CN114451248B - 一种高压线用树木切割机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压线用树木切割机器人，包括机体、安装于机体上端的移动装置和安装于机体下端的调节装置，移动装置悬挂于高压线并能够沿高压线移动，调节装置连接有剪切装置，调节装置能够调节剪切装置的位置，以使剪切装置靠近并切割高压线周边的树枝。通过机器人实现树枝的自动化切割，替代传统的人工切割，可在带电运行的线路上进行树枝的处理和排除，有效避免了停电作业带来的经济损失。且机器人能完全清扫绝缘线、裸导线附件的树枝树叶，有效防止了树枝树叶与绝缘线、裸导线发生触碰，减少了因树枝树叶与绝缘线、裸导线触碰而导致树木燃烧及触电事故，保障人身及财产安全，提高工作效率和安全性。

Description

一种高压线用树木切割机器人

技术领域

本发明涉及高压线辅助设备领域，特别是涉及一种高压线用树木切割机器人。

背景技术

在高压电输送过程中，高压线会与树木产生干涉，根据相关规定，针对保护区外危及线路运行安全的超高树木，宜采取修剪、砍伐等措施进行修理。修理应采取不停电作业方式，降低因停电作业带来的经济损失及停电时户数。

现有技术中，基本上采用的都是作业人员攀至树上适当位置系好安全带，吊上绳索并拴在牢固可靠的树干树枝上进行人工修剪。此方法过于笨重，且带有安全隐患，树枝离高压线过近、树干不牢靠、树木上存在危险生物等。

采用人工修剪树枝，不仅效率低，还威胁着作业人员的人身安全，需在线路停电状态下进行，影响用户用电。

因此，如何提供一种安全高效的高压线用树木切割机器人是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压线用树木切割机器人，通过机器人实现树枝的自动化切割，替代传统的人工切割，提高工作效率和安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压线用树木切割机器人，包括机体、安装于所述机体上端的移动装置和安装于所述机体下端的调节装置，所述移动装置悬挂于高压线并能够沿高压线移动，所述调节装置连接有剪切装置，所述调节装置能够调节所述剪切装置的位置，以使所述剪切装置靠近并切割高压线周边的树枝。

优选地，所述移动装置包括悬挂于高压线的滑轮组和驱动所述滑轮组的移动驱动器，所述滑轮组能够沿高压线延伸方向滚动。

优选地，所述调节装置包括安装于所述机体下方的机架以及安装于所述机架的摆臂机构和伸缩机构，所述摆臂机构分别连接所述机架和所述伸缩机构，并驱动所述伸缩机构在水平面内摆动，所述伸缩机构的前端安装所述剪切装置，并驱动所述剪切装置前后移动。

优选地，所述摆臂机构包括转动座、竖直的转轴和水平的两个驱动气缸，两个所述驱动气缸的后端相互远离并铰接所述机架，两个所述驱动气缸的前端相互靠近并铰接所述转动座，所述转动座固定连接所述转轴的下端，所述转轴的上端固定连接所述伸缩机构，所述转轴铰接于所述机架，调节两个所述驱动气缸的伸出长度，推动所述转动座的两端，以控制所述转轴的旋转角度。

优选地，所述伸缩机构包括依次堆叠的多个滑移板，上方的所述滑移板能够相对于下方的所述滑移板沿前后方向伸缩，所述剪切装置安装于最上方的所述滑移板的前端，各所述滑移板侧面设置有驱动链条。

优选地，所述剪切装置包括驱动电机和连接所述驱动电机的两个水平布置的圆盘锯头，两个所述圆盘锯头并列设置于同一水平面内，且两个所述圆盘锯头之间设置有树枝进入的间隔。

优选地，所述机架后方设置有配重平衡机构，所述配重平衡机构包括对称设置的两个配重块，两个所述配重块之间设置有螺旋平衡仪，所述配重块上设置有与所述螺栓平衡仪通信连接的重量传感器。

优选地，所述机架通过多个悬挂杆连接所述机体下端，所述悬挂杆能够调节所述机架的水平高度。

优选地，所述机体前端设置有用于识别树枝的传感摄像头，所述机体内设置有通信连接所述传感摄像头的控制器，所述控制器控制各装置的工作。

优选地，所述机体内设置有通信连接所述控制器的GPS定位器。

本发明提供一种高压线用树木切割机器人，包括机体、安装于机体上端的移动装置和安装于机体下端的调节装置，移动装置悬挂于高压线并能够沿高压线移动，调节装置连接有剪切装置，调节装置能够调节剪切装置的位置，以使剪切装置靠近并切割高压线周边的树枝。

通过机器人实现树枝的自动化切割，替代传统的人工切割，可在带电运行的线路上进行树枝的处理和排除，有效避免了停电作业带来的经济损失。且机器人能完全清扫绝缘线、裸导线附件的树枝树叶，有效防止了树枝树叶与绝缘线、裸导线发生触碰，减少了因树枝树叶与绝缘线、裸导线触碰而导致树木燃烧及触电事故，保障人身及财产安全，提高工作效率和安全性。

附图说明

图1为本发明所提供的高压线用树木切割机器人的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的高压线用树木切割机器人的一种具体实施方式中摆臂机构的仰视角结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高压线用树木切割机器人，通过机器人实现树枝的自动化切割，替代传统的人工切割，提高工作效率和安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的高压线用树木切割机器人的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的高压线用树木切割机器人的一种具体实施方式中摆臂机构的仰视角结构示意图。

本发明具体实施方式提供一种高压线用树木切割机器人，包括机体1、移动装置、调节装置和剪切装置，其中移动装置安装于机体1上端，用于将设备整体悬挂于高压线并驱动整个设备沿高压线延伸方向移动，其移动方向为前后方向，前进方向为各部件的前端，后退方向为各部件的后端，调节装置安装于机体1下端，剪切装置安装于调节装置，剪切装置用于切割高压线周边的树枝，调节装置能够调节剪切装置的位置，以使剪切装置靠近高压线周边的树枝。

使用过程中，启动移动装置使整个设备沿着高压线移动，当遇到干扰高压线的树枝时，启动调节装置进而调节剪切装置的位置，以使剪切装置靠近高压线周边的树枝，然后启动剪切装置，将高压线周边的树枝切割清除，剪切完成后，收回剪切装置，在移动装置的作用下，整个设备继续沿高压线移动，向下一个剪切点移动。

通过机器人实现树枝的自动化切割，替代传统的人工切割，可在带电运行的线路上进行树枝的处理和排除，有效避免了停电作业带来的经济损失。且机器人能完全清扫绝缘线、裸导线附件的树枝树叶，有效防止了树枝树叶与绝缘线、裸导线发生触碰，减少了因树枝树叶与绝缘线、裸导线触碰而导致树木燃烧及触电事故，保障人身及财产安全，提高工作效率和安全性。

具体地，为了设备的稳定移动，移动装置包括悬挂于高压线的滑轮组2和驱动滑轮组2的移动驱动器，滑轮组2能够沿高压线延伸方向滚动。具体地，滑轮组2可以为前后布置的两个滑轮，且滑轮两侧边缘处设置有外沿，即滑轮的圆周面上呈环形槽结构，高压线卡入环形槽结构内，由高压线支撑滑轮，同时两侧的外沿实现滑轮与高压线的限位，防止高压线脱离。进一步地，滑轮组2与机体1之间设置有弹簧，实现滑轮组2与机体1的减振缓冲，提升稳定性。同时，可以设置前后布置的两组滑轮组2，使机体1前后两端悬挂于高压线上。其中移动驱动器可以为电机，也可采用气动马达等，或根据情况调整滑轮的结构和布置方式等，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的高压线用树木切割机器人中，为了增大有效的切割范围，需要通过调节装置对剪切装置实现多维度的位置调整。调节装置包括安装于机体1下方的机架3以及安装于机架3的摆臂机构4和伸缩机构5，摆臂机构4分别连接机架3和伸缩机构5，并驱动伸缩机构5在水平面内摆动，即实现剪切装置在水平面内的横向调节，伸缩机构5的前端安装剪切装置，并驱动剪切装置前后移动，实现剪切装置在水平面内的纵向调节，有效扩大了可操作范围。

具体地，摆臂机构4包括转动座41、竖直的转轴42和水平的两个驱动气缸43，两个驱动气缸43的后端相互远离并铰接机架3，两个驱动气缸43的前端相互靠近并铰接转动座41，进而使两个驱动气缸43之间存在一定夹角，转动座41固定连接转轴42的下端，转轴42的上端固定连接伸缩机构5，转轴42铰接于机架3，使用过程中，调节两个驱动气缸43的伸出长度，使两个驱动气缸43出现长度差时，就会推动转动座41的两端，使转动座带动转轴42旋转，通过长度差的变化，最终实现旋转角度的调节。当然也采用其他调节方式，如直接在机架3上安装伺服电机，伺服电机的输出轴直接连接伸缩机构5，或通过传动机构连接伸缩机构5，通过控制伺服电机的动作直接控制伸缩机构5的摆动。

伸缩机构5包括依次堆叠的多个滑移板，相邻的滑移板之间设置有滑动组件，使上方的滑移板能够相对于下方的滑移板沿前后方向伸缩，通过多个滑移板配合，实现多级伸缩，进一步增大操作范围。剪切装置安装于最上方的滑移板的前端，各滑移板侧面设置有驱动链条，使用时，可以通过电机带动驱动链条移动，进而操纵各滑移板前进或后退，实现前后方向的位置调节。也可采用其他类型的伸缩机构，如采用多级伸缩气缸等，均在本发明的保护范围之内。

其中，剪切装置包括圆盘锯头6，通过圆盘锯头6旋转的方式切割树枝，当然也可采用液压剪钳等结构实现剪钳。进一步地，圆盘锯头6通过电机驱动，当然也可采用液压马达等方式驱动。可以设置两个水平的圆盘锯头6，两个圆盘锯头6并列设置于同一水平面内，且两个圆盘锯头6之间设置有树枝进入的间隔，可以使两个圆盘锯头6的旋转方向相反，且两个圆盘锯头6相互靠近的一侧均为向后旋转。工作时，使树枝进入两个圆盘锯头6之间的间隔，夹持树枝，两个圆盘锯头6共同作用切割树枝。

在本发明具体实施方式提供的高压线用树木切割机器人中，为了提升设备稳定性，机架3后方设置有配重平衡机构7，配重平衡机构7包括对称设置的两个配重块，两个配重块之间设置有螺旋平衡仪，配重块上设置有与螺栓平衡仪通信连接的重量传感器，配重平衡机构7保障大风天机器人不受大风影响，树枝清除作业稳定可靠。

优选地，机架3通过多个悬挂杆8连接机体1下端，悬挂杆8能够调节机架3的水平高度，实现剪切装置的高度调节，进一步提高操作范围。具体地，可在机体1下端的四角分别设置竖直的悬挂杆8，悬挂杆8的下端连接机架3的四角，悬挂杆8的上端设置有连接座，连接座与机体1固定连接，悬挂杆8的上端能够在连接座内伸缩调节高度，并通过锁定机构锁死悬挂杆8的位置。进一步地，机架3为框架结构，可以将摆臂机构设置于框架内，有效节省空间。

在上述各具体实施方式提供的高压线用树木切割机器人的基础上，机体1前端设置有用于识别树枝的传感摄像头，机体1内设置有通信连接传感摄像头的控制器，控制器控制各装置的工作。进一步地，机体1内设置有通信连接控制器的GPS定位器。传感摄像头清晰展示机器人前进线路环境，剪切装置的位置，确认作业安全性；GPS定位器实时反馈机器人的位置，GPS定位器和传感摄像头相互配合，完成辅助识别树枝功能，如发现前方一定距离位置处有待切割树枝，立刻停止等待，后台确认是否切割，如果后台确认切割，机器人能根据树枝位置调整角度，后台仅一键启动刀片切割，实现机器人的远程控制。

以上对本发明所提供的高压线用树木切割机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高压线用树木切割机器人，其特征在于，包括机体（1）、安装于所述机体（1）上端的移动装置和安装于所述机体（1）下端的调节装置，所述移动装置悬挂于高压线并能够沿高压线移动，所述调节装置连接有剪切装置，所述调节装置能够调节所述剪切装置的位置，以使所述剪切装置靠近并切割高压线周边的树枝；

所述机体（1）前端设置有用于识别树枝的传感摄像头，所述机体（1）内设置有通信连接所述传感摄像头的控制器，所述控制器控制各装置的工作；所述机体（1）内设置有通信连接所述控制器的GPS定位器；

所述移动装置包括悬挂于高压线的滑轮组（2）和驱动所述滑轮组（2）的移动驱动器，所述滑轮组（2）能够沿高压线延伸方向滚动；

所述调节装置包括安装于所述机体（1）下方的机架（3）以及安装于所述机架（3）的摆臂机构（4）和伸缩机构（5），所述摆臂机构（4）分别连接所述机架（3）和所述伸缩机构（5），并驱动所述伸缩机构（5）在水平面内摆动，所述伸缩机构（5）的前端安装所述剪切装置，并驱动所述剪切装置前后移动；

所述摆臂机构（4）包括转动座（41）、竖直的转轴（42）和水平的两个驱动气缸（43），两个所述驱动气缸（43）的后端相互远离并铰接所述机架（3），两个所述驱动气缸（43）的前端相互靠近并铰接所述转动座（41），所述转动座（41）固定连接所述转轴（42）的下端，所述转轴（42）的上端固定连接所述伸缩机构（5），所述转轴（42）铰接于所述机架（3），调节两个所述驱动气缸（43）的伸出长度，推动所述转动座（41）的两端，以控制所述转轴（42）的旋转角度；

所述伸缩机构（5）包括依次堆叠的多个滑移板，上方的所述滑移板能够相对于下方的所述滑移板沿前后方向伸缩，所述剪切装置安装于最上方的所述滑移板的前端，各所述滑移板侧面设置有驱动链条；

所述剪切装置包括驱动电机和连接所述驱动电机的两个水平布置的圆盘锯头（6），两个所述圆盘锯头（6）并列设置于同一水平面内，且两个所述圆盘锯头（6）之间设置有树枝进入的间隔。

2.根据权利要求1所述的高压线用树木切割机器人，其特征在于，所述机架（3）后方设置有配重平衡机构（7），所述配重平衡机构（7）包括对称设置的两个配重块，两个所述配重块之间设置有螺旋平衡仪，所述配重块上设置有与所述螺旋平衡仪通信连接的重量传感器。

3.根据权利要求2所述的高压线用树木切割机器人，其特征在于，所述机架（3）通过多个悬挂杆（8）连接所述机体（1）下端，所述悬挂杆（8）能够调节所述机架（3）的水平高度。