CN112743555B - 一种电网维护机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电网技术领域，具体涉及一种电网维护机器人，包括机体，机体上安装有两个支撑臂，且两个支撑臂分别与机体转动连接，每个支撑臂自由端均设有破冰爪，且破冰爪与支撑臂转动连接，破冰爪抓夹在电缆上并与其活动连接，破冰爪上还设有多个偏转装置，多个偏转装置均与电缆活动连接；本发明的维护机器人能够以两臂交替的方式向前运动，此运动方式不受电缆上冰的影响，工作效率高。本发明还提供了该维护机器人的使用方法，包括运动前进、除冰和越障及姿态调整等步骤，本发明的方法摒弃了传统通过驱动轮运动的移动方式，采用两个支撑臂交替前进的移动方式，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪是否抓夹住电缆，除冰效率高，工作安全可靠。

Description

一种电网维护机器人及其使用方法

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，具体涉及一种电网维护机器人及其使用方法。

背景技术

在我国北方地区，每年有大量的降雪，致使大量的高压输电线路的电缆形成外包冰层和 冰棒，这些冰层和冰棒由于其数量大，形成很大的重量负荷，给高压输电线路的电缆和铁塔 造成很大危害。特别是2008年初冬季的气候异常变化，连续20多天的冰雪天气，在我国湖 南，广东，广西，贵州和四川大面积的高压输电线路上形成结冰层和冰棒，这些结冰层和冰 棒形成巨大的重量负荷，压在电缆和铁塔上，使电缆断裂和铁塔倒塌。使工厂停电，铁路停 运，城市和乡村无电照明，生活和通讯无法正常进行。综合讲，就是高压电缆上的结冰，破 坏了输电和供电线路，给我国南方数省造成了巨大的经济损失，使数百万人的生活直接受到 影响。目前的高压输电线路上的电缆除冰工作，还是由人工进行，特别是湖南的除冰工作中， 还牺牲了三位电力工人。

户外的高压电缆在冬季经常会出现结冰的现象，在某些寒冷地区，若高压电缆长时间结冰或是长时间冰量过大，容易导致电缆下沉、塌陷，且对电力传输也会造成影响。此外，当需要进行某一段高压电缆进行维护、接线、检修等操作时，高压电缆上的冰层也会影响正常施工。而目前在针对电缆除冰时，缺乏合理高效的手段。

公开号为CN109473933B的专利公开了一种电缆除冰车，包括车体及套筒座，套筒座包括第一半筒座及第二半筒座，第一半筒座与第二半筒座铰接，第一半筒座上设有第一定位座，第二半筒座上设有第二定位座，第一定位座与第二定位座卡接；主中孔内设有若干破冰机构，破冰机构包括破冰座壳、破冰电机及破冰刀，破冰刀包括刀轴、刀盘及若干针刀，刀轴与破冰座壳转动连接，破冰电机的输出端与刀轴连接；套筒座上设有至少一个辅轮组，辅轮组包括两个用于夹住电缆的辅滚轮。该专利的有益效果是：结构合理，能有效对户外的电缆进行除冰，除冰过程的连续性好，除冰能力强；具有缓冲结构，可适应不平整的户外地面，且能有效缓冲减震。但是，仍然存在下列问题：

1.现有的维护机器人多为驱动轮带动机器人在电缆上移动，当在带冰的电缆上移动时，检测和除冰效率低；

2.现有的维护机器人通过电缆支座时，驱动轮从电缆支座上部滚动通过，对驱动轮和电缆支座的结构要求高；

3.对于两个支撑臂交替前进的装置，不能改变在位置，通过障碍能力低，安全性低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种电网维护机器人，用以解决现有技术现有的维护机器人多为驱动轮带动机器人在电缆上移动，当在带冰的电缆上移动时，检测和除冰效率低；现有的维护机器人通过电缆支座时，驱动轮从电缆支座上部滚动通过，对驱动轮和电缆支座的结构要求高；对于两个支撑臂交替前进的装置，不能改变在位置，通过障碍能力低，安全性低等问题，本发明还提供了该维护机器人的使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种电网维护机器人，包括机体，机体上安装有两个支撑臂，且两个所述支撑臂分别与机体转动连接，每个支撑臂自由端均设有破冰爪，且所述破冰爪与支撑臂转动连接，所述破冰爪抓夹在电缆上并与其活动连接，所述破冰爪上还设有多个偏转装置，多个所述偏转装置均与电缆活动连接。

所述机体内部安装有电缆检测的常规设备，具有摄像监控功能和紧急报警功能，能够监控线缆安全状况，及时发现线路故障并准确提供危险位置，代替工作人员进行这种危险、复杂工作并提高效率，从而使工作人员在地面就能掌握线缆的安全情况。在带冰的电缆上工作时，相对于通过与线缆滚动连接的驱动轮进行移动的现有破冰机器人，本发明的维护机器人通过两个所述支撑臂上的两个破冰爪前后抓夹在电缆上，通过破冰爪闭合的压力将电缆上的冰压碎；维护机器人移动时，位于运动方向前方的破冰爪保持闭合状态，两个所述破冰爪在两个支撑臂上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪展开并脱离电缆，两个所述支撑臂同时在机体上转动，两个所述支撑臂的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪向前移动；位于运动方向后方的破冰爪抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪继续向前运动；两个所述支撑臂交替前进，实现维护机器人在电缆上移动。

与此同时，安装在破冰爪上的偏转装置能够驱动维护机器人绕电缆径向转动力矩，使维护机器人始终保持在同一水平位置；所述偏转装置还能够检测破冰爪是否已经抓夹在电缆上，只有检测到两个所述破冰爪均抓夹在电缆时，其中一个所述破冰爪才脱离电缆向前运动，防止维护机器人意外掉落，保证其安全工作。本发明的维护机器人能够以两臂交替的方式向前运动，此运动方式不受电缆上冰的影响，工作效率高；电缆通过电缆支座固定在电缆架上，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座，无需增加穿越结构；能够对电缆进行破冰除冰同时，对电缆进行常规检测；能够保持自身的平衡，同时防止维护机器人意外掉落，安全性高。

进一步，所述破冰爪又包括爪座、锁紧电机、丝杆、活动座、两个连杆、两个拉杆和两个电缆夹，所述爪座安装在支撑臂自由端并与其活动连接，所述锁紧电机安装在爪座内部，所述爪座上设有丝杆通孔，所述活动座在爪座上方，且所述活动座上设有螺纹通孔，所述丝杆先后穿过螺纹通孔和丝杆通孔与锁紧电机连接，丝杆自由端固定有防脱帽，所述爪座上部对称安装有两个连杆支座，每个所述连杆的一端与一个连杆支座铰接，每个所述电缆夹固定在一个连杆的另一端，每个所述拉杆一端与其中一个连杆铰接，每个所述拉杆另一端与活动座铰接，两个所述电缆夹上均设有半圆柱形的线槽和防滑齿，两个所述电缆夹通过防滑齿啮合，电缆卡夹在线槽内，所述线槽内部设有多个均匀分布的滚轮槽，一个偏转装置安装在一个滚轮槽内。

所述破冰爪抓夹电缆时，所述锁紧电机启动，带动丝杆旋转，从而使所述活动座向下运动，通过所述拉杆带动所述连杆转动，使两个电缆夹闭合，对电缆实现抓夹；反之，则实现脱离。所述线槽的内径略小于电缆的外径，以便于紧固，内径与外径之差为1mm-2.5mm，闭合时，啮合的所述防滑齿能够反之两个电缆夹发生滑动，保证抓夹的可靠性；所述防脱帽通过焊接固定在所述丝杆自由端，所述防脱帽能够防止活动座脱离，提高本装置的安全性。

进一步，所述偏转装置又包括滚轮、上安装板、下安装板、检测单元、偏转电机和传动带，所述滚轮通过滚轮安装座安装在上安装板上，所述滚轮滚动面设有防滑层，所述下安装板固定在滚轮槽底部，下安装板与上安装板通过数个检测单元连接，所述偏转电机固定在上安装板上，且所述偏转电机的输出轴通过传动带与滚轮传动连接。

当维护机器人以两臂交替前进的运动方式越过电缆支座，当电缆支座下方有障碍物时，可以通过所述偏转装置调整维护机器人的位置；需调整位置时，所述偏转电机通过传动带带动滚轮旋转，所述此时滚轮绕电缆旋转，实现维护机器人位置调节；所述检测单元能够判断电缆是否已经在线槽内，保证本装置的安全工作。所述防滑层可以为橡胶材质，且外表面设置有防滑纹。

进一步，所述机体包括壳体、安装板、旋转电机、转动轴和固定结构，所述壳体下部开有两个转动孔，在其中一个转动孔处，所述旋转电机安装在安装板中间，所述转动轴一端在转动孔内，所述转动轴另一端与旋转电机的输出轴连接，所述固定结构安装在安装板侧边，支撑臂通过所述固定结构与安装板活动连接。

所述旋转电机带动支撑臂、破冰爪和破冰爪上的偏转装置绕转动轴转动，所述固定结构控制所述第一支撑臂运动与固定，零部件数量少，不易损坏，便于维护，操作方便。

进一步，所述支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第一支撑臂后端与安装板活动连接，所述第二支撑臂两端分别与第一支撑臂前端和第三支撑臂后端活动连接，所述第三支撑臂与第二支撑臂前端活动连接，破冰爪安装于所述第三支撑臂自由端。

所述机体与所述第一支撑臂的角度可以在135度到180度范围内调节，所述第一支撑臂与所述第二支撑臂的角度可以在135度到180度范围内调节，所述第二支撑臂与所述第三支撑臂的角度可以在90度到180度范围内调节，采用三级活动的传动方式，能够使破冰爪上的线槽的轴向始终与电缆的轴线保持平行，并且能够同时调节一次前进的距离和机体距离电缆的直线距离，增加维护机器人的实用性。

进一步，所述上安装板上设有滑孔；

所述检测单元又包括滑杆、弹簧、弹簧座和套环，所述滑杆一端穿过滑孔固定在弹簧座上，所述弹簧套设在滑杆上，且所述弹簧一端固定在弹簧座上，所述弹簧另一端固定上安装板上，所述弹簧座安装在下安装板上，所述套环和滑杆均为金属导体，所述套环为环形，所述套环套设在滑杆上并与其滑动连接，所述套环固定在上安装板上，所述套环通过导线与滑杆一端连接，且所述套环、滑杆和导线形成闭合回路，闭合回路中还串联有电源、保护电阻和电流表。

当破冰爪抓夹电缆时，所述滚轮被挤压，从而压缩弹簧带动所述上安装板向里运动，所述上安装板与下安装板之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆的电阻距离为套环到滑杆的固定端，则此时滑杆的电阻减小，破冰爪完全抓夹住电缆后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪是否抓夹住电缆；反之，当破冰爪脱离电缆时，上安装板在弹簧弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置。

进一步，所述第一支撑臂又包括第一支撑臂中段、第一支撑臂后段和第一支撑臂前段，所述第一支撑臂中段两端分别与第一支撑臂后段和第一支撑臂前段固定连接，所述第一支撑臂后段与安装板活动连接，所述第一支撑臂呈“Z”字形，所述第一支撑臂中段与第一支撑臂后段的夹角为钝角，所述第一支撑臂中段与第一支撑臂前段的夹角为钝角；

所述第二支撑臂又包括第二支撑臂中段、第二支撑臂后段、第二支撑臂前段、第二电机和第三电机，所述第二支撑臂中段两端分别与第二支撑臂后段和第二支撑臂前段固定连接，所述第二支撑臂后段通过第二电机与第一支撑臂前段活动连接，所述第二支撑臂前段通过第三电机与第三支撑臂活动连接，所述第二支撑臂呈“C”字形，所述第二支撑臂中段与第二支撑臂后段的夹角为钝角，所述第二支撑臂中段与第二支撑臂前段的夹角为钝角；

所述第三支撑臂自由端设有破冰爪安装板，所述破冰爪安装板上还安装有第四电机，爪座通过所述第四电机与破冰爪安装板转动连接，所述破冰爪安装板上还设有视频采集设备；

所述第一支撑臂上还开设有数个第一减重孔，所述第二支撑臂上还开设有数个第二减重孔。

所述第一支撑臂中段与所述第一支撑臂后段的夹角在110度至160度之间，所述第一支撑臂中段与所述第一支撑臂前段的夹角在110度至160度之间，在此角度之间的所述第一支撑臂既能够实现一次前进的距离的前提下，保证机体距离电缆的直线距离足够小，又能够保证足够的强度和刚度；所述第二支撑臂中段与所述第二支撑臂后段的夹角在110度至160度之间，所述二支撑臂中段与所述第二支撑臂前段的夹角在110度至160度之间，在此角度之间的所述第二支撑臂能够在保证自身强度和刚度的前提下，尽可能地向外延伸，扩大一次前进的距离，能够更容易的通过电缆支座，提高本装置的适应性。

进一步，所述固定结构包括固定板、加固条、第一电机和锁定盘，所述固定板通过加固条固定在安装板侧边，所述第一电机安装在固定板上，且所述第一电机输出轴通过锁定盘与第一支撑臂后段连接。

通过所述第一电机调整机体与第一支撑臂的角度，所述止锁盘可以在角度调节完成后锁定固定结构与第一活动臂，防止二者发生转动，提高了本结构的安全性，同时防止晃动磨损，提高了使用寿命。

进一步，所述电缆夹上设有数个均匀分布的开口。增加所述开口能够使冰块碎片从所述开口处排出，减少电缆夹内遗留的冰块。

如上述的一种电网维护机器人的使用方法，包括以下步骤：

S1，运动前进，位于运动方向前方的破冰爪保持闭合状态，两个所述破冰爪在两个支撑臂上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪展开并脱离电缆，两个所述支撑臂同时在机体上转动，两个所述支撑臂的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪向前移动；位于运动方向后方的破冰爪抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪继续向前运动；两个所述支撑臂交替前进，实现维护机器人在电缆上移动；

S2，除冰，两个所述支撑臂上的两个破冰爪前后抓夹在电缆上，通过破冰爪闭合的压力将电缆上的冰压碎；

所述破冰爪抓夹电缆时，所述锁紧电机启动，带动丝杆旋转，从而使所述活动座向下运动，通过所述拉杆带动所述连杆转动，使两个电缆夹闭合，对电缆实现抓夹；

S3，越障及姿态调整，安装在破冰爪上的偏转装置能够驱动维护机器人绕电缆径向转动力矩，使维护机器人始绕电缆至适当位置，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座，实现越障；

S4，抓夹检测，当破冰爪抓夹电缆时，所述滚轮被挤压，从而压缩弹簧带动所述上安装板向里运动，所述上安装板与下安装板之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆的电阻距离为套环到滑杆的固定端，则此时滑杆的电阻减小，破冰爪完全抓夹住电缆后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪是否抓夹住电缆；反之，当破冰爪脱离电缆时，上安装板在弹簧弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置，实现抓夹检测；

S5，S1-S4无先后顺序。

本发明的方法操作方便，简单易懂；摒弃了传统通过驱动轮运动的移动方式，采用两个所述支撑臂交替前进的移动方式，通过破冰爪对电缆实现抓夹，通过破冰爪上的偏转装置实现对维护机器人位置的调节，以及通过判断电流表电流大小来检测破冰爪是否抓夹住电缆，除冰效率高，工作安全可靠。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的维护机器人能够以两臂交替的方式向前运动，此运动方式不受电缆上冰的影响，工作效率高；电缆通过电缆支座固定在电缆架上，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座，无需增加穿越结构；能够对电缆进行破冰除冰同时，对电缆进行常规检测；能够保持自身的平衡，同时防止维护机器人意外掉落，安全性高。

本发明的方法操作方便，简单易懂；摒弃了传统通过驱动轮运动的移动方式，采用两个所述支撑臂交替前进的移动方式，通过破冰爪对电缆实现抓夹，通过破冰爪上的偏转装置实现对维护机器人位置的调节，以及通过判断电流表电流大小来检测破冰爪是否抓夹住电缆，除冰效率高，工作安全可靠。

附图说明

图1为本发明一种电网维护机器人实施例的立体结构示意图（视角一）；

图2为本发明一种电网维护机器人实施例的立体结构示意图（视角二）；

图3为本发明一种电网维护机器人实施例的立体结构示意图（视角三）；

图4为本发明一种电网维护机器人实施例中机体的立体结构示意图；

图5为本发明一种电网维护机器人实施例的侧视结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大结构示意图；

图7为本发明一种电网维护机器人实施例中破冰爪的立体结构示意图；

图8为本发明一种电网维护机器人实施例中偏转装置的立体结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

机体1、壳体11、转动孔111、安装板12、旋转电机13、转动轴131、固定结构14、固定板141、加固条142、第一电机143、锁定盘144；

支撑臂2、第一支撑臂21、第一支撑臂中段211、第一支撑臂后段212、第一支撑臂前段213、第一减重孔214、第二支撑臂22、第二支撑臂中段221、第二支撑臂后段222、第二支撑臂前段223、第二减重孔224、第二电机225、第三电机226、第三支撑臂23、破冰爪安装板231、第四电机232、视频采集设备233；

破冰爪3、爪座31、丝杆通孔311、锁紧电机32、丝杆33、防脱帽331、活动座34、螺纹通孔341、连杆支座35、连杆36、拉杆37、电缆夹38、线槽381、滚轮槽382、开口383、防滑齿384；

偏转装置4、滚轮41、防滑层411、滚轮安装座42、上安装板43、滑孔431、下安装板44、检测单元45、滑杆451、弹簧452、弹簧座453、套环454、偏转电机46、传动带47；

电缆架5、电缆支座6、电缆7。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如图1-8所示，一种电网维护机器人，包括机体1，机体1上安装有两个支撑臂2，且两个支撑臂2分别与机体1转动连接，每个支撑臂2自由端均设有破冰爪3，且破冰爪3与支撑臂2转动连接，破冰爪3抓夹在电缆7上并与其活动连接，破冰爪3上还设有多个偏转装置4，多个偏转装置4均与电缆7活动连接。

机体1内部安装有电缆检测的常规设备，具有摄像监控功能和紧急报警功能，能够监控线缆安全状况，及时发现线路故障并准确提供危险位置，代替工作人员进行这种危险、复杂工作并提高效率，从而使工作人员在地面就能掌握线缆的安全情况。在带冰的电缆7上工作时，相对于通过与线缆滚动连接的驱动轮进行移动的现有破冰机器人，本发明的维护机器人通过两个支撑臂2上的两个破冰爪3前后抓夹在电缆7上，通过破冰爪3闭合的压力将电缆7上的冰压碎；维护机器人移动时，位于运动方向前方的破冰爪3保持闭合状态，两个破冰爪3在两个支撑臂2上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪3展开并脱离电缆7，两个支撑臂2同时在机体1上转动，两个支撑臂2的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪3向前移动；位于运动方向后方的破冰爪3抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪3继续向前运动；两个支撑臂2交替前进，实现维护机器人在电缆7上移动。

与此同时，安装在破冰爪3上的偏转装置4能够驱动维护机器人绕电缆7径向转动力矩，使维护机器人始终保持在同一水平位置；偏转装置4还能够检测破冰爪3是否已经抓夹在电缆7上，只有检测到两个破冰爪3均抓夹在电缆7时，其中一个破冰爪3才脱离电缆7向前运动，防止维护机器人意外掉落，保证其安全工作。本发明的维护机器人能够以两臂交替的方式向前运动，此运动方式不受电缆7上冰的影响，工作效率高；电缆通过电缆支座6固定在电缆架5上，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座6，无需增加穿越结构；能够对电缆7进行破冰除冰同时，对电缆7进行常规检测；能够保持自身的平衡，同时防止维护机器人意外掉落，安全性高。

破冰爪3又包括爪座31、锁紧电机32、丝杆33、活动座34、两个连杆36、两个拉杆37和两个电缆夹38，爪座31安装在支撑臂2自由端并与其活动连接，锁紧电机32安装在爪座31内部，爪座31上设有丝杆通孔311，活动座34在爪座31上方，且活动座34上设有螺纹通孔341，丝杆33先后穿过螺纹通孔341和丝杆通孔311与锁紧电机32连接，丝杆33自由端固定有防脱帽331，爪座31上部对称安装有两个连杆支座35，每个连杆36的一端与一个连杆支座35铰接，每个电缆夹38固定在一个连杆36的另一端，每个拉杆37一端与其中一个连杆36铰接，每个拉杆37另一端与活动座34铰接，两个电缆夹38上均设有半圆柱形的线槽381和防滑齿384，两个电缆夹38通过防滑齿384啮合，电缆7卡夹在线槽381内，线槽381内部设有多个均匀分布的滚轮槽382，一个偏转装置4安装在一个滚轮槽382内。

破冰爪3抓夹电缆7时，锁紧电机32启动，带动丝杆33旋转，从而使活动座34向下运动，通过拉杆37带动连杆36转动，使两个电缆夹38闭合，对电缆7实现抓夹；反之，则实现脱离。线槽381的内径略小于电缆7的外径，以便于紧固，内径与外径之差为1mm-2.5mm，闭合时，啮合的防滑齿384能够反之两个电缆夹38发生滑动，保证抓夹的可靠性；防脱帽331通过焊接固定在丝杆33自由端，防脱帽331能够防止活动座34脱离，提高本装置的安全性。

偏转装置4又包括滚轮41、上安装板43、下安装板44、检测单元45、偏转电机46和传动带47，滚轮41通过滚轮安装座42安装在上安装板43上，滚轮41滚动面设有防滑层411，下安装板44固定在滚轮槽382底部，下安装板44与上安装板43通过数个检测单元45连接，偏转电机46固定在上安装板43上，且偏转电机46的输出轴通过传动带47与滚轮41传动连接。

当维护机器人以两臂交替前进的运动方式越过电缆支座6，当电缆支座6下方有障碍物时，可以通过偏转装置4调整维护机器人的位置；需调整位置时，偏转电机46通过传动带47带动滚轮41旋转，此时滚轮41绕电缆7旋转，实现维护机器人位置调节；检测单元45能够判断电缆7是否已经在线槽381内，保证本装置的安全工作。防滑层411可以为橡胶材质，且外表面设置有防滑纹。

机体1包括壳体11、安装板12、旋转电机13、转动轴131和固定结构14，壳体11下部开有两个转动孔111，在其中一个转动孔111处，旋转电机13安装在安装板12中间，转动轴131一端在转动孔111内，转动轴131另一端与旋转电机13的输出轴连接，固定结构14安装在安装板12侧边，支撑臂2通过固定结构14与安装板12活动连接。

旋转电机13带动支撑臂2、破冰爪3和破冰爪3上的偏转装置4绕转动轴131转动，固定结构14控制第一支撑臂21运动与固定，零部件数量少，不易损坏，便于维护，操作方便。

支撑臂2包括第一支撑臂21、第二支撑臂22和第三支撑臂23，第一支撑臂21后端与安装板12活动连接，第二支撑臂22两端分别与第一支撑臂21前端和第三支撑臂23后端活动连接，第三支撑臂23与第二支撑臂22前端活动连接，破冰爪3安装于第三支撑臂23自由端。

机体1与第一支撑臂21的角度可以在135度到180度范围内调节，第一支撑臂21与第二支撑臂22的角度可以在135度到180度范围内调节，第二支撑臂22与第三支撑臂23的角度可以在90度到180度范围内调节，采用三级活动的传动方式，能够使破冰爪3上的线槽381的轴向始终与电缆7的轴线保持平行，并且能够同时调节一次前进的距离和机体1距离电缆7的直线距离，增加维护机器人的实用性。

上安装板43上设有滑孔431；

检测单元45又包括滑杆451、弹簧452、弹簧座453和套环454，滑杆451一端穿过滑孔431固定在弹簧座453上，弹簧452套设在滑杆451上，且弹簧452一端固定在弹簧座453上，弹簧452另一端固定上安装板43上，弹簧座453安装在下安装板44上，套环454和滑杆451均为金属导体，套环454为环形，套环454套设在滑杆451上并与其滑动连接，套环454固定在上安装板43上，套环454通过导线与滑杆451一端连接，且套环454、滑杆451和导线形成闭合回路，闭合回路中还串联有电源、保护电阻和电流表。

当破冰爪3抓夹电缆7时，滚轮41被挤压，从而压缩弹簧452带动上安装板43向里运动，上安装板43与下安装板44之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆451的电阻距离为套环454到滑杆451的固定端，则此时滑杆451的电阻减小，破冰爪3完全抓夹住电缆7后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪3是否抓夹住电缆7；反之，当破冰爪3脱离电缆7时，上安装板43在弹簧452弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置。

实施例二

本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-8所示，一种电网维护机器人，包括机体1，机体1上安装有两个支撑臂2，且两个支撑臂2分别与机体1转动连接，每个支撑臂2自由端均设有破冰爪3，且破冰爪3与支撑臂2转动连接，破冰爪3抓夹在电缆7上并与其活动连接，破冰爪3上还设有多个偏转装置4，多个偏转装置4均与电缆7活动连接。

机体1内部安装有电缆检测的常规设备，具有摄像监控功能和紧急报警功能，能够监控线缆安全状况，及时发现线路故障并准确提供危险位置，代替工作人员进行这种危险、复杂工作并提高效率，从而使工作人员在地面就能掌握线缆的安全情况。在带冰的电缆7上工作时，相对于通过与线缆滚动连接的驱动轮进行移动的现有破冰机器人，本发明的维护机器人通过两个支撑臂2上的两个破冰爪3前后抓夹在电缆7上，通过破冰爪3闭合的压力将电缆7上的冰压碎；维护机器人移动时，位于运动方向前方的破冰爪3保持闭合状态，两个破冰爪3在两个支撑臂2上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪3展开并脱离电缆7，两个支撑臂2同时在机体1上转动，两个支撑臂2的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪3向前移动；位于运动方向后方的破冰爪3抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪3继续向前运动；两个支撑臂2交替前进，实现维护机器人在电缆7上移动。

与此同时，安装在破冰爪3上的偏转装置4能够驱动维护机器人绕电缆7径向转动力矩，使维护机器人始终保持在同一水平位置；偏转装置4还能够检测破冰爪3是否已经抓夹在电缆7上，只有检测到两个破冰爪3均抓夹在电缆7时，其中一个破冰爪3才脱离电缆7向前运动，防止维护机器人意外掉落，保证其安全工作。本发明的维护机器人能够以两臂交替的方式向前运动，此运动方式不受电缆7上冰的影响，工作效率高；电缆通过电缆支座6固定在电缆架5上，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座6，无需增加穿越结构；能够对电缆7进行破冰除冰同时，对电缆7进行常规检测；能够保持自身的平衡，同时防止维护机器人意外掉落，安全性高。

破冰爪3又包括爪座31、锁紧电机32、丝杆33、活动座34、两个连杆36、两个拉杆37和两个电缆夹38，爪座31安装在支撑臂2自由端并与其活动连接，锁紧电机32安装在爪座31内部，爪座31上设有丝杆通孔311，活动座34在爪座31上方，且活动座34上设有螺纹通孔341，丝杆33先后穿过螺纹通孔341和丝杆通孔311与锁紧电机32连接，丝杆33自由端固定有防脱帽331，爪座31上部对称安装有两个连杆支座35，每个连杆36的一端与一个连杆支座35铰接，每个电缆夹38固定在一个连杆36的另一端，每个拉杆37一端与其中一个连杆36铰接，每个拉杆37另一端与活动座34铰接，两个电缆夹38上均设有半圆柱形的线槽381和防滑齿384，两个电缆夹38通过防滑齿384啮合，电缆7卡夹在线槽381内，线槽381内部设有多个均匀分布的滚轮槽382，一个偏转装置4安装在一个滚轮槽382内。

破冰爪3抓夹电缆7时，锁紧电机32启动，带动丝杆33旋转，从而使活动座34向下运动，通过拉杆37带动连杆36转动，使两个电缆夹38闭合，对电缆7实现抓夹；反之，则实现脱离。线槽381的内径略小于电缆7的外径，以便于紧固，内径与外径之差为1mm-2.5mm，闭合时，啮合的防滑齿384能够反之两个电缆夹38发生滑动，保证抓夹的可靠性；防脱帽331通过焊接固定在丝杆33自由端，防脱帽331能够防止活动座34脱离，提高本装置的安全性。

偏转装置4又包括滚轮41、上安装板43、下安装板44、检测单元45、偏转电机46和传动带47，滚轮41通过滚轮安装座42安装在上安装板43上，滚轮41滚动面设有防滑层411，下安装板44固定在滚轮槽382底部，下安装板44与上安装板43通过数个检测单元45连接，偏转电机46固定在上安装板43上，且偏转电机46的输出轴通过传动带47与滚轮41传动连接。

当维护机器人以两臂交替前进的运动方式越过电缆支座6，当电缆支座6下方有障碍物时，可以通过偏转装置4调整维护机器人的位置；需调整位置时，偏转电机46通过传动带47带动滚轮41旋转，此时滚轮41绕电缆7旋转，实现维护机器人位置调节；检测单元45能够判断电缆7是否已经在线槽381内，保证本装置的安全工作。防滑层411可以为橡胶材质，且外表面设置有防滑纹。

机体1包括壳体11、安装板12、旋转电机13、转动轴131和固定结构14，壳体11下部开有两个转动孔111，在其中一个转动孔111处，旋转电机13安装在安装板12中间，转动轴131一端在转动孔111内，转动轴131另一端与旋转电机13的输出轴连接，固定结构14安装在安装板12侧边，支撑臂2通过固定结构14与安装板12活动连接。

旋转电机13带动支撑臂2、破冰爪3和破冰爪3上的偏转装置4绕转动轴131转动，固定结构14控制第一支撑臂21运动与固定，零部件数量少，不易损坏，便于维护，操作方便。

支撑臂2包括第一支撑臂21、第二支撑臂22和第三支撑臂23，第一支撑臂21后端与安装板12活动连接，第二支撑臂22两端分别与第一支撑臂21前端和第三支撑臂23后端活动连接，第三支撑臂23与第二支撑臂22前端活动连接，破冰爪3安装于第三支撑臂23自由端。

机体1与第一支撑臂21的角度可以在135度到180度范围内调节，第一支撑臂21与第二支撑臂22的角度可以在135度到180度范围内调节，第二支撑臂22与第三支撑臂23的角度可以在90度到180度范围内调节，采用三级活动的传动方式，能够使破冰爪3上的线槽381的轴向始终与电缆7的轴线保持平行，并且能够同时调节一次前进的距离和机体1距离电缆7的直线距离，增加维护机器人的实用性。

上安装板43上设有滑孔431；

检测单元45又包括滑杆451、弹簧452、弹簧座453和套环454，滑杆451一端穿过滑孔431固定在弹簧座453上，弹簧452套设在滑杆451上，且弹簧452一端固定在弹簧座453上，弹簧452另一端固定上安装板43上，弹簧座453安装在下安装板44上，套环454和滑杆451均为金属导体，套环454为环形，套环454套设在滑杆451上并与其滑动连接，套环454固定在上安装板43上，套环454通过导线与滑杆451一端连接，且套环454、滑杆451和导线形成闭合回路，闭合回路中还串联有电源、保护电阻和电流表。

当破冰爪3抓夹电缆7时，滚轮41被挤压，从而压缩弹簧452带动上安装板43向里运动，上安装板43与下安装板44之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆451的电阻距离为套环454到滑杆451的固定端，则此时滑杆451的电阻减小，破冰爪3完全抓夹住电缆7后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪3是否抓夹住电缆7；反之，当破冰爪3脱离电缆7时，上安装板43在弹簧452弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置。

第一支撑臂21又包括第一支撑臂中段211、第一支撑臂后段212和第一支撑臂前段213，第一支撑臂中段211两端分别与第一支撑臂后段212和第一支撑臂前段213固定连接，第一支撑臂后段212与安装板12活动连接，第一支撑臂21呈“Z”字形，第一支撑臂中段211与第一支撑臂后段212的夹角为钝角，第一支撑臂中段211与第一支撑臂前段213的夹角为钝角；

第二支撑臂22又包括第二支撑臂中段221、第二支撑臂后段222、第二支撑臂前段223、第二电机225和第三电机226，第二支撑臂中段221两端分别与第二支撑臂后段222和第二支撑臂前段223固定连接，第二支撑臂后段222通过第二电机225与第一支撑臂前段213活动连接，第二支撑臂前段223通过第三电机226与第三支撑臂23活动连接，第二支撑臂22呈“C”字形，第二支撑臂中段221与第二支撑臂后段222的夹角为钝角，第二支撑臂中段221与第二支撑臂前段223的夹角为钝角；

第三支撑臂23自由端设有破冰爪安装板231，破冰爪安装板231上还安装有第四电机232，爪座31通过第四电机232与破冰爪安装板231转动连接，破冰爪安装板231上还设有视频采集设备233；

第一支撑臂21上还开设有数个第一减重孔214，第二支撑臂22上还开设有数个第二减重孔224。

第一支撑臂中段211与第一支撑臂后段212的夹角在110度至160度之间，第一支撑臂中段211与第一支撑臂前段213的夹角在110度至160度之间，在此角度之间的第一支撑臂21既能够实现一次前进的距离的前提下，保证机体1距离电缆7的直线距离足够小，又能够保证足够的强度和刚度；第二支撑臂中段221与第二支撑臂后段222的夹角在110度至160度之间，二支撑臂中段221与第二支撑臂前段223的夹角在110度至160度之间，在此角度之间的第二支撑臂22能够在保证自身强度和刚度的前提下，尽可能地向外延伸，扩大一次前进的距离，能够更容易的通过电缆支座6，提高本装置的适应性。

固定结构14包括固定板141、加固条142、第一电机143和锁定盘144，固定板141通过加固条142固定在安装板12侧边，第一电机143安装在固定板141上，且第一电机143输出轴通过锁定盘144与第一支撑臂后段212连接。

通过第一电机143调整机体1与第一支撑臂21的角度，止锁盘144可以在角度调节完成后锁定固定结构14与第一活动臂21，防止二者发生转动，提高了本结构的安全性，同时防止晃动磨损，提高了使用寿命。

电缆夹38上设有数个均匀分布的开口383。增加开口383能够使冰块碎片从开口383处排出，减少电缆夹38内遗留的冰块。

实施例二相对于实施例一的优点在于：

实施例二中的维护机器人减少电缆夹38内遗留的冰块；提高了本结构的安全性，同时防止晃动磨损，提高了使用寿命；能够实现一次前进的距离的前提下，保证机体1距离电缆7的直线距离足够小，又能够保证足够的强度和刚度；扩大一次前进的距离，能够更容易的通过电缆支座6，提高本装置的适应性。

如上述的一种电网维护机器人的使用方法，包括以下步骤：

S1，运动前进，位于运动方向前方的破冰爪3保持闭合状态，两个破冰爪3在两个支撑臂2上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪3展开并脱离电缆7，两个支撑臂2同时在机体1上转动，两个支撑臂2的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪3向前移动；位于运动方向后方的破冰爪3抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪3继续向前运动；两个支撑臂2交替前进，实现维护机器人在电缆7上移动；

S2，除冰，两个支撑臂2上的两个破冰爪3前后抓夹在电缆7上，通过破冰爪3闭合的压力将电缆7上的冰压碎；

破冰爪3抓夹电缆7时，锁紧电机32启动，带动丝杆33旋转，从而使活动座34向下运动，通过拉杆37带动连杆36转动，使两个电缆夹38闭合，对电缆7实现抓夹；

S3，越障及姿态调整，安装在破冰爪3上的偏转装置4能够驱动维护机器人绕电缆7径向转动力矩，使维护机器人始绕电缆7至适当位置，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座6，实现越障；

S4，抓夹检测，当破冰爪3抓夹电缆7时，滚轮41被挤压，从而压缩弹簧452带动上安装板43向里运动，上安装板43与下安装板44之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆451的电阻距离为套环454到滑杆451的固定端，则此时滑杆451的电阻减小，破冰爪3完全抓夹住电缆7后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪3是否抓夹住电缆7；反之，当破冰爪3脱离电缆7时，上安装板43在弹簧452弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置，实现抓夹检测；

S5，S1-S4无先后顺序。

本发明的方法操作方便，简单易懂；摒弃了传统通过驱动轮运动的移动方式，采用两个支撑臂2交替前进的移动方式，通过破冰爪3对电缆实现抓夹，通过破冰爪3上的偏转装置4实现对维护机器人位置的调节，以及通过判断电流表电流大小来检测破冰爪3是否抓夹住电缆7，除冰效率高，工作安全可靠。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种电网维护机器人，包括机体（1），其特征在于：机体（1）上安装有两个支撑臂（2），且两个所述支撑臂（2）分别与机体（1）转动连接，每个支撑臂（2）自由端均设有破冰爪（3），且所述破冰爪（3）与支撑臂（2）转动连接，所述破冰爪（3）抓夹在电缆（7）上并与其活动连接，所述破冰爪（3）上还设有多个偏转装置（4），多个所述偏转装置（4）均与电缆（7）活动连接；所述破冰爪（3）又包括爪座（31）、锁紧电机（32）、丝杆（33）、活动座（34）、两个连杆（36）、两个拉杆（37）和两个电缆夹（38），所述爪座（31）安装在支撑臂（2）自由端并与其活动连接，所述锁紧电机（32）安装在爪座（31）内部，所述爪座（31）上设有丝杆通孔（311），所述活动座（34）在爪座（31）上方，且所述活动座（34）上设有螺纹通孔（341），所述丝杆（33）先后穿过螺纹通孔（341）和丝杆通孔（311）与锁紧电机（32）连接，丝杆（33）自由端固定有防脱帽（331），所述爪座（31）上部对称安装有两个连杆支座（35），每个所述连杆（36）的一端与一个连杆支座（35）铰接，每个所述电缆夹（38）固定在一个连杆（36）的另一端，每个所述拉杆（37）一端与其中一个连杆（36）铰接，每个所述拉杆（37）另一端与活动座（34）铰接，两个所述电缆夹（38）上均设有半圆柱形的线槽（381）和防滑齿（384），两个所述电缆夹（38）通过防滑齿（384）啮合，电缆（7）卡夹在线槽（381）内，所述线槽（381）内部设有多个均匀分布的滚轮槽（382），一个偏转装置（4）安装在一个滚轮槽（382）内。

2.根据权利要求1所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述偏转装置（4）又包括滚轮（41）、上安装板（43）、下安装板（44）、检测单元（45）、偏转电机（46）和传动带（47），所述滚轮（41）通过滚轮安装座（42）安装在上安装板（43）上，所述滚轮（41）滚动面设有防滑层（411），所述下安装板（44）固定在滚轮槽（382）底部，下安装板（44）与上安装板（43）通过数个检测单元（45）连接，所述偏转电机（46）固定在上安装板（43）上，且所述偏转电机（46）的输出轴通过传动带（47）与滚轮（41）传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述机体（1）包括壳体（11）、安装板（12）、旋转电机（13）、转动轴（131）和固定结构（14），所述壳体（11）下部开有两个转动孔（111），在其中一个转动孔（111）处，所述旋转电机（13）安装在安装板（12）中间，所述转动轴（131）一端在转动孔（111）内，所述转动轴（131）另一端与旋转电机（13）的输出轴连接，所述固定结构（14）安装在安装板（12）侧边，支撑臂（2）通过所述固定结构（14）与安装板（12）活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述支撑臂（2）包括第一支撑臂（21）、第二支撑臂（22）和第三支撑臂（23），所述第一支撑臂（21）后端与安装板（12）活动连接，所述第二支撑臂（22）两端分别与第一支撑臂（21）前端和第三支撑臂（23）后端活动连接，所述第三支撑臂（23）与第二支撑臂（22）前端活动连接，破冰爪（3）安装于所述第三支撑臂（23）自由端。

5.根据权利要求4所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述上安装板（43）上设有滑孔（431）；

所述检测单元（45）又包括滑杆（451）、弹簧（452）、弹簧座（453）和套环（454），所述滑杆（451）一端穿过滑孔（431）固定在弹簧座（453）上，所述弹簧（452）套设在滑杆（451）上，且所述弹簧（452）一端固定在弹簧座（453）上，所述弹簧（452）另一端固定上安装板（43）上，所述弹簧座（453）安装在下安装板（44）上，所述套环（454）和滑杆（451）均为金属导体，所述套环（454）为环形，所述套环（454）套设在滑杆（451）上并与其滑动连接，所述套环（454）固定在上安装板（43）上，所述套环（454）通过导线与滑杆（451）一端连接，且所述套环（454）、滑杆（451）和导线形成闭合回路，闭合回路中还串联有电源、保护电阻和电流表。

6.根据权利要求5所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述第一支撑臂（21）又包括第一支撑臂中段（211）、第一支撑臂后段（212）和第一支撑臂前段（213），所述第一支撑臂中段（211）两端分别与第一支撑臂后段（212）和第一支撑臂前段（213）固定连接，所述第一支撑臂后段（212）与安装板（12）活动连接，所述第一支撑臂（21）呈“Z”字形，所述第一支撑臂中段（211）与第一支撑臂后段（212）的夹角为钝角，所述第一支撑臂中段（211）与第一支撑臂前段（213）的夹角为钝角；

所述第二支撑臂（22）又包括第二支撑臂中段（221）、第二支撑臂后段（222）、第二支撑臂前段（223）、第二电机（225）和第三电机（226），所述第二支撑臂中段（221）两端分别与第二支撑臂后段（222）和第二支撑臂前段（223）固定连接，所述第二支撑臂后段（222）通过第二电机（225）与第一支撑臂前段（213）活动连接，所述第二支撑臂前段（223）通过第三电机（226）与第三支撑臂（23）活动连接，所述第二支撑臂（22）呈“C”字形，所述第二支撑臂中段（221）与第二支撑臂后段（222）的夹角为钝角，所述第二支撑臂中段（221）与第二支撑臂前段（223）的夹角为钝角；

所述第三支撑臂（23）自由端设有破冰爪安装板（231），所述破冰爪安装板（231）上还安装有第四电机（232），爪座（31）通过所述第四电机（232）与破冰爪安装板（231）转动连接，所述破冰爪安装板（231）上还设有视频采集设备（233）；

所述第一支撑臂（21）上还开设有数个第一减重孔（214），所述第二支撑臂（22）上还开设有数个第二减重孔（224）。

7.根据权利要求6所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述固定结构（14）包括固定板（141）、加固条（142）、第一电机（143）和锁定盘（144），所述固定板（141）通过加固条（142）固定在安装板（12）侧边，所述第一电机（143）安装在固定板（141）上，且所述第一电机（143）输出轴通过锁定盘（144）与第一支撑臂后段（212）连接。

8.根据权利要求7所述的一种电网维护机器人，其特征在于：所述电缆夹（38）上设有数个均匀分布的开口（383）。

9.如权利要求8所述的一种电网维护机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，运动前进，位于运动方向前方的破冰爪（3）保持闭合状态，两个所述破冰爪（3）在两个支撑臂（2）上转动且转动方向相反，同时，位于运动方向后方的破冰爪（3）展开并脱离电缆（7），两个所述支撑臂（2）同时在机体（1）上转动，两个所述支撑臂（2）的转动方向相反，使位于运动方向后方的破冰爪（3）向前移动；位于运动方向后方的破冰爪（3）抓夹在上一抓夹位置的前方；同理，位于运动方向前方的破冰爪（3）继续向前运动；两个所述支撑臂（2）交替前进，实现维护机器人在电缆（7）上移动；

S2，除冰，两个所述支撑臂（2）上的两个破冰爪（3）前后抓夹在电缆（7）上，通过破冰爪（3）闭合的压力将电缆（7）上的冰压碎；

所述破冰爪（3）抓夹电缆（7）时，所述锁紧电机（32）启动，带动丝杆（33）旋转，从而使所述活动座（34）向下运动，通过所述拉杆（37）带动所述连杆（36）转动，使两个电缆夹（38）闭合，对电缆（7）实现抓夹；

S3，越障及姿态调整，安装在破冰爪（3）上的偏转装置（4）能够驱动维护机器人绕电缆（7）径向转动力矩，使维护机器人始绕电缆（7）至适当位置，两臂交替前进的运动方式能够直接越过电缆支座（6），实现越障；

S4，抓夹检测，当破冰爪（3）抓夹电缆（7）时，所述滚轮（41）被挤压，从而压缩弹簧（452）带动所述上安装板（43）向里运动，所述上安装板（43）与下安装板（44）之间的距离减小，而在闭合线路中，滑杆（451）的电阻距离为套环（454）到滑杆（451）的固定端，则此时滑杆（451）的电阻减小，破冰爪（3）完全抓夹住电缆（7）后，电流表表示的电流大小稳定，通过判断电流表电流大小来检测破冰爪（3）是否抓夹住电缆（7）；反之，当破冰爪（3）脱离电缆（7）时，上安装板（43）在弹簧（452）弹力的作用下向外运动，恢复至原来的位置，实现抓夹检测；

S5，S1-S4无先后顺序。

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