CN207967883U - 一种双输电线除冰越障机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双输电线除冰越障机器人，它包括机体，所述机体通过设置在其两侧的若干行走机构设置在输电线上，每侧的行走机构均设置在同一根输电线上，所述行走机构包括支撑臂和除冰轮；所述支撑臂上端与机体活动连接，所述除冰轮设置在支撑臂的一侧，能够与支撑臂在竖直方向上发生相对位移，所述除冰轮设置在输电线上，带动机体沿输电线移动并除去输电线上的冰层；所述支撑臂能够沿输电线延伸方向向前或向后摆动，使除冰轮抬起而脱离输电线；在输电线延伸方向上，机体两侧的行走机构相互错位设置，同侧的行走机构等间隔设置。该机器人能够越过输电线上的障碍，同时机体在输电线上移动时可以自由调节上下高度，避免输电线上方或下方出现障碍物时机体无法通过，同时还能除去输电线上的冰层。

Description

一种双输电线除冰越障机器人

技术领域

本实用新型涉及输电线防护领域，特指一种双输电线除冰越障机器人。

背景技术

输电线路起着输送电力的重要作用，为了保障电力线路的正常运行，需要对输电线路进行定期维护。确保输电线路安全可靠运行，对保证国家经济稳定发展具有重要意义。

在冬天输电线结冰，对输电线路会造成巨大的损害；当遇到冰雪天气时，许多电力高压输电线路就易被压断，导致线路受损，对生产生活造成极大的影响。

而现有输电线除冰，主要还是通过人工进行，由于输电线延伸距离长，人工除冰，疲劳强度大；且现在均采用高压输电，架设在山林间，人工除冰难度大且危险。

为了解决上述问题，采用机器人对输电线路进行除冰；由于输电线要穿过森林等环境，输电线周围会出现很多障碍。而现有的输电巡检机器人高度固定，有的上方尺寸过大，有的下方尺寸过大。当输电线上方和下方有树枝等障碍物时，机器人无法通过。而现有输电线上还设置有间隔棒，用于将多股输电线分散，而这些间隔棒则成为机器人沿线路运行的障碍。同时现有机器人除冰，刀具结构复杂，会对输电线造成损伤。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种输电线除冰越障机器人，该机器人能够越过输电线上的障碍，同时机体在输电线上移动时可以自由调节上下高度，避免输电线上方或下方出现障碍物时机体无法通过，同时还能除去输电线上的冰层。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种双输电线除冰越障机器人，它包括机体，所述机体通过设置在其两侧的若干行走机构设置在输电线上，每侧的行走机构均设置在同一根输电线上，所述行走机构包括支撑臂和除冰轮；所述支撑臂上端与机体活动连接，所述除冰轮设置在支撑臂的一侧，能够与支撑臂在竖直方向上发生相对位移，所述除冰轮设置在输电线上，带动机体沿输电线移动并除去输电线上的冰层；所述支撑臂能够沿输电线延伸方向向前或向后摆动，使除冰轮抬起而脱离输电线；在输电线延伸方向上，机体两侧的行走机构相互错位设置，同侧的行走机构等间隔设置。

由于上述结构，该机器人在前行运动过程中，遇到障碍（间隔棒）后，一侧的除冰轮先抬起越过障碍，然后再放下复位，另一侧的除冰轮再抬起越过障碍，然后再放下复位，两侧的除冰轮交错抬起放下越过障碍；

机器人在越障过程中，能够继续前行而不必停机，提高了越障效率。除冰轮单纯的抬起脱离输电线，不与障碍接触，避免机器人与障碍碰撞，避免越障过程中输电线抖动，提高了越障过程中的稳定性。

同时，由于除冰轮与支撑臂间能够在竖直方向发生相对位移；当输电线上方出现障碍时，支撑臂相对于输电线和除冰轮下移；使机体在输电线上方的高度变短，使机体能够通过输电线上方的障碍；

当输电线下方出现障碍时，支撑臂相对于输电线和除冰轮上移；使机体在输电线下方的高度变短，使机体能够通过输电线下方的障碍。

同时除冰轮在行走过程中还能破碎输电线上的冰层，达到输电线除冰的目的。

本实用新型的机器人结构，简单，操作方便。

进一步的，除冰轮的轮周上开设有线槽，所述线槽具有两个相对的斜槽壁以及连接斜槽壁的槽底壁，所述斜槽壁上对称设置有破冰齿；所述线槽底部宽度小于开口宽度，槽底壁宽度等于输电线的直径；

当输电线上覆盖有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，其上的冰层与斜槽壁上的破冰齿接触，输电线不与槽底壁接触；

当输电线上没有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，输电线与槽底壁接触，不与斜槽壁上的破冰齿接触。

由于上述结构，由于除冰轮上设置有线槽，因此能够保证除冰轮在输电线上带动机器人稳定运行，而不至于脱轨；除冰轮上的破冰齿与冰层接触，除冰轮转动，带动机器人移动过程中能够将输电线上的冰层破碎。由于线槽底壁与输电线的直径相等，因此，当输电线上没有冰层时，输电线刚好能够嵌入线槽中与槽底壁接触，当输电线外有冰层时，则无法嵌入线槽中与槽底壁接触，这样避免了输电线上没有冰层时破冰齿将输电线破坏。该除冰轮结构简单。

进一步的，所述槽底壁的截面为直线或曲线；槽底壁上设置有防滑槽。

由于上述结构，当截面为曲线时，输电线刚好被槽底壁包裹，能够更好的避免破冰齿将输电线破坏。

进一步的，所述支撑臂内部为空腔，其内设置有带动除冰轮上下移动的升降机构；所述升降机构包括相互匹配的丝杆和滑块，所述丝杆沿支撑臂长度方向布置；所述除冰轮通过除冰轮安装架设置在滑块上；所述支撑臂内设置有丝杆驱动电机，当丝杆驱动电机驱动丝杆转动时，滑块带动除冰轮在竖直方向上移动。

由于上述结构，当输电线上方出现障碍时，丝杆驱动电机带动丝杆转动，使滑块向上移动，支撑臂相对于输电线和除冰轮下移；使机体在输电线上方的高度变短，使机体能够通过输电线上方的障碍；

当输电线下方出现障碍时，丝杆驱动电机带动丝杆转动，使滑块向下移动，支撑臂相对于输电线和除冰轮上移；使机体在输电线下方的高度变短，使机体能够通过输电线下方的障碍。

进一步的，所述支撑臂靠近除冰轮一侧设有位移口，所述位移口沿支撑臂长度方向设置；所述滑块通过穿过位移口的连接件与除冰轮支撑架相连，所述连接件沿位移口滑动。

由于上述结构，连接件设置在位移口内，连接件与位移口配合，起着导向作用，便于行走轮与支撑臂在竖直方向上发生相对移动。

进一步的，所述除冰轮安装架呈“门”字形，除冰轮通过转轴安装在门字框内，门字框一侧通过连接件与支撑臂内的滑块相连，另一侧安装有除冰轮驱动电机；所述除冰轮驱动电机带动除冰轮转动；支撑臂上端均通过摆动轴转动连接在机体上，摆动轴与摆动电机相连，所述摆动电机安装在机体上，摆动电机带动支撑臂向前或向后摆动。

进一步的，在输电线延伸方向上，同侧相邻两个行走机构安装位置的距离等于另一侧相邻两个行走机构安装位置的距离；或每一个行走机构安装位置距其对侧左相邻行走机构安装位置和/或右相邻行走机构安装位置的距离相等；或每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等。

由于上述结构，各相邻行走机构安装位置间的距离均相等，能够保证行走轮抬起时，机体在其他行走机构的支撑下保持平衡。

进一步的，所述机体左右两侧均设置有两个行走机构；在输电线延伸方向上，左前行走机构与右前行走机构在机体上的安装位置相互错位；左后行走机构与右后行走机构在机体上的安装位置相互错位，且每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等。

进一步的，左/右前行走机构安装位置位于右/左前行走机构的前方，左/右后行走机构安装位置位于右/左后行走机构的前方。

进一步的，机体上设置有线上障碍检测传感器和线外障碍检测传感器，所述线上障碍检测传感器位于机体两侧，位于每个行走机构前方，用于检测设置在输电线上，位于每个行走机构前方的障碍；

线外障碍检测传感器包括输电线上方障碍检测传感器和输电线下方障碍检测传感器，其中输电线上方障碍检测传感器安装在机体顶部，用于检测机体行进方向上位于输电线上方的障碍；输电线下方障碍检测传感器安装在支撑臂底部；用于检测机体行进方向上位于输电线下方的障碍；所述线上障碍检测传感器和线外障碍检测传感器与安装在机体上的控制器相连；所述控制器上还连接摆动电机、除冰轮驱动电机和丝杆驱动电机。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的越障机构，结构简单，能够越过输电线上的障碍，同时也能越过输电线上方或下方的障碍。越障过程中，不用停机，提高了越障效率。越障过程中，动作简单，不会在输电线上产生较大的震动，避免机体从输电线上掉落。同时除冰轮结构简单，在除冰过程中，不会损坏输电线，便于推广和使用。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的支撑臂位移口视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是线上越障过程示意图；

图5和6是除冰轮与输电线的位置关系图；

图7是槽底壁的展开结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种双输电线除冰越障机器人，它包括机体2，所述机体2通过设置在其两侧的若干行走机构设置在输电线上，每侧的行走机构均设置在同一根输电线上，每个行走机构包括支撑臂1和除冰轮5；所述支撑臂1上端与机体2活动连接，所述除冰轮5设置在支撑臂1的一侧，能够与支撑臂1在竖直方向上发生相对位移，所述除冰轮5设置在输电线上，带动机体2沿输电线移动并除去输电线上的冰层；所述支撑臂1能够沿输电线延伸方向向前或向后摆动，使除冰轮5抬起而脱离输电线；在输电线延伸方向上，机体2两侧的行走机构相互错位设置，同侧的行走机构等间隔设置。

除冰轮5可以设置在支撑臂1的外侧或内侧，本实施方式中，除冰轮5设在支撑臂1的内侧。当机体2安装在输电线上时，支撑臂1刚好可以把输电线包裹，这样能够提高机体2安装在输电线上的稳定性。机体2行走时，可以使除冰轮5位于支撑臂1的最上端，这样能使机体2的重心降低，同时使支撑臂1包裹输电线，保证机体2行走过程中的稳定性。

所述除冰轮的轮周上开设有线槽，所述线槽具有两个相对的斜槽壁5-1以及连接斜槽壁5-1的槽底壁5-2，所述斜槽壁5-1上对称设置有破冰齿5-3；所述线槽底部宽度小于开口宽度，槽底壁5-2宽度等于输电线的直径；

当输电线上覆盖有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，其上的冰层与斜槽壁5-1上的破冰齿5-3接触，输电线不与槽底壁5-2接触；

当输电线上没有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，输电线与槽底壁5-2接触，不与斜槽壁5-1上的破冰齿5-3接触。

所述斜槽壁1与槽底壁2相连，破冰齿3集中设置在斜槽壁1中部，斜槽壁1与槽底壁2过渡连接处，不设置破冰齿3，留有一定的过渡间隙，这样能够进一步避免破冰齿3将输电线破坏。破冰齿尽量集中设置在斜槽壁上三分之二处，留三分之一的过渡连接处。

所述槽底壁5-2的截面为直线或曲线。本实施例中，所述截面为曲线，这样输电线刚好被槽底壁2包裹，能够更好的避免破冰齿3将输电线破坏。所述槽底壁5-2上设置有防滑槽5-4。所述防滑槽5-4相互平行或呈“鱼骨”状。

每个支撑臂1内部为空腔，其内设置有带动除冰轮5上下移动的升降机构；所述升降机构包括相互匹配的丝杆7和滑块6，所述丝杆7沿支撑臂1长度方向布置；所述除冰轮5通过除冰轮安装架3设置在滑块6上；所述支撑臂1内设置有丝杆驱动电机8，当丝杆驱动电机8驱动丝杆7转动时，滑块6带动除冰轮5在竖直方向上移动。本实施例中，丝杆驱动电机8设置在丝杆7上端。

所述支撑臂1靠近除冰轮5一侧设有位移口10，所述位移口10沿支撑臂1长度方向设置；所述滑块6通过穿过位移口10的连接件与除冰轮5支撑架相连，所述连接件沿位移口10滑动。

所述除冰轮安装架3呈“门”字形，除冰轮5通过转轴安装在门字框内，门字框一侧通过连接件与支撑臂1内的滑块6相连，另一侧安装有除冰轮驱动电机4；所述除冰轮驱动电机4带动除冰轮5转动；支撑臂1上端均通过摆动轴转动连接在机体2上，摆动轴与摆动电机9相连，所述摆动电机9安装在机体2上，摆动电机9带动支撑臂1向前或向后摆动。

在输电线延伸方向上，同侧相邻两个行走机构安装位置的距离等于另一侧相邻两个行走机构安装位置的距离。

机体2上设置有线上障碍检测传感器11和线外障碍检测传感器，所述线上障碍检测传感器11位于机体2两侧，位于每个行走机构前方，用于检测设置在输电线上，位于每个行走机构前方的障碍；

线外障碍检测传感器包括输电线上方障碍检测传感器和输电线下方障碍检测传感器，其中输电线上方障碍检测传感器安装在机体2顶部，用于检测机体2行进方向上位于输电线上方的障碍；输电线下方障碍检测传感器安装在支撑臂1底部；用于检测机体2行进方向上位于输电线下方的障碍；输电线上方和下方的障碍主要是树枝和其他建筑物；

所述线上障碍检测传感器11和线外障碍检测传感器与安装在机体2上的控制器相连；所述控制器上还连接摆动电机9、除冰轮驱动电机4和丝杆驱动电机8。机体2上设有为控制器、线上障碍检测传感器11、线外障碍检测传感器、摆动电机9、除冰轮驱动电机4、丝杆驱动电机8供电的电源。

实施例2

该实施例与实施例1大体相同，其不同之处在于：每一个行走机构安装位置距其对侧左相邻行走机构安装位置和/或右相邻行走机构安装位置的距离相等。

实施例3

该实施例与实施例1大体相同，其不同之处在于：每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等。

实施例4

该实施例与实施例1、2、3大体相同，其不同之处在于：所述机体2左右两侧均设置有两个行走机构；在输电线延伸方向上，左前行走机构1-1与右前行走机构1-2在机体2上的安装位置相互错位；左后行走机构1-3与右后行走机构1-4在机体2上的安装位置相互错位，且每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等，即同侧行走机构安装位置距离相等，异侧相邻行走机构安装位置相等，相邻行走机构安装位置构成等边三角形。

所述左/右前行走机构1-2安装位置位于右/左前行走机构1-1的前方，左/右后行走机构1-4安装位置位于右/左后行走机构1-3的前方。

本实施例中，左前行走机构1-1安装位置位于右前行走机构1-2的前方，左后行走机构1-3安装位置位于右后行走机构1-4的前方。每个行走机构前方都设置有障碍检测传感器。每个行走机构都包括一个摆动电机9、一个除冰轮驱动电机4、一个丝杆驱动电机8。

由于本实用新型中，除冰轮5交错设置，这样能够节省行走机构的个数，若除冰轮5不交错设置，则在越障过程中，至少需要前、中、后共3对行走机构，前行走机构抬起，后两对行走机构支撑机体2运动；而本实用新型中，至少需要4个行走机构即可，一个抬起，其他三个行走机构支撑机体2运动。

线上障碍跨越控制方法如下：

控制器控制除冰轮驱动电机4带动机体2移动；

当左前行走机构1-1前方的线上障碍检测传感器11检测到左前行走机构1-1前方有障碍时本实施例中的障碍为间隔棒，控制器控制左前摆动电机转动，带动左前支撑臂1向前或向后摆动角度a，使左前除冰轮抬起，机体2继续向前移动，使左前除冰轮越过障碍；

当右前行走机构1-2前方的线上障碍检测传感器11检测到右前行走机构1-2前方有障碍时，控制器控制左前摆动电机转动，使左前支撑臂1向后或向前摆动角度a，复位；然后控制器控制右前摆动电机转动，带动右前支撑臂1向前或向后摆动角度a，使右前除冰轮抬起，机体2继续向前移动，使右前除冰轮越过障碍；

当左后行走机构1-3前方的线上障碍检测传感器11检测到左后行走机构1-3前方有障碍时，控制器控制右前摆动电机转动，使右前支撑臂1向后或向前摆动角度a，复位；然后控制器控制左后摆动电机转动，带动左后支撑臂1向前或向后摆动角度a，使左后除冰轮抬起，机体2继续向前移动，使左后除冰轮越过障碍；

当右后行走机构1-4前方的线上障碍检测传感器11检测到右后行走机构1-4前方有障碍时，控制器控制左后摆动电机转动，使左后支撑臂1向后或向前摆动角度a，复位；然后控制器控制右后摆动电机转动，带动右后支撑臂1向前或向后摆动角度a，使右后除冰轮抬起，机体2继续向前移动，使右后除冰轮越过障碍；

线外障碍跨越控制方法如下：

控制器控制除冰轮驱动电机4转动，带动机体2在输电线上向前移动，当输电线上方障碍检测传感器检测到行进方向上，输电线上方出现障碍时，控制器控制丝杆驱动电机8带动丝杆7转动，使滑块6向上移动，支撑臂1相对于输电线和除冰轮5下移；

控制器控制除冰轮驱动电机4转动，带动机体2在输电线上向前移动，当输电线下方障碍检测传感器检测到行进方向上，输电线下方出现障碍时，控制器控制丝杆驱动电机8带动丝杆7转动，使滑块6向下移动，支撑臂1相对于输电线和除冰轮5上移。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双输电线除冰越障机器人，其特征在于：它包括机体（2），所述机体（2）通过设置在其两侧的若干行走机构设置在输电线上，每侧的行走机构均设置在同一根输电线上，所述行走机构包括支撑臂（1）和除冰轮（5）；所述支撑臂（1）上端与机体（2）活动连接，所述除冰轮（5）设置在支撑臂（1）的一侧，能够与支撑臂（1）在竖直方向上发生相对位移，所述除冰轮（5）设置在输电线上，带动机体（2）沿输电线移动；所述支撑臂（1）能够沿输电线延伸方向向前或向后摆动，使除冰轮（5）抬起而脱离输电线；在输电线延伸方向上，机体（2）两侧的行走机构相互错位设置，同侧的行走机构等间隔设置。

2.根据权利要求1所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：除冰轮的轮周上开设有线槽，所述线槽具有两个相对的斜槽壁（5-1）以及连接斜槽壁（5-1）的槽底壁（5-2），所述斜槽壁（5-1）上对称设置有破冰齿（5-3）；所述线槽底部宽度小于开口宽度，槽底壁（5-2）宽度等于输电线的直径；

当输电线上覆盖有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，其上的冰层与斜槽壁（5-1）上的破冰齿（5-3）接触，输电线不与槽底壁（5-2）接触；

当输电线上没有冰层，除冰轮沿输电线运动，输电线位于线槽中，输电线与槽底壁（5-2）接触，不与斜槽壁（5-1）上的破冰齿（5-3）接触。

3.根据权利要求2所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：所述槽底壁（5-2）的截面为直线或曲线；槽底壁（5-2）上设置有防滑槽（5-4）。

4.根据权利要求1所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：所述支撑臂（1）内部为空腔，其内设置有带动除冰轮（5）上下移动的升降机构；所述升降机构包括相互匹配的丝杆（7）和滑块（6），所述丝杆（7）沿支撑臂（1）长度方向布置；所述除冰轮（5）通过除冰轮安装架（3）设置在滑块（6）上；所述支撑臂（1）内设置有丝杆驱动电机（8），当丝杆驱动电机（8）驱动丝杆（7）转动时，滑块（6）带动除冰轮（5）在竖直方向上移动。

5.根据权利要求4所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：所述支撑臂（1）靠近除冰轮（5）一侧设有位移口（10），所述位移口（10）沿支撑臂（1）长度方向设置；所述滑块（6）通过穿过位移口（10）的连接件与除冰轮（5）支撑架相连，所述连接件沿位移口（10）滑动。

6.根据权利要求5所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：所述除冰轮安装架（3）呈“门”字形，除冰轮（5）通过转轴安装在门字框内，门字框一侧通过连接件与支撑臂（1）内的滑块（6）相连，另一侧安装有除冰轮驱动电机（4）；所述除冰轮驱动电机（4）带动除冰轮（5）转动；支撑臂（1）上端均通过摆动轴转动连接在机体（2）上，摆动轴与摆动电机（9）相连，所述摆动电机（9）安装在机体（2）上，摆动电机（9）带动支撑臂（1）向前或向后摆动。

7.根据权利要求6所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：在输电线延伸方向上，同侧相邻两个行走机构安装位置的距离等于另一侧相邻两个行走机构安装位置的距离；或每一个行走机构安装位置距其对侧左相邻行走机构安装位置和/或右相邻行走机构安装位置的距离相等；或每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等。

8.根据权利要求7所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：所述机体（2）左右两侧均设置有两个行走机构；在输电线延伸方向上，左前行走机构（1-1）与右前行走机构（1-2）在机体（2）上的安装位置相互错位；左后行走机构（1-3）与右后行走机构（1-4）在机体（2）上的安装位置相互错位，且每个行走机构安装位置距其相邻行走机构安装位置的距离均相等。

9.根据权利要求8所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：左/右前行走机构（1-2）安装位置位于右/左前行走机构（1-1）的前方，左/右后行走机构（1-4）安装位置位于右/左后行走机构（1-3）的前方。

10.根据权利要求9所述的双输电线除冰越障机器人，其特征在于：机体（2）上设置有线上障碍检测传感器（11）和线外障碍检测传感器，所述线上障碍检测传感器（11）位于机体（2）两侧，位于每个行走机构前方，用于检测设置在输电线上，位于每个行走机构前方的障碍；线外障碍检测传感器包括输电线上方障碍检测传感器和输电线下方障碍检测传感器，其中输电线上方障碍检测传感器安装在机体（2）顶部，用于检测机体（2）行进方向上位于输电线上方的障碍；输电线下方障碍检测传感器安装在支撑臂（1）底部；用于检测机体（2）行进方向上位于输电线下方的障碍；所述线上障碍检测传感器（11）和线外障碍检测传感器与安装在机体（2）上的控制器相连；所述控制器上还连接摆动电机（9）、除冰轮驱动电机（4）和丝杆驱动电机（8）。