CN113258496A - 一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，涉及机器人技术领域，包括机器人本体、电源、行走机构、锥形清冰刀、破冰机构、打冰机构及检测机构，本发明结构简单，可以对电缆进行连续检测，机器人无需停下至除冰后才能对电缆进行检测，提高了机器人的行进速度及电缆检测效率，能够更好的对机器人动力系统保护，且检测头移动的同时沿着电缆转动，进一步提高了检测效果，通过设置打冰机构及破冰机构，能够有效的将电缆外表面的冰柱去除，提高清冰效果，同时环形吸水棉及环形清洁棉可以将电缆表面残留的水分进行吸干，同时对电缆表面进行清洁，且在机器人本体无法行走时，将环形吸水棉及环形清洁棉吸收的水分挤出，确保电缆保持干燥。

Description

一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人

技术领域

本发明属于电缆检测技术领域，具体涉及一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人。

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。高压电缆在使用过程中需要定期对其进行巡检，以检测其表面是否存在破损。

在我国北部地区，冬季电缆会因为温度的降低结冰形成冰柱，导致巡检机器人无法对电缆进行巡检，需要巡检机器人对冰柱进行清理，巡检机器人在除冰过程中，机器人无法顺利向前行走，需要机器人停下除冰后才能继续前进，对于冰柱较多的电缆，巡检机器人需要短距离频繁启停，一方面严重限制其移动速度，除冰效率及检测效率低，另一方面，频繁启停不仅耗费机器人自身携带的电源，同时也会使机器人的动力系统快速老化，容易损坏，同时巡检机器人将冰块打断后，如果电缆上包覆有较厚的冰块，巡检机器人需要对较厚的冰块进行破碎，而无论是采用敲击破冰或者采用破冰刀直接破冰，都需要提供较大的动力，对于高空作业的机器人来说，破冰的动力是通过行走轮与电缆之间的摩擦力提供的，这就可能会导致巡检机器人在电缆上出现空转、打滑的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，包括机器人本体，所述机器人本体内固定连接有L形板，所述L形板的横板上设有电源，所述L形板的竖板上设有与机器人本体连接的导向杆，所述导向杆上滑动连接有行走机构，所述导向杆上套接有弹簧，且弹簧位于行走机构与机器人本体之间，所述机器人本体远离行走机构的一侧设有锥形清冰刀，机器人本体的另一侧设有检测机构，所述检测机构与行走机构连接，且行走机构移动的过程中驱动检测机构中的检测头沿电缆转动，所述锥形清冰刀上转动连接有破冰机构，所述机器人的底部转动连接有打冰机构，当机器人本体被冰柱或冰块阻挡无法行走时，所述行走机构在机器人本体内向前移动，且行走机构移动的过程中先驱动打冰机构将电缆上的冰柱打断，然后驱动破冰机构对电缆上残留的冰块进行破碎。

优选的，所述行走机构包括滑动框，所述滑动框上固定连接有与导向杆滑动连接的滑板，所述滑动框内转动连接有一对行走轮，所述行走轮上同轴设置的齿轮一，两个齿轮一相互啮合，所述滑动框上设有电机，且电机的输出轴与其中一个行走轮同轴设置。

优选的，所述检测机构包括通过连接杆与滑动框固定连接的固定圆盘及一对相互啮合的锥齿轮，所述固定圆盘上转动连接有转动圆盘，所述转动圆盘上设有朝向电缆的检测头，所述转动圆盘内设有内齿圈，所述固定圆盘上转动连接有转动杆，所述转动杆的一端设有与内齿圈啮合的齿轮四，其中一个锥齿轮与转动杆连接，另一个锥齿轮与其中一个行走轮同轴设置。

优选的，所述打冰机构包括与机器人本体底部转动连接的打冰刀，所述机器人本体内部设有与打冰刀同轴设置的齿轮三，所述滑动框设有与齿轮三相互啮合的齿条。

优选的，所述破冰机构包括与锥形清冰刀转动连接的环形安装座，所述环形安装座内设有螺旋形破冰刀，所述环形安装座上设有外齿圈，所述机器人本体上转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆上设有与外齿圈啮合的齿轮二，所述滑板上设有与螺纹杆配合的螺纹槽。

优选的，所述螺旋形破冰刀远离机器人本体一端的内径大于靠近机器人本体一端的内径。

优选的，所述机器人本体内设有竖直板，所述竖直板与滑动框之间设有环形吸水棉，所述固定圆盘与机器人本体之间设有环形清洁棉。

优选的，所述机器人本体内转动连接有两对支撑轮，且两对支撑轮位于滑动框的前后两侧。

本发明的优点在于：(1)结构简单，通过设置可以连续破冰作业的机器人，使检测机构能够对电缆进行连续检测，无需因为冰柱阻挡导致机器人需要停下除冰后才能对电缆进行检测，且行走机构中的滑动框移动带动检测头边前进边沿着电缆转动，从而对电缆360度方向无死角的进行检测，提高对电缆7的检测效果，提高了机器人的行进速度，从而提高电缆检测效率，同时能够更好的对机器人动力系统保护，且行走机构在行走的过程中，可以带动检测头移动的同时沿着电缆转动，提高了检测效果；

(2)正常情况下，本装置采用锥形清冰刀对电缆上的薄冰进行清除，当出现冰柱后，机器人本体受到阻挡，电机驱动滑动框及滑板沿着导向杆滑动，齿条通过齿轮三带动打冰刀转动，将电缆上的冰柱打断，实现初级破冰，当滑板滑动至螺纹杆上的螺纹段后，滑板上的螺纹槽与螺纹杆上的螺纹槽配合，螺纹杆转动，螺纹杆转动通过齿轮二及齿圈带动环形安装座转动，这段时间滑板滑动带动弹簧进一步收缩，环形安装座抵压冰块的力逐步增大，环形安装座带动螺旋形破冰刀转动对电缆上的冰块进行逐层破冰，实现第二级破冰，逐层破冰可以降低螺旋形破冰刀刀刃受到的阻力，避免螺旋形破冰刀刀刃受到的阻力过大导致除冰机器人在电缆上出现空转、打滑，造成无法继续破冰的问题，经过第二级破冰后，电缆上仅仅残留很薄的薄冰，这时弹簧复位带动机器人本体前移，机器人本体前端的锥形清冰刀前移对薄冰进行清除，通过三级除冰可以有效的将电缆外表面的冰柱去除，提高清冰效果；

(3)环形吸水棉在电缆表面进行移动，将电缆表面残留的水分进行吸干，环形清洁棉在电缆表面进行移动，对电缆表面的水分进一步进行吸干，同时对电缆表面进行清洁，提高检测头对电缆检测的准确性，且在机器人本体无法行走时，通过滑动框对环形吸水棉进行挤压，通过固定圆盘对环形清洁棉进行挤压，将环形吸水棉及环形清洁棉吸收的水分挤出，确保电缆保持干燥，防止机器人本体在移动的过程中发生打滑现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中机器人本体内部的结构示意图。

图3未本发明中机器人内部无滑动框的结构示意图。

图4为本发明中机器人本体内部的主视图。

图5、图6为本发明中行走机构及检测机构不同视角的结构示意图。

其中，1-机器人本体，101-支撑轮，102-导向杆，103-弹簧，104-L形板，105-竖直板，2-电源，3-行走机构，31-电机，32-行走轮，33-齿轮一，34-滑动框，35-滑板，351-螺纹槽，4-破冰机构，41-环形安装座，42-螺旋形破冰刀，43-外齿圈，44-齿轮二，45-螺纹杆，5-打冰机构，51-打冰刀，52-齿轮三，53-齿条，6-环形吸水棉，7-电缆，8-锥形清冰刀，9-检测机构，91-连接杆，92-固定圆盘，93-转动圆盘，94-内齿圈，95-齿轮四，96-检测头，97-转动杆，98-锥齿轮，10-环形清洁棉。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1内固定连接有L形板，所述L形板的横板上设有电源2，所述L形板的竖板上设有与机器人本体1连接的导向杆102，所述导向杆102上滑动连接有行走机构3，所述导向杆102上套接有弹簧103，且弹簧103位于行走机构3与机器人本体1之间，所述机器人本体1远离行走机构3的一侧设有锥形清冰刀8，机器人本体1的另一侧设有检测机构9，所述检测机构9与行走机构3连接，且行走机构3移动的过程中驱动检测机构9中的检测头96沿电缆7转动，所述锥形清冰刀8上转动连接有破冰机构4，所述机器人的底部转动连接有打冰机构5，当机器人本体1被冰柱或冰块阻挡无法行走时，所述行走机构3在机器人本体1内向前移动，且行走机构3移动的过程中先驱动打冰机构5将电缆7上的冰柱打断，然后驱动破冰机构4对电缆7上残留的冰块进行破碎。

在本实施例中，所述行走机构3包括滑动框34，所述滑动框34上固定连接有与导向杆102滑动连接的滑板35，所述滑动框34内转动连接有一对行走轮32，所述行走轮32上同轴设置的齿轮一33，两个齿轮一33相互啮合，所述滑动框34上设有与电源2电性连接的电机31，且电机31的输出轴与其中一个行走轮32同轴设置，正常情况下，滑动框34在弹簧103的作用下抵压L形板，启动电机31，电机31转动带动齿轮一33及行走轮32转动，行走轮32带动机器人本体1前移，当机器人本体1被冰块或冰柱阻挡无法前进时，电机31仍然继续转动带动行走轮32转动，这时滑动框34及滑板35沿着导向杆102滑动，弹簧103进一步收缩，当冰块或冰柱被清除后，弹簧103复位，带动机器人本体1快速前移，回到初始状态，无需停止电机31，可以对机器人动力系统进行保护。

在本实施例中，所述检测机构9包括通过连接杆91与滑动框34固定连接的固定圆盘92及一对相互啮合的锥齿轮98，所述固定圆盘92上转动连接有转动圆盘93，所述转动圆盘93上设有朝向电缆7的检测头96，所述检测头96为摄像头，用于检测电缆表面是否存在破损，所述转动圆盘93内设有内齿圈94，所述固定圆盘92上转动连接有转动杆97，所述转动杆97的一端设有与内齿圈94啮合的齿轮四95，其中一个锥齿轮98与转动杆97连接，另一个锥齿轮98与其中一个行走轮32同轴设置，所述连接杆91及转动杆97均与机器人本体1滑动连接，且固定圆盘92、转动圆盘93均与电缆7同轴心，电机31转动驱动行走轮32转动，从而通过滑动框34带动本装置在电缆7上移动，滑动框34移动通过连接杆91带动固定圆盘92移动，从而实现检测头96的移动，同时行走轮32转动通过锥齿轮98带动转动杆97转动，转动杆97通过齿轮四95及内齿圈94带动转动转盘转动，从而带动检测头96沿着电缆7转动，使检测头96边前进边沿着电缆7转动，从而对电缆7进行360度方向无死角的检测，提高对电缆7的检测效果。

在本实施例中，所述打冰机构5包括与机器人本体1底部转动连接的打冰刀51，所述机器人本体1内部设有与打冰刀51同轴设置的齿轮三52，所述滑动框34设有与齿轮三52相互啮合的齿条53，滑动框34移动带动齿条53移动，齿条53带动齿轮三52转动，齿轮三52带动打冰刀51转动，将电缆7上的冰柱打断，实现初级破冰。

在本实施例中，所述破冰机构4包括与锥形清冰刀8转动连接的环形安装座41，所述环形安装座41内设有螺旋形破冰刀42，所述环形安装座41上设有外齿圈43，所述机器人本体1上转动连接有螺纹杆45，所述螺纹杆45上设有与外齿圈43啮合的齿轮二44，所述滑板35上设有与螺纹杆45配合的螺纹槽351，滑板35滑动通过螺纹槽351带动螺纹杆45转动，螺纹杆45转动带动齿轮二44转动，齿轮二44通过齿圈带动环形安装座41转动，环形安装座41带动螺旋形破冰刀42转动对电缆7上的冰块进行破冰，实现第二级破冰，使电缆7上仅仅残留很薄的薄冰，然后锥形清冰刀8前移对薄冰进行清除。

在本实施例中，所述螺旋形破冰刀42远离机器人本体1一端的内径大于靠近机器人本体1一端的内径，可以对电缆7上的冰块进行逐层破冰，逐层破冰可以降低螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力，避免螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力过大导致除冰机器人在电缆7上出现空转、打滑，造成无法继续破冰的问题。

在本实施例中，所述机器人本体1内设有竖直板105，所述竖直板105与滑动框34之间设有环形吸水棉6，所述固定圆盘92与机器人本体1之间设有环形清洁棉10，环形吸水棉6对电缆7表面的水分进行初步吸干，环形清洁棉10对电缆7表面的水分进一步进行吸干，同时对电缆7表面进行清洁，提高检测头96对电缆7检测的准确性，且在机器人本体1无法行走时，通过滑动框34对环形吸水棉6进行挤压，通过固定圆盘92对环形清洁棉10进行挤压，将环形吸水棉6及环形清洁棉10吸收的水分挤出，确保电缆7保持干燥，防止机器人本体1在移动的过程中发生打滑现象。

在本实施例中，所述机器人本体1内转动连接有两对支撑轮101，且两对支撑轮101位于滑动框34的前后两侧，支撑轮101可以对机器人本体1的行走起到支撑，可以提高机器人本体1行走的稳定性。

需要说明的是，本申请中的弹簧103在初始情况下即处于压缩状态。

本发明的工作过程如下：正常情况下，滑动框34在弹簧103的作用下抵压L形板，启动电机31，电机31转动带动齿轮一33及行走轮32转动，行走轮32带动机器人本体1及检测机构9前移，同时行走轮32转动通过锥齿轮98带动转动杆97转动，转动杆97通过齿轮四95及内齿圈94带动转动转盘转动，从而带动检测头96沿着电缆7转动，使检测头96边前进边沿着电缆7转动，从而对电缆7进行360度方向无死角的检测，提高对电缆7的检测效果，通过锥形清冰刀8对电缆7上的薄冰进行清除，环形吸水棉6对电缆7表面的水分进行初步吸干，环形清洁棉10对电缆7表面的水分进一步进行吸干，同时对电缆7表面进行清洁；

当出现冰柱或大冰块时，机器人本体1受到阻挡，电机31仍然继续转动带动行走轮32转动，滑动框34及滑板35沿着导向杆102继续向前滑动，检测头96仍然边前进边沿着电缆7转动，对电缆7进行检测，同时滑动框34带动固定圆盘92移动，滑动框34对环形吸水棉6进行挤压，固定圆盘92对环形清洁棉10进行挤压，将环形吸水棉6及环形清洁棉10吸收的水分挤出，确保电缆7保持干燥，防止机器人在移动的过程中发生打滑现象，且滑动框34及滑板35滑动使弹簧103进一步收缩，滑动框34移动带动齿条53移动，齿条53带动齿轮三52转动，齿轮三52带动打冰刀51转动，将电缆7上的冰柱打断，实现初级破冰，这段时间滑板35在螺纹杆45上无螺纹段滑动，当滑板35滑动至螺纹杆45上的螺纹段后，滑板35上的螺纹槽351与螺纹杆45上的螺纹槽351配合，螺纹杆45转动，螺纹杆45转动带动齿轮二44转动，齿轮二44通过齿圈带动环形安装座41转动，环形安装座41带动螺旋形破冰刀42转动对电缆7上的冰块进行逐层破冰，实现第二级破冰，逐层破冰可以降低螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力，避免螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力过大导致除冰机器人在电缆7上出现空转、打滑，造成无法继续破冰的问题，经过第二级破冰后，电缆7上仅仅残留很薄的薄冰，这时弹簧103复位带动机器人本体1前移，机器人本体1前端的锥形清冰刀8前移对薄冰进行清除。

本发明结构简单，通过设置可以连续破冰作业的机器人，使检测机构9能够对电缆7进行连续检测，无需因为冰柱阻挡导致机器人需要停下除冰后才能对电缆7进行检测，且行走机构中的滑动框移动带动检测头边前进边沿着电缆转动，从而对电缆360度方向无死角的进行检测，提高对电缆7的检测效果，提高了机器人的行进速度，从而提高电缆检测效率，提高了机器人的行进速度，从而提高电缆7检测效率，同时能够更好的对机器人动力系统保护，且行走机构3在行走的过程中，可以带动检测用摄像头移动的同时沿着电缆7转动，用于检测电缆表面是否存在破损，提高了检测效果，正常情况下，本装置采用锥形清冰刀8对电缆7上的薄冰进行清除，当出现冰柱后，机器人本体1受到阻挡，电机31驱动滑动框34及滑板35沿着导向杆102滑动，齿条53通过齿轮三52带动打冰刀51转动，将电缆7上的冰柱打断，实现初级破冰，当滑板35滑动至螺纹杆45上的螺纹段后，滑板35上的螺纹槽351与螺纹杆45上的螺纹槽351配合，螺纹杆45转动，螺纹杆45转动通过齿轮二44及齿圈带动环形安装座41转动，这段时间滑板35滑动带动弹簧103进一步收缩，环形安装座41抵压冰块的力逐步增大，环形安装座41带动螺旋形破冰刀42转动对电缆7上的冰块进行逐层破冰，实现第二级破冰，逐层破冰可以降低螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力，避免螺旋形破冰刀42刀刃受到的阻力过大导致除冰机器人在电缆7上出现空转、打滑，造成无法继续破冰的问题，经过第二级破冰后，电缆7上仅仅残留很薄的薄冰，这时弹簧103复位带动机器人本体1前移，机器人本体1前端的锥形清冰刀8前移对薄冰进行清除，通过三级除冰可以有效的将电缆7外表面的冰柱去除，提高清冰效果，环形吸水棉6在电缆7表面进行移动，将电缆7表面残留的水分进行吸干，环形清洁棉10在电缆7表面进行移动，对电缆7表面的水分进一步进行吸干，同时对电缆7表面进行清洁，提高检测头96对电缆7检测的准确性，且在机器人本体1无法行走时，通过滑动框34对环形吸水棉6进行挤压，通过固定圆盘92对环形清洁棉10进行挤压，将环形吸水棉6及环形清洁棉10吸收的水分挤出，确保电缆7保持干燥，防止机器人本体1在移动的过程中发生打滑现象。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)，所述机器人本体(1)内固定连接有L形板，所述L形板的横板上设有电源(2)，所述L形板的竖板上设有与机器人本体(1)连接的导向杆(102)，所述导向杆(102)上滑动连接有行走机构(3)，所述导向杆(102)上套接有弹簧(103)，且弹簧(103)位于行走机构(3)与机器人本体(1)之间，所述机器人本体(1)远离行走机构(3)的一侧设有锥形清冰刀(8)，机器人本体(1)的另一侧设有检测机构(9)，所述检测机构(9)与行走机构(3)连接，且行走机构(3)移动的过程中驱动检测机构(9)中的检测头(96)沿电缆(7)转动，所述锥形清冰刀(8)上转动连接有破冰机构(4)，所述机器人的底部转动连接有打冰机构(5)，当机器人本体(1)被冰柱或冰块阻挡无法行走时，所述行走机构(3)在机器人本体(1)内向前移动，且行走机构(3)移动的过程中先驱动打冰机构(5)将电缆(7)上的冰柱打断，然后驱动破冰机构(4)对电缆(7)上残留的冰块进行破碎。

2.根据权利要求1所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述行走机构(3)包括滑动框(34)，所述滑动框(34)上固定连接有与导向杆(102)滑动连接的滑板(35)，所述滑动框(34)内转动连接有一对行走轮(32)，所述行走轮(32)上同轴设置的齿轮一(33)，两个齿轮一(33)相互啮合，所述滑动框(34)上设有电机(31)，且电机(31)的输出轴与其中一个行走轮(32)同轴设置。

3.根据权利要求2所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述检测机构(9)包括通过连接杆(91)与滑动框(34)固定连接的固定圆盘(92)及一对相互啮合的锥齿轮(98)，所述固定圆盘(92)上转动连接有转动圆盘(93)，所述转动圆盘(93)上设有朝向电缆(7)的检测头(96)，所述转动圆盘(93)内设有内齿圈(94)，所述固定圆盘(92)上转动连接有转动杆(97)，所述转动杆(97)的一端设有与内齿圈(94)啮合的齿轮四(95)，其中一个锥齿轮(98)与转动杆(97)连接，另一个锥齿轮(98)与其中一个行走轮(32)同轴设置。

4.根据权利要求3所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述打冰机构(5)包括与机器人本体(1)底部转动连接的打冰刀(51)，所述机器人本体(1)内部设有与打冰刀(51)同轴设置的齿轮三(52)，所述滑动框(34)设有与齿轮三(52)相互啮合的齿条(53)。

5.根据权利要求4所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述破冰机构(4)包括与锥形清冰刀(8)转动连接的环形安装座(41)，所述环形安装座(41)内设有螺旋形破冰刀(42)，所述环形安装座(41)上设有外齿圈(43)，所述机器人本体(1)上转动连接有螺纹杆(45)，所述螺纹杆(45)上设有与外齿圈(43)啮合的齿轮二(44)，所述滑板(35)上设有与螺纹杆(45)配合的螺纹槽(351)。

6.根据权利要求5所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述螺旋形破冰刀(42)远离机器人本体(1)一端的内径大于靠近机器人本体(1)一端的内径。

7.根据权利要求6所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)内设有竖直板(105)，所述竖直板(105)与滑动框(34)之间设有环形吸水棉(6)，所述固定圆盘(92)与机器人本体(1)之间设有环形清洁棉(10)。

8.根据权利要求7所述的一种可自动清除冰柱的电缆巡检机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)内转动连接有两对支撑轮(101)，且两对支撑轮(101)位于滑动框(34)的前后两侧。

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