一种用于高压线上的除冰越障机器人的制作方法

本发明属于高压线维护设备技术领域，具体涉及一种用于高压线上清除覆冰等杂物并可跨越高压线节点等障碍的用于高压线上的除冰越障机器人。

背景技术：

随着中国经济的飞速发展，高压线路密布全国各地，但是当冬季冻雨等自然灾害发生的时候，就会在线路上包裹厚厚的冰层，给高架塔增加了极大的额外载荷，造成大量输电设施损坏，给正常供电造成严重影响。除冰的方法有多种，其中人工除冰应用最普遍，但人工清除不仅劳动量大而且危险性高，因此机械除冰更具有应用前景。设计并制造能够清除高压线上覆冰的机器，以减少冻雨等自然灾害造成的巨大损失，避免人工清除的高工作量，高危险性，节省人力物力，保障高压线路正常输电，已成为大势所趋。山东大学曾制造巡线机器人，采用垂直伸缩臂，柔性水平臂，能够方便跨越防震锤，悬垂线夹等障碍物，其采用了三臂结构，重量较大；日本制造的魁北克巡线机器人，功能强大，并且已经投入实际使用，但魁北克巡线机器人没有越障能力，只能在两线塔间的电力线上工作。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的除冰设备不能越障的缺陷，提供一种能够集除冰、越障和巡线为一体的用于高压线上的除冰越障机器人。

具体地，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种用于高压线上的除冰越障机器人，其包括除冰模块和巡线模块；

所述除冰模块包括外壳、动力传动组件以及对称设置的一对甩锤组件，所述动力传动组件包括具备双输出轴的除冰电机、两个与所述除冰电机输出轴同轴相连的第一转动轴、分别安装在所述第一转动轴上的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮以及第一端固定安装在所述第二锥齿轮上的第二转动轴，所述甩锤组件固定安装在所述第二转动轴的第二端；

所述巡线模块包括结构相同并依次通过铰座组件活动连接的第一巡线模块、第二巡线模块和第三巡线模块；所述第一巡线模块和所述第二巡线模块之间、所述第二巡线模块和所述第三巡线模块之间分别设置有能使相邻的巡线模块产生角度偏移的转动机构；三个巡线模块分别包括壳体和固定在所述壳体内部的压线机构；

所述压线机构包括与所述壳体固定连接的压线电机安装座、安装在所述压线电机安装座上的压线电机、与所述压线电机输出轴同轴安装的压线丝杆、套设在所述压线丝杆上的压线螺母、安装在所述压线螺母上的第一压轮安装座、转动安装在所述第一压轮安装座上的第一压轮、与所述第一压轮安装座固定连接的第一连杆、分别与所述第一连杆两端铰接的两个第二连杆以及分别与两个所述第二连杆一端铰接且与所述壳体铰接的两个第三连杆；所述两个第三连杆上分别安装有第二压轮组件和行走压轮组件；

所述除冰模块与所述第一巡线模块之间设置提升机构，所述提升机构第一端与所述除冰模块连接，所述提升机构的第二端与所述第一巡线模块连接，所述提升机构能使除冰模块上下移动。

进一步地，所述转动机构包括与其中一个巡线模块的壳体固定连接的转动电机固定座、固定安装在所述转动电机固定座上的转动电机、与所述转动电机的输出轴同轴固定连接的第三转动轴、固定安装在所述第三转动轴上的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮为半圆形并固定安装在其相邻的所述第二巡线模块的壳体上。

进一步地，所述提升机构包括固定安装在所述第一巡线模块的壳体上的输出轴为丝杆的提升电机、连接在所述提升电机输出轴上的提升丝杆、套设在所述提升丝杆上的提升螺母固定板、一端与所述螺母固定板铰接的第一曲臂连杆、与所述第一曲臂连杆另一端铰接的第二曲臂连杆、与所述第二曲臂连杆固连并支撑在所述第一巡线模块壳体上的提升转动轴、固定安装在所述提升转动轴上的第一提升连杆、一端分别与所述第一提升连杆的一端铰接在同一点的第二提升连杆和第三提升连杆、与所述第二提升连杆另一端共同铰接在所述外壳同一点上的第四提升连杆以及与所述第四提升连杆另一端铰接的固定座，所述固定座固定安装在所述第一巡线模块上，所述第三提升连杆另一端铰接在所述外壳上。

进一步地，所述提升机构还包括弯矩消除组件，所述弯矩消除组件包括套设在所述提升转动轴上的法兰筒，所述法兰筒固定安装在第一巡线模块的壳体上，在所述法兰筒与所述提升转动轴之间设置轴承以减小两者之间的转动摩擦力。

进一步地，所述行走压轮组件包括固定安装在其中一个所述第三连杆上的行走电机安装板、固定安装在所述行走电机安装板上的行走电机、与所述行走电机的输出轴同轴固连的主动齿轮、与所述主动齿轮啮合的从动齿轮以及与所述从动齿轮同轴固连的第三压轮。

进一步地，所述第二压轮组件包括固定安装在另一个所述第三连杆上的压轮安装板以及转动连接在所述压轮安装板上的第二压轮；当压紧高压线时，所述第一压轮、第二压轮和所述第三压轮位于同一个竖直平面内；所述第二压轮和所述第三压轮位于同一个水平面上。

进一步地，所述甩锤组件中心具有安装圆孔，所述甩锤组件通过圆孔与第二转动轴固定连接，所述甩锤组件包括四个十字交叉设置的分支臂，所述分支臂的末端设置带尖锐部的破冰锤。

进一步地，所述第一巡线模块与第二巡线模块、第二巡线模块和第三巡线模块之间均具有转动限定组件，所述转动限定组件包括：与其中一个巡线模块的壳体固定连接转动限定杆、与所述另一个巡线模块的壳体固定连接的限定座以及固定安装在所述限定座上的限定轴；所述转动限定杆与所述限定轴转动连接。

进一步地，两个相邻的分支臂之间连接有加强杆。

相对于现有技术，本发明具有益效果是：

1、本发明通过三个巡线模块依次越过障碍，并且通过巡线模块之间的转动机构可以适应高压线具有一定角度情况下的越障，将高压线挂在巡线模块的三个压轮之间，并通过第三压轮的旋转带动除冰越障机器人沿高压线行走的同时，除冰模块对高压线进行除冰。本发明能够实现在除冰过程中能够越过电线塔或者高压线节点等障碍，能够灵活改变巡线路径。

2、本发明的提升机构能够调整除冰模块的高度以适应不同高度或者角度的高压线。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例整体结构示意图；

图2是本发明实施例除冰模块立体示意图；

图3是本发明实施例除冰模块部分结构示意图；

图4是本发明是实施例第一巡线模块结构示意图；

图5是本发明实施例第一巡线模块另一视角结构示意图；

图6是本发明实施例第二巡线模块结构示意图；

图7是本发明实施例巡线模块的部分结构示意图；

图8是本发明实施例巡线模块的第一压轮安装结构示意图；以及

图9是本发明实施例的提升机构的结构示意图。

图中:1、除冰模块，101、外壳，102、动力传动组件，121、除冰电机，122、第一转动轴，123、第一锥齿轮，124、第二锥齿轮，125、第二转动轴，103、甩锤组件，131、分支臂，132、破冰锤，133、加强杆，2、第一巡线模块，3、第二巡线模块，4、第三巡线模块，5、壳体，6、压线电机安装座，7、压线电机，8、压线丝杆，9、压线螺母，10、第一压轮安装座，11、第一压轮，12、第一连杆，13、第二连杆，14、第三连杆，15、转动电机固定座，16、转动电机，17、第三转动轴，18、第一齿轮，19、第二齿轮，20、提升电机，21、提升丝杆，22、提升螺母固定板，23、第一曲臂连杆，24、第二曲臂连杆，25、提升转动轴，26、第一提升连杆，27、第二提升连杆，28、第三提升连杆，29、第四提升连杆，30、固定座，31、法兰筒，32、行走电机安装板，33、行走电机，34、主动齿轮，35、从动齿轮，36、第三压轮，37、压轮安装板，38、第二压轮，39、转动限定杆，40、限定座，41、限定轴，42、角座。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图9所示的本发明的一种用于高压线上的除冰越障机器人的具体实施例，包括除冰模块1和巡线模块，巡线模块包括依次通过铰座组件活动连接的第一巡线模块2、第二巡线模块3和第三巡线模块4，三个巡线模块的结构相同。

参见图2和图3，除冰模块1设置在整个机器人的最前端，除冰模块1包括：外壳101、动力传动组件102以及对称设置的一对甩锤组件103，动力传动组件102包括：具备双输出轴的除冰电机121、两个与除冰电机121输出轴同轴相连的第一转动轴122、分别安装在第一转动轴122上的第一锥齿轮123和与第一锥齿轮123啮合的第二锥齿轮124，以及第一端固定安装在第二锥齿轮124上的第二转动轴125。其中第一锥齿轮123为小锥齿轮，第二锥齿轮124为大锥齿轮。甩锤组件103固定安装在第二转动轴125的第二端；除冰电机121通过电机支架安装在外壳101上。甩锤组件103中心具有安装圆孔，甩锤组件103通过圆孔与第二转动轴125固定连接，甩锤组件103包括四个十字交叉设置的分支臂131，分支臂131的末端设置带尖锐部的破冰锤132。为了对分支臂131的强度进行加强，两个相邻的分支臂131之间连接有加强杆133。两个甩锤组件103通过同一个电机驱动，相对转动捶打高压线上的积雪或冰。

参见图4-图8，每一个巡线模块分别包括壳体5和固定在壳体5内部的压线机构。壳体5外部设置有用于安装的角座42。结合图7和图8，压线机构包括与壳体5固定连接的压线电机安装座6、安装在压线电机安装座6上的压线电机7、与压线电机7输出轴同轴安装的压线丝杆8、套设在压线丝杆8上的压线螺母9、安装在压线螺母9上的第一压轮安装座10、转动安装在第一压轮安装座10上的第一压轮11、与第一压轮安装座10固定连接的第一连杆12、分别与第一连杆12两端铰接的两个第二连杆13以及分别与两个第二连杆13一端铰接且与壳体5铰接的第三连杆14；两个第三连杆14上分别安装有第二压轮组件和行走压轮组件。

参见图7，行走压轮组件包括：固定安装在其中一个第三连杆14上的行走电机安装板32、固定安装在行走电机安装板32上的行走电机33、与行走电机33的输出轴同轴固连的主动齿轮34、与主动齿轮34啮合的从动齿轮35以及与从动齿轮35同轴固连的第三压轮36。

参见图7，第二压轮组件包括固定安装在另一个第三连杆14上的压轮安装板37以及转动连接在压轮安装板37上的第二压轮38；第一压轮11、第二压轮38和第三压轮36位于同一个竖直平面内；第二压轮38和第三压轮36位于同一个水平面上。

巡线时，将高压线放在第一压轮11之上，第二压轮38和第三压轮36之下，通过压线电机7驱动第一压轮安装座10上下移动，进而带动第一压轮11向上运动，将高压线压紧在第一压轮11、第二压轮38和第三压轮36之间；通过行走电机33的驱动使第三压轮36转动，进而带动整个机器人沿高压线行走。

参见图1，第一巡线模块2和第二巡线模块3之间、第二巡线模块3和第三巡线模块4之间分别设置能使相邻的巡线模块产生角度偏移的转动机构。参见图6，转动机构包括与其中一个巡线模块的壳体5固定连接的转动电机固定座15、固定安装在转动电机固定座15上的转动电机16、与转动电机16的输出轴同轴固定连接的第三转动轴17、固定安装在第三转动轴17上的第一齿轮18以及与第一齿轮18啮合的第二齿轮19，其中，第一齿轮为小齿轮，第二齿轮为大齿轮。第二齿轮19为半圆形并固定安装在第二巡线模块3的壳体5上。

参见图6，第一巡线模块2与第二巡线模块3、第二巡线模块3和第三巡线模块4之间均具有转动限定组件，转动限定组件包括：与其中一个巡线模块的壳体5固定连接转动限定杆39、与另一个巡线模块的壳体5固定连接的限定座40以及固定安装在限定座40上的限定轴41，其中，转动限定杆39与限定轴41转动连接。

由于高压线有时会有一定的角度，尤其是在通过高压线之间的节点或高压塔时，各巡线模块之间需要转动一定的角度，转动机构驱动相邻巡线模块之间转动，转动限定组件对转动起到辅助和连接作用，承担一定的扭矩。

为了适应电线的不同高度，需要调整除冰模块1的高度以更好的打冰，同时又不破坏电线，如图4和图9所示，除冰模块1与第一巡线模块2之间设置提升机构，提升机构一端与除冰模块1连接，另一端与第一巡线模块2连接，提升机构能使除冰模块1上下移动。提升机构包括固定安装在第一巡线模块2的壳体5上的输出轴为丝杆的提升电机20、套设在提升丝杆21上的提升螺母固定板22、一端与螺母固定板铰接的第一曲臂连杆23、与第一曲臂连杆23另一端铰接的第二曲臂连杆24、与第二曲臂连杆24固连并支撑在第一巡线模块2的壳体5上的提升转动轴25、固定安装在提升转动轴25上的第一提升连杆26、与第一提升连杆26一端铰接在同一点的第二提升连杆27和第三提升连杆28、与第二提升连杆27另一端共同铰接在除冰模块的外壳101同一点上的第四提升连杆29、与第四提升连杆29另一端铰接的固定座30，固定座30固定安装在第一巡线模块2上，第三提升连杆28另一端铰接在除冰模块的外壳101上。提升机构还包括弯矩消除组件，弯矩消除组件包括套设在提升转动轴25上的法兰筒31，法兰筒31固定安装在第一巡线模块2壳体5上，在法兰筒31与提升转动轴25之间设置轴承以减小两者之间的转动摩擦力。提升机构通过连杆组成平行四边形机构，上下微调破冰锤132与高压线之间的距离，达到合适的除冰位置。

本发明实施例的具体越障过程为：

三个巡线模块协同工作完成越障，当遇到高压线上的节点障碍时，接近到合适位置处后，首先第一巡线模块2的压线电机7带动第一连杆12向下运动，第一压轮11向下运动的同时通过连杆结构的传动，同时将第二压轮38额第三压轮36打开，从而松开高压线。当第一巡线模块2越过障碍后，则第一巡线模块2的压线机构关闭，将高压线压紧，然后中间的第二巡线模块3打开，开始越障；第二巡线模块3越障完成后，关闭第二巡线模块3的压线机构，第三巡线模块4的压线机构打开，开始越障，等第三巡线模块4越过障碍后，第三巡线模块4的压线机构关闭，机器人正常在下一段高压线上正常除冰工作。有很多高压线每一段之间是呈有角度的，因此在越障时还要利用各巡线模块之间的转动机构完成不同角度高压线之间的对接越障。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。