CN111162497B - 一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，该机器人包括行走机构、过渡机构和敲冰机构，所述行走机构包括行走机构固定架，所述行走机构固定架上设置有多组相互啮合用于在高压线上通过电机驱动进行行走的齿轮组，所述过渡机构包括相互啮合的第一锥齿套组和第二锥齿套组，所述过渡机构通过相互啮合的所述第一锥齿套组和第二锥齿套组分别与所述行走机构和所述敲冰机构相连接，所述敲冰机构包括机架，所述机架上设有用于对高压线进行敲冰操作的敲冰套组。与现有技术相比，本发明可大幅度减少高压线作业人员冬季除冰时的风险，因其易于操控，所以稍加练习便可上手，使得工人师傅更加容易进行除冰操作，缓解工作人员手动除冰的压力。

Description

一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人

技术领域

本发明涉及一种机械设备，尤其是涉及一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人。

背景技术

在寒冷的冬季，高压电线上常常会积累一层覆冰，输电线路覆冰会造成以下危害：(1)损坏杆塔(2)线路跳闸(3)绝缘子串倾斜、导线严重下垂(4)绝缘子串覆冰后，会大大降低绝缘性能。因此，在寒冷的冬季，高压线路需要进行除冰，而人为手工除冰有不小的危险，因此利用除冰机器人进行除冰是非常有用的手段。

当今国内市场上的除冰机器人大概分为两种，一种是热力除冰机器人，一种是机械除冰机器人。热力除冰机器人虽然除冰彻底，但存在以下几个方面的缺点：热力除冰的方式热力损耗大，热力容易扩散，经济成本过高，且除冰过程中容易造成高压线路电力中断的情况发生。而机械除冰机器人采用机械结构的除冰方式，其基本工作原理为行走电动机带动行走轮转动提供机械除冰机器人行走的动力，除冰电动机通过齿轮传动将动力传递给除冰刀，实现其能够自动行走去除线路上覆冰的目的，但是需要多个电机，成本较高，装置零件复杂，又因为是除冰刀旋转除冰使得除冰刀不能太接近高压线，导致除冰不彻底。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，该机器人包括行走机构、过渡机构和敲冰机构，所述行走机构包括行走机构固定架，所述行走机构固定架上设置有多组相互啮合用于在高压线上通过电机驱动进行行走的齿轮组，所述过渡机构包括相互啮合的第一锥齿套组和第二锥齿套组，所述过渡机构通过相互啮合的所述第一锥齿套组和第二锥齿套组分别与所述行走机构和所述敲冰机构相连接，所述敲冰机构包括机架，所述机架上设有用于对高压线进行敲冰操作的敲冰套组。

进一步地，所述的行走机构固定架包括上盖板和下盖板，所述上盖板与所述下盖板之间通过多根连接柱相互连接。

进一步地，所述的齿轮组通过轴和键相配合以固定于所述上盖板与所述下盖板之间。

进一步地，所述的第一锥齿套组和所述第二锥齿套组均由传动轴和锥齿轮组成，所述的第一锥齿套组的传动轴的一端与所述行走机构固定架相连接，其另一端与所述的第一锥齿套组的锥齿轮相插接连接，所述的第一锥齿套组的锥齿轮与所述的第二锥齿套组的锥齿轮相啮合连接，所述的第二锥齿套组的锥齿轮还与所述的第二锥齿套组的传动轴的一端相连接，所述的第二锥齿套组的传动轴的另一端与所述机架相连接。

进一步地，所述的机架与所述行走机构固定架上均设有对应插糟，所述的机架与所述行走机构固定架之间通过连接杆的两端分别与所述插槽配合以相互连接。

进一步地，所述的敲冰套组包括偏心圆盘、连杆和敲冰锤，所述偏心圆盘与所述的第二锥齿套组的传动轴的另一端插接连接，所述偏心圆盘还经过所述连杆与所述敲冰锤的中心点位置处活动连接。

进一步地，所述的敲冰锤的一端还与所述机架活动连接。

进一步地，所述连杆的两端通过联轴器分别与所述偏心圆盘和所述敲冰锤的中心点位置处活动连接。

进一步地，所述的敲冰锤的一端还通过联轴器与所述机架活动连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中的机器人为机械式除冰机器人，它与常规机械除冰机器人的不同之处在于本发明只使用一个电机便可以完成行走和除冰的功能，在除冰机构中使用敲冰锤敲击高压线已达到敲碎覆冰的目的，除冰相对彻底，而且制造简单，成本低，操作方便，适合于推广使用。

(2)本发明旨在代替人工以更安全、更高效的的方式除去高压线上的冰层或积雪。本装置只需要一个电机便可运动，执行机构简单，行走机构与敲冰机构相对独立，功能分明。其可大幅度减少高压线作业人员冬季除冰时的风险，因其易于操控，所以稍加练习便可上手，使得工人师傅更加容易进行除冰操作，缓解工作人员手动除冰的压力。

附图说明

图1为本发明的高压线除冰机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的高压线除冰机器人的行走机构局部示意图；

图3为本发明的高压线除冰机器人的敲冰机构局部示意图；

图4为本发明的高压线除冰机器人的过渡机构局部示意图；

图中，1为齿轮组，2为机架，3为上盖板，4为下盖板，5为连接柱，6为轴，7为键，8为传动轴，9为锥齿轮，10为连接杆，11为偏心圆盘，12为连杆，13为敲冰锤。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

针对室外严寒的环境与危险的高压作业过程，特发明本机器人以代替人工对高压线进行除冰操作。

高压线除冰机器人结构，如图1所示主要由三个部分组成：一个是行走机构，通过齿轮之间的啮合方式带动整个机构的前进或后退(如图2)；另一个是敲冰机构，使用摇杆滑块机构驱动敲冰锤对高压线进行敲击，出去覆冰，该方式属于机械除冰(如图3)；最后一个是过渡机构，通过两个锥齿轮之间的啮合传递运动(如图4)。

行走机构主要由六个大齿轮、三个轴和固定架构成，三个轴通过固定架放置，成三角形状，六个大齿轮对称分布，每边三个，用键固定到轴上，在轴肩处定位，且其中一个大齿轮分别与另外两个互相啮合，该大齿轮在最下方，另外两个轴心共线且平行于大地的齿轮在上方，这样当其中一个大齿轮转动时另外两个也会随之转动，方向相反。高压线穿过固定上方四个大齿轮的齿轮轴中间，便可以使得机器人在高压线上前后移动。

过渡机构主要由两根轴和两个互相啮合的锥齿轮构成，其中一根轴从行走机构引出，带动该轴上的锥齿轮转动，再依次带动与之啮合的锥齿轮和另一根轴转动，从而将运动和力传递给敲冰机构。

敲冰机构本质上是曲柄摇杆机构，主要由机架、敲冰锤、连杆、偏心圆盘组成。偏心圆盘通过过渡机构获得转矩，带动整个曲柄摇杆机构做循环的敲冰运动，高压线从机架间穿过，正好在敲冰锤的工作范围。该机构的机架与行走机构的机架通过两根连接杆相连，共同构成了高压线除冰机器人的整体架构。

从整体上来看机器的结构设计的比较紧凑，但在计算上还是将其零部件都设计得比计算值适当大一些，以确保机器具有适当的安全性。机器在工作过程中会遇到许多设计中无法预料的情况。例如天气过于寒冷导致机器不能正常运转，高压线上有障碍物导致机器人不能正常行走，一些零件可能的损坏甚至会对机器人整体造成伤害。考虑到诸多情况，机器不能仅仅按照正常工作中需要的动力、强度来设计。必须要保证一定的安全性，这样不仅能够提高机器的寿命也能够保证机器不至于损坏伤害人类。

本发明机器人的实际工作工程如下：

该机器人只需一个马达驱动，采用直齿轮啮合的方式在高压线上行走，通过锥齿轮啮合的方式传递运动和力，利用曲柄摇杆机构敲打除去高压线上的覆冰。该机器人可大致分为行走机构、过渡机构和敲冰机构三部分，行走机构主要有六个大齿轮组成，每边对称分布三个以保持机构的平衡，由电机带动其中一个大齿轮做顺时针或逆时针的转动，再通过各个齿轮的啮合及齿轮与轴的定位带动各个齿轮一同的运动，通过控制电机转向来控制机器人的前进与后退，通过控制轴的直径来控制机器人行走的快慢；敲冰机构通过锥齿轮的传递获得运动所需的动力，在机器人行进的同时，以曲柄滑块机构为主体的敲冰机构进行破冰，通过控制圆盘的大小和曲柄的长度可以调节敲击的快慢和力度。

整个机器人可行性很大，不存在太过复杂的零件或者机构，制作生产不算困难。在设计初期，我们首先考虑的是采用加热除冰法，而不是机械除冰法。但是在设计的过程中考虑到加热除冰法虽然更加温和且除冰更彻底，但是由于温度不好控制，遇到太厚的冰融化时极其耗费时间，所以最终还是选择采用机械除冰法，其更适合大多数的覆冰场合，在高压线除冰领域拥有比较好的市场前景。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，其特征在于，该机器人包括行走机构、过渡机构和敲冰机构，所述行走机构包括行走机构固定架，所述行走机构固定架上设置有多组相互啮合用于在高压线上通过电机驱动进行行走的齿轮组(1)，所述过渡机构包括相互啮合的第一锥齿套组和第二锥齿套组，所述过渡机构通过相互啮合的所述第一锥齿套组和第二锥齿套组分别与所述行走机构和所述敲冰机构相连接，所述敲冰机构包括机架(2)，所述机架(2)上设有用于对高压线进行敲冰操作的敲冰套组；

所述的行走机构固定架包括上盖板(3)和下盖板(4)，所述上盖板(3)与所述下盖板(4)之间通过多根连接柱(5)相互连接；

所述的齿轮组(1)通过轴(6)和键(7)相配合以固定于所述上盖板(3)与所述下盖板(4)之间；

所述的第一锥齿套组和所述第二锥齿套组均由传动轴(8)和锥齿轮(9)组成，所述的第一锥齿套组的传动轴(8)的一端与所述行走机构固定架相连接，其另一端与所述的第一锥齿套组的锥齿轮(9)相插接连接，所述的第一锥齿套组的锥齿轮(9)与所述的第二锥齿套组的锥齿轮(9)相啮合连接，所述的第二锥齿套组的锥齿轮(9)还与所述的第二锥齿套组的传动轴(8)的一端相连接，所述的第二锥齿套组的传动轴(8)的另一端与所述机架(2)相连接；

所述的敲冰套组包括偏心圆盘(11)、连杆(12)和敲冰锤(13)，所述偏心圆盘(11)与所述的第二锥齿套组的传动轴(8)的另一端插接连接，所述偏心圆盘(11)还经过所述连杆(12)与所述敲冰锤(13)的中心点位置处活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，其特征在于，所述的机架(2)与所述行走机构固定架上均设有对应插槽 ，所述的机架(2)与所述行走机构固定架之间通过连接杆(10)的两端分别与所述插槽配合以相互连接。

3.根据权利要求1所述的一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，其特征在于，所述的敲冰锤(13)的一端还与所述机架(2)活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，其特征在于，所述连杆(12)的两端通过联轴器分别与所述偏心圆盘(11)和所述敲冰锤(13)的中心点位置处活动连接。

5.根据权利要求3所述的一种单电机驱动的高压线机械除冰机器人，其特征在于，所述的敲冰锤(13)的一端还通过联轴器与所述机架(2)活动连接。

Images