CN113193527A - 一种基于远程控制的智能除冰机器人 - Google Patents

Abstract

一种基于远程控制的智能除冰机器人，包括机械系统和远程控制系统，其中机械系统包括导向避障装置、动力装置、破冰装置和基座；远程控制系统包括除冰机器人硬件本体和后台控制中心系统。导向避障装置与基座连接，破冰装置与动力装置通过挤压和夹紧方式，实现智能除冰机器人无间断除冰作业。远程控制系统通过对环境的实时感知，自适应调节工作状态，同时可以人为远程控制。本智能除冰机器人可适用于环境恶劣下不同直径大小的单条电缆，速度可调，结构简单、紧凑。

Description

一种基于远程控制的智能除冰机器人

技术领域

本发明涉及一种基于远程控制的智能除冰机器人，更具体地说，它涉及一种能够进行远程操控、自适应调节工作状态、适用于单条线路的高效越障智能除冰机器人。

技术背景

随着我国经济的高速发展，超高压大容量线路、轻轨线路越建越多，线路布局的地理环境也越来越复杂，如大面积的水库，湖泊和崇山峻林等。输电线路在冬季因冰雪危害引发的供电中断是时常发生的，线路维护工作非常艰巨，尤其是在我国云贵高原和川陕一带，由雾松和雨淞现象，造成架空输电线路覆冰尤为严重，其修复难度大，修复周期长。这不但影响铁路交通，而且影响了大众生活以及社会各行各业。因此，电缆除冰问题一直是全世界范围内急需解决的难点问题。

本发明设计一种基于远程控制的智能除冰机器人来解决因雨雪天气而造成的电缆冰冻问题。目前电缆除冰方法有手工除冰法、有加热融冰法，还有气动脉冲、机械除冰法等等。手工除冰法慢而危险，加热融冰法耗能比较多，不够经济，气动脉冲法实现起来比较困难，现有线路除冰机器人多为双线路，且不能实现连续越障工作。因此，需设计一种能够实现远程控制、可自适应调节工作状态、适用于单线路、可连续越障的智能除冰机器人，以代替人工除冰，提高破冰效率。

发明内容

针对现有线路除冰机器人存在问题，本发明提供一种基于远程控制的智能除冰机器人。

为提供上述功能，本发明提供以下方案：该智能除冰机器人包括机械系统和远程控制系统，机械系统包括导向避障装置、动力装置、破冰装置和基座，其中导向避障装置包括第一导向避障机构、第二导向避障机构和第三导向避障机构；远程控制系统包括除冰机器人硬件本体和后台控制中心系统。导向避障装置中的第一导向避障机构由第三转轴(15)、第一导向板(16)、第二导向板(17)组成；导向避障装置中的第二导向避障机构由第二转轴(6)、第三导向板(21)、第四导向板(22)组成；导向避障装置中的第三导向避障机构由第一转轴(1)、第五导向板(25)、第六导向板(26)组成；动力装置由第二转轴(4)、第一电机(5)、第一橡胶轮(23)；第二橡胶轮(24)、第三电机(27)、第三电机固定支架(28)、第一电机固定支架(37)组成；破冰装置由第二电机固定支架(10)、第二电机(11)、第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)、第四转轴(20)、第四电机(30)、第四电机固定支架(31)、破冰轮中心距调节杆(34)、调节杆夹紧螺钉(35)组成；基座(8)装有工业相机固定底座(12)。除冰机器人硬件本体由无线通讯模块、微处理器、工业相机传感器采集卡、运动控制卡、电源；后台控制中心系统由PC监控与控制端、服务器、无线通讯模块组成。

本智能除冰机器人工作时，三个导向避障机构在线路上滑行，第一导向杆(33)、第二导向杆(36)、第三导向杆(38)分别绕第三转轴(15)、第二转轴(6)、第一转轴(1)转动依次避开吊装固定线路装置；第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)由第三电机(27)和第一电机(5)带动旋转，通过第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)相互挤压电缆和旋转方式提供前进动力，第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)由橡胶制成，更小的减少对电缆表面损伤；第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)由第二电机(11)和第四电机(30)带动旋转，通过第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)相互电缆和挤压旋转方式进行破冰作业，第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)表面为滚刀形状，减少了与冰面接触面积，能够增大破冰轮与冰面压力与摩擦力，提高工作效率；当电缆上没有结冰或结冰量增多时，内置在第四转轴(20)上扭矩传感器检测到扭矩减小或增大，传感器通过微处理器和无线网卡将信息反馈给后台控制中心系统，后台控制中心系统将采集到的数据进行处理和计算，然后通过无线网卡将提高或降低破冰轮驱动电机转速和动力轮驱动电机转速的指令发送给微处理器，使智能除冰机器人在无结冰线段快速通过，在结冰线段提高除冰效果，提高除冰作业效果与工作效率；同时，可以在PC端实时监控智能除冰机器人工作环境，通过远程控制系统人为的控制智能除冰机器人前进速度与除冰效果。

本发明的有益效果是

一种基于远程控制的智能除冰机器人能够对单线路电缆进行连续越障、不间断的除冰作业。本发明通过控制第一电机(5)和第三电机(27)转速，调节智能除冰机器人前进速度；通过控制第二电机(11)和第四电机(30)的转速，调节智能除冰机器人除冰效率；通过调节破冰轮中心距调节杆(34)的伸出长度，控制第一破冰轮(18)和第二破冰轮(19)之间的中心距，实现对不同直径尺寸的电缆的除冰作业；智能除冰机器人可通过环境感知自适应或人为控制智能除冰机器人工作状态，可连续越障，实现无间断除冰作业，提高除冰作业效率。

附图说明

图1是本发明的正二侧视图。

图2是本发明的后二侧视图。

图3是本发明的除冰装置视图

图4是本发明的导向机构视图

图5是本发明的远程控制系统整体框架图

图6是本发明的硬件本体框图

具体实施方式

本发明一种基于远程控制的智能除冰机器人包括机械系统和远程控制系统，机械系统包括导向避障装置、动力装置、破冰装置和基座，其中导向避障装置包括第一导向避障机构、第二导向避障机构和第三导向避障机构；远程控制系统包括除冰机器人硬件本体和后台控制中心系统。导向避障装置中的第一导向避障机构由第三转轴(15)、第一导向板(16)、第二导向板(17)组成；导向避障装置中的第二导向避障机构由第二转轴(6)、第三导向板(21)、第四导向板(22)组成；导向避障装置中的第三导向避障机构由第一转轴(1)、第五导向板(25)、第六导向板(26)组成；动力装置由第二转轴(4)、第一电机(5)、第一橡胶轮(23)；第二橡胶轮(24)、第三电机(27)、第三电机固定支架(28)、第一电机固定支架(37)组成；破冰装置由第二电机固定支架(10)、第二电机(11)、第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)、第四转轴(20)、第四电机(30)、第四电机固定支架(31)、破冰轮中心距调节杆(34)、调节杆夹紧螺钉(35)组成；基座(8)装有工业相机固定底座(12)。除冰机器人硬件本体由无线通讯模块、微处理器、工业相机传感器采集卡、运动控制卡、电源组成；后台控制中心系统由PC监控与控制端、服务器、无线通讯模块组成。智能除冰机器人工作时，导向避障装置通过三个导向避障机构完成智能除冰机器人连续越障，动力装置带动智能除冰机器人向前运动，破冰装置对电缆上冰进行挤压破除，使智能除冰机器人连续不断的完成除冰作业。智能除冰机器人可通过环境感知自适应或人为控制智能除冰机器人工作状态，提高除冰作业效率。

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1、图2、图5、图6，本发明采用如下方案实现：本发明包括机械系统和远程控制系统，机械系统包括导向避障装置、动力装置、破冰装置、基座，其中导向避障装置包括第一导向避障机构、第二导向避障机构和第三导向避障机构；远程控制系统包括除冰机器人硬件本体和后台控制中心系统。导向避障装置中的第一导向避障机构由第三转轴(15)、第一导向板(16)、第二导向板(17)组成；导向避障装置中的第二导向避障机构由第二转轴(6)、第三导向板(21)、第四导向板(22)组成；导向避障装置中的第三导向避障机构由第一转轴(1)、第五导向板(25)、第六导向板(26)组成；动力装置由第二转轴(4)、第一电机(5)、第一橡胶轮(23)；第二橡胶轮(24)、第三电机(27)、第三电机固定支架(28)、第一电机固定支架(37)组成；破冰装置由第二电机固定支架(10)、第二电机(11)、第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)、第四转轴(20)、第四电机(30)、第四电机固定支架(31)、破冰轮中心距调节杆(34)、调节杆夹紧螺钉(35)组成；基座(8)装有工业相机固定底座(12)。除冰机器人硬件本体由无线通讯模块、微处理器、工业相机传感器采集卡、运动控制卡、电源组成；后台控制中心系统由PC监控与控制端、服务器、无线通讯模块组成。

智能除冰机器人进行工作时，电缆依次穿过三个导向避障机构。第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)分别由第三电机(27)和第一电机(5)带动旋转，并通过与电缆挤压摩擦的方式为智能除冰机器人提供前进动力；第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)分别由第四电机(30)、第二电机(11)带动旋转，并通过表面滚刀结构和挤压方式对电缆进行除冰作业，在除冰作业期间，可以根据电缆直径大小控制破冰轮中心距调节杆(34)的伸出长度以限制第一破冰轮(18)和第二破冰轮(19)中心距，能够对电缆起到保护作用，避免第一破冰轮(18)和第二破冰轮(19)损坏电缆；电缆穿过三个导向避障机构，对智能除冰机器人起到吊装作用，第一导向避障机构通过第五固定螺钉(13)、第六固定螺钉(14)和第一连接板(32)与基座相连，第二导向避障机构通过第三固定螺钉(7)、第四固定螺钉(9)和第二连接板(29)与基座相连，第三导向避障机构通过第一固定螺钉(2)、第二固定螺钉(3)和第三连接板(39)与基座相连；当智能除冰机器人前进碰到电缆吊装固定机构时，第一导向避障机构的第一导向杆(33)绕第三转轴(15)转动以越过障碍，此时第二导向避障机构和第三导向避障机构为智能除冰机器人提供吊装，通过后，第一导向杆(33)在第三转轴(15)的内置旋转弹簧作用下回到原来位置；当电缆吊装固定机构通过第二导向避障机构时，第二导向杆(36)绕第二转轴(6)转动以越过障碍，此时第一导向避障机构和第三导向避障机构为智能除冰机器人提供吊装，通过后，第二导向杆(36)在第二转轴(6)的内置旋转弹簧作用下回到原来位置；当电缆吊装固定机构通过第三导向避障机构时，第一导向杆(33)绕第一转轴(1)转动以越过障碍，此时第一导向避障机构和第二导向避障机构为智能除冰机器人提供吊装，通过后，第一导向杆(33)在第一转轴(1)的内置旋转弹簧作用下回到原来位置；此过程保证了智能除冰机器人无间断通过电缆吊装固定机构的障碍，提高工作效率；第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)由第三电机(27)和第一电机(5)带动旋转，通过第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)相互挤压旋转方式提供前进动力，第一橡胶轮(23)、第二橡胶轮(24)由橡胶制成，以免对电缆表面造成损伤；第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)由第二电机(11)和第四电机(30)带动旋转，通过第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)相互挤压旋转方式进行破冰作业，第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)表面为滚刀形状，减少了与冰面接触面积，增大了与冰面摩擦力，能够增大破冰轮与冰面压力与摩擦力，提高工作效率。当电缆上结冰量增多时，内置在第四转轴(20)上扭矩传感器检测到扭矩增大，传感器通过微处理器和曲线网卡将信息反馈给后台控制中心系统，后台控制中心系统将采集到的数据进行处理和计算，然后通过无线网卡将加快破冰轮驱动电机转速和降低动力轮驱动电机转速的指令发送给微处理器，提高除冰作业效果；内置在第四转轴(20)上扭矩传感器检测到扭矩为0时，此时电缆上无结冰现象，传感器通过微处理器和曲线网卡将信息反馈给后台控制中心系统，后台控制中心系统将采集到的数据进行处理和计算，然后通过无线网卡将降低破冰轮驱动电机转速和加快动力轮驱动电机转速的指令发送给微处理器，使智能除冰机器人加快通过电缆无结冰线段，提高除冰作业效率；同时，可以在PC端实时监控智能除冰机器人工作环境，通过远程控制系统人为的控制智能除冰机器人前进速度与除冰效果，提高智能除冰机器人工作效率。

参照图1、图2，通过调节第一电机(5)和第三电机(27)转速来调节智能除冰机器人前进速度，通过调节第四电机(30)和第二电机(11)转速来调节智能除冰机器人除冰效率。

参照图2，通过调节破冰轮中心距调节杆(34)伸出长度调节第一破冰轮(18)和第二破冰轮(19)中心距，以适应不同直径的电缆。

Claims (1)

1.一种基于远程控制的智能除冰机器人，包括机械系统和远程控制系统，机械系统包括导向避障装置、动力装置、破冰装置和基座，其中导向避障装置包括第一导向避障机构、第二导向避障机构和第三导向避障机构；远程控制系统包括除冰机器人硬件本体和后台控制中心系统；

所述第一导向避障机构、第二导向避障机构和第三导向避障机构分别通过转动第一导向杆(33)、第二导向杆(36)和第三导向杆(38)方式依次实现避障，避障时另外两个导向避障机构为智能除冰机器人提供吊装；

所述动力装置包括第二转轴(4)、第一电机(5)、第一橡胶轮(23)；第二橡胶轮(24)、第三电机(27)、第三电机固定支架(28)、第一电机固定支架(37)，通过调节第一电机(5)、第三电机(27)转速，实现对智能除冰机器人前进速度的调节；

所述破冰装置包括第二电机固定支架(10)、第二电机(11)、第一破冰轮(18)、第二破冰轮(19)、第四转轴(20)、第四电机(30)、第四电机固定支架(31)、破冰轮中心距调节杆(34)、调节杆夹紧螺钉(35)，通过调节第二电机(11)、第四电机(30)转速，实现对除冰效率的调节；

所述远程控制系统通过采集在第四转轴(20)上扭矩传感器信息感知除冰作业环境，以自适应调节动力轮驱动电机转速和破冰轮驱动电机转速，提高智能除冰机器人除冰效率，同时，可以在PC端实时监控智能除冰机器人工作环境，通过远程控制系统人为的控制智能除冰机器人前进速度与除冰效果；

智能除冰机器人工作时，导向避障装置通过三个导向避障机构完成智能除冰机器人连续越障，动力装置带动智能除冰机器人向前运动，破冰装置对电缆上冰进行挤压破除，使智能除冰机器人连续不断的完成除冰作业；

调节破冰轮中心距调节杆(34)的伸出长度，可以调整第一破冰轮(18)和第二破冰轮(19)之间的中心距，实现对不同直径的电缆进行除冰作业。

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