一種巡線除冰機器人及其越障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及輸電線路巡線除冰機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路上或者懸索上巡線除冰機器人及其越障方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]超高壓輸電纜是電網(wǎng)組成的重要部分之一。輸電纜分布廣泛，自然環(huán)境復(fù)雜，輸電纜及桿塔附件長期暴露在野外，會受到持續(xù)的機械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復(fù)更換，原來微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積停電，從而造成極大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的社會影響，若不及時發(fā)現(xiàn)并維護，會造成大面積的停電與經(jīng)濟損失，因此為保證輸電纜的穩(wěn)定，需要定期的巡檢與維護。
[0003]特別是我國地域遼闊，氣候條件多變，在某些地區(qū)會經(jīng)常出現(xiàn)輸線纜覆冰雪現(xiàn)象，覆冰雪會引起倒塔、斷線、舞動、覆冰閃絡(luò)等多種災(zāi)害，對架空線路的安全運行造成嚴(yán)重危害。所以更要加強對輸線纜的巡檢和除冰處理，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。
[0004]目前普遍的巡檢方法都為人工巡檢方法，巡檢精度低，勞動強度高，危險系數(shù)大，難以保證巡檢到位率。且受自然環(huán)境的影響，有些地區(qū)人員和車輛難以到達，惡劣的作業(yè)環(huán)境甚至威脅到工作人員的人身安全。當(dāng)前，輸電線路增長速度飛速增加，高山大嶺線路比例增多，人工巡線難度增大，遇有惡劣氣候故障發(fā)生時巡線難度和危險性更大，并且效率低，除冰效果不好，而且因為覆冰的影響，作業(yè)難度大，容易造成傷亡事故。
[0005]且在高壓纜索上有包括防振錘、絕緣串子、壓接管這類纜索輔助裝置在內(nèi)的多種障礙物，機器人在巡檢或者除冰過程中，同時還需要上，下耐張塔，避開引流線和防振錘等障礙物，保證巡檢和除冰的順利進行，為解決上述問題，設(shè)計一款具有纜索攀爬越障的巡線除冰機器人對于電力系統(tǒng)的維護有較大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種巡線除冰機器人及其越障方法，機器人可以跨越輸電線路上或者懸索上障礙物，沿線路自動行走，完成對輸電線路或者懸索的巡檢及除冰處理，最大限度的減小覆冰對輸電線路的影響，保證供電安全。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供的一種巡線除冰機器人，包括機體，在機體兩側(cè)分別設(shè)置有一個運動臂，所述運動臂的上端設(shè)置有主動輪和除冰輪，所述主動輪和除冰輪均連接驅(qū)動電機，所述主動輪通過推桿安裝在除冰輪上方，所述主動輪和除冰輪之間架設(shè)待巡檢線纜，機體的底板上安裝有第一電機和第二電機，所述第一電機輸出軸連接第一軸，所述第一軸外圍套接有第二軸，所述第二軸與運動臂下端連接，所述第二電機輸出軸上設(shè)置有第一凸輪和第二凸輪，所述第二凸輪相對所述第一凸輪旋轉(zhuǎn)90度，所述第一凸輪推動第一推桿，所述第一推桿在第二軸的徑向方向上鎖住第二軸，所述第二軸被所述第一軸帶動沿軸向方向伸縮，推動運動臂沿所述第一軸的軸線方向伸縮，所述第二凸輪推動第二推桿，所述第二推桿在第二軸的軸向方向上鎖住第二軸，所述第二軸被所述第一軸帶動旋轉(zhuǎn)運動，推動運動臂沿所述機體側(cè)壁方向擺動，底板上還安裝有蓄電裝置，機體前后部安裝有探測器。
[0009]所述第二軸表面沿軸向設(shè)置有第一凹槽，當(dāng)所述第一凸輪推動所述第一推桿時，所述第一推桿位于所述第一凹槽內(nèi)，限制第二軸的軸向轉(zhuǎn)動；所述第二軸表面沿徑向設(shè)置有第二凹槽，當(dāng)所述第二凸輪推動所述第二推桿時，所述第二推桿位于所述第二凹槽內(nèi)，限制第二軸的軸向平動。
[0010]所述主動輪包括第四齒輪，所述第四齒輪與設(shè)置在所述驅(qū)動電機輸出軸上的第三齒輪相嚙合，所述第四齒輪同軸設(shè)置行走裝置，所述行走裝置遠離所述第四齒輪的一側(cè)設(shè)置有限位裝置。
[0011]所述行走裝置包括兩個卡盤，兩卡盤內(nèi)側(cè)分別安裝有側(cè)刀片，所述側(cè)刀片之間設(shè)置有橡膠環(huán)，靠近第四齒輪一側(cè)設(shè)置有剎車片，所述剎車片上設(shè)置有剎車器。
[0012]所述除冰輪包括第二齒輪，所述第二齒輪與設(shè)置在所述驅(qū)動電機輸出軸上的第一齒輪相嚙合，所述第二齒輪同軸設(shè)置除冰裝置，所述除冰裝置遠離所述第二齒輪的一側(cè)設(shè)置有限位裝置。
[0013]所述除冰裝置包括兩個刀片，兩刀片內(nèi)側(cè)分別安裝有側(cè)刀片，所述側(cè)刀片之間設(shè)置有橡膠環(huán)。
[0014]所述限位裝置為限位螺栓。
[0015]所述蓄電裝置為電池，所述電池上端包覆有封閉線圈。
[0016]所述除冰輪連接第二驅(qū)動電機。
[0017]所述機體前部和后部均安裝有攝像頭。
[0018]所述第一電機輸出軸通過齒輪組連接第一軸，所述齒輪組卡裝在底座上設(shè)置的支架上。
[0019]所述兩個運動臂分別設(shè)置在機體的前部及后部。
[0020]所述機體上卡扣連接有外罩，所述外罩PVC塑料材質(zhì)。
[0021]本發(fā)明巡線除冰機器人的越障方法，其具體步驟如下:
[0022]第一步:啟動所述驅(qū)動電機，帶動機器人在待巡檢線纜上向前移動，此時除冰輪對線纜上包覆的冰層進行除冰；
[0023]第二步:當(dāng)探測器探測到前方有障礙物時，關(guān)閉驅(qū)動電機，機器人設(shè)有分別連接于機體的兩側(cè)的前運動臂和后運動臂，調(diào)整前運動臂上的推桿上升，解除前運動臂上主動輪對纜索的夾緊；
[0024]第三步:第一電機帶動前運動臂沿所述機體側(cè)壁方向擺動，前運動臂向前延伸，使前運動臂低于障礙物時停止；
[0025]第四步:第一電機帶動前運動臂沿所述第一軸的軸線方向伸縮，當(dāng)前運動臂伸出到輪的最末端所在平面與纜索無接觸時停止；
[0026]第五步:啟動后機械臂上主動輪的驅(qū)動電機，使機體前移，當(dāng)前運動臂越過障礙物或者能觸碰到懸垂線時停止；
[0027]第六步:使第一電機反轉(zhuǎn)，前運動臂執(zhí)行逆過程，前運動臂收縮，回轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，通過推桿調(diào)整前運動臂的主動輪高度，使其夾緊纜索，前運動臂越障完成；
[0028]第七步:調(diào)整后運動臂上的推桿上升，解除后運動臂上主動輪對纜索的夾緊；
[0029]第八步:第一電機帶動后運動臂沿所述第一軸的軸線方向伸縮，當(dāng)后運動臂伸出到輪的最末端所在平面與纜索無接觸時停止；
[0030]第九步:啟動前運動臂上主動輪的驅(qū)動電機，使機體前移，當(dāng)后運動臂越過障礙物或者掛接到懸垂線時停止；
[0031]第十步:使第一電機反轉(zhuǎn)，所述第一電機帶動后運動臂收縮，調(diào)整后運動臂的主動輪高度，使其夾緊纜索，后運動臂越障完成，繼續(xù)對線纜進行巡檢或除冰作業(yè)。
[0032]本發(fā)明巡線除冰機器人及其越障方法的有益效果:采用雙臂式設(shè)計，相比于多臂式越障機器人，機構(gòu)運動簡單、機械結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、運動較靈活，能夠自動越障，也能人為控制其越障，還能夠?qū)|索進行除冰，且輪式和臂式結(jié)合的運動方式可以使除冰和巡線的效率大大提高；通過改變輪的限位螺栓，使機器能適應(yīng)不同粗細的電纜，實用性更強；不僅能實現(xiàn)電纜的攀爬，還能實現(xiàn)桿狀物(如懸索橋的懸索)的攀爬。
【附圖說明】
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[0033]圖1為本發(fā)明巡線除冰機器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為本發(fā)明巡線除冰機器人的機體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖3為本發(fā)明巡線除冰機器人的除冰輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖4為本發(fā)明巡線除冰機器人的除冰輪的除冰裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖5為本發(fā)明巡線除冰機器人的主動輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖6為本發(fā)明巡線除冰機器人的主動輪的行走裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖7為本發(fā)明巡線除冰機器人的運動臂伸縮運動狀態(tài)示意圖。
[0040]圖8為本發(fā)明巡線除冰機器人的運動臂旋轉(zhuǎn)運動狀態(tài)示意圖。
[0041]1-機體，2-運動臂，3-主動輪，4-除冰輪，5-電磁推桿，6_底板，7_第一電機，8_第二電機，9-第一軸，10-第二軸，11-第一凸輪，12-第二凸輪，13-第一推桿，14-第二推桿，15-蓄電裝置，16-探測器，17-第二齒輪，18-第四齒輪，19-卡盤，20-側(cè)刀片，21-橡Jj父環(huán)，22-剎車片，23-剎車器，24-第一齒輪，25-第二齒輪，26-刀片，27-限位螺栓，28-封閉線圈，29-攝像頭，30-支架，31-外罩，32-第一凹槽，33-第二凹槽，34-驅(qū)動電機。
【具體實施方式】
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[0042]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0043]根據(jù)圖1?圖8所示，一種巡線除冰機器人，包括機體1，在機體前后部分別設(shè)置有一個運動臂2，所述運動臂2的上端設(shè)置有主動輪3和除冰輪4，所述主動輪3和除冰輪4均連接驅(qū)動電機34，所述主動輪3通過電磁推桿5安裝在除冰輪4上方，所述主動輪3和除冰輪4之間架設(shè)待巡檢線纜，機體I的底板6上安裝有第一電機7和第二電機8，所述第一電機7輸出軸通過齒輪組連接第一軸9，所述齒輪組卡裝在底座上設(shè)置的支架30上，所述第一軸9與第二軸10通過內(nèi)螺紋套接傳動，所述第二軸10與運動臂下端連接，所述第二電機8輸出軸上設(shè)置有第一凸輪11和第二凸輪12，所述第二凸輪12相對所述第一凸輪11旋轉(zhuǎn)90度，所述第一凸輪11通過滾輪推動第一推桿13，所述第一推桿13在第二軸10的徑向方向上鎖住第二軸10，所述第二軸10被所述第一軸9帶動沿軸向方向伸縮，推動運動臂沿所述第一軸9的軸線方向伸縮，所述第二凸輪12通過滾輪推動第二推桿14，所述第二推桿14在第二軸10的軸向方向上鎖住第二軸10，所述第二軸10被所述第一軸9帶動旋轉(zhuǎn)運動，推動運動臂沿所述機體側(cè)壁方向擺動，底板6上還安裝有蓄電裝置15，蓄電裝置上包覆有封閉線圈28，對機體運動過程中的震動起阻礙作用，實現(xiàn)減震的效果，機體I前后部安裝有探測器16和攝像頭29，可以監(jiān)測線路的運行狀況，可以減輕工人巡線的勞動強度，所述機體上卡扣連接有外罩31，所述外罩PVC塑料材質(zhì)。
[0044]所述第二軸10表