一种电力电缆线自动除冰无人机的制作方法

本发明涉及电力系统供电维护技术领域，具体涉及一种电力电缆线自动除冰无人机。

背景技术：

随着电网技术的发展，远程电力输送已经逐渐覆盖在全国各地，电力输电线满足了城市和农村的发展，电网输电线路是不可替代的能源传输线。我国幅员辽阔，电网遍布在全国各地，每年一到冬季，尤其是北方地区，室外温度极低，长期的雨雪天气容易导致远程高压输电线路表面结冰，结冰后的输电线路重量增加，使得输电线路出现断裂的现象甚至出现输电线路铁塔倒塌的极端状况，输电中断给人们生活带来了极大的不便，也为国家造成重大经济损失。目前我国高压线路出冰工作主要依赖人工除冰，人工除冰的方式不仅效率低下且存在极大的安全隐患，容易造成坠落和触电事故。此外，在复杂地形的高压输电线路进行除冰更加困难，极大浪费了人力物力。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种针对电缆线的除冰装置，它除冰效率高，能够适应复杂地形。

本发明采用如下技术方案以弥补现有技术的不足。一种电力电缆线自动除冰无人机，包括无人机本体、云台以及除冰机械手；所述除冰机械手通过云台固定连接在所述无人机本体下部，所述除冰机械手包括u型基座、步进电机、固定板、机械爪、破冰钻以及破冰刀；所述破冰钻和破冰刀安装于机械爪；机械爪安装于u型基座并由步进电机驱动进而带动破冰钻和破冰刀对电缆线进行除冰。

进一步地，所述云台包括承重臂、y型连接件、y滑动轴、x滑动轴、u型连接件、x向定位弹簧以及y向定位弹簧；所述y型连接件倒置并通过承重臂连接于无人机本体，所述y型连接件设置有y向通孔并通过所述y向通孔与所述y滑动轴配合；所述u型连接件设置有x向通孔并通过所述x向通孔与所述x滑动轴配合，所述u型连接件数量为两个并且分列于y滑动轴两端，所述u型连接件设置有固定孔，所述u型连接件通过固定孔固定在y滑动轴的相应端部，所述x滑动轴穿过x向通孔并滑动套接在u型连接件上，所述y型连接件滑动地套接在y滑动轴；所述y向定位弹簧数量为两根，y向定位弹簧分别固定在所述y向通孔两侧并穿套在所述y滑动轴上；所述x向定位弹簧数量为四根，x向定位弹簧固定在两个u型连接件x向通孔外两侧，并套接在x滑动轴上。

进一步地，所述u型基座前后两侧成型有前挡板和后挡板，所述云台的x滑动轴固定安装在所述前挡板和后挡板之间，所述u型基座中部设置有用于安装步进电机的步进电机安装槽，所述步进电机固定在步进电机安装槽内；所述机械爪数量为两个，所述机械爪对称设置在u型基座前挡板和后挡板上，所述机械爪包括第一机械手指、第二机械手指、第一连接件、第二连接件、啮合齿轮、伺服电机和距离传感器；所述啮合齿轮的主动齿轮与步进电机主轴连接；所述第一机械手指与第二机械手指顶部设置有连接孔，所述第一机械手指与第二机械手指对称设置并通过连接孔铰接在固定板内侧，所述第一机械手指和第二机械手指夹持部中部对称设置有弧形凹槽，弧形凹槽内对称设置有一对距离传感器；所述第一连接件固定于啮合齿轮的主动齿轮并与第一械手指连接形成第一摆动导杆机构；第二连接件固定于啮合齿轮的从动齿轮并与第二械手指连接形成第二摆动导杆机构；所述第一机械手指与第二机械手指底部均设置有伺服电机安装槽；所述伺服电机一一对应的安装固定在伺服电机安装槽内，所述破冰钻数量为两个，所述破冰钻分别安装在u型基座前挡板两个机械手指的伺服电机主轴；所述破冰刀数量为两个，所述破冰刀分别安装在u型基座后挡板两个机械手指的伺服电机主轴。

进一步地，所述无人机本体为六旋翼无人机。这样，旋翼产生的风力更大，能够在除冰机械手完成除冰工作后吹除电缆线上残余的冰渣。

进一步地，所述步进电机主轴穿过u型基座前挡板和后挡板。这样，步进电机就能够同时驱动安装在u型基座前挡板与后挡板的机械爪。

进一步地，所述u型基座前挡板和后挡板的距离与x滑动轴长度相等。这样，x滑动轴能够适配并安装在u型基座前挡板和后挡板上。

进一步地，所述承重臂、x滑动轴以及y滑动轴为中空轴件。这样，能够减轻云台自重，提升工作效率。

进一步地，所述无人机本体设置有减料孔。这样，无人机本体自重减轻，能够延长电力电缆线自动除冰无人机工作时间。

再进一步地，所述固定板大小与u型基座前挡板和后挡板大小相同。这样，固定板和挡板组合可以挡住机械爪内部零部件。

具体作业时，人工遥控操作下将电力电缆线自动除冰无人机升空至高空线缆位置，无人机除冰机械手靠近电缆线，使电缆线处于第一机械手指与第二机械手指夹持部之间，随即通过距离传感器进行巡线飞行除冰工作。无人机本体通过云台连接带动除冰机械手升空。云台通过x滑动轴和u型连接件、y滑动轴和y型连接件之间的滑动配合以及x向定位弹簧和y向定位弹簧的定位，使得云台在带动除冰机械手空间作业时有x轴和y轴两个自由度方向的运动，除冰机械手能够进行移动作业和柔性作业，降低了除冰机械手在作业过程中对电缆线本身造成破坏。安装在机械爪上的距离传感器的检测控制步进电机旋转角度，在步进电机转动下，啮合齿轮旋转带动第一连接件和第二连接件旋转，联动控制第一机械手指与第二机械手指的张开角度，使得第一机械手指与第二机械手指的夹持部和电缆线保持适当距离。伺服电机的转动使破冰钻旋转，破冰钻进而使电缆线上凝结的冰块破碎掉落，为了提高除冰效果，破冰刀在伺服电机带动下进行二次除冰，清理电缆线残余冰块。同时无人机本体在旋翼风力作用下将电缆线上残余冰渣吹除。

本发明的有益效果是：本发明设置了x轴和y轴弹性定位云台消除了无人机飞行过程中产生的误差，云台的两个自由度滑动定位设置与活动式机械手指的设置配合距离传感器保证了在除冰过程中不会破坏到电缆线本体，有效提升了除冰工作的安全性。高空自动化除冰作业，除冰效果明显，安全性高，解决了电缆线低温环境下结冰后人工除冰难、效率低的问题，保证了恶劣环境下电力输送的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的除冰机械手的立体图。

图3为本发明的除冰机械手的侧视图。

图4为本发明的除冰机械手的剖视图。

图5为本发明的云台的立体图。

其中：1-无人机本体，101-减料孔，2-云台，201-承重臂，202-y型连接件，203-u型连接件，204-x滑动轴，205-固定孔，206-y滑动轴，207-x向通孔，208-y向通孔，209-y向定位弹簧，210-x向定位弹簧，3-除冰机械手，301-步进电机，302-后挡板，303-啮合齿轮，304-固定板，305-第一机械手指，306-第二机械手指，307-破冰刀，308-伺服电机，309-破冰钻，310-距离传感器，311-夹持部，312-第一连接件，313-第二连接件，314-连接孔，315-伺服电机安装槽，316-u型基座，3161-步进电机安装槽，317-条型槽，318-机械爪，319-前挡板

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2、图3、图4和图5：一种电力电缆线自动除冰无人机，包括无人机本体1、云台2以及除冰机械手3；所述除冰机械手3通过云台2固定连接在所述无人机本体1下部，所述除冰机械手3包括u型基座316、步进电机301、固定板304、机械爪318、破冰钻309以及破冰刀307；所述破冰钻309和破冰刀307安装于机械爪318；机械爪318安装于u型基座316并由步进电机301驱动进而带动破冰钻309和破冰刀307对电缆线进行除冰。

如图5所示：所述云台2包括承重臂201、y型连接件202、y滑动轴206、x滑动轴204、u型连接件203、x向定位弹簧210以及y向定位弹簧209；所述y型连接件202倒置并通过承重臂201连接于无人机本体1，所述y型连接件202设置有y向通孔208并通过所述y向通孔208与所述y滑动轴206配合；所述u型连接件203设置有x向通孔207并通过所述x向通孔207与所述x滑动轴204配合，所述u型连接件203数量为两个并且分列于y滑动轴206两端，所述u型连接件203设置有固定孔205，所述u型连接件203通过固定孔205固定在y滑动轴206的相应端部，所述x滑动轴204穿过x向通孔207并滑动套接在u型连接件203上，所述y型连接件202滑动地套接在y滑动轴206；所述y向定位弹簧209数量为两根，y向定位弹簧209分别固定在所述y向通孔208两侧并穿套在所述y滑动轴206上；所述x向定位弹簧210数量为四根，x向定位弹簧210固定在两个u型连接件203x向通孔207外两侧，并套接在x滑动轴204上。

如图2、图3、图4所示：所述u型基座316前后两侧成型有前挡板319和后挡板302，所述云台2的x滑动轴204固定安装在所述前挡板319和后挡板302之间，所述u型基座316中部设置有用于安装步进电机301的步进电机安装槽3161，所述步进电机301固定在步进电机安装槽3161内；所述机械爪318数量为两个，所述机械爪318对称设置在u型基座316前挡板319和后挡板302上，所述机械爪318包括第一机械手指305、第二机械手指306、第一连接件、第二连接件312、啮合齿轮303、伺服电机308和距离传感器310；所述啮合齿轮303的主动齿轮与步进电机301主轴连接；所述第一机械手指305与第二机械手指306顶部设置有连接孔314，所述第一机械手指305与第二机械手指306对称设置并通过连接孔314铰接在固定板304内侧，所述第一机械手指305和第二机械手指306夹持部311中部对称设置有弧形凹槽，弧形凹槽内对称设置有一对距离传感器310；所述第一连接件312固定于啮合齿轮303的主动齿轮并与第一械手指305连接形成第一摆动导杆机构；第二连接件313固定于啮合齿轮303的从动齿轮并与第二械手指306连接形成第二摆动导杆机构；所述第一机械手指305与第二机械手指306底部均设置有伺服电机安装槽315；所述伺服电机308一一对应的安装固定在伺服电机安装槽315内，所述破冰钻309数量为两个，所述破冰钻309分别安装在u型基座316前挡板319两个机械手指的伺服电机主轴；所述破冰刀307数量为两个，所述破冰刀307分别安装在u型基座316后挡板302两个机械手指的伺服电机主轴。

如图1、图2、图3、图4和图5所示：所述无人机本体1为六旋翼无人机；这样，旋翼产生的风力更大，能够在除冰机械手3完成除冰工作后后吹除电缆线上残余的冰渣。步进电机301主轴穿过u型基座316前挡板319和后挡板302；这样，步进电机301就能够同时驱动安装在u型基座316前挡板319与后挡板302的机械爪。u型基座316前挡板和后挡板302之间的距离与x滑动轴204长度相等；这样，x滑动轴204能够适配并安装在u型基座316前挡板319和后挡板302上。所述承重臂201、x滑动轴204以及y滑动轴206为中空轴件；这样，能够减轻云台自重，提升工作效率。无人机本体1设置有减料孔101；这样，无人机本体自重减轻，能够延长电力电缆线自动除冰无人机工作时间。固定板304大小与u型基座316前挡板319和后挡板302大小相同；这样，固定板和挡板组合可以挡住机械爪318内部零部件。

如图1、图2、图3、图4和图5所示：具体作业时，人工遥控操作下将电力电缆线自动除冰无人机升空至高空线缆位置，无人机除冰机械手3靠近电缆线，使电缆线处于第一机械手指305与第二机械手指306夹持部311之间，随即通过距离传感器310进行巡线飞行除冰工作。无人机本体1通过云台2连接带动除冰机械手3升空。云台2通过x滑动轴204和u型连接件203、y滑动轴206和y型连接件202之间的滑动配合以及x向定位弹簧和y向定位弹簧的定位，使得云台2在带动除冰机械手3空间作业时有x轴和y轴两个自由度方向的运动，除冰机械手3能够进行移动作业和柔性作业，降低了除冰机械手3在作业过程中对电缆线本身造成破坏。安装在机械爪上318的距离传感器310的检测控制步进电机301旋转角度，在步进电机301转动下，啮合齿轮303旋转带动第一连接件312和第二连接件313旋转，联动控制第一机械手指305与第二机械手指306的张开角度，使得第一机械手指305与第二机械手指306的夹持部311和电缆线保持适当距离。伺服电机315的转动使破冰钻309旋转，破冰钻309进而使电缆线上凝结的冰块破碎掉落，为了提高除冰效果，破冰刀307在伺服电机308带动下进行二次除冰，清理电缆线残余冰块。同时六旋翼无人机本体1在旋翼风力作用下将电缆线上残余冰渣吹除。

故本发明具有除冰自动化程度高、除冰效率高等优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。