CN111244868A - 一种电缆除冰机器人及其除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆除冰机器人及其除冰方法，机器人包括底座，以及固定在所述底座上且沿电缆除冰行进方向依次布置的前导向轮机构、一级除冰机构、二级除冰机构、后导向轮机构以及行走驱动机构。本发明电缆除冰机器人整体结构合理，采用分步除冰的方式具备更高的安全性，更高的效率及稳定性，对电缆同时进行有效的保护。

Description

一种电缆除冰机器人及其除冰方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种电缆除冰机器人。

背景技术

高压电缆是电力输送的最普遍的方式，在现代人类社会中不可避免。在我国北部地区，冬季电电缆会因为温度的降低结冰。若没有及时除冰，电缆结冰体积过大，会导致输电线断裂或者铁塔倒塌。在遭受灾害时，通常需要耗费大量的人力物力财力，由于供电中断事故通常都是较严重的，因其修复工程庞大、周期延续长、破坏面积较广等对电网的运行和人们的正常生活造成不便。在遭受结冰灾害的环境下，人工除冰显得效率低下且危险系数高，费时费力。因此需要一种自动化除冰设备代替人工进行复杂的除冰工作。

目前除冰设备：

中国发明专利授权公告号CN201310360642.8公开的一种除冰机器人，双轴向压力除冰，对于带冰电缆其无法将体积大的冰块去除。

中国发明专利授权公告号CN10491713130B公开了一种巡线除冰机器人，由吊挂在电缆上的运动臂爬行，通过除冰轮对电缆浮冰清除，该设备上刀片如操作不慎可能会切割线缆，有安全隐患。另外对于体积大的冰块的切除效果不佳，不容易除去冰块，机器效率不佳。

现在的专利也有利用电热效应融冰，但是不同工况和程度下的除冰所需温度等不同，一方面低温时可能机器达不到所需要的融冰温度，另一方面除冰温度高影响电电缆材料寿命。上述专利虽然能够进行除冰，但除冰效率不佳，除冰条件要求严格，除冰效果不佳，对于体积稍大的不规则冰块无法进行清除。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆除冰机器人，以实现体积大且不规则的电缆冰除冰的目的。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电缆除冰机器人，包括底座，以及固定在所述底座上且沿电缆除冰行进方向依次布置的前导向轮机构、一级除冰机构、二级除冰机构、后导向轮机构以及行走驱动机构，其中，

所述前导向轮机构包括：

前导向轮，用于在电缆上导向行走；

传感器，用于感测电缆上的障碍物；

控制器，接受所述传感器所感测到的障碍物信号，并发送控制指令给构向伸缩驱动单元；

所述竖向伸缩驱动单元的驱动轴与所述前导向轮的轮轴固定连接；

所述一级除冰机构包括：

滚筒支架，固定在所述底座上，滚筒支架上通过轴承与一滚筒旋转支撑连接；

所述滚筒的轴线与电缆轴线同轴设置，滚筒内设有切割刀片；

第一电机，固定在所述底座上，其驱动轴通过第一传动机构与所述滚筒驱动连接；

所述二级除冰机构包括：

电机安装座，固定在所述底座上，电机安装座上固定设置有至少三个第二电机，三个所述第二电机沿电缆周向均匀布置，每个第二电机的驱动轴上连接有一个锥齿切削轮，所述锥齿切削轮用于去除线上残余冰及一级除冰机构清除不掉的小型冰；

所述后导向轮机构包括至少一个后导向轮，所述后导向轮的轮轴与后导向轮架上端旋转连接，后导向轮架的下端与所述底座固定连接；

所述行走驱动机构包括：

第三电机，固定在所述底座上，第三电机的驱动轴通过第二传动机构与行走驱动轮的轮轴连接。

所述第一传动机构为齿轮传动机构。

所述第二传动机构为带轮传动机构。

所述电机固定座上位于锥齿切削轮的后方设有三级除冰机构，所述三级除冰机构用于去除电缆表面的碎冰屑；包括与所述电机固定座固定连接的半圆形刮片，所述半圆形刮片套设在电缆外部且与所述电缆之间间隙配合。

所述竖向伸缩驱动单元包括液压缸、电动伸缩缸或气缸。

所述前导向轮机构包括至少3组，多组前导向轮机构按间距交错对称于电缆左、右两侧，所述前导向轮、后导向轮以及行走驱动轮处于同一直线方向。

所述切割刀片为螺旋叶片刀，所述螺旋叶片刀呈锥形角度即前端刀片短后端刀片长，且所述螺旋叶片刀环形阵列于所述滚筒内部。

所述电缆除冰机器人的除冰方法，通过第三电机驱动带动行走驱动轮进行运动，进而带动机器前进；

遇冰时传感器工作，感测电缆上的障碍物；控制器接受所述传感器所感测到的障碍物信号，并发送控制指令给构向伸缩驱动单元，控制竖向伸缩驱动单元的起落进行越障与位移，使得机器翻越障碍物；

体积大冰块位移到一级除冰装置前，根据第一电机的转矩，使得滚筒绕自身轴线转动，滚筒内的切割刀片转动切削将冰块切削为体积小的冰块；

所述一级除冰装置，通过第二电机旋转，分别带动三个锥齿切削轮旋转切削，小型冰位移到位置时被切碎；

电缆由后导向轮机构处退出机器工作完成除冰。

有益效果：

（1）本发明能够在电缆绳上进行自动化除冰作业，除冰效果明显提升，安全性能和稳定性提升，将由于气候气温过低且环境恶劣时引起的电缆结冰时人工除冰的困难问题加以解决，保障了恶劣环境下电力输送的稳定。

（2）本发明摒弃了热电效应对电缆除冰时所造成的二次伤害，采用螺旋切削的方式将体积大的冰块细小化,最后通过锥齿切削轮将细小化的电缆冰去除。

（3）整体结构合理，采用分步除冰的方式具备更高的安全性，更高的效率及稳定性，对电缆同时进行有效的保护。

附图说明

图1为本发明的整体结构正视示意图；

图2为本发明的整体结构俯视示意图

图3为本发明的整体结构侧视示意图；

图4为本发明工作方向正视图;

图5为本发明一级除冰结构视图；

图6为本发明一级除冰局部剖视图。

图中各标号为：1-第三电机、2-主传动带轮、3-后导向轮、4-固定梁支架、5-行走驱动轮、6-从动带轮、7-皮带、8-第二电机、9-水平向锥齿切削轮、10-一级除冰装置、11-第一电机、12-竖向伸缩驱动单元、13-前导向轮、14-传感器、15-底座、16-齿轮、17-滚筒支架、18-竖直向锥齿切削轮、19-半圆形刮片、20-切割刀片、21-电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至图3所示，本发明的一种电缆除冰机器人包括前端四套独立运行的的升降越障装置，置于总体机构前端，用于越障；

一级破冰机构放于所述越障机构之后，齿轮传动，电机与所属机构呈中心线放置，用于破碎大型冰；

二级除冰装置置于所述一级破冰之后固定放置，用于去除线上结冰；

传动行走装置置于尾部，由带传动传递运动前行。

本发明的一种电缆除冰机器人包括底座15，所属底座15上设有竖向伸缩驱动单元12、滚筒支架17、第一电机11、第二电机8和第三电机1。

在所述竖向伸缩驱动单元12上设有前导向轮13，并在所述竖向伸缩驱动单元12处设有传感器14所述装置共四组。

所述前导向轮13与电缆21配合，为了保证所述前导向轮13与电缆21配合正确，所属竖向伸缩驱动单元于底座15上居中对称放置。

所述四组竖向伸缩驱动单元12的后面在底座15上居中放置第一电机11，为了保证所述第一电机11正常运行，所述第一电机11与电缆21处同一竖直轴线位置上放置。

所述第一电机11主轴另一端与齿轮16连接，可进行齿轮传动。所述齿轮16与一级除冰装置10上齿轮啮合传动。为保证工作一级除冰装置10正常运行，所述电缆21与前导向轮13的配合要严谨，所述电缆21与一级除冰装置10的配合应为所述电缆21刚好处于一级除冰装置10中心轴线处。

一级除冰装置包括第一电机、滚筒和滚筒支架17。所述滚筒内阵列安装有切割刀片。为了保障工作的正常进行，切割刀片应正确按照前小后大的规则正确放置。

在一级除冰装置10后，安装有锥齿切削轮。所述锥齿切削轮包括一个竖直向锥齿切削轮18和两个水平向锥齿切削轮9，三个锥齿切削轮分别由一个第二电机8带动转动。

为保证机器正常工作，竖直向锥齿切削轮18最大切削尺寸处与电缆21相切或留有2~3毫米间隙，且所述竖直向锥齿切削轮18与电缆21处于同一竖直轴线安装。

所述水平向锥齿切削轮9与电缆21中心处于同一水平线安装，且最大切削尺寸处与电缆21处相切或留有2~3毫米间隙。

进一步的，所述第二电机8之间安装有半圆形刮片19，固定安装在底座15凸起的台子上，目的在于将上层遗留的碎冰加以清除。

所述固定梁支架4为三角形架构，一端与底座15连接，另一端与底座15上的二级除冰用工作台连接保持稳定。

所述固定梁支架4上安装包括行走驱动轮5与后导向轮3。

尾部传动系统包括固定梁支架4、从动带轮6、主传动带轮2、皮带7、行走驱动轮5、第三电机1和后导向轮3。

所述第三电机1固定放置于底座15上且放置于二级除冰结构之后，第三电机1驱动轴与主传动带轮2连接。所述从动带轮6与主传动带轮2同一平面内配合使用，并使用皮带7进行连接传动。所述后导向轮3与行走驱动轮5安装中，保证机器水平运行使得整体运行时在同一水平轴线运行。

本发明电缆除冰机器人工作过程：通过电机1传动带动主传动带轮2转动，所述主传动带轮利用皮带7的带传动带动从动带轮6及所述从动带轮6上行走驱动轮5进行运动，进而带动机器前进。遇冰时传感器14工作，控制竖向伸缩驱动单元12的起落进行越障与位移，使得机器翻越障碍物。体积大冰块位移到一级除冰装置10前，根据第一电机11传动的转矩，使得与值连接的齿轮16带动一级除冰装置10转动。所述一级除冰装置10内切割刀片转动切削将冰块切削为体积小的冰块从所述一级除冰装置10右侧切出。由于竖直向锥齿切削轮18与水平向锥齿切削轮9的旋转切削，小型冰位移到位置时被切除，继续位移时上部残余碎冰会被所述半圆形刮片19阻隔清除。电缆21由后导向轮3处退出机器工作完成除冰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进与润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电缆除冰机器人，其特征在于，包括底座，以及固定在所述底座上且沿电缆除冰行进方向依次布置的前导向轮机构、一级除冰机构、二级除冰机构、后导向轮机构以及行走驱动机构，其中，

所述前导向轮机构包括：

前导向轮，用于在电缆上导向行走；

传感器，用于感测电缆上的障碍物；

控制器，接受所述传感器所感测到的障碍物信号，并发送控制指令给构向伸缩驱动单元；

所述竖向伸缩驱动单元的驱动轴与所述前导向轮的轮轴固定连接；

所述一级除冰机构包括：

滚筒支架，固定在所述底座上，滚筒支架上通过轴承与一滚筒旋转支撑连接；

所述滚筒的轴线与电缆轴线同轴设置，滚筒内设有切割刀片；

第一电机，固定在所述底座上，其驱动轴通过第一传动机构与所述滚筒驱动连接；

所述二级除冰机构包括：

电机安装座，固定在所述底座上，电机安装座上固定设置有至少三个第二电机，三个所述第二电机沿电缆周向均匀布置，每个第二电机的驱动轴上连接有一个锥齿切削轮，所述锥齿切削轮用于去除线上残余冰及一级除冰机构清除不掉的小型冰；

所述后导向轮机构包括至少一个后导向轮，所述后导向轮的轮轴与后导向轮架上端旋转连接，后导向轮架的下端与所述底座固定连接；

所述行走驱动机构包括：

第三电机，固定在所述底座上，第三电机的驱动轴通过第二传动机构与行走驱动轮的轮轴连接。

2.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述第一传动机构为齿轮传动机构。

3.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述第二传动机构为带轮传动机构。

4.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述电机固定座上位于锥齿切削轮的后方设有三级除冰机构，所述三级除冰机构用于去除电缆表面的碎冰屑；包括与所述电机固定座固定连接的半圆形刮片，所述半圆形刮片套设在电缆外部且与所述电缆之间间隙配合。

5.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述竖向伸缩驱动单元包括液压缸、电动伸缩缸或气缸。

6.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述前导向轮机构包括至少3组，多组前导向轮机构按间距交错对称于电缆左、右两侧，所述前导向轮、后导向轮以及行走驱动轮处于同一直线方向。

7.根据权利要求1所述的电缆除冰机器人，其特征在于，所述切割刀片为螺旋叶片刀，所述螺旋叶片刀呈锥形角度即前端刀片短后端刀片长，且所述螺旋叶片刀环形阵列于所述滚筒内部。

8.根据权利要求1~7中任一所述电缆除冰机器人的除冰方法，其特征在于，通过第三电机驱动带动行走驱动轮进行运动，进而带动机器前进；

遇冰时传感器工作，感测电缆上的障碍物；控制器接受所述传感器所感测到的障碍物信号，并发送控制指令给构向伸缩驱动单元，控制竖向伸缩驱动单元的起落进行越障与位移，使得机器翻越障碍物；

体积大冰块位移到一级除冰装置前，根据第一电机的转矩，使得滚筒绕自身轴线转动，滚筒内的切割刀片转动切削将冰块切削为体积小的冰块；

所述一级除冰装置，通过第二电机旋转，分别带动三个锥齿切削轮旋转切削，小型冰位移到位置时被切碎；

电缆由后导向轮机构处退出机器工作完成除冰。

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