CN116114491A - 一种全地形输电线路树障清理机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全地形输电线路树障清理机器人，包括履带车、支撑机构、交叉升降台、旋转台、机械伸缩臂、旋转夹紧机构以及摆动切割机构。机器人的行进系统采用高通过性履带车和支撑机构。铝合交叉升降台作业高度约10米，表面通过喷涂聚乙烯粉末等绝缘粉末，实现绝缘隔离；多自由度液压绝缘机械伸缩臂具有360°回转、伸缩、末端侧摆和绕自身轴线旋转等五个自由度，臂梁采用玻璃钢纤维增强型环氧树脂制作，缠绕成矩形或圆柱形截面结构，具有质量轻、机械强度高、电气绝缘性能好以及憎水性强等优点。末端作业旋转夹紧机构和摆动切割机构采用集成化设计，在树障修剪的同时，实现树障的抓握，防止树障倒伏到线路上，造成线路跳闸。
Description
技术领域
本发明涉及树障清理技术领域，具体是一种全地形输电线路树障清理机器人。
背景技术
树障是高压配电线网一直存在的问题，特别是在沿海地区，阳光和雨量充足，造成树障成长速度较快，对于一些架设高度较低的高压配电线，或者成长较高的树障，易出现树枝接触高压线路的问题，且也易造成藤蔓植物通过树障蔓延至高压线路上。另外，由于沿海地区每年要经历多个台风的侵袭，极易将树障吹倒后倒伏于高压线路上，因此需要经常对高压线网附件的树障进行清理，以降低树障对高压线路的危害。由于高压配电网架设的复杂性，其横穿各个区域，不仅有山地，还有山林，因此在树障清理时需要采用到专门的设备，因此，需要开发一套具有全地形移动工作的树障清理机器人，来提高山地和山林区域树障的清理效率。
发明内容
本发明提供了一种全地形输电线路树障清理机器人，旨在解决上述存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种全地形输电线路树障清理机器人，包括履带车、支撑机构、交叉升降台、旋转台、机械伸缩臂、旋转夹紧机构以及摆动切割机构，支撑机构设于履带车顶部钢台架四角，交叉升降台设于钢台架中部，旋转台设于交叉升降台上端，机械伸缩臂设于旋转台上，旋转夹紧机构设于机械伸缩臂端部，摆动切割机构设于旋转夹紧机构上；旋转夹紧机构通过在机械伸缩臂端部转动来调节其夹紧角度和摆动切割机构的切割角度。
进一步地，旋转台包括环形齿轮、第一驱动电机以及支撑板，环形齿轮固定设于交叉升降台上，支撑板转动设于环形齿轮上，第一驱动电机固定设于支撑板上，第一驱动电机的输出端通过齿轮与环形齿轮啮合。机械伸缩臂包括V形支架、第一伸缩杆、第一臂梁、第二臂梁以及第二伸缩杆，V形支架固定设于交叉升降台上，第一臂梁的端部通过铰接板铰接于V形支架上端，第一伸缩杆的一端铰接于V形支架下部，第一伸缩杆的另一端铰接于铰接板上，第二臂梁滑动设于第一臂梁内，第二伸缩杆的一端连接于第一臂梁内端部，第二伸缩杆的另一端连接于第二臂梁内。
进一步地，旋转夹紧机构包括第二驱动电机、蜗杆、涡轮以及夹紧机械爪，第二臂梁端部连接有用于调节旋转夹紧机构的水平夹角的摆动缸，摆动缸的端部固定设有圆筒，第二驱动电机沿圆筒切向固定于圆筒上，涡轮转动设于摆动缸端部并位于圆筒内，蜗杆连接于第二驱动电机的输出端并与涡轮啮合；夹紧机械爪固定连接于涡轮上。夹紧机械爪包括U形支撑架、第一夹紧爪、第二夹紧爪、第三伸缩杆以及推臂，U形支撑架固定连接于涡轮端面上，第一夹紧爪铰接于U形支撑架一侧，第二夹紧爪铰接于U形支撑架另一侧，第三伸缩杆的一端铰接于第一夹紧爪上，第三伸缩杆的另一端铰接于第二夹紧爪上，推臂的两端分别铰接于第一夹紧爪和第二夹紧爪上。摆动切割机构包括V形框架、第四伸缩杆、摆动块、第三驱动电机以及第一切割链锯，V形框架固定设于U形支撑架底部，第三驱动电机设于V形框架底部，V形框架内设有转轴，转轴与第三驱动电机的输出端连接，摆动块转动设于转轴上，第四伸缩杆的一端铰接于V形框架内，第四伸缩杆的另一端铰接于摆动块上，第一切割链锯包括锯盘和锯链，锯盘的一端固定连接于摆动块上，锯链滚动套于锯盘上，转轴上设有一圈驱动齿牙，锯链套于驱动齿牙上。
进一步地，支撑机构包括第一支撑梁、第二支撑梁、第五伸缩杆以及第六伸缩杆，第一支撑梁的一端铰接于钢台架上，第二支撑梁的端部通过连接板铰接于第一支撑梁的另一端，第五伸缩杆的输出端铰接于连接板上，第五伸缩杆的另一端铰接于钢台架上；第六伸缩杆的一端铰接于第一支撑梁的端部，第六伸缩杆的另一端铰接于连接板下端，以使第二支撑梁可收纳设于第一支撑梁端部。第二支撑梁上滑动设有支撑脚，支撑脚的端部铰接有支撑垫；支撑脚和第二支撑梁上设有多个用于调节伸长量的通孔。
进一步地，还包括纵向切割机构，纵向切割机构设于V形框架上，纵向切割机构通过第七伸缩杆的推动，来使纵向切割机构上的从动齿轮与转轴上的主动齿轮啮合连接。纵向切割机构包括摆块、传动杆、传动齿轮以及第二切割链锯，摆块转动设于V形框架上，传动杆转动设于摆块上，从动齿轮转动设于摆块上，传动齿轮设于传动杆上，传动齿轮与从动齿轮啮合传动；第二切割链锯设于摆块上并与传动杆连接，以使铰接于第七伸缩杆的摆块通过转动，来使主动齿轮驱动传动杆带动第二切割链锯工作。
相对现有技术，具有以下有益效果：
本申请提出了一种全地形输电线路树障清理机器人，包括履带车、支撑机构、交叉升降台、旋转台、机械伸缩臂、旋转夹紧机构以及摆动切割机构；
1、机器人的行进系统采用高通过性履带车和支撑机构，收缩后整体体积紧凑、占用空间小，便于整体运输，有利于全地形底盘的转运及运动机动性提升；
2、铝合交叉升降台作业高度约10米，表面通过喷涂聚乙烯粉末等绝缘粉末，实现绝缘隔离；
3、多自由度液压绝缘机械伸缩臂具有360°回转、伸缩、末端侧摆和绕自身轴线旋转等五个自由度，臂梁采用玻璃钢纤维增强型环氧树脂制作，缠绕成矩形或圆柱形截面结构，具有质量轻、机械强度高、电气绝缘性能好以及憎水性强等优点；
4、末端作业旋转夹紧机构和摆动切割机构采用集成化设计，在树障修剪的同时，实现树障的抓握，防止树障倒伏到线路上，造成线路跳闸；锯、剪、夹持等作业属具采用高强度绝缘尼龙材料制作，液压缸、液压管路等采用绝缘衣或喷涂绝缘材料等手段进行防护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请机械伸缩臂的示意图；
图2为本申请一种全地形输电线路树障清理机器人的示意图；
图3为本申请旋转台示意图；
图4为本申请旋转夹紧机构示意图；
图5为本申请旋转夹紧机构示意图；
图6为本申请旋转夹紧机构示意图；
图7为本申请旋转夹紧机构示意图；
图8为本申请摆动切割机构示意图；
图9为本申请的A局部放大示意图；
图10为本申请支撑机构示意图；
图11为本申请的实施例4示意图；
图12为本申请的B局部放大示意图；
图13为本申请的实施例4轴视图；
图14为本申请的C局部放大示意图。
附图标记：1-履带车；2-钢台架；3-交叉升降台；4-摆动缸；31-环形齿轮；32-第一驱动电机；33-支撑板；41-V形支架；42-第一伸缩杆；43-第一臂梁；44-第二臂梁；45-第二伸缩杆；46-铰接板；51-第二驱动电机；52-蜗杆；53-涡轮；54-夹紧机械爪；55-圆筒；61-V形框架；62-第四伸缩杆；63-摆动块；64-第三驱动电机；65-第一切割链锯；66-转轴；67-驱动齿牙；71-第一支撑梁；72-第二支撑梁；73-第五伸缩杆；74-第六伸缩杆；75-连接板；76-支撑脚；77-支撑垫；78-通孔；81-第七伸缩杆；82-摆块；83-传动杆；84-主动齿轮；85-从动齿轮；86-传动齿轮；87-第二切割链锯；541-U形支撑架；542-第一夹紧爪；543-第二夹紧爪；544-第三伸缩杆；545-推臂。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
实施例1：
如图1至图10所示，本发明提供了一种全地形输电线路树障清理机器人，包括履带车1、支撑机构、交叉升降台3、旋转台、机械伸缩臂、旋转夹紧机构以及摆动切割机构，其中，支撑机构设于履带车1顶部钢台架2四角，交叉升降台3设于钢台架2中部，旋转台设于交叉升降台3上端，机械伸缩臂设于旋转台上，旋转夹紧机构设于机械伸缩臂端部，摆动切割机构设于旋转夹紧机构上；旋转夹紧机构通过在机械伸缩臂端部转动来调节其夹紧角度和摆动切割机构的切割角度。
具体地，旋转台包括环形齿轮31、第一驱动电机32以及支撑板33，环形齿轮31固定设于交叉升降台3上，支撑板33转动设于环形齿轮31上，第一驱动电机32固定设于支撑板33上，第一驱动电机32的输出端通过齿轮与环形齿轮31啮合，以通过第一驱动电机32来驱动齿轮转动来使支撑板33在环形齿轮31上转动。机械伸缩臂包括V形支架41、第一伸缩杆42、第一臂梁43、第二臂梁44以及第二伸缩杆45，V形支架41固定设于交叉升降台3上，第一臂梁43的端部通过铰接板46铰接于V形支架上端，第一伸缩杆42的一端铰接于V形支架41下部，第一伸缩杆42的另一端铰接于铰接板46上，第二臂梁44滑动设于第一臂梁43内，第二伸缩杆45的一端连接于第一臂梁43内端部，第二伸缩杆45的另一端连接于第二臂梁44内。第二伸缩杆45控制第二臂梁44在第一臂梁43内进行滑动，来调节其伸长量。具体地，第一臂梁43的端部设有限位机构，第二臂梁44位于第一臂梁43内设有限位板。
实施例2：
如图1至图9所示，结合实施例1的技术方案，本实施例中，旋转夹紧机构包括第二驱动电机51、蜗杆52、涡轮53以及夹紧机械爪54，第二臂梁44端部连接有用于调节旋转夹紧机构的水平夹角的摆动缸4，摆动缸4的端部固定设有圆筒55，第二驱动电机51沿圆筒55切向固定于圆筒55上，涡轮53转动设于摆动缸4端部并位于圆筒55内，蜗杆52连接于第二驱动电机51的输出端并与涡轮53啮合；夹紧机械爪54固定连接于涡轮53上。通过设置涡轮53和蜗杆52，使第二驱动电机51驱动蜗杆52转动来使涡轮53在机械伸缩臂端部的摆动缸4上进行转动，来调节其夹紧机械爪54的夹紧角度。夹紧机械爪54包括U形支撑架541、第一夹紧爪542、第二夹紧爪543、第三伸缩杆544以及推臂545，U形支撑架541固定连接于涡轮53端面上，第一夹紧爪542铰接于U形支撑架541一侧，第二夹紧爪543铰接于U形支撑架541另一侧，第三伸缩杆544的一端铰接于第一夹紧爪542上，第三伸缩杆544的另一端铰接于第二夹紧爪543上，推臂545的两端分别铰接于第一夹紧爪542和第二夹紧爪543上；通过设置夹紧机械爪54，来对树障进行抓握，防止树障倒伏到线路上，结合摆动切割机构，可实现夹紧后切割树障来将树障移动远离线路。
具体地，摆动切割机构包括V形框架61、第四伸缩杆62、摆动块63、第三驱动电机64以及第一切割链锯65，V形框架61固定设于U形支撑架541底部，第三驱动电机64设于V形框架61底部，V形框架61内设有转轴66，转轴66上下端分别通过轴承连接于V形框架61上。转轴66与第三驱动电机64的输出端连接，摆动块63转动设于转轴66上，第四伸缩杆62的一端铰接于V形框架61内，第四伸缩杆62的另一端铰接于摆动块63上。第一切割链锯65包括锯盘和锯链，锯盘的一端固定连接于摆动块63上，锯链滚动套于锯盘上，转轴66上设有一圈驱动齿牙67，锯链套于驱动齿牙67上，第三驱动电机64驱动转轴66转动来使其上的驱动齿牙67转动，从而带动锯链在锯盘上转动。第四伸缩杆62通过伸缩运动来控制摆动块63摆动来推动调节锯盘的位置。
通过设置旋转夹紧机构和摆动切割机构，上装部分的自由度集中在末端，作业运动惯性小，可以灵活的进行高处的树障清理作业的同时，采用玻璃钢纤维增强型环氧树脂制作可实现35KV及以下线路不停电条件下作业；同时本发明装备主要运动部件在垂直方向上分布在整体的重心附近，重力力矩小，运动部件在横向空间中扩展有限可控，提升作业安全性；举升部分与作业执行部分的控制系统相对独立，便于电力绝缘安全防护设计。
实施例3：
如图10所示，结合实施例2的技术方案，本实施例中，支撑机构包括第一支撑梁71、第二支撑梁72、第五伸缩杆73以及第六伸缩杆74，第一支撑梁71的一端铰接于钢台架2上，第二支撑梁72的端部通过连接板75铰接于第一支撑梁71的另一端，第五伸缩杆73的输出端铰接于连接板75上，第五伸缩杆73的另一端铰接于钢台架2上；第六伸缩杆74的一端铰接于第一支撑梁71的端部，第六伸缩杆74的另一端铰接于连接板75下端，以使第二支撑梁72可收纳设于第一支撑梁71端部。第二支撑梁72上滑动设有支撑脚76，支撑脚76的端部铰接有支撑垫77；支撑脚76和第二支撑梁72上设有多个用于调节伸长量的通孔78，以便于通过插杆或者螺杆来调节支撑脚76仔第二支撑梁72上的伸长量。
具体地，本申请的伸缩杆可以采用液压缸，也可以采用电动推杆结合液压缸的方式，即其支撑和伸缩作用的伸缩杆可采用液压缸。
实施例4：
如图11至图14所示，结合实施例3的技术方案，本实施例中，树障清理机器人还包括纵向切割机构，纵向切割机构设于V形框架61上，纵向切割机构通过第七伸缩杆81的推动，来使纵向切割机构上的从动齿轮85与转轴66上的主动齿轮84啮合连接。纵向切割机构包括摆块82、传动杆83、传动齿轮86以及第二切割链锯87，摆块82转动设于V形框架61上，传动杆83转动设于摆块82上，从动齿轮85转动设于摆块82上，传动齿轮86设于传动杆83上，传动齿轮86与从动齿轮84啮合传动；第二切割链锯87设于摆块82上并与传动杆83连接，以使铰接于第七伸缩杆81的摆块82通过转动，来使摆块82上的从动齿轮85与转轴66上的主动齿轮84啮合连接，从而使第三驱动电机64驱动转轴66带动主动齿轮84驱动传动齿轮86进行转动，以驱动传动杆83上的驱动齿牙67转动，从而驱动第二切割链锯87，以实现第一切割链锯65和第二切割链锯87的同步工作，并结合摆动缸4和旋转夹紧机构来调整第一切割链锯65和第二切割链锯87至竖直直线状态，以对靠近高压线路的树枝进行竖直切割。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，包括履带车(1)、支撑机构、交叉升降台(3)、旋转台、机械伸缩臂、旋转夹紧机构以及摆动切割机构，所述支撑机构设于所述履带车(1)顶部钢台架(2)四角，所述交叉升降台(3)设于所述钢台架(2)中部，所述旋转台设于所述交叉升降台(3)上端，所述机械伸缩臂设于所述旋转台上，所述旋转夹紧机构设于所述机械伸缩臂端部，所述摆动切割机构设于所述旋转夹紧机构上；所述旋转夹紧机构通过在所述机械伸缩臂端部转动来调节其夹紧角度和所述摆动切割机构的切割角度。
2.根据权利要求1所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述旋转台包括环形齿轮(31)、第一驱动电机(32)以及支撑板(33)，所述环形齿轮(31)固定设于所述交叉升降台(3)上，所述支撑板(33)转动设于所述环形齿轮(31)上，所述第一驱动电机(32)固定设于所述支撑板(33)上，所述第一驱动电机(32)的输出端通过齿轮与所述环形齿轮(31)啮合。
3.根据权利要求1所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述机械伸缩臂包括V形支架(41)、第一伸缩杆(42)、第一臂梁(43)、第二臂梁(44)以及第二伸缩杆(45)，所述V形支架(41)固定设于所述交叉升降台(3)上，所述第一臂梁(43)的端部通过铰接板(46)铰接于所述V形支架上端，所述第一伸缩杆(42)的一端铰接于所述V形支架(41)下部，所述第一伸缩杆(42)的另一端铰接于所述铰接板(46)上，所述第二臂梁(44)滑动设于所述第一臂梁(43)内，所述第二伸缩杆(45)的一端连接于所述第一臂梁(43)内端部，所述第二伸缩杆(45)的另一端连接于所述第二臂梁(44)内。
4.根据权利要求3所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述旋转夹紧机构包括第二驱动电机(51)、蜗杆(52)、涡轮(53)以及夹紧机械爪(54)，所述第二臂梁(44)端部连接有用于调节所述旋转夹紧机构的水平夹角的摆动缸(4)，所述摆动缸(4)的端部固定设有圆筒(55)，所述第二驱动电机(51)沿所述圆筒(55)切向固定于所述圆筒(55)上，所述涡轮(53)转动设于所述摆动缸(4)端部并位于所述圆筒(55)内，所述蜗杆(52)连接于所述第二驱动电机(51)的输出端并与所述涡轮(53)啮合；所述夹紧机械爪(54)固定连接于所述涡轮(53)上。
5.根据权利要求4所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述夹紧机械爪(54)包括U形支撑架(541)、第一夹紧爪(542)、第二夹紧爪(543)、第三伸缩杆(544)以及推臂(545)，所述U形支撑架(541)固定连接于所述涡轮(53)端面上，所述第一夹紧爪(542)铰接于所述U形支撑架(541)一侧，所述第二夹紧爪(543)铰接于所述U形支撑架(541)另一侧，所述第三伸缩杆(544)的一端铰接于所述第一夹紧爪(542)上，所述第三伸缩杆(544)的另一端铰接于所述第二夹紧爪(543)上，所述推臂(545)的两端分别铰接于所述第一夹紧爪(542)和所述第二夹紧爪(543)上。
6.根据权利要求5所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述摆动切割机构包括V形框架(61)、第四伸缩杆(62)、摆动块(63)、第三驱动电机(64)以及第一切割链锯(65)，所述V形框架(61)固定设于所述U形支撑架(541)底部，所述第三驱动电机(64)设于所述V形框架(61)底部，所述V形框架(61)内设有转轴(66)，所述转轴(66)与所述第三驱动电机(64)的输出端连接，所述摆动块(63)转动设于所述转轴(66)上，所述第四伸缩杆(62)的一端铰接于所述V形框架(61)内，所述第四伸缩杆(62)的另一端铰接于所述摆动块(63)上，所述第一切割链锯(65)包括锯盘和锯链，所述锯盘的一端固定连接于所述摆动块(63)上，所述锯链滚动套于所述锯盘上，所述转轴(66)上设有一圈驱动齿牙(67)，所述锯链套于所述驱动齿牙(67)上。
7.根据权利要求1所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述支撑机构包括第一支撑梁(71)、第二支撑梁(72)、第五伸缩杆(73)以及第六伸缩杆(74)，所述第一支撑梁(71)的一端铰接于所述钢台架(2)上，所述第二支撑梁(72)的端部通过连接板(75)铰接于所述第一支撑梁(71)的另一端，所述第五伸缩杆(73)的输出端铰接于所述连接板(75)上，所述第五伸缩杆(73)的另一端铰接于所述钢台架(2)上；所述第六伸缩杆(74)的一端铰接于所述第一支撑梁(71)的端部，所述第六伸缩杆(74)的另一端铰接于所述连接板(75)下端，以使所述第二支撑梁(72)可收纳设于所述第一支撑梁(71)端部。
8.根据权利要求7所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述第二支撑梁(72)上滑动设有支撑脚(76)，所述支撑脚(76)的端部铰接有支撑垫(77)；所述支撑脚(76)和所述第二支撑梁(72)上设有多个用于调节伸长量的通孔(78)。
9.根据权利要求6所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，还包括纵向切割机构，所述纵向切割机构设于所述V形框架(61)上，所述纵向切割机构通过所述第七伸缩杆(81)的推动，来使所述纵向切割机构上的从动齿轮(85)与所述转轴(66)上的主动齿轮(84)啮合连接。
10.根据权利要求9所述的全地形输电线路树障清理机器人，其特征在于，所述纵向切割机构还包括摆块(82)、传动杆(83)、传动齿轮(86)以及第二切割链锯(87)，所述摆块(82)转动设于所述V形框架(61)上，所述传动杆(83)转动设于所述摆块(82)上，所述从动齿轮(85)转动设于所述摆块(82)上，所述传动齿轮(86)设于所述传动杆(83)上，所述传动齿轮(86)与所述从动齿轮(85)啮合传动；所述第二切割链锯(87)设于所述摆块(82)上并与所述传动杆(83)连接，以使铰接于所述第七伸缩杆(81)的所述摆块(82)通过转动，来使所述主动齿轮(84)驱动所述传动杆(83)带动所述第二切割链锯(87)工作。
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