CN102709859B - 输电线路除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供输电线路除冰机器人，包括除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构、越障机构，驱动机构包括驱动电机和电机座，除冰机构和夹紧机构与电机座固定，支撑机构的上端连接电机座，支撑机构固定在越障机构上；所述的除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构有两组且对称相向布置；本发明不仅可以跨越线上多种障碍，还可以跨过杆塔实现多档线路之间自动除冰作业。

Description

输电线路除冰机器人

技术领域

本发明涉及的是一种带有越障装置的机器人。

背景技术

由于输电线路上的覆冰和积雪，常引起线路跳闸、断线、倒杆、绝缘子闪络和通信中断等事故。近几年我国因输电线路覆冰引发大量的安全事故，给国家带来巨大的经济损失。目前，利用除冰机器人对输电线路进行除冰作业处于初步应用阶段，机器人除冰具有成本低，操作简单，提高效率，保障员工安全等优点。

应用输电线路多线同步除冰机器人除冰时，当遇到线上障碍时需要机器人能够跨越障碍，当在一档内完成任务需要跨档时需要机器人能跨越杆塔，继续除冰。因此，为了提高效率，减少线路工作人员反复的攀登杆塔安装或者卸载机器人的次数，为此需要机器人能够越障跨越杆塔连续除冰作业。

发明内容

本发明的目的在于提供不仅可以跨越线上多种障碍，并且可以跨过杆塔实现多档线路之间自动除冰作业的输电线路除冰机器人。

本发明的目的是这样实现的：

本发明输电线路除冰机器人，其特征是：包括除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构、越障机构，驱动机构包括驱动电机和电机座，除冰机构和夹紧机构与电机座固定，支撑机构的上端连接电机座，支撑机构固定在越障机构上；所述的除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构有两组且对称相向布置；所述的越障机构包括电机、小齿轮、大齿轮、左齿轮、右齿轮、转向齿轮、左端齿条、右端齿条、传动轴、左导轨、右导轨、左伸缩臂、右伸缩臂，电机连接小齿轮，小齿轮连接大齿轮，大齿轮、左齿轮、右齿轮均安装在传动轴上，右齿轮与转向齿轮啮合，左伸缩臂与左导轨和左端齿条相连，右伸缩臂与右导轨和右端齿条相连，左齿轮与左端齿条啮合带动左伸缩臂移动，转向齿轮与右端齿条啮合带动右伸缩臂移动。

本发明还可以包括：

1、所述的越障机构还包括控制箱体、旋转电机、旋转蜗杆、旋转涡轮、转动传动轴、右导轨架、旋转支架，右导轨架安装在右导轨外面，旋转电机、旋转支架安装在控制箱体里，旋转电机、旋转蜗杆、旋转涡轮依次相连，旋转涡轮与右导轨架固连，右导轨架与旋转支架通过轴承相连。

2、所述的两个支撑机构分别安装在越障机构的左伸缩臂上和右伸缩臂上。

3、所述的支撑机构包括上支撑臂、下支撑臂、支撑臂摆动电机、小锥齿轮、大锥齿轮、转动轴，上支撑臂和下支撑臂通过深沟球轴承相连，支撑臂摆动电机连接小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，转动轴与大锥齿轮周向联接，转动轴穿过下支撑臂固定在上支撑臂里并带动上支撑臂摆动。

4、所述的上支撑臂上安装定位销，下支撑臂上设置限位沟槽，定位销沿限位沟槽移动。

5、所述的夹紧机构包括夹紧机构电机、夹紧机构小齿轮、夹紧机构大齿轮、轴、转动蜗轮、转动蜗杆、线缆夹紧手，转动蜗杆安装在轴上，转动蜗轮连接转动蜗杆，线缆夹紧手连接转动蜗杆，所述的线缆夹紧手、转动蜗轮、转动蜗杆有两组，两个线缆夹紧手配合完成夹持、松开动作，夹紧机构大齿轮安装在轴上并与夹紧机构小齿轮啮合，夹紧机构小齿轮连接夹紧机构电机。

6、还包括夹手小臂，夹手小臂安装在转动蜗轮和线缆夹紧手之间。

7、所述的除冰机构包括除冰棒、底座、转轴，所述的除冰棒有四个、均匀的安装在底座上，转轴与驱动机构相连、并与底座固定。

本发明的优势在于：本发明不仅可以跨越线上多种障碍，还可以跨过杆塔实现多档线路之间自动除冰作业。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的主视图；

图3为越障控制机构剖面图A；

图4为越障控制机构剖面图B；

图5为支撑机构剖面图；

图6为夹紧机构剖面图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明由除冰机构Ⅰ、驱动机构Ⅱ、夹紧机构Ⅲ、支撑机构Ⅳ和越障控制机构Ⅴ组成。

所述的越障控制机构Ⅴ由越障控制电机1、电机减速器2、越障控制电机座3、轴承座4、深沟球轴承5、越障控制电机旋转轴6、电机输出小齿轮7、控制箱体8、轴承端盖9、大齿轮10、左齿轮11、传动轴12、左端齿条13、左伸出臂14、左导轨15、左导轨架16、右伸出臂17、右导轨18、右导轨架19、右齿条20、右齿轮21、转向齿轮22、轴套23、右端盖24、深沟球轴承25、转动传动轴26、深沟球轴承27、旋转支架28、旋转涡轮29、传动齿轮30、旋转蜗杆31、轴承座32、传动齿轮33、旋转电机34等组成。

所述的支撑机构Ⅳ由上支撑臂35、深沟球轴承36、限位沟槽37、大锥齿轮38、转动轴39、电机输出转动轴40、小锥齿轮41、输出轴固定销42、电机减速器43、电机座44、支撑臂摆动电机45、下支撑臂46等构成。

所述的夹紧机构Ⅲ由线缆夹紧手47、夹手小臂48、橡胶垫49、转动涡轮50、轴承端盖51、深沟球轴承52、蜗杆53、夹紧机构外壳54、夹紧机构电机55、电机减速器56、电机座57、电机输出轴固定销58、小齿轮59、电机输出转动轴60、大齿轮61、轴套62等组成。

所述的越障控制机构Ⅴ中，越障控制电机1和电机减速器2通过越障控制电机座3固定在控制箱体8上，越障控制电机1的输出轴通过平键与越障控制电机旋转轴6周向联接，越障控制电机旋转轴6分别通过左右两个深沟球轴承5与左右两个轴承座4轴向固定，轴承座4的左端由通过螺钉固定轴承端盖9，同时轴承端盖9将深沟球轴承5轴向定位，越障控制电机旋转轴6通过平键将电机输出小齿轮7周向联接，电机输出小齿轮7左端通过轴套轴向定位，电机输出小齿轮7与大齿轮10齿轮配合。传动轴12左端的轴肩通过左齿轮11、轴套、深沟球轴承和轴承左端盖轴向固定，大齿轮10通过传动轴12中部的轴肩和圆螺母轴向固定，右齿轮20通过传动轴12右端的轴肩、轴套、轴承和右端盖23轴向固定，左齿轮11、大齿轮10和右齿轮20分别通过平键与传动轴12周向联接。左齿轮11与左端齿条13配合，左端齿条13通过螺钉与左伸出臂14固定连接，左伸出臂14通过螺钉与左导轨15固定联接，左导轨15与左导轨架16配合左导轨架16的下端与控制箱体8固定连接。右齿轮21与转向齿轮22配合，转向齿轮22通过平键与转动传动轴26周向联接，转向齿轮22通过转动传动轴26的轴肩和圆螺母与转动传动轴26轴向固定，转动传动轴26深沟球轴承27和圆螺母与旋转支架28固定连接，右齿轮21与右齿条20配合，右齿条20通过螺钉与右伸出臂17固定连接，右伸出臂17通过螺钉与右导轨18固定联接，右导轨18与右导轨架19配合，右导轨架19通过轴承与旋转支架28轴向固定，右导轨架19通过螺钉与旋转涡轮29联接固定。旋转涡轮29与旋转蜗杆31配合，旋转蜗杆31通过轴承与轴承座32轴向固定，旋转电机34通过平键与传动齿轮30周向联接。

如图5所示，所述的支撑Ⅳ机构中，支撑臂摆动电机45和电机减速器43通过螺钉与电机座44固定联接，电机座44通过螺钉与下支撑臂46固定联接，支撑臂摆动电机45通过输出轴固定销42与电机输出转动轴40固定联接，电机输出转动轴40另一端通过平键与小锥齿轮41周向联接，小锥齿轮41一端与电机输出转动轴40的轴肩轴向定位另一端通过圆螺母轴向定位。小锥齿轮41与大锥齿轮38配合，即小锥齿轮41带动大锥齿轮38旋转，大锥齿轮38通过转动轴39和圆螺母轴向定位，通过平键与转动轴39周向联接，即大锥齿轮38转动轴39带动上支撑臂35旋转，上支撑臂35的凸台通过深沟球轴承36与下支撑臂46周向联接。上支撑臂35凸台上的定位销与下支撑臂46的限位沟槽37配合，即上支撑臂35沿着下支撑臂46的限位沟槽37的轨迹旋转。

如图6所示，所述的加紧机构Ⅲ中，夹紧机构电机55与电机减速器56固定联接，并且通过螺钉固定在电机座57上，电机座57上通过螺钉固定在夹紧机构外壳54上。夹紧机构电机55的输出轴通过电机输出轴固定销58与电机输出转动轴60固定联接，电机输出转动轴60的轴肩与小齿轮59轴向定位，小齿轮59右端通过圆螺母轴向定位并且小齿轮59通过平键与电机输出转动轴60周向联接，即夹紧机构电机55转动通过电机输出转动轴60带动小齿轮59旋转。小齿轮59与大齿轮61配合，大齿轮61通过平键与蜗杆轴周向联接，大齿轮61右端通过圆螺母轴向定位，左端通过轴套62和深沟球轴承轴向定位。蜗杆轴的两端对称布置两个蜗杆分别是左旋和右旋，蜗杆53的左旋和右旋部分分别与两个转动涡轮50配合，即蜗杆转动带动两个转动涡轮50相对转动。转动涡轮轴通过平键与夹手小臂48周向联接，夹手小臂48通过螺钉固定联接线缆夹紧手47，即转动涡轮50转动带动线缆夹紧手47转动。橡胶垫49通过螺钉与夹紧机构外壳54的下端固定联接。

工作原理：所述的高压线自动除冰机器人越障除冰过程为躲避障碍动作、跨越障碍动作、回落线缆动作、夹紧和松开电缆动作、跨越杆塔动作，具体如下：

1）躲避障碍动作支撑臂摆动电机45通过电机输出转动轴40带动小锥齿轮41转动，小锥齿轮41与大锥齿轮38齿轮配合，大锥齿轮38与转动轴39周向联接，因此转动轴39随之转动。转动轴39的一段带动上支撑臂35摆动，上支撑臂35的凸台上安装有定位销，定位销只能沿着限位沟槽37限位移动，因此能够限制上支撑臂35转动范围防止摆角过大。上支撑臂35顶部与驱动机构固定联接，从而带动驱动机构沿一定角度摆动，脱离线缆，实现躲避障碍动作。

2）跨越障碍动作越障控制电机1通过越障控制电机旋转轴6带动电机输出小齿轮7转动，小齿轮7与大齿轮10配合带动传动轴12转动，传动轴12上与左齿轮11和右齿轮21周向联接，所以左齿轮11和右齿轮21也随之转动，左齿轮11通过配合的左端齿条13带动左伸出臂14沿着左导轨架16移动。右端，右齿轮21与转向齿轮22齿轮配合，使得转向齿轮22相反方向转动，转向齿轮22与右齿条20配合带动右伸出臂17沿着右导轨架19与左伸出臂14相反方向移动，从而实现左右伸出臂的同时相对运动，从而带动前驱动机构越过障碍。

3）回落线缆动作回落线缆动作与躲避线缆动作类似，是躲避线缆动作的逆过程。

4）夹紧和松开电缆动作当前驱动机构或者后驱动机构越过障碍时，为了保证机器人的稳定，需要后驱动机构或者前驱动机构夹住线缆。此时，夹紧机构电机55通过电机输出转动轴60带动小齿轮59转动，小齿轮59与大齿轮61齿轮配合，大齿轮61与蜗杆53周向联接，因此蜗杆53随之转动。蜗杆轴的两端对称布置两个蜗杆分别是左旋和右旋，蜗杆53的左旋和右旋部分分别与两个转动涡轮50配合，即蜗杆转动带动两个转动涡轮50相对转动。随着转动涡轮50的转动，左右两个线缆夹紧手47也相对转动，从而实现夹紧机构的夹线和松线动作。

5）跨越杆塔动作当机器人从一根线缆跨越杆塔到另一个跟电缆时，两根线缆具有一定的角度。此时，旋转电机34通过传动齿轮30和传动齿轮33带动旋转蜗杆31转动，旋转蜗杆31与旋转涡轮29配合，因此，旋转涡轮29随之转动。旋转涡轮29与右导轨架19固定联接，右导轨架19通过轴承27相对旋转支架28转动。右导轨架19的转动带着右伸出臂17上下俯仰转动。在躲避障碍动作、越障动作和回落线缆动作的配合下，从而实现跨越杆塔动作。

Claims (7)

1.输电线路除冰机器人，其特征是：包括除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构、越障机构，驱动机构包括驱动电机和电机座，除冰机构和夹紧机构与电机座固定，支撑机构的上端连接电机座，支撑机构固定在越障机构上；所述的除冰机构、驱动机构、夹紧机构、支撑机构有两组且对称相向布置；所述的越障机构包括电机、小齿轮、大齿轮、左齿轮、右齿轮、转向齿轮、左端齿条、右端齿条、传动轴、左导轨、右导轨、左伸缩臂、右伸缩臂，电机连接小齿轮，小齿轮连接大齿轮，大齿轮、左齿轮、右齿轮均安装在传动轴上，右齿轮与转向齿轮啮合，左伸缩臂与左导轨和左端齿条相连，右伸缩臂与右导轨和右端齿条相连，左齿轮与左端齿条啮合带动左伸缩臂移动，转向齿轮与右端齿条啮合带动右伸缩臂移动；

所述的越障机构还包括控制箱体、旋转电机、旋转蜗杆、旋转蜗轮、转动传动轴、右导轨架、旋转支架，右导轨架安装在右导轨外面，旋转电机、旋转支架安装在控制箱体里，旋转电机、旋转蜗杆、旋转蜗轮依次相连，旋转蜗轮与右导轨架固连，右导轨架与旋转支架通过轴承相连。

2.根据权利要求1所述的输电线路除冰机器人，其特征是：所述的两个支撑机构分别安装在越障机构的左伸缩臂上和右伸缩臂上。

3.根据权利要求2所述的输电线路除冰机器人，其特征是：所述的支撑机构包括上支撑臂、下支撑臂、支撑臂摆动电机、小锥齿轮、大锥齿轮、转动轴，上支撑臂和下支撑臂通过深沟球轴承相连，支撑臂摆动电机连接小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，转动轴与大锥齿轮周向联接，转动轴穿过下支撑臂固定在上支撑臂里并带动上支撑臂摆动。

4.根据权利要求3所述的输电线路除冰机器人，其特征是：所述的上支撑臂上安装定位销，下支撑臂上设置限位沟槽，定位销沿限位沟槽移动。

5.根据权利要求4所述的输电线路除冰机器人，其特征是：所述的夹紧机构包括夹紧机构电机、夹紧机构小齿轮、夹紧机构大齿轮、轴、转动蜗轮、转动蜗杆、线缆夹紧手，转动蜗杆安装在轴上，转动蜗轮连接转动蜗杆，线缆夹紧手连接转动蜗轮，所述的线缆夹紧手、转动蜗轮、转动蜗杆有两组，两个线缆夹紧手配合完成夹持、松开动作，夹紧机构大齿轮安装在轴上并与夹紧机构小齿轮啮合，夹紧机构小齿轮连接夹紧机构电机。

6.根据权利要求5所述的输电线路除冰机器人，其特征是：还包括夹手小臂，夹手小臂安装在转动蜗轮和线缆夹紧手之间。

7.根据权利要求6所述的输电线路除冰机器人，其特征是：所述的除冰机构包括除冰棒、底座、转轴，所述的除冰棒有四个、均匀的安装在底座上，转轴与驱动机构相连、并与底座固定。