CN111130044A - 四电缆同步除冰机器人及除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四电缆同步除冰机器人及除冰方法，其包括横梁、两个摆臂、动台、四个旋翼直升机、四个锥轮组、丝杠电机、两个导轮和四根电缆。锥轮组包括主、辅锥轮和电机。电机轴与主锥轮键连接，主、辅锥轮的齿轮啮合传动；横梁和摆臂都与电机固连，都与主、辅锥轮转动联接。横梁与摆臂转动联接；动台与丝杠电机、四个旋翼直升机的支座固连，与两个导轮轴连接；摆臂的弧形槽与导轮滚动接触。丝杠电机的丝杠与横梁的螺纹孔螺旋连接。除冰时，横梁的两个锥轮组夹到两根电缆，动台由导轮推动摆臂带动锥轮组夹到另两根电缆行走除冰；除冰结束时，丝杠电机驱动摆臂相互反转，使锥轮组脱离电缆，旋翼直升机携该机器人飞行到地面或待除冰电缆上。

Description

四电缆同步除冰机器人及除冰方法

技术领域

本发明涉及一种高空机器人，尤其是涉及一种四电缆同步除冰机器人及除冰方法。

背景技术

四电缆同步除冰机器人是基于一般高压电缆除冰装置技术发展起来的一类特种电缆除冰机器人。目前在各国高压电缆供电系统中，已经广泛采用四条相互平行靠近电缆代替单电缆。在雨雪混合天气，这类高压电缆更容易结冰，若不及时除冰，会因雪冰负载过重导致输电线断裂和铁塔倒塌，给人类带来巨大灾难和经济损失。由于电缆除冰机器人可以及时为电缆除冰，因此多年来各国对电缆除冰装置的研究十分重视，多种技术融合，结构简单，轻质，控制容易，高效除冰、快速行走和跨越电锤等障碍一直是电缆除冰机器人研究的发展方向。至今人们已研制出多种电缆除冰技术和相应的机器人。近年来，加拿大、中国等曾经遭遇严重冰雪袭击，导致许多电缆严重结冰和塔架坍塌，激发一些专家提出多种发明技术，如专利号CN200810124321.7，公开一种线缆除冰机器人除冰机器人，由机架、除冰盾、电源、夹持机构和行走机构构成，采用夹持导轮，行走机构采用行走电机和线缆驱动轮构成。上述发明虽然具有单电缆除冰的功能，但目前在高压四条相互平行靠近电缆供电系统中，如何解决四条相互平行靠近电缆倾斜方位同步高效除冰、快速行走和自动跨越保持四条相互平行的保持架等障碍，一直是尚待解决的难题。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种四电缆同步除冰机器人及除冰方法，该除冰机器人能自动飞行到高架电缆作业位置，稳固定位于四条平行电缆，实现四条平行电缆的倾斜方位的同步高效除冰。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：该四电缆同步除冰机器人包括横梁、两个摆臂、四个锥轮组、四个旋翼直升机、动台、丝杠电机、两个导轮和四根电缆，所述摆臂的上端设有弧形通孔，所述导轮能沿弧形通孔滚动，所述导轮与所述动台进行转动联接，所述摆臂的中部设有第一通孔，第一通孔与所述横梁端部的水平通孔进行转动联接，所述摆臂的下端与所述锥轮组相连；所述动台的上表面固连有四个旋翼直升机，所述丝杠电机固连于所述动台的上表面中心，所述丝杠电机的丝杠轴穿过动台的中心通孔，与横梁中心的螺纹通孔进行螺纹联接，所述横梁连接有两个锥轮组；所述锥轮组包括电机、主锥轮和辅锥轮，所述电机的驱动轴与所述主锥轮同轴线相连，所述主锥轮的大端齿轮与所述辅锥轮的大端齿轮相互啮合，所述主锥轮的轴线与所述辅锥轮的轴线相互平行。

优选地，所述摆臂的下端设有第二通孔和第三通孔，所述电机与第二通孔同轴线固连，所述主锥轮与第二通孔、所述辅锥轮与第三通孔分别组成转动副；两个摆臂沿所述横梁的中间平面对称设置。

优选地，所述横梁设有四个轴线相互平行的垂直通孔，分别与两个锥轮组的主锥轮、辅锥轮相连，两个锥轮组的电机均固连于横梁的上表面，且沿横梁的中间平面对称设置，所述横梁两端的水平通孔沿横梁的中间平面对称设置。

优选地，所述旋翼直升机的驱动电机为矢量舵机，四个旋翼直升机的轴线相互平行，且绕所述丝杠电机的中心轴线均匀分布。

四电缆同步除冰机器人的除冰方法，其包括以下步骤：S1、控制四个旋翼直升机，使除冰机器人悬停于最上侧电缆的上方，机身整体向下缓慢移动，直至所述横梁上的第一个锥轮组夹到第一根电缆；S2、调节四个旋翼直升机的矢量舵机，使所述动台上表面与上侧两根电缆轴线所组成的平面相平行，使所述横梁上的第二个锥轮组夹到第二根电缆；S3、调节所述丝杠电机使丝杠轴收缩，使其余两个锥轮组夹到剩余两根电缆，驱动四个锥轮组中的电机进行移动除冰；S4、当除冰结束时，驱动所述丝杠电机反转，使丝杠轴伸长，使下侧两个锥轮组首先脱离相应电缆，再控制四个旋翼直升机携除冰机器人飞离。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1).能自动飞行到高架电缆作业位置，飞越电缆保持架、电锤等障碍；

2).能高效除冰、快速行走和自动跨越保持四条相互平行的保持架等障碍；

3).能适应四条相互平行电缆的倾斜方位除冰。

附图说明有

图1为本发明在除冰时的状态主视图；以及

图2为本发明在非除冰状态时的状态主视图。

图中：

1-横梁，2-电机，3-主锥轮，4-辅锥轮，5-摆臂，6-旋翼直升机，7-动台，8-丝杠电机，9-导轮，10-电缆。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的为，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

附图1所示的为本发明提供的一个实施案例，一种四电缆同步除冰机器人包括横梁1、两个相同的对称摆臂5、四个相同的锥轮组、动台7、四个相同旋翼直升机6、丝杠电机8、两个导轮9和四根电缆10，锥轮组包括电机2、主锥轮3和辅锥轮4，电机2的驱动轴与主锥轮3同轴线相连，可进行键连接，主锥轮3与辅锥轮4相互平行，主锥轮3的大端齿轮与辅锥轮4的大端齿轮啮合。

两个摆臂5沿横梁1的中间平面对称设置，摆臂5上端设有弧形通孔，中部设有第一通孔，下端设有相互平行的第二通孔和第三通孔。摆臂5的上端通过导轮9与动台7相连，导轮9与动台7为转动联接，并能相对弧形通孔滚动；横梁1的左、右两端设有轴线相互平行且沿横梁1的中间平面对称设置的水平通孔，两端的水平通孔分别与两个摆臂5的第一通孔用销轴转动副连接；摆臂5的下端与锥轮组的电机2固连，该锥轮组的辅锥轮4轴和主锥轮3轴分别与摆臂5的第二通孔和第三通孔转动副连接。

从横梁1左端到右端设有相互平行的四个垂直通孔和一个中心螺纹通孔，横梁1与两个锥轮组的电机2固连，该两个锥轮组的两个主锥轮3轴和两个辅轴与横梁1的四个垂直通孔转动副连接；丝杠电机8与动台7固连，动台7设有中心通孔，丝杠电机8丝杠轴穿过动台7的中心通孔与横梁1的螺纹通孔螺纹联接，丝杠电机8的丝杠与横梁1的螺纹通孔螺旋连接；四个旋翼直升机6的支座绕丝杠电机8的轴线进行均布固连。

优选地，旋翼直升机6的驱动电机均为矢量舵机，通过调节四个矢量舵机，便能控制四电缆同步除冰机器人在空中的姿态，以实现图1与图2之间的姿态转换。

四电缆同步除冰机器人的除冰方法，包括以下步骤：

S1、调节丝杠电机8使丝杠轴伸长至最大值，控制四个旋翼直升机6升空至指定位置，首先使除冰机器人悬停于左上角电缆的上方，机身整体向下缓慢移动，直至横梁1上的左侧的锥轮组夹到左上角电缆；

S2、左上角电缆的轴线与右上角电缆的轴线组成平面A，调节四个旋翼直升机6的矢量舵机，使除冰机器人由水平姿态进行倾斜，微调动台7的上表面与平面A相平行，使横梁1上右侧的锥轮组夹到右上角电缆；

S3、此时，调节丝杠电机8使丝杠轴收缩，则两个导轮9在两个摆臂5上端的弧形通孔中自上向下运动，两个对称摆臂5下端逐渐收拢，最终使其余两个锥轮组夹到剩余两根电缆，再驱动四个锥轮组中的电机2，进行移动除冰；

S4、当除冰结束或遇障时，驱动丝杠电机8反转，使丝杠轴伸长至极限，则两个导轮9在两个摆臂5上端弧形通孔中自下向上运动，两个对称摆臂5下端逐渐张开至最大，使下侧两个锥轮组首先脱离相应电缆10，再控制四个旋翼直升机6携该机器人飞行到地面或待除冰电缆上。

以上所述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种四电缆同步除冰机器人，其包括横梁、两个摆臂、四个锥轮组、四个旋翼直升机、动台、丝杠电机、两个导轮和四根电缆，其特征在于,

所述摆臂的上端设有弧形通孔，所述导轮能沿弧形通孔滚动，所述导轮与所述动台进行转动联接，所述摆臂的中部设有第一通孔，第一通孔与所述横梁端部的水平通孔进行转动联接，所述摆臂的下端与所述锥轮组相连；

所述动台的上表面固连有四个旋翼直升机，所述丝杠电机固连于所述动台的上表面中心，所述丝杠电机的丝杠轴穿过动台的中心通孔，与横梁中心的螺纹通孔进行螺纹联接，所述横梁连接有两个锥轮组，以及

所述锥轮组包括电机、主锥轮和辅锥轮，所述电机的驱动轴与所述主锥轮同轴线相连，所述主锥轮的大端齿轮与所述辅锥轮的大端齿轮相互啮合，所述主锥轮的轴线与所述辅锥轮的轴线相互平行。

2.根据权利要求1所述的四电缆同步除冰机器人，其特征在于，所述摆臂的下端设有第二通孔和第三通孔，所述电机与第二通孔同轴线固连，所述主锥轮与第二通孔、所述辅锥轮与第三通孔分别组成转动副；两个摆臂沿所述横梁的中间平面对称设置。

3.根据权利要求2所述的四电缆同步除冰机器人，其特征在于，所述横梁设有四个轴线相互平行的垂直通孔，分别与两个锥轮组的主锥轮、辅锥轮相连，两个锥轮组的电机均固连于横梁的上表面，且沿横梁的中间平面对称设置，所述横梁两端的水平通孔沿横梁的中间平面对称设置。

4.根据权利要求2所述的四电缆同步除冰机器人，其特征在于，所述旋翼直升机的驱动电机为矢量舵机，四个旋翼直升机的轴线相互平行，且绕所述丝杠电机的中心轴线均匀分布。

5.一种根据权利要求1所述的四电缆同步除冰机器人的除冰方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、控制四个旋翼直升机，使除冰机器人悬停于最上侧电缆的上方，机身整体向下缓慢移动，直至所述横梁上的第一个锥轮组夹到第一根电缆；

S2、调节四个旋翼直升机的矢量舵机，使所述动台上表面与上侧两根电缆轴线所组成的平面相平行，使所述横梁上的第二个锥轮组夹到第二根电缆；

S3、调节所述丝杠电机使丝杠轴收缩，使其余两个锥轮组夹到剩余两根电缆，驱动四个锥轮组中的电机进行移动除冰；

S4、当除冰结束时，驱动所述丝杠电机反转，使丝杠轴伸长，使下侧两个锥轮组首先脱离相应电缆，再控制四个旋翼直升机携除冰机器人飞离。

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