CN111570134B - 一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，包括机架（1），其特征在于：所述机架（1）的下方两侧分别对称设置有引导架（2），线缆进入区域顶部的机架（1）上分别安装有主动滚轮（6）和滚动轮（11），引导架（2）的内侧面上均匀安装有多个滑动引导轮（13），主动滚轮（6）的轮轴与驱动装置（7）相连接，机架（1）上安装有前刷装置（15），前刷装置（15）与后压紧轮之间的位置安装有一对后刷装置（16），机架（1）的后端外侧固定安装有喷涂室固定罩（24），喷涂室固定罩（24）内设置有喷涂室，本发明结构合理，有效解决了垂直吊装自动对位的问题，智能化程度高，能耗小，作业面积范围大，达到了最佳的除冰效果。

Description

一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人

技术领域

本发明涉及一种喷涂机器人，尤其涉及一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，属于电力设备维护技术领域。

背景技术

输电线路覆冰是影响电力系统正常运行的重要因素之一，在寒冷的区域或寒冷的天气，高压输电线路会附有大量的冰块和积雪，会导致架空的输电线质量增大，当输电线承载的质量超过一定程度时，就会导致输电线断裂、塔杆倒塌、绝缘子损坏等情况的发生，造成大面积停电。目前的将解决的方案主要有两种，一种是增强输电线路的设计强度，另外一种是进行除冰，目前的除冰主要还是比较原始的人工除冰方法，也有热力融冰技术、过电流融冰技术、短路融冰技术，人工除冰方法技术对于大范围除冰效果不佳，所受局限性比较大，热力融冰技术、过电流融冰技术以及短路融冰技术的能耗较大，对电力系统的稳定会有不利影响，而且不适合用于超高压输电线路的融冰。采用智能机器人就能很好的解决以上难题，能耗小，作业面积大，能够进行远程遥控操作，能够达到很好的使用效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的输电线路除冰难度较大，人工喷涂防覆冰和机械式除冰的效果不佳，需要投入大量的人力，所受局限性比较大的缺陷和不足，现提供一种结构合理，智能化程度高，能耗小，作业面积大，能够进行远程遥控操作，达到了最佳的除冰效果的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，包括机架，所述机架的下方两侧分别对称设置有引导架，引导架倾斜设置并且呈“八”字型，两个引导架之间的内部空间为线缆进入区域，机架上且位于其中一支引导架的外侧安装有电池仓，机架上且位于另一支引导架的外侧对称安装有高压气罐，机架上还安装有电气控制仓以及驱动装置，线缆进入区域顶部的机架上分别安装有主动滚轮和滚动轮，主动滚轮和滚动轮的轮槽下缘处于同一水平面上，并且主动滚轮和滚动轮的轮槽搁置在输电线缆上，引导架的内侧面上通过多个轮轴均匀安装有多个滑动引导轮，主动滚轮的轮轴与驱动装置相连接，驱动装置的正下方通过机架安装有前摆杆转轴，前摆杆转轴上通过前摆杆安装有前压紧轮，前压紧轮与主动滚轮对应设置并且输电线缆压紧在前压紧轮的轮槽与主动滚轮的轮槽之间，机架上靠近前压紧轮的一侧对应于输电线缆安装有前刷装置，前刷装置与后压紧轮之间的位置安装有一对后刷装置，后刷装置位于输电线缆的上下两侧，前刷装置或后刷装置的附近朝向输电线缆设置有伸缩机构，伸缩机构的外端部安装有喷气嘴和距离传感器，前刷装置或后刷装置的附近还设置有抽风机构，所述机架上靠近输电线缆的位置安装有测速装置，测速装置包括安装座、测速滚轮以及编码器，安装座固定在机架上，安装座上安装有测速滚轮，测速滚轮的轮缘与输电线缆的外表面相贴合，测速滚轮与编码器相连接，机架的后端外侧固定安装有喷涂室固定罩，喷涂室固定罩内设置有喷涂室，喷涂室的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴，喷涂室固定罩固定安装在后立板的线缆槽孔外端，喷涂室固定罩的横向外边缘处通过合页安装有喷涂室翻转盖，喷涂室翻转盖的外壁上设置有铰接轴，铰接轴与翻转盖开合件的一端相连接，翻转盖开合件的另一端安装在机架上，喷涂室固定罩和喷涂室翻转盖的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴。

进一步地，所述机架的前端部安装有前立板组件，前立板组件包括前立板安装座、过线缆缺口、防撞板、导杆以及压缩弹簧，前立板安装座固定在机架的前端侧壁上，前立板安装座的四角上分别安装有导杆，导杆上穿有防撞板，导杆上套有压缩弹簧，前立板安装座和防撞板上分别开设有供输电线缆穿过的过线缆缺口。

进一步地，所述机架的后端部安装有后立板，后立板上也对应开设有过线缆缺口，机架的前端分别安装有测距仪、激光雷达以及摄像头。

进一步地，所述驱动装置包括步进电机、电机链轮、从动链轮以及链条，步进电机安装在机架上，步进电机的输出轴上安装有电机链轮，主动滚轮的轮轴上同轴固定有从动链轮，电机链轮和从动链轮上安装有起传动作用的链条。

进一步地，所述前摆杆上连接有摆杆驱动件，摆杆驱动件安装在机架上，摆杆驱动件为微型气缸结构或电动推杆结构。

进一步地，所述滑动引导轮转轴的轴心线与输电线缆的轴线平行设置，同一支引导架上相邻的两个滑动引导轮之间的间距小于输电线缆的半径。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了引导架结构有效解决了垂直吊装自动对位的问题，滑动引导轮以及引导架会引导输电线缆进入到预定位置，驱动装置来带动主动滚轮转动，进而实现了喷涂机器人沿着输电线缆实现前后方向上的自主移动，同时采用了两组压紧轮机构来实现对输电线缆的压紧，避免了行走过程中打滑，并能通过测速装置的速度反馈信号来调节行走速度。

2、本发明安装了前刷装置和后刷装置，前刷装置和后刷装置均采用了钢丝刷盘，分别从上下左右四个方向沿铝线绞丝方向对输电线的表面及铝丝缝隙做扫刷清洁，还采用了吹气和抽风相结合的方式以达到更好的清理效果，为后续的喷涂作业提供了清洁的环境。

3、本发明采用了由各种传感器、测距仪、激光雷达以及前立板组件共同构成了安全保护系统，通过测距仪和激光雷达来感知线塔、绝缘子等障碍物的距离，能有效避免碰撞，即使发生碰撞也具有碰撞缓冲功能。

4、本发明结构合理，喷涂室内的旋转喷头保证了防结冰涂料无死角均匀喷涂，达到了最佳的除冰效果，智能化程度高，能耗小，作业面积大，能够进行远程遥控操作，有效解决了一直以来存在的输电线路覆冰技术难题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的侧面示意图。

图3是本发明驱动装置的结构示意图。

图4是图3的背面结构示意图。

图5是本发明摆杆驱动装置的结构示意图。

图6是本发明前立板组件的结构示意图。

图7是本发明喷涂室的结构示意图。

图8是本发明前刷装置的结构示意图。

图9是本发明后刷装置的结构示意图。

图中：机架1，引导架2，电池仓3，电气控制仓4，高压气罐5，主动滚轮6，驱动装置7，前压紧轮8，前摆杆转轴9，前摆杆10，滚动轮11，轮轴12，滑动引导轮13，摆杆驱动件14，前刷装置15，后刷装置16，前立板组件17，后立板18，前立板安装座19，过线缆缺口20，防撞板21，导杆22，压缩弹簧23，喷涂室固定罩24，合页25，喷涂室翻转盖26，铰接轴27，翻转盖开合件28，旋转喷嘴29，测距仪30，激光雷达31，摄像头32，测速装置33，脚轮34，输电线缆35。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图7，本发明的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，包括机架1，其特征在于：所述机架1的下方两侧分别对称设置有引导架2，引导架2倾斜设置并且呈“八”字型，两个引导架2之间的内部空间为线缆进入区域，机架1上且位于其中一支引导架2的外侧安装有电池仓3，机架1上且位于另一支引导架2的外侧对称安装有高压气罐5，机架1上还安装有电气控制仓4以及驱动装置7，线缆进入区域顶部的机架1上分别安装有主动滚轮6和滚动轮11，主动滚轮6和滚动轮11的轮槽下缘处于同一水平面上，并且主动滚轮6和滚动轮11的轮槽搁置在输电线缆35上，引导架2的内侧面上通过多个轮轴12均匀安装有多个滑动引导轮13，主动滚轮6的轮轴与驱动装置7相连接，驱动装置7的正下方通过机架1安装有前摆杆转轴9，前摆杆转轴9上通过前摆杆10安装有前压紧轮8，前压紧轮8与主动滚轮6对应设置并且输电线缆35压紧在前压紧轮8的轮槽与主动滚轮6的轮槽之间，机架1上靠近前压紧轮8的一侧对应于输电线缆35安装有前刷装置15，前刷装置15与后压紧轮之间的位置安装有一对后刷装置16，后刷装置16位于输电线缆35的上下两侧，前刷装置15或后刷装置16的附近朝向输电线缆35设置有伸缩机构18，伸缩机构18的外端部安装有喷气嘴和距离传感器，前刷装置15或后刷装置16的附近还设置有抽风机构，所述机架1上靠近输电线缆35的位置安装有测速装置33，测速装置33包括安装座、测速滚轮以及编码器，安装座固定在机架1上，安装座上安装有测速滚轮，测速滚轮的轮缘与电线缆5的外表面相贴合，测速滚轮与编码器相连接，机架1的后端外侧固定安装有喷涂室固定罩24，喷涂室固定罩24内设置有喷涂室，喷涂室的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴29，喷涂室固定罩24固定安装在后立板18的线缆槽孔外端，喷涂室固定罩24的横向外边缘处通过合页25安装有喷涂室翻转盖26，喷涂室翻转盖26的外壁上设置有铰接轴27，铰接轴27与翻转盖开合件28的一端相连接，翻转盖开合件28的另一端安装在机架1上，喷涂室固定罩24和喷涂室翻转盖26的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴29。

所述机架1的前端部安装有前立板组件17，前立板组件17包括前立板安装座19、过线缆缺口20、防撞板21、导杆22以及压缩弹簧23，前立板安装座19固定在机架1的前端侧壁上，前立板安装座19的四角上分别安装有导杆22，导杆22上穿有防撞板21，导杆22上套有压缩弹簧23，前立板安装座19和防撞板21上分别开设有供输电线缆35穿过的过线缆缺口20。

所述机架1的后端部安装有后立板18，后立板18上也对应开设有过线缆缺口，机架1的前端分别安装有测距仪30、激光雷达31以及摄像头32。

所述驱动装置7包括步进电机、电机链轮、从动链轮以及链条，步进电机安装在机架1上，步进电机的输出轴上安装有电机链轮，主动滚轮6的轮轴上同轴固定有从动链轮，电机链轮和从动链轮上安装有起传动作用的链条。

所述前摆杆10上连接有摆杆驱动件14，摆杆驱动件14安装在机架1上，摆杆驱动件14为微型气缸结构或电动推杆结构。

所述滑动引导轮13转轴的轴心线与输电线缆35的轴线平行设置，同一支引导架2上相邻的两个滑动引导轮13之间的间距小于输电线缆35的半径。

如图所示，机架1的下方两侧分别对称设置有起引导作用的引导架2，也可以将机架1设置为底部有分叉结构的支架结构，引导架2倾斜设置并且呈“八”字型，两个引导架2之间的内部空间为线缆进入区域，便于将本发明喷涂机器人架设在输电线缆35上。在将喷涂机器人放置到输电线缆35上的过程中，为了让输电线缆35更加顺畅的进入到预定位置，并将主动滚轮6和滚动轮11搁置在输电线缆35上，本发明在引导架2的内侧面上分别安装有一排滑动引导轮13，每个滑动引导轮13分别通过轮轴12安装在引导架2上，并且滑动引导轮13转轴的轴心线与输电线缆35的轴线平行设置，同一支引导架2上相邻的两个滑动引导轮13之间的间距小于输电线缆35的半径，这使得输电线缆35在进入过程中，当输电线缆35碰到了成排分布的滑动引导轮13时，滑动引导轮13以及引导架2会引导输电线缆35进入到预定位置。

机架1上且位于其中一支引导架2的外侧安装有电池仓3，机架1上且位于另一支引导架2的外侧对称安装有高压气罐5，机架1上还安装有电气控制仓4以及驱动装置7，电池仓3、电气控制仓4、高压气罐5驱动装置7在布置形式上采用了重量对称的布置形式，也就是以喷涂机器人搁置的输电线缆35轴心线为对称轴，来以重量对称的标准来分布各组件，有利于喷涂机器人自主移动时保持稳定。为了便于本发明在转场和搬运过程中能够在地面上移动，在电池仓3和高压气罐的底部分别安装有脚轮34。线缆进入区域顶部的机架1上分别安装有主动滚轮6和滚动轮11，主动滚轮6和滚动轮11的轮槽下缘处于同一水平面上，并且主动滚轮6和滚动轮11的轮槽搁置在输电线缆35上。

机架1的前端部安装有前立板组件17，前立板组件17不仅能够起到穿入输电线缆35的作用，而且还能起到防撞缓冲的作用，避免由于操作失误或控制失效所造成的与输电线铁塔发生直接碰撞。前立板组件17包括前立板安装座19、过线缆缺口20、防撞板21、导杆23以及压缩弹簧23，前立板安装座19固定在机架1的前端侧壁上，前立板安装座19和防撞板21上分别开设有供输电线缆35穿过的过线缆缺口20，前立板安装座19的四角上分别安装有导杆22，导杆22上穿有防撞板21，导杆22上套有压缩弹簧23，当发生碰撞时，防撞板21会将压缩弹簧23压缩，吸收撞击力，实现缓冲。机架1的后端部安装有后立板18，后立板18与前立板安装座19一样也开设有过线缆缺口。

在机架1上靠近前端的位置安装有主动滚轮6，主动滚轮6的轮槽与输电线缆35相对应，并且主动滚轮6的底部轮槽从输电线缆35的正上方压在输电线缆35上，主动滚轮6的轮轴与驱动装置7相连接，主动滚轮6由驱动装置7带动，并驱动整机沿着输电线缆35实现前后方向上的自主移动。驱动装置7安装在机架1的背面，驱动装置7包括步进电机、电机链轮、从动链轮以及链条，步进电机安装在机架1上，步进电机的输出轴上安装有电机链轮，主动滚轮6的轮轴上同轴固定有从动链轮，电机链轮和从动链轮上安装有起传动作用的链条。

悬挂在输电铁塔之间的线缆并不是出于平直状态，中间低，两端高，存在一定的坡度，为了避免主动滚轮6在沿着输电线缆35行走时打滑，本发明采用了前后两组压轮机构来实现压紧，并且压轮机构与输电线缆35之间的压力能够根据行走速度等进行自动调节。主动滚轮6的正下方通过机架1安装有前摆杆转轴9，前摆杆转轴9上通过前摆杆10安装有前压紧轮8，前压紧轮8与主动滚轮6相对设置，并且输电线缆35压紧在前压紧轮8的轮槽与主动滚轮6的轮槽之间。前摆杆10的中部连接有摆杆驱动件14，摆杆驱动件14安装在机架1上，摆杆驱动件14能够带动前摆杆10进行一定角度的摆动，进而使得前压紧轮8施加不同的压紧力给输电线缆35及主动滚轮6。同时，在机架1上靠近后立板18的位置安装有后摆杆转轴12，后摆杆转轴12上通过后摆杆13安装有滚动轮11，滚动轮11的轮槽压在输电线缆35上，后摆杆13上连接有摆杆驱动件14，摆杆驱动件14安装在机架1上，滚动轮11能够根据需要从下向上施加不同的压紧力给输电线缆35。摆杆驱动件14为微型气缸结构或电动推杆结构，摆杆驱动件14与电气控制仓4相连接。

机架1上靠近前压紧轮8的一侧对应于输电线缆35安装有前刷装置15，前刷装置15与后压紧轮之间的位置安装有一对后刷装置16，后刷装置16位于输电线缆35的上下两侧，前刷装置15与后刷装置16对输电线缆35的清刷角度不同，前刷装置15和后刷装置16均采用了钢丝刷盘，分别从上下左右四个方向沿铝线绞丝方向对输电线的表面及铝丝缝隙做扫刷清洁。为了提高清理效果，本发明还采用了吹气和抽风相结合的方式以达到更好的清理效果，在前刷装置15或后刷装置16的附近朝向输电线缆35设置有伸缩机构，伸缩机构的外端部安装有喷气嘴和距离传感器，伸缩机构为丝杆螺母与一个旋转电机组成，根据现场需要及吹扫效果，通过旋转电机调节喷吹嘴与输电线缆35之间的距离，将接触式清扫轮清除掉的附着的线缆表面的杂质吹掉。另外，还在前刷装置15或后刷装置16的附近还设置有抽风机构，将输电线缆35附近漂浮的灰尘和杂质以负压的方式抽走，为后续的喷涂作业提供清洁的环境。

后立板18的线缆槽孔外端固定安装有喷涂室固定罩24，喷涂室固定罩24的横向外边缘处通过合页25安装有喷涂室翻转盖26，喷涂室翻转盖26为旋转半剖式结构。喷涂室固定罩24和喷涂室翻转盖26所构成的内部区域为喷涂室，喷涂室翻转盖26能够绕合页25实现向上旋转打开，便于将输电线缆35置于喷涂室内，并且输电线缆35贯穿于整个喷涂室。喷涂室翻转盖26的外壁上方设置有铰接轴27，铰接轴27与翻转盖开合件28的一端相连接，翻转盖开合件28的另一端安装在机架1上，翻转盖开合件28采用气动伸缩结构或电动伸缩结构，翻转盖开合件28能够控制喷涂室翻转盖26的开启和关闭。喷涂室固定罩24和喷涂室翻转盖26的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴29，旋转喷嘴29能够将防止线缆结冰的涂料进行雾化后均匀喷涂在输电线缆35的外表面，多个不同角度的旋转喷嘴29保证了无死角均匀喷涂。

机架1上靠近输电线缆35的位置安装有测速装置33，测速装置33包括安装座、测速滚轮以及编码器，安装座固定在机架1上，安装座上安装有测速滚轮，测速滚轮的轮缘与电线缆5的外表面相贴合，测速滚轮与编码器相连接，测速滚轮在喷涂机器人行走过程中就能够同步转动，进而实现准确测速。并将速度信号反馈给控制器，由控制器来控制驱动装置7以合适的速度来驱动喷涂机器人。如果测速装置33所得到的速度与系统速度不一致，则进行压力控制。通过控制前压紧轮8和后压紧轮的压紧力来调节速度。

机架1的前端分别安装有测距仪30、激光雷达31以及摄像头32，机架1上还安装有各种传感器。各种传感器、测距仪30、激光雷达31以及前立板组件17共同构成了安全保护系统，通过测距仪30和激光雷达31来感知线塔、绝缘子等障碍物的距离，以多传感器融合方式决策。当喷涂机器人接近障碍时，通过激光雷达31和传感器同时探知物体距离时，在一定范围内进行减速，然后进行速度控制，直到停止，安全性能好。本发明能够方便的进行吊装，在将本发明放置到输电线缆35上时，能够从上往下放置，并且便于自动对位，安装很方便。

Claims (5)

1.一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，包括机架（1），其特征在于：所述机架（1）的下方两侧分别对称设置有引导架（2），引导架（2）倾斜设置并且呈“八”字型，两个引导架（2）之间的内部空间为线缆进入区域，机架（1）上且位于其中一支引导架（2）的外侧安装有电池仓（3），机架（1）上且位于另一支引导架（2）的外侧对称安装有高压气罐（5），机架（1）上还安装有电气控制仓（4）以及驱动装置（7），线缆进入区域顶部的机架（1）上分别安装有主动滚轮（6）和滚动轮（11），主动滚轮（6）和滚动轮（11）的轮槽下缘处于同一水平面上，并且主动滚轮（6）和滚动轮（11）的轮槽搁置在输电线缆（35）上，引导架（2）的内侧面上通过多个轮轴（12）均匀安装有多个滑动引导轮（13），主动滚轮（6）的轮轴与驱动装置（7）相连接，驱动装置（7）的正下方通过机架（1）安装有前摆杆转轴（9），前摆杆转轴（9）上通过前摆杆（10）安装有前压紧轮（8），前压紧轮（8）与主动滚轮（6）对应设置并且输电线缆（35）压紧在前压紧轮（8）的轮槽与主动滚轮（6）的轮槽之间，机架（1）上靠近前压紧轮（8）的一侧对应于输电线缆（35）安装有前刷装置（15），前刷装置（15）与后压紧轮之间的位置安装有一对后刷装置（16），后刷装置（16）位于输电线缆（35）的上下两侧，前刷装置（15）或后刷装置（16）的附近朝向输电线缆（35）设置有伸缩机构，伸缩机构的外端部安装有喷气嘴和距离传感器，前刷装置（15）或后刷装置（16）的附近还设置有抽风机构，所述机架（1）上靠近输电线缆（35）的位置安装有测速装置（33），测速装置（33）包括安装座、测速滚轮以及编码器，安装座固定在机架（1）上，安装座上安装有测速滚轮，测速滚轮的轮缘与输电线缆（35）的外表面相贴合，测速滚轮与编码器相连接，机架（1）的后端外侧固定安装有喷涂室固定罩（24），喷涂室固定罩（24）内设置有喷涂室，喷涂室的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴（29），喷涂室固定罩（24）固定安装在后立板（18）的线缆槽孔外端，喷涂室固定罩（24）的横向外边缘处通过合页（25）安装有喷涂室翻转盖（26），喷涂室翻转盖（26）的外壁上设置有铰接轴（27），铰接轴（27）与翻转盖开合件（28）的一端相连接，翻转盖开合件（28）的另一端安装在机架（1）上，喷涂室固定罩（24）和喷涂室翻转盖（26）的内壁上安装有多个不同角度的旋转喷嘴（29）。

2.根据权利要求1所述的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，其特征在于：所述机架（1）的后端部安装有后立板（18），后立板（18）上也对应开设有过线缆缺口，机架（1）的前端分别安装有测距仪（30）、激光雷达（31）以及摄像头（32）。

3.根据权利要求1所述的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，其特征在于：所述驱动装置（7）包括步进电机、电机链轮、从动链轮以及链条，步进电机安装在机架（1）上，步进电机的输出轴上安装有电机链轮，主动滚轮（6）的轮轴上同轴固定有从动链轮，电机链轮和从动链轮上安装有起传动作用的链条。

4.根据权利要求1所述的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，其特征在于：所述前摆杆（10）上连接有摆杆驱动件（14），摆杆驱动件（14）安装在机架（1）上，摆杆驱动件（14）为微型气缸结构或电动推杆结构。

5.根据权利要求1所述的一种便于吊装对位的防冰覆线缆智能喷涂机器人，其特征在于：所述滑动引导轮（13）转轴的轴心线与输电线缆（35）的轴线平行设置，同一支引导架（2）上相邻的两个滑动引导轮（13）之间的间距小于输电线缆（35）的半径。

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