CN112993859A - 一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，包括主体机构、推进机构、清扫机构、行走及去冰挂机构，主体机构包括存放垃圾模块和飞行模块，通过飞行模块带动设备飞行到电缆上，通过电缸C带动电缆夹板夹紧电缆从而使移动轮压紧电缆，通过步进电机C带动移动轮转动从而使设备沿着电缆移动，进而通过除冰挂模块去除电缆冰挂，通过清扫机构清扫电缆，当设备沿电缆移动途中遇到缠绕垃圾，通过抓取模块将垃圾抓取放到垃圾存储箱中，更加快速清洁了电缆上的缠绕垃圾，保护了环境，避免了冰挂累积到一定程度，产生跳头、扭转以致折断电线和压倒电杆，导致停电和通讯中断等事故，实现了自动化的清理高空电缆冰挂和垃圾。

Description

一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置。

背景技术

随着社会的进步，我国电路系统越来越完善，但是在冬季电缆上冰挂累积到一定程度，极易产生跳头、扭转以致折断电线和压倒电杆，导致停电和通讯中断等事故；而且电缆上有一些缠绕垃圾人工难以清理，缠绕电缆的垃圾不但造成环境污染，还极易造成火灾，人工清理冰挂和缠绕垃圾费时费力，成本既高也不安全；

为此，人们发明了电缆除冰机器人，例如，专利号为2020103890922的中国专利公开了一种电缆除冰机器人，其包括两个滑轨，两个滑轨前后两端的底面均通过连接板固定连接，通过设置滑轨、十字锁紧机构、驱动轮、承重轮、第一除冰管和刮除板，达到了可以有效的对单根电缆进行除冰的效果；

然而，如上述所示的现有电缆除冰机器均需要挂在电缆上进行工作，而电缆本身就不耐重力，再将庞大的电缆除冰机器人架设到电缆上，势必增加电缆折断的风险，因此，急需发明一种无需挂在电缆上即可自动化清理高空电缆冰挂和垃圾的清理装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，通过飞行模块带动设备飞行到电缆上，通过电缸C带动电缆夹板夹紧电缆从而使移动轮压紧电缆，通过步进电机C带动移动轮转动从而使设备沿着电缆移动，进而通过除冰挂模块去除电缆冰挂，通过清扫机构清扫电缆；以解决电缆悬挂垃圾难以清理和冬季电缆冰挂难以清除的问题。

本发明所使用的技术方案是：一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，包括主体机构、推进机构、清扫机构、行走及去冰挂机构和地面操作设备；

所述的主体机构包括：主箱体、控制器、存放垃圾模块、飞行模块和抓取模块；所述的主箱体后设置有推进机构，主箱体的内部固定安装有控制器；所述的存放垃圾模块存放垃圾，所述的飞行模块带动设备飞行，所述的抓取模块将垃圾抓取放到存放垃圾模块中；

所述的清扫机构设置于主体机构的下端面靠后位置，所述的行走及去冰挂机构设置于主体机构的下端面，所述的行走及去冰挂机构位于清扫机构的靠前位置；所述地面操作设备与控制器之间通过无线信号收发装置来实现指令动作；

使用者在地面控制地面操作设备来实现装置动作，所述的主体机构存放垃圾和飞行，推进机构产生推力调整主体机构的方向，清扫机构清扫电缆，行走及去冰挂机构夹紧电缆使设备移动并清除冰挂。

进一步地，所述的存放垃圾模块包括：电源、垃圾存储箱、分隔板、转动盖和全景摄像头；

所述的电源固定安装在主箱体内部；垃圾存储箱设置于主箱体内；分隔板固定安装在主箱体内；转动盖通过电动转轴与主箱体的上面板子转动连接；全景摄像头固定安装在转动盖上。

进一步地，所述的飞行模块包括：侧翼、步进电机A固定架、步进电机A和螺旋桨，所述的侧翼固定安装在主箱体侧面，侧翼上设有圆孔；步进电机A固定架固定安装在侧翼的圆孔中；步进电机A固定安装在步进电机A固定架上，步进电机A的电机轴与螺旋桨固定连接。

进一步地，所述的抓取模块包括：舵机A、电缸A、转动关节、电缸B和机械爪，所述的舵机A固定安装在主箱体的后板前端面，舵机A的舵机轴与电缸A的缸体底端固定连接；转动关节的固定部分与电缸A的活塞杆端固定连接，转动关节的转动部分与电缸B的缸体底端固定连接；机械爪固定安装在电缸B的活塞杆端。

进一步地，所述的推进机构包括：舵机B、推进器和推进桨，所述的舵机B的侧面固定安装在主箱体的后端面，舵机B的舵机轴与推进器固定连接；推进器的内部安装有电机，电机的电机轴与推进桨固定连接。

进一步地，所述的清扫机构包括：舵机C、转动轴、清扫弧形板、步进电机B和清扫刷，所述的舵机C的上端面固定安装在主箱体的下端面，舵机C的舵机轴与转动轴的转轴固定连接；转动轴与清扫弧形板的上端固定连接；步进电机B固定安装在清扫弧形板的内侧，步进电机B的电机轴与清扫刷的底盘固定连接。

进一步地，所述的行走及去冰挂机构包括：移动模块和除冰挂模块，所述的移动模块固定安装在主体机构的下面，所述的除冰挂模块固定安装在移动模块的前端。

进一步地，所述的移动模块包括：电缸C固定板、电缸C、电缆夹板、弹簧固定块、弹簧、轮子架、步进电机C和移动轮，所述的电缸C固定板的上端面固定安装在主箱体的下端面；电缸C的缸体底端固定安装在电缸C固定板的侧面，电缸C的活塞杆端与电缆夹板的上面板子固定连接；弹簧固定块固定安装在电缆夹板的内侧；弹簧的一端与弹簧固定块固定连接，弹簧的另一端与轮子架的底部固定连接；步进电机C固定安装在轮子架的侧面，步进电机C的电机轴与移动轮固定连接；移动轮转动安装在轮子架内部。

进一步地，所述的除冰挂模块包括：电缸D固定板、电缸D和刮冰挂板，所述的电缸D固定板固定安装在电缆夹板的前端面；电缸D的缸体底端固定安装在电缸D固定板上，电缸D的活塞杆端与刮冰挂板的内侧固定连接。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过人工在地面操作操作面板来操纵设备，然后通过步进电机A带动螺旋桨转动从而带动设备整体飞行，通过舵机B带动推进器转动从而控制推进的方向，通过推进器内部的电机带动推进桨转动从而产生推力，当设备的行走及去冰挂机构夹紧电缆后，飞行模块停止工作，在遇到障碍物后飞行模块带动设备越过障碍物，使设备可以准确飞行到电缆上方，方便了设备去除冰挂和清除电缆上的垃圾；

（2）当本发明飞行到电缆上后，通过电缸C带动电缆夹板夹紧电缆从而使移动轮压紧电缆，通过步进电机C带动移动轮转动从而使设备沿着电缆移动，通过电缸D带动刮冰挂板向中间聚拢从而使刮冰挂板的前端夹住电缆，当设备沿着电缆移动时刮冰挂板将电缆上的冰挂刮下去，通过舵机C带动清扫弧形板转动从而夹住电缆使清扫刷接触电缆，通过步进电机B带动清扫刷转动从而清扫电缆，避免了冰挂累积到一定程度，产生跳头、扭转以致折断电线和压倒电杆，导致停电和通讯中断等事故，提高了清除冰挂的速度和效率；

（3）当本发明沿电缆移动途中遇到缠绕垃圾，通过抓取模块的各个零件协调工作使机械爪抓取电缆上的缠绕垃圾，抓取垃圾后，通过转动盖打开将垃圾放到垃圾存储箱中，更加快速清洁了电缆上的缠绕垃圾，保护了环境，降低了起火的可能性，实现了自动化的清理高空电缆冰挂和垃圾。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明的主体机构的结构示意图。

图5为本发明的推进机构的结构示意图。

图6为本发明的清扫机构的结构示意图。

图7、图8为本发明的行走及去冰挂机构的结构示意图。

图9为本发明的行走及去冰挂机构的A1处的局部放大示意图。

图10为本发明的行走及去冰挂机构的A2处的局部放大示意图。

附图标号：

1-主体机构；2-推进机构；3-清扫机构；4-行走及去冰挂机构；101-主箱体；102-控制器；103-电源；104-垃圾存储箱；105-分隔板；106-转动盖；107-全景摄像头；108-侧翼；109-步进电机A固定架；110-步进电机A；111-螺旋桨；112-舵机A；113-电缸A；114-转动关节；115-电缸B；116-机械爪；201-舵机B；202-推进器；203-推进桨；301-舵机C；302-转动轴；303-清扫弧形板；304-步进电机B；305-清扫刷；401-电缸C固定板；402-电缸C；403-电缆夹板；404-弹簧固定块；405-弹簧；406-轮子架；407-步进电机C；408-移动轮；409-电缸D固定板；410-电缸D；411-刮冰挂板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明；但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，包括：主体机构1、推进机构2、清扫机构3、行走及去冰挂机构4；

主体机构1的主箱体101后设置有推进机构2，所述的清扫机构3设置于主体机构1的下端面靠后位置，行走及去冰挂机构4设置于主体机构1的下端面，行走及去冰挂机构4位于清扫机构3的靠前位置；

通过主体机构1存放垃圾和飞行，推进机构2产生推力调整主体机构1的方向，清扫机构3清扫电缆，行走及去冰挂机构4夹紧电缆移动清除冰挂。

主体机构1包括存放垃圾模块、飞行模块和抓取模块，具体地，存放垃圾模块存放垃圾，所述的飞行模块带动设备飞行，抓取模块将垃圾抓取放到存放垃圾模块中；

存放垃圾模块包括：主箱体101、控制器102、电源103、垃圾存储箱104、分隔板105、转动盖106和全景摄像头107，控制器102固定安装在主箱体101的内部，通过控制器102控制设备的各部分运行，控制器102与地面的工作人员的手机连接；电源103固定安装在主箱体101内部，通过电源103为设备供电；垃圾存储箱104设置于主箱体101内，具体地，通过垃圾存储箱104存放电缆上的垃圾；分隔板105固定安装在主箱体101内，具体地，通过分隔板105将主箱体101分隔成三个部分，分隔板105的左侧靠前位置为垃圾存储箱104，分隔板105的左侧靠后位置内安装控制器102和电源103，分隔板105的右侧存放抓取模块；转动盖106通过电动转轴与主箱体101的上面板子转动连接，在放置垃圾时，通过电动转轴带动转动盖106打开或关闭；全景摄像头107固定安装在转动盖106上，通过全景摄像头107实时采集图像信息并传输给控制器102，确定电缆位置从而方便设备工作；具体地，工作时将所有电控设备与控制器102电性连接，所有电机和电缸由电源103提供驱动电源，根据需要在中央处理器中编写控制程序，使用时可以人工在地面操作操作面板来操纵设备，也可以让整个设备按照设定程序自动工作。

飞行模块包括：侧翼108、步进电机A固定架109、步进电机A110和螺旋桨111，侧翼108固定安装在主箱体101侧面，侧翼108上设有圆孔；步进电机A固定架109固定安装在侧翼108的圆孔中；步进电机A110固定安装在步进电机A固定架109上，步进电机A110的电机轴与螺旋桨111固定连接，具体地，通过步进电机A110带动螺旋桨111转动从而带动设备整体飞行，当设备的行走及去冰挂机构4夹紧电缆后，飞行模块停止工作，在遇到障碍物后飞行模块带动设备越过障碍物。

抓取模块包括：舵机A112、电缸A113、转动关节114、电缸B115和机械爪116，舵机A112固定安装在主箱体101的后板前端面，舵机A112的舵机轴与电缸A113的缸体底端固定连接，通过舵机A112带动电缸A113转动，通过电缸A113带动转动关节114移动；转动关节114的固定部分与电缸A113的活塞杆端固定连接，转动关节114的转动部分与电缸B115的缸体底端固定连接，通过转动关节114带动电缸B115转动，通过电缸B115带动机械爪116移动；机械爪116固定安装在电缸B115的活塞杆端，具体地，通过抓取模块的各个零件协调工作使机械爪116抓取电缆上的缠绕垃圾，抓取垃圾后，通过转动盖106打开将垃圾放到垃圾存储箱104中。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图5所示，推进机构2包括：舵机B201、推进器202和推进桨203，舵机B201的侧面固定安装在主箱体101的后端面，舵机B201的舵机轴与推进器202固定连接，通过舵机B201带动推进器202转动，从而控制推进的方向；推进器202的内部安装有电机，电机的电机轴与推进桨203固定连接，通过推进器202内部的电机带动推进桨203转动从而产生推力。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图6所示，所述的清扫机构3包括：舵机C301、转动轴302、清扫弧形板303、步进电机B304和清扫刷305，舵机C301的上端面固定安装在主箱体101的下端面，舵机C301的舵机轴与转动轴302的转轴固定连接，当设备降落在电缆上后，通过舵机C301带动清扫弧形板303转动从而夹住电缆使清扫刷305接触电缆；转动轴302与清扫弧形板303的上端固定连接；步进电机B304固定安装在清扫弧形板303的内侧，步进电机B304的电机轴与清扫刷305的底盘固定连接，在去除冰挂后，通过步进电机B304带动清扫刷305转动从而清扫电缆。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图7、图8、图9、图10所示，行走及去冰挂机构4包括：移动模块和除冰挂模块，移动模块固定安装在主体机构1的下面，除冰挂模块固定安装在移动模块的前端，通过除冰挂模块去除电缆上的冰挂，通过移动模块带动设备在电缆上移动；

移动模块包括：电缸C固定板401、电缸C402、电缆夹板403、弹簧固定块404、弹簧405、轮子架406、步进电机C407和移动轮408，电缸C固定板401的上端面固定安装在主箱体101的下端面；电缸C402的缸体底端固定安装在电缸C固定板401的侧面，电缸C402的活塞杆端与电缆夹板403的上面板子固定连接，通过电缸C402带动电缆夹板403移动从而夹紧或松开电缆；弹簧固定块404固定安装在电缆夹板403的内侧；弹簧405的一端与弹簧固定块404固定连接，弹簧405的另一端与轮子架406的底部固定连接；步进电机C407固定安装在轮子架406的侧面，步进电机C407的电机轴与移动轮408固定连接，通过步进电机C407带动移动轮408转动；移动轮408转动安装在轮子架406内部，通过移动轮408压紧电缆；具体地，本设备飞行到电缆上方后，通过电缸C402带动电缆夹板403夹紧电缆从而使移动轮408压紧电缆，通过步进电机C407带动移动轮408转动从而使设备沿着电缆移动，进而去除冰挂和清扫电缆。

除冰挂模块包括：电缸D固定板409、电缸D410和刮冰挂板411，电缸D固定板409固定安装在电缆夹板403的前端面；电缸D410的缸体底端固定安装在电缸D固定板409上，电缸D410的活塞杆端与刮冰挂板411的内侧固定连接，具体地，当移动轮408压紧电缆后，通过电缸D410带动刮冰挂板411向中间聚拢从而使刮冰挂板411的前端夹住电缆，通过步进电机C407带动移动轮408转动从而使设备沿着电缆移动进而使刮冰挂板411将电缆上的冰挂刮下。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于：包括主体机构(1)、推进机构(2)、清扫机构(3)、行走及去冰挂机构(4)和地面操作设备；

所述的主体机构(1)包括：主箱体(101)、控制器(102)、存放垃圾模块、飞行模块和抓取模块；所述的主箱体(101)后设置有推进机构(2)，主箱体(101)的内部固定安装有控制器(102)；所述的存放垃圾模块存放垃圾，所述的飞行模块带动设备飞行，所述的抓取模块将垃圾抓取放到存放垃圾模块中；

所述的清扫机构(3)设置于主体机构(1)的下端面靠后位置，所述的行走及去冰挂机构(4)设置于主体机构(1)的下端面，所述的行走及去冰挂机构(4)位于清扫机构(3)的靠前位置；所述地面操作设备与控制器(102)之间通过无线信号收发装置来实现指令动作；

使用者在地面控制地面操作设备来实现装置动作，所述的主体机构(1)存放垃圾和飞行，推进机构(2)产生推力调整主体机构(1)的方向，清扫机构(3)清扫电缆，行走及去冰挂机构(4)夹紧电缆使设备移动并清除冰挂。

2.根据权利要求1所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的存放垃圾模块包括：电源(103)、垃圾存储箱(104)、分隔板(105)、转动盖(106)和全景摄像头(107)；

所述的电源(103)固定安装在主箱体(101)内部；垃圾存储箱(104)设置于主箱体(101)内；分隔板(105)固定安装在主箱体(101)内；转动盖(106)通过电动转轴与主箱体(101)的上面板子转动连接；全景摄像头(107)固定安装在转动盖(106)上。

3.根据权利要求1所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的飞行模块包括：侧翼(108)、步进电机A固定架(109)、步进电机A(110)和螺旋桨(111；

所述的侧翼(108)固定安装在主箱体(101)侧面，侧翼(108)上设有圆孔；步进电机A固定架(109)固定安装在侧翼(108)的圆孔中；步进电机A(110)固定安装在步进电机A固定架(109)上，步进电机A(110)的电机轴与螺旋桨(111)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的抓取模块包括：舵机A(112)、电缸A(113)、转动关节(114)、电缸B(115)和机械爪(116)；

所述的舵机A(112)固定安装在主箱体(101)的后板前端面，舵机A(112)的舵机轴与电缸A(113)的缸体底端固定连接；转动关节(114)的固定部分与电缸A(113)的活塞杆端固定连接，转动关节(114)的转动部分与电缸B(115)的缸体底端固定连接；机械爪(116)固定安装在电缸B(115)的活塞杆端。

5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的推进机构(2)包括：舵机B(201)、推进器(202)和推进桨(203)，

所述的舵机B(201)的侧面固定安装在主箱体(101)的后端面，舵机B(201)的舵机轴与推进器(202)固定连接；推进器(202)的内部安装有电机，电机的电机轴与推进桨(203)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的清扫机构(3)包括：舵机C(301)、转动轴(302)、清扫弧形板(303)、步进电机B(304)和清扫刷(305)；

所述的舵机C(301)的上端面固定安装在主箱体(101)的下端面，舵机C(301)的舵机轴与转动轴(302)的转轴固定连接；转动轴(302)与清扫弧形板(303)的上端固定连接；步进电机B(304)固定安装在清扫弧形板(303)的内侧，步进电机B(304)的电机轴与清扫刷(305)的底盘固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的行走及去冰挂机构(4)包括：移动模块和除冰挂模块；

所述的移动模块固定安装在主体机构(1)的下面，所述的除冰挂模块固定安装在移动模块的前端。

8.根据权利要求7所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的移动模块包括：电缸C固定板(401)、电缸C(402)、电缆夹板(403)、弹簧固定块(404)、弹簧(405)、轮子架(406)、步进电机C(407)和移动轮(408)；

所述的电缸C固定板(401)的上端面固定安装在主箱体(101)的下端面；电缸C(402)的缸体底端固定安装在电缸C固定板(401)的侧面，电缸C(402)的活塞杆端与电缆夹板(403)的上面板子固定连接；弹簧固定块(404)固定安装在电缆夹板(403)的内侧；弹簧(405)的一端与弹簧固定块(404)固定连接，弹簧(405)的另一端与轮子架(406)的底部固定连接；步进电机C(407)固定安装在轮子架(406)的侧面，步进电机C(407)的电机轴与移动轮(408)固定连接；移动轮(408)转动安装在轮子架(406)内部。

9.根据权利要求7所述的一种高空电缆冰挂和垃圾清理装置，其特征在于，所述的除冰挂模块包括：电缸D固定板(409)、电缸D(410)和刮冰挂板(411)；

所述的电缸D固定板(409)固定安装在电缆夹板(403)的前端面；电缸D(410)的缸体底端固定安装在电缸D固定板(409)上，电缸D(410)的活塞杆端与刮冰挂板(411)的内侧固定连接。

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