CN109964678B - 一种高压线路通道树枝消除装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压线路通道树枝消除装置及控制方法，包括机械作业长臂、末端机械修剪机构和生物抑制剂喷射机构，机械作业长臂包括配重臂和作业臂，作业臂前端和配重臂前端通过回转套件连在一起，末端机械修剪机构通过管壁套固定在作业臂末端，生物抑制剂喷射机构固定设置在作业臂底部，配重臂末端设置有控制箱和电池箱，本发明实现了在人工远程操控下自主对高压输电导线线路走廊树枝的修剪，不需要人工上线修剪树枝因此降低了劳动成本和人员风险，也大大的提高了作业效率，同时，在高压输电导线线路走廊树枝修剪完成以后，通过生物抑制剂喷射机构向树枝端面喷洒三碘苯甲酸试剂，可以有效抑制树枝的生长，确保了输电线路的安全运行。

Description

一种高压线路通道树枝消除装置及控制方法

技术领域

本发明涉及高压输配电技术领域，尤其涉及一种高压线路通道树枝消除装置及控制方法。

背景技术

架空高压输电线路是电网系统中至关重要的设备之一，它承载着电力输送的重任，直接关系到整个电力系统高可靠性和稳定性电能的提供。而导线两旁的走廊树枝的生长会导致与导线的距离小于电气安全距离从而使输电导线发生短路跳闸、停电甚至引发大面积的线路瘫痪。

目前，高压输电线路两旁的走廊树枝的修剪还是主要依靠人工来完成，但人工修剪的方式需要工作人员上线进行修剪，大大增加了人员的安全风险以及劳动强度，作业效率极低，目前市面上也出现了一些树枝修剪机器人来进行高压输电线路两旁的走廊树枝的修剪，但由于树枝的生产较快，修剪的频率也依然较高，目前传统的树枝修剪机器人没有相应的措施可以降低压输电线路两旁的走廊树枝的生长速度，因此，需要提出一种高压线路通道树枝消除装置，既可以代替人工作业，降低人员的安全风险以及劳动强度，又能有有效抑制树枝的生长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种高压线路通道树枝消除装置及控制方法以代替人工作业，降低人员的安全风险以及劳动强度，提供作业效率，又能有效抑制高压线路通道旁树枝的生长。

本发明的技术方案：

一种高压线路通道树枝消除装置，包括机械作业长臂、末端机械修剪机构和生物抑制剂喷射机构，所述的机械作业长臂包括配重臂和作业臂，作业臂前端和配重臂前端通过回转套件连在一起，所述的末端机械修剪机构通过管壁套固定在作业臂末端，所述的生物抑制剂喷射机构固定设置在作业臂底部，所述的配重臂末端设置有控制箱和电池箱。

所述的末端机械修剪机构包括圆盘锯、曲柄、夹爪、夹爪连杆、夹爪丝杆、丝杆螺母、壁套管、夹爪座、曲柄箱体，所述的夹爪包括两个夹杆，其中一个夹杆端部设置有夹爪头，两个夹杆与圆盘锯平行布置，夹爪丝杆设置在夹爪座中间位置，两个夹杆分别设置在夹爪丝杠两侧，夹爪丝杠上设置有丝杠螺母，所述的夹爪连杆为一对，两个夹爪连杆顶端分别与两个夹杆一一对应连接，两个夹爪连杆底端均与丝杆螺母连接，所述的圆盘锯安装在曲柄一端，所述的曲柄箱体内部设置有曲柄齿轮、曲柄齿条、曲柄丝杆、电机和一对圆柱齿轮，其中一个圆柱齿轮与电机连接，另一个圆柱齿轮与曲柄丝杠通过两个推力球轴承连接，曲柄丝杠与曲柄齿条连接，曲柄齿条与曲柄齿轮啮合，曲柄齿轮与曲柄的另一端连接。

所述的生物抑制剂喷射机构包括喷头支撑件、哈呋连接件、喷头、喷头管、溶剂瓶、开关电机驱动、滑块杆、开关丝杆、连杆、控制开关，所述的喷头支撑件设置在曲柄上，并与曲柄成90°连接，所述的喷管支撑架顶部设置有哈呋连接件，所述的喷头固定在哈呋连接件上，所述的喷头管一端与喷头连接，另一端与溶剂瓶连接，所述的控制开关安装在喷头管上，所述的控制开关通过连杆和滑块杆与开关丝杆连接，所述的开关丝杆设置在开关电机驱动上，开关电机驱动设置在作业臂上，所述的溶剂瓶顶部设置有溶剂瓶吊环，溶剂瓶吊环通过抑制剂高压瓶连接件固定在作业臂底部，所述的溶剂瓶内部还设置有液压装置和生物抑制剂。

所述的机械作业长臂为硬铝合金材料，所述的机械作业长臂是直径为50mm、壁厚为3mm的方管。

所述的配重臂长2.5m，作业臂长4.5m。

所述的控制箱上还设置有摄像头。

所述的哈呋连接件由两片半圆形结构相向连接组成，两片半圆形结构上端用插销连接，下端用螺栓连接并可调节其松紧。

所述的机械作业长臂顶部与外部的机器人行走机构连接。

所述的生物抑制剂为三碘苯甲酸试剂。

一种高压线路通道树枝消除装置，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1：机器人行走机构在导线上行走，运载本发明所述的高压线路通道树枝消除装置到达树枝的待修剪区域内，工作人员调动装在控制箱上的摄像头找到要修剪的树枝，控制机器人行走机构上的水平回转机构和俯仰机构调整姿态将，本发明的作业臂靠近要修剪的树枝，此时作业臂上的末端机械修剪机构开始执行，工作人员控制夹爪夹住树枝；

步骤2：当目标树枝被夹爪夹持住后，启动曲柄和圆盘锯，曲柄从初始位置开始带着高速旋转的圆盘锯向上摆动去切割被夹爪夹住的树枝，此时曲柄转过180°，与曲柄垂直的的喷头正好转过90°，此时喷头对着被切割掉的树枝断平面喷头位置；

步骤3：工作人员控制开关电机驱动，开关电机驱动驱动开关丝杆转动，开关丝杆上的滑块杆上下移动，连在滑块杆上的连杆会带着控制开关上的把手转动从而使控制开关中的阀芯打开，生物抑制剂从高压瓶内压出经过喷头管从喷头喷射出来洒到悲切树枝的断平面上，最后开关电机驱动驱动开关丝杆转动反转，使控制开关上的把手旋转，控制开关中的阀芯旋出堵住管口，生物抑制剂停止喷射；

步骤4：机器人行走机构继续沿导线向前行走，按上述步骤继续修剪树枝，完成导线树枝走廊线路的全部修剪工作。

本发明的有益效果：

本发明首先机器人行走机构沿导线行走到待修剪树枝的位置，机械作业长臂通过机器人行走机构上的水平回转和上下俯仰带动作业臂靠近不同高度不同位置的树枝，最后作业臂末端的机械修剪机构完成对树枝的切除，依此完成整个走廊线路通道树枝修剪，保证树枝与输电导线的距离大于规定的电气安全距离，本发明实现了在人工远程操控下自主对高压输电导线线路走廊树枝的修剪，不需要人工上线修剪树枝因此降低了劳动成本和人员风险，也大大的提高了作业效率，同时，在高压输电导线线路走廊树枝修剪完成以后，通过生物抑制剂喷射机构向树枝端面喷洒三碘苯甲酸试剂，可以有效抑制树枝的生长，确保了输电线路的安全运行。

附图说明

图1为本发明装置与机器人行走机构装配示意图；

图2为机器人行走机构示意图；

图3为作业臂与机器人行走机构连接示意图；

图4为本发明装置的结构示意图；

图5为本发明末端机械修剪机构示意图；

图6为本发明末端机械修剪机构传动部分示意图；

图7为本发明生物抑制剂喷射机构示意图；

图8为本发明夹爪夹住树枝位置状态示意图；

图9为本夹爪修剪状态示意图；

图10为本发明喷射生物抑制剂时位置状态示意图；

图中标识：1、行走轮，2、压紧轮，3、行走机构主横梁，4、行走机构主吊梁，5、水平回转机构连接件，6、水平回转机构，7、水平回转机构连接件，8、俯仰机构，9、回转杆套，10、作业臂，11、末端机械修剪机构，12、生物抑制剂喷射机构，13、抑制剂高压瓶连接件，14、配重臂，15、控制箱连接件，16、控制箱，17、摄像头，18、电池箱，19、圆盘锯，20、曲柄，21、夹爪，22、夹爪连杆，23、夹爪丝杆，24、丝杆螺母，25、壁套管，26、夹爪座，27、曲柄箱体，28、曲柄齿轮，29、曲柄齿条，30、曲柄丝杆，31、电机，32、圆柱齿轮，33、喷头，34、哈呋连接件，35、喷头支撑件，36、喷头管，37、开关电机驱动，38、滑块杆，39、开关丝杆，40、连杆，41、控制开关，42、溶剂瓶，43、溶剂瓶吊环。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步介绍，如图1所示，在使用时，先将本发明的高压线路通道树枝消除装置与外部机器人行走机构连接，具体是由本发明的机械作业长臂顶部与外部的机器人行走机构连接，使机器人行走机构的重心保持在导线的下平面。

如图2、图3所示，机器人行走机构包括两个行走轮1、两个压紧轮2、行走机构主横梁3、行走机构主吊梁4，两个行走轮2分别设置在行走机构主横梁3两端，两个压紧轮2也分别设置在行走机构主横梁3两端，行走机构主吊梁4固定在行走机构主横梁3中段的下部，行走机构主吊梁4通过水平回转机构连接件5、水平回转机构6、水平回转机构连接件7、俯仰机构8、回转杆套9与本发明的机械作业长臂顶部连接。

如图4所示，本发明所述的一种高压线路通道树枝消除装置，包括机械作业长臂、末端机械修剪机构11和生物抑制剂喷射机构12，所述的机械作业长臂包括配重臂14和作业臂10，作业臂10前端和配重臂14前端通过回转套件连在一起，所述的末端机械修剪机构11通过管壁套25固定在作业臂10末端，所述的生物抑制剂喷射机构11固定设置在作业臂10底部，所述的配重臂14末端设置有控制箱16和电池箱18。

所述的机械作业长臂为硬铝合金材料，所述的机械作业长臂是直径为50mm、壁厚为3mm的方管。

所述的配重臂14长2.5m，作业臂10长4.5m，作业臂10和配重臂14通过回转套件连在一起，安装在机器人行走机构的俯仰机构8下面，并可随之上下摆动。

所述的控制箱16上还设置有摄像头17，摄像头17的视场角可以覆盖整个移动机器人平台及末端机械修剪机构11，故可以实现对树枝修剪机器人的行走状态和修剪状态的实时监控，并借此实现远程控制本发明的作业任务。

所述的末端机械修剪机构11包括圆盘锯19、曲柄20、夹爪21、夹爪连杆22、夹爪丝杆23、丝杆螺母24、壁套管25、夹爪座26、曲柄箱体27，所述的夹爪21包括两个夹杆，其中一个夹杆端部设置有夹爪头，两个夹杆与圆盘锯19平行布置，夹爪丝杆23设置在夹爪座26中间位置，两个夹杆分别设置在夹爪丝杠23两侧，夹爪丝杠23上设置有丝杠螺母24，所述的夹爪连杆22为一对，两个夹爪连杆22顶端分别与两个夹杆一一对应连接，两个夹爪连杆22底端均与丝杆螺母24通过螺栓连接，丝杆螺母24上升或下降，带动夹爪连杆22运动，打开或关闭夹爪21，所述的圆盘锯19安装在曲柄20一端，所述的曲柄箱体27内部设置有曲柄齿轮28、曲柄齿条29、曲柄丝杆30、电机31和一对圆柱齿轮32，其中一个圆柱齿轮32与电机31连接，另一个圆柱齿轮32与曲柄丝杠30通过两个推力球轴承连接，曲柄丝杠30与曲柄齿条29连接，曲柄齿条29与曲柄齿轮28啮合，曲柄齿轮28与曲柄20的另一端连接。曲柄20由曲柄齿轮28、曲柄齿条29传动，曲柄20与曲柄齿轮28连接,曲柄齿轮28带动曲柄20、圆盘锯19转动，圆盘锯19最高转速能达到3000rpm，夹爪21采用丝杠螺母24结构传动，丝杠螺母24具有的自锁性可以防止夹爪21在夹住树枝时松掉，且丝杠螺母24具有很大的减速比，可以有效的实现减速增扭使夹爪21更有力的夹住树枝，经过反复试验，圆盘锯19的齿数过多则圆盘锯19在修剪树枝时进给量较少，修剪效率较低，圆盘锯19齿数过少则会出现由于齿距过大而发生树枝“反弹”的现象，因此，圆盘锯19的齿数要适宜。

所述的生物抑制剂喷射机构包括喷头支撑件35、哈呋连接件34、喷头33、喷头管36、溶剂瓶42、开关电机驱动37、滑块杆38、开关丝杆39、连杆40、控制开关41，所述的喷头支撑件35焊接在曲柄20上，并与曲柄成90°，所述的喷管支撑件35顶部设置有哈呋连接件34，所述的喷头33固定在哈呋连接件34上，所述的喷头管36一端与喷头33连接，另一端沿着作业臂10用卡槽夹在作业臂10上，并与溶剂瓶42连接，所述的控制开关41安装在喷头管36上，所述的控制开关41通过连杆40和滑块杆38与开关丝杆39连接，所述的开关丝杆39设置在开关电机驱动37上，开关电机驱动37设置在作业臂10上，所述的溶剂瓶42顶部设置有溶剂瓶吊环43，溶剂瓶吊环43通过抑制剂高压瓶连接件13固定在作业臂10底部，所述的溶剂瓶42内部还设置有液压装置和生物抑制剂，液压装置可使抑制剂配成的溶液一直保持高压状态。

控制开关41是一个螺旋控制阀，正常状态下螺纹咬合使阀芯密封端前进把水口密封堵住，工作时旋转螺纹控制阀，阀芯密封端后退打开水口，溶剂瓶42将抑制剂压到喷头，当圆盘锯19完成对树木的机械切割复位到‘倒下’状态时，喷头支撑件35上由哈呋连接件34夹住的喷头33正好能对准夹爪21夹持住的树枝切平面，开关电机驱动37打开控制开关41，溶剂瓶42将生物抑制剂通过喷头管36和喷头33喷出，生物抑制剂通过喷头33喷到树枝的切平面上，完成对树枝的抑制生长。

所述的哈呋连接件34由两片半圆形结构相向连接组成，两片半圆形结构上端用插销连接，下端用螺栓连接并可调节其松紧。

所述的生物抑制剂为三碘苯甲酸试剂，该试剂称为抗生长素，阻碍植物体内生长素自上而下的极性运输，易被植物吸收，能在茎中运输，影响植物的生长发育，该种抑制剂常被用于控制输电线路通道树枝的生长，其本身毒性低不会对树木造成实质性的伤害，又能起到抑制树木生长的作用。

末端机械修剪机构11有两种工作方式，当修剪直径较小的树枝时，夹爪21末端为正常工作状态，圆盘锯19直接进行修剪；对于直径较大的树枝，首先圆盘锯19在丝杠螺母24、曲柄齿轮28、曲柄齿条29驱动下旋转90°，接着夹爪21张开到最大角度（夹角为120°），调整夹爪21的末端位姿，用夹爪21将较粗的树枝夹住，最后圆盘锯19在由曲柄齿轮28、曲柄齿条29驱动下的曲柄20带动缓慢进给，完成对已被夹爪21夹住的树枝的修剪。

一种高压线路通道树枝消除装置，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1：机器人行走机构在导线上行走，运载本发明所述的高压线路通道树枝消除装置到达树枝的待修剪区域内，工作人员调动装在控制箱16上的摄像头17找到要修剪的树枝，控制机器人行走机构上的水平回转机构5和俯仰机构8调整姿态将，本发明的作业臂10靠近要修剪的树枝，此时作业臂10上的末端机械修剪机构11开始执行，工作人员控制夹爪21夹住树枝，此时夹爪21、圆盘锯19和喷头33的各相对位置如图8所示；

步骤2：当目标树枝被夹爪21夹持住后，启动曲柄20和圆盘锯19，曲柄21从初始位置按照图9所示箭头方向，开始带着高速旋转的圆盘锯19向上摆动去切割被夹爪夹21住的树枝，曲柄20继续摆动到图10的位置时停止曲柄20和圆盘锯19，此时曲柄20转过180°，与曲柄20垂直的的喷头33正好转过90°，此时喷头33对着被切割掉的树枝断平面喷头位置。

步骤3：工作人员控制开关电机驱动37，开关电机驱动37驱动开关丝杆39转动，开关丝杆39上的滑块杆38上下移动，连在滑块杆38上的连杆40会带着控制开关41上的把手转动从而使控制开关41中的阀芯打开，生物抑制剂从溶剂瓶42内压出经过喷头管36从喷头33喷射出来洒到被切树枝的断平面上，最后开关电机驱动37驱动开关丝杆39转动反转，使控制开关41上的把手旋转，控制开关41中的阀芯旋出堵住管口，生物抑制剂停止喷射；

步骤4，机器人行走机构继续沿导线向前行走，按上述步骤继续修剪树枝，完成导线树枝走廊线路的全部修剪工作。

Claims (8)

1.一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：包括机械作业长臂、末端机械修剪机构（11）和生物抑制剂喷射机构（12），所述的机械作业长臂包括配重臂（14）和作业臂（10），作业臂（10）前端和配重臂（14）前端通过回转套件连在一起，所述的末端机械修剪机构（11）通过壁套管（25）固定在作业臂（10）末端，所述的生物抑制剂喷射机构（12）固定设置在作业臂（10）底部，所述的配重臂（14）末端设置有控制箱（16）和电池箱（18）；所述的末端机械修剪机构（11）包括圆盘锯（19）、曲柄（20）、夹爪（21）、夹爪连杆（22）、夹爪丝杆（23）、丝杆螺母（24）、壁套管（25）、夹爪座（26）、曲柄箱体（27），所述的夹爪（21）包括两个夹杆，其中一个夹杆端部设置有夹爪头，两个夹杆与圆盘锯（19）平行布置，夹爪丝杆（23）设置在夹爪座（26）中间位置，两个夹杆分别设置在夹爪丝杆（23）两侧，夹爪丝杆（23）上设置有丝杆螺母（24），所述的夹爪连杆（22）为一对，两个夹爪连杆（22）顶端分别与两个夹杆一一对应连接，两个夹爪连杆（22）底端均与丝杆螺母（24）连接，所述的圆盘锯（19）安装在曲柄（20）一端，所述的曲柄箱体（27）内部设置有曲柄齿轮（28）、曲柄齿条（29）、曲柄丝杆（30）、电机（31）和一对圆柱齿轮（32），其中一个圆柱齿轮（32）与电机（31）连接，另一个圆柱齿轮（32）与曲柄丝杆（30）通过两个推力球轴承连接，曲柄丝杆（30）与曲柄齿条（29）连接，曲柄齿条（29）与曲柄齿轮（28）啮合，曲柄齿轮（28）与曲柄（20）的另一端连接；所述的生物抑制剂喷射机构（12）包括喷头支撑件（35）、哈呋连接件（34）、喷头（33）、喷头管（36）、溶剂瓶（42）、开关电机驱动（37）、滑块杆（38）、开关丝杆（39）、连杆（40）、控制开关（41），所述的喷头支撑件（35）设置在曲柄（20）上，并与曲柄（20）成90°连接，所述的喷头支撑件（35）顶部设置有哈呋连接件（34），所述的喷头（33）固定在哈呋连接件（34）上，所述的喷头管（36）一端与喷头（33）连接，另一端与溶剂瓶（42）连接，所述的控制开关（41）安装在喷头管（36）上，所述的控制开关（41）通过连杆（40）和滑块杆（38）与开关丝杆（39）连接，所述的开关丝杆（39）设置在开关电机驱动（37）上，开关电机驱动（37）设置在作业臂（10）上，所述的溶剂瓶（42）顶部设置有溶剂瓶吊环（43），溶剂瓶吊环（43）通过抑制剂高压瓶连接件（13）固定在作业臂（10）底部，所述的溶剂瓶（42）内部设置有液压装置和生物抑制剂。

2.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的机械作业长臂为硬铝合金材料，所述的机械作业长臂是直径为50mm、壁厚为3mm的方管。

3.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的配重臂（14）长2.5m，作业臂（10）长4.5m。

4.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的控制箱（16）上还设置有摄像头（17）。

5.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的机械作业长臂顶部与外部的机器人行走机构连接。

6.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的哈呋连接件（34）由两片半圆形结构相向连接组成，两片半圆形结构上端用插销连接，下端用螺栓连接并可调节其松紧。

7.根据权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置，其特征在于：所述的生物抑制剂为三碘苯甲酸试剂。

8.如权利要求1所述的一种高压线路通道树枝消除装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：机械作业长臂顶部与外部的机器人行走机构连接；机器人行走机构在导线上行走，运载所述的高压线路通道树枝消除装置到达树枝的待修剪区域内，工作人员调动装在控制箱（16）上的摄像头（17）找到要修剪的树枝，控制机器人行走机构上的水平回转机构（6）和俯仰机构（8）调整姿态将，作业臂（10）靠近要修剪的树枝，此时作业臂（10）上的末端机械修剪机构（11）开始执行，工作人员控制夹爪（21）夹住树枝；

步骤2：当目标树枝被夹爪（21）夹持住后，启动曲柄（20）和圆盘锯（19），曲柄（20）从初始位置开始带着高速旋转的圆盘锯（19）向上摆动去切割被夹爪（21）夹住的树枝，此时曲柄（20）转过180°，与曲柄（20）垂直的喷头（33）正好转过90°，此时喷头（33）对着被切割掉的树枝断平面喷头位置；

步骤3：工作人员控制开关电机驱动（37），开关电机驱动（37）驱动开关丝杆（39）转动，开关丝杆（39）上的滑块杆（38）上下移动，连在滑块杆（38）上的连杆（40）会带着控制开关（41）上的把手转动从而使控制开关（41）中的阀芯打开，生物抑制剂从溶剂瓶（42）内压出经过喷头管（36）从喷头（33）喷射出来洒到被切树枝的断平面上，最后开关电机驱动（37）驱动开关丝杆（39）转动反转，使控制开关（41）上的把手旋转，控制开关（41）中的阀芯旋出堵住管口，生物抑制剂停止喷射；

步骤4：机器人行走机构继续沿导线向前行走，按上述步骤继续修剪树枝，完成导线树枝走廊线路的全部修剪工作。

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