述第一除冰件41和第二除冰件42分别包括对称设置于高压线10两相对侧的第一刀具44和第二刀具45，且所述第一刀具44和第二刀具45均包括长度不同的第一刀刃46和第二刀刃47，所述第二驱动器43驱动所述第一刀具44和所述第二刀具45分别撞击高压线10两相对侧。

本实施方式的除冰机器人通过行走机构30在高压线10上行驶，同时使用除冰机构40对高压线10上的覆冰除冰，代替人工除冰，危险性降低，且工作效率高，劳动强度小，操作人员只需通过控制机构控制行走机构30和除冰机构40即可。具体地，本实施方式通过驱动行走轮31在高压线10上行走，同时，高压线10两相对侧分别设有相对设置的第一刀具44和第二刀具45，在行走过程中，第二驱动器43驱动两边的第一刀具44和第二刀具45同时向位于中间的高压线10撞击，从而使覆冰碎裂掉落，完成除冰。并且，本实施方式的第一刀具44和第二刀具45均包括长度不同的第一刀刃46和第二刀刃47，从而在行进过程中，所述第一刀刃46和第二刀刃47可分层对覆冰进行破除，即第一刀刃46和第二刀刃47在各自刀具上沿行进方向排列，且第一刀刃46和第二刀刃47的尺寸各异，从而当覆冰厚度较大时，可先通过较短尺寸的刀刃破除最外层覆冰，且由于除冰机器人一直行进，从而较长尺寸的刀刃行进至已破除最外层覆冰位置处，继续破除剩下的全部覆冰，不仅不影响除冰效率，并且除冰彻底，除冰效果好，且对第一刀具44和第二刀具45的磨损程度小，提高产品的使用寿命。所述第一驱动器32和所述第二驱动器43均为电机，且至少所述第一驱动器32为正反转电机，从而可实现行走机构30的正向行驶和逆向行驶，适用范围广。所述第一驱动器32还设有与其配套的行星减速器，使转矩传递更稳定。所述机架20采用角钢或角铁制成，强度大。

本实施方式所述第一刀具44包括刀柄48，设于所述刀柄48上且位于同一侧的第一卡槽和第二卡槽，所述第一刀刃46和所述第二刀刃47分别与所述第一卡槽和所述第二卡槽嵌入式配合；由于第一刀刃46和第二刀刃47直接与覆冰接触，当发生磨损时，嵌入式配合可方便更换刀刃，而刀柄48不与覆冰直接接触，磨损程度小，使用寿命长，更换频率短，可反复使用。本实施方式所述第一刀刃46的长度大于所述第二刀刃47的长度，且刀刃长度与行进方向成正比，即行进方向为由第一刀刃46指向第二刀刃47的方向，从而保证行进过程中先破除外层覆冰，再破除内层覆冰；所述第二刀具45的结构与所述第一刀具44相同且对称设置，保证高压线10两侧的覆冰均破除，除冰效果更好。本施方式还包括与第一刀刃46和第二刀刃47长度均不同的第三刀刃49，所述第一刀刃46、第二刀刃47以及第三刀刃49按照长度尺寸大小依次排列，从而更进一步达到分层除冰的效果。在其他实施范式中，可根据高压线10上的覆冰厚度选取刀刃的数量和尺寸。所述第一刀刃46、第二刀刃47以及第三刀刃49的刀尖处的角度均为60°，除冰效果好。且所述第一刀刃46、第二刀刃47以及第三刀刃49均采用不锈钢材料。另，本实施方式中，除冰速度设置为行走速度的两倍，达到理想的除冰效果。

本实施方式所述第一除冰件41还包括第一齿轮411，与所述第一齿轮411偏心转动连接的第一曲柄412，以及与所述第一曲柄412转动连接的第一摇杆413，所述第一刀具44设于所述第一摇杆413第一端端部；所述第二驱动器43驱动第一齿轮411转动，第一齿轮411带动与其偏心连接的第一曲柄412运动，第一曲柄412带动第一摇杆413运动，最终带动与所述第一摇杆413连接的第一刀具44向高压线10撞击，将第一齿轮411的转动作为曲柄摇杆的动力；所述第二除冰件42还包括与所述第一齿轮411啮合的第二齿轮421，与所述第二齿轮421偏心转动连接的第二曲柄422，以及与所述第二曲柄422转动连接的第二摇杆423，所述第二刀具45设于所述第二摇杆423第一端端部；与所述第一摇杆的第一端相对的第二端端部，以及与所述第二摇杆的第一端相对的第二端端部均与所述机架20转动连接；所述第二驱动器43驱动所述第一齿轮411转动。本实施方式的第一除冰件41与第二除冰件42对称设置，且由于第二齿轮421与第一齿轮411啮合，通过齿轮传动的方式传递转矩，从而只需一个第二驱动器43就可完成对第一除冰件41和第二除冰件42的同步驱动，使二者同时向高压线10撞击，节能降耗。

由于只需传递转矩，且为了使第一除冰件41以及第二除冰件42撞击高压线覆冰的动作同步，从而所述第一齿轮411和所述第二齿轮421的传动比为1，第一齿轮411和第二齿轮421的各个参数一致，既满足使用要求，又方便涉及加工和装配。

本实施方式还包括驱动齿轮50，所述驱动齿轮50与所述第二驱动器43连接，且所述驱动齿轮50与所述第一齿轮411啮合。通过第二驱动器42与驱动齿轮50连接，使其转动，并通过齿轮传动的方式将转矩传递至与驱动齿轮50啮合的第一齿轮411，完成驱动。通过驱动齿轮50传递转矩驱动，使第一齿轮411和第二齿轮412的转动更加平稳。

如图3结合图4所示，所述行走机构30还包括同步带轮组件33，所述同步带轮组件33包括与所述第一驱动器32连接的主动带轮331和与所述主动带轮331间隔设置的从动带轮332，所述主动带轮331和所述从动带轮332通过同步带333传动连接，且所述从动带轮332与所述行走轮31同轴连接。通过同步带轮组件33为梯形同步带轮组件，结构简单紧凑，便于安装调试，将第一驱动器32的驱动力传递至行走轮31，传动平稳准确，具有缓冲、减震能力，噪声低。

为了使行走轮31的压力均衡，并加强行走的平稳性，所述行走轮31包括主动行走轮311和从动行走轮312，所述主动行走轮311与所述从动带轮332同轴连接，所述从动行走轮312与所述主动行走轮311间隔设置。由于从动带轮332与主动行走轮311同轴连接，从而从动带轮332转动带动主动行走轮311滚动，而从动行走轮312与主动行走轮311间隔设置且同样与高压线10配合，使行走轮31的压力均衡，行走更平稳。

如图4所示，本实施方式还包括锁紧机构60，所述锁紧机构60包括与所述机架20连接的锁紧轮61，所述锁紧轮61与所述行走轮312分别设于高压线10两相对侧，本实施方式中所述行走轮31悬挂于所述高压线10上方，所述锁紧轮61则设于所述高压线10的下方，并压紧高压线10，从而使高压线10被压紧于行走轮312和锁紧轮61之间，防止行走过程中高压线10发生晃动而影响行走轮31的行走，同时避免行走过程中的打滑现象。所述锁紧轮61与所述机架20通过伸缩杆62连接，所述伸缩杆62的伸缩方向与高压线10的长度方向垂直。即当初始安装本除冰机构于高压线10时，所述伸缩杆62处于压缩状态，此时锁紧轮61与行走轮31之间存在较大空隙，悬挂方便，当行走轮悬挂于高压线10后，伸缩杆62拉伸，将高压线10锁紧。所述伸缩杆62为螺纹啮合升降，可手动操作，也可连接驱动器电动操作。本实施方式中所述锁紧轮61与所述伸缩杆62的数量均为两个，两个锁紧轮61分别设于所述主动行走轮311的两侧，从而起到压紧主动行走轮311的效果，主动行走轮311的稳定性得到保证，行走机构30行走更平稳。

另外，本实施方式中的主动行走轮311、从动行走轮312均为V型槽轮，所述V型槽轮的槽径兼容性大，可适应不同外径的高压线10，适用范围广。本实施方式的主动行走轮311、从动行走轮312均采用乙丙橡胶轮，可增大与高压线10之间的摩擦力，从而增大行走机构30前进时的驱动力，且乙丙橡胶具有高耐磨性、耐低温性和耐腐蚀性能优良性能，适合户外作业。

如图5和图6所示，本实施方式中所述机架20包括滑动架21以及与所述滑动架21配合的滑轨22，所述除冰机构40与所述滑动架21连接，所述滑动架21的滑动方向与所述高压线10的长度方向垂直，从而实现滑动架21的升降，滑动架21升降带动与其连接的除冰机构40升降，当需要安装或拆除本实施方式所述的除冰机器人时，通过滑动架21使除冰机构40降低，保证安装或拆除过程中除冰机构40不会触碰到高压线10，安装拆除方便，且安全性能高。当安装时行走机构30已经悬挂于高压线10上，此时可再将除冰机构40上升，使除冰机构40的高度与高压线10的高度匹配，完成除冰。具体地，本实施方式的滑动架21包括第一U型槽结构211，滑轨22为与所述第一U型槽结构211配合的第二U型槽结构，通过个U型槽嵌合形成滑动连接，同时，至少设有一个用于固定所述滑动架21与滑轨22相对位置的紧固螺栓23，当无需升降时，拧紧紧固螺栓23，当需要升降时，松开紧固螺栓23即可。

在其他实施方式中，可通过伸缩架实现除冰机构40的上升和下降，所述机架20包括伸缩架，所述除冰机构40与所述伸缩架连接，所述伸缩架的伸缩方向与所述高压线10的长度方向垂直。

为了方便户外作业，避免户外缺乏电源的情况，本实施方式还包括电源箱70，所述电源箱70设于所述机架20上且与所述控制机构、第一驱动器32和第二驱动器43均连接，为控制机构、第一驱动器32和第二驱动器43提供电力支持。所述电源箱70内的电源采用大容量锂电池，续航时间长，能够提供足够的动力源，其不会对环境产生影响，体积小，拆装更换方便，最大形式速度可达到900m/h。

本实施仿方式还设有指示灯，所述指示灯能够清楚明了地显示本实施方式所述的除冰机器人当前运行情况，降低故障发生率，提高其使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种除冰机器人，用于对高压线除冰，其特征在于，包括：机架，与所述机架连接的行走机构，与所述机架连接的除冰机构，以及与所述行走机构和除冰机构均连接的控制机构；所述行走机构包括与高压线配合的行走轮，以及驱动所述行走轮转动的第一驱动器；所述除冰机构包括第一除冰件，第二除冰件，以及驱动所述第一除冰件和第二除冰件运动的第二驱动器；所述第一驱动器与所述第二驱动器均与所述控制机构连接；所述第一除冰件和第二除冰件分别包括对称设置于高压线两相对侧的第一刀具和第二刀具，且所述第一刀具和第二刀具均包括长度不同的第一刀刃和第二刀刃，所述第二驱动器驱动所述第一刀具和所述第二刀具分别撞击高压线两相对侧；所述第一除冰件还包括第一齿轮，与所述第一齿轮偏心转动连接的第一曲柄，以及与所述第一曲柄转动连接的第一摇杆，所述第一刀具设于所述第一摇杆第一端端部；所述第二除冰件还包括与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，与所述第二齿轮偏心转动连接的第二曲柄，以及与所述第二曲柄转动连接的第二摇杆，所述第二刀具设于所述第二摇杆第一端端部；与所述第一摇杆的第一端相对的第二端端部，以及与所述第二摇杆的第一端相对的第二端端部均与所述机架转动连接；所述第二驱动器驱动所述第一齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于，所述第一刀具包括刀柄，设于所述刀柄同一侧的第一卡槽和第二卡槽，所述第一刀刃和所述第二刀刃分别与所述第一卡槽和所述第二卡槽嵌入式配合，且所述第一刀刃的长度大于所述第二刀刃的长度；所述第二刀具的结构与所述第一刀具相同。

3.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮的传动比为1。

4.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于，还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第二驱动器连接，且所述驱动齿轮与所述第一齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于，所述行走机构还包括同步带轮组件，所述同步带轮组件包括与所述第一驱动器连接的主动带轮和与所述主动带轮间隔设置的从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮通过同步带传动连接，且所述从动带轮与所述行走轮同轴连接。

6.根据权利要求5所述的除冰机器人，其特征在于，所述行走轮包括主动行走轮和从动行走轮，所述主动行走轮与所述从动带轮同轴连接，所述从动行走轮与所述主动行走轮间隔设置。

7.根据权利要求5所述的除冰机器人，其特征在于，还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括与所述机架连接的锁紧轮，所述锁紧轮与所述行走轮分别设于高压线两相对侧，且所述锁紧轮与所述机架通过伸缩杆连接，所述伸缩杆的伸缩方向与高压线的长度方向垂直。

8.根据权利要求1-7任一项所述的除冰机器人，其特征在于，所述机架包括滑动架以及与所述滑动架配合的滑轨，所述除冰机构与所述滑动架连接，所述滑动架的滑动方向与所述高压线的长度方向垂直。

9.根据权利要求1-7任一项所述的除冰机器人，其特征在于，所述机架包括伸缩架，所述除冰机构与所述伸缩架连接，所述伸缩架的伸缩方向与所述高压线的长度方向垂直。

10.根据权利要求1-7任一项所述的除冰机器人，其特征在于，还包括电源箱，所述电源箱设于所述机架上且与所述控制机构、第一驱动器和第二驱动器均连接。

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