一种高空输电电缆除冰机器人

摘要

本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种高空输电电缆除冰机器人。除冰机器人包括底部的安装板，安装板两端连接第一安装架和第二安装架，第一安装架的横杆两端设有主动滑轮和辅助滑轮，主动滑轮由运动控制电机驱动；辅助滑轮与伸缩装置连接；第一安装架和第二安装架上设置第一监控装置和第二监控装置，安装板上设有除冰装置，除冰装置包括相互对称的第一除冰部和第二除冰部，第一除冰部和第二除冰部内侧均匀排布有除冰齿，第一除冰部和第二除冰部通过轮齿与除冰道两侧的除冰控制电机的齿轮啮合。该型机器人可以用于高压线除冰，除冰效果好，工作效率高，而且不容易对线缆造成破坏，非常安全。

权利要求

1.一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：包括底部的安装板，安装板两端连接有垂直安装板平面的第一安装架和第二安装架，第一安装架和第二安装架为T型架，所述第一安装架的横杆两端分别设有主动滑轮和辅助滑轮，主动滑轮固定连接在第一安装架上，由运动控制电机驱动沿自身的轴向转动；辅助滑轮通过伸缩装置与第一安装架固定连接，伸缩装置用于控制主动滑轮和辅助滑轮对导线的夹紧和释放；第二安装架也设有与第一安装架上相同的主动滑轮、辅助滑轮、运动控制电机和伸缩装置；

所述第一安装架和第二安装架上还设置第一监控装置和第二监控装置，第一监控装置和第二监控装置的观测视野分别为第一安装架前方和第二安装架后方；

所述安装板的第一安装架和第二安装架之间设有除冰装置，除冰装置包括相互对称的第一除冰部和第二除冰部，第一除冰部和第二除冰部组合后构成内部呈圆台状的除冰道，除冰道前端直径大于后端直径，后端直径大于电缆的直径，第一除冰部和第二除冰部内侧均匀排布有用于切割破碎的弧形除冰齿，第一除冰部和第二除冰部后端的外侧设有相匹配的半圆形轮齿，第一除冰部和第二除冰部通过轮齿与除冰道两侧的除冰控制电机的齿轮啮合；除冰控制电机驱动第一除冰部和第二除冰部沿构成的除冰道的轴向转动，除冰道后端的开口处设置连通鼓风机的风道，风道中设置用于加热气流的加热器；所述除冰装置下方通过升降装置与安装板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：所述第一除冰部和第二除冰部的连接端面设置用于吸附的磁性件，第一除冰部和第二除冰部外表面设有紧固件。

3.根据权利要求1所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：所述主动滑轮为凹滑轮，滑轮两侧设有挡板，中间包括轮槽，侧面呈工字型；所述辅助滑轮也设有与主动滑轮相匹配的轮槽和挡板，二者的区别在于，辅助滑轮的挡板厚度大于主动滑轮上的挡板，辅助滑轮的挡板中间还设置用于和主动滑轮的挡板插接的插槽。

4.根据权利要求3所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：所述主动滑轮和辅助滑轮的轮槽表面均设置用于提高与线缆间摩擦力的轮齿。

5.根据权利要求1所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：所述伸缩装置和升降装置为伺服电动缸。

6.根据权利要求1或5所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于：所述运动控制电机、除冰控制电机、伸缩装置和升降装置均由蓄电池提供电源，蓄电池安装在安装板上。

7.根据权利要求1所述的一种高空输电电缆除冰机器人，其特征在于： 所述除冰机器人的控制系统连接有远程操控模块，可通过控制端进行远程操控；第一监控装置和第二监控装置得到的图像数据通过无线传输方式发送到远程的控制端。

说明书

一种高空输电电缆除冰机器人

技术领域

[0001] 本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种高空输电电缆除冰机器人。

背景技术

[0002] 电网是在电力系统中联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。通常把由输
电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电网。

[0003] 电网是保证千家万户正常用电的保证，在冬季，由于天气寒冷，雨雪或雾气等会再电网的导线上凝结形成冰柱，覆盖在导线表面，这些冰块对电网的输电性能影响较小，但是
会大幅度增加导线的质量，严重时甚至会将电力铁塔压塌。每年冬季都会出现因为冰雪导
致电网受损的事故；为了解决这个问题，有些电网采用电加热的方式，利用导线产生热量将
积雪或浮冰融化，这种除冰除雪方式会造成巨大的电力损耗，而且在极度严寒的天气情况
下，电加热的效果较差，导线产生的热量会迅速损失掉。另外一些地区通过人工作业除雪除
冰，这种工作需要在高空完成，导线上又非常湿滑，因此这种工作的环境非常恶劣，危险系
数高。为了更安全高效地进行高压导线除雪除冰作业，技术人员研发出了专用的除冰机器
人，这些机器人包括导线悬吊型和无人机悬浮型等多种工作方式的产品。

[0004] 中国发明专利授权公告号CN104917130B公开了一种巡线除冰机器人，该机器人通过运动臂吊挂在高压线路上，通过除冰轮对电缆上的浮冰或积雪进行清除，该设备的除冰
轮主要为盘状刀片和侧刀片，在转动过程中操作不慎的话容易切割到电缆，具有较高的安
全风险，而且刀轮的刀盘作业角度和空间有限，对于体积较大的浮冰，仅仅在上方或下方进
行切割的话，不容易将浮冰完整破碎，浮冰也不容易从电缆上坠落，因此机器人的除冰效果
相对较差。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种高空输电电缆除冰机器人，该型机器人可以用于高压线除冰，除冰效果好，工作效率高，而且不容易对线缆造成破坏，非
常安全。

[0006] 为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

[0007] 一种高空输电电缆除冰机器人，包括底部的安装板，安装板两端连接有垂直安装板平面的第一安装架和第二安装架，第一安装架和第二安装架为T型架，所述第一安装架的
横杆两端分别设有主动滑轮和辅助滑轮，主动滑轮固定连接在第一安装架上，由运动控制
电机驱动沿自身的轴向转动；辅助滑轮通过伸缩装置与第一安装架固定连接，伸缩装置用
于控制主动滑轮和辅助滑轮对导线的夹紧和释放；第二安装架也设有与第一安装架上相同
的主动滑轮、辅助滑轮、运动控制电机和伸缩装置；

[0008] 第一安装架和第二安装架上还设置第一监控装置和第二监控装置，第一监控装置和第二监控装置用于观测导线前方冰雪厚度和后方除冰效果，以及观测主动滑轮和辅助滑
轮是否正确夹紧导线；

[0009] 安装板的第一安装架和第二安装架之间设有除冰装置，除冰装置包括相互对称的第一除冰部和第二除冰部，第一除冰部和第二除冰部组合后构成内部呈圆台状的除冰道，
除冰道前端直径大于后端直径，后端直径大于电缆的直径，第一除冰部和第二除冰部内侧
均匀排布有用于切割破碎的弧形除冰齿，第一除冰部和第二除冰部后端的外侧设有相匹配
的半圆形轮齿，第一除冰部和第二除冰部通过轮齿与除冰道两侧的除冰控制电机的齿轮啮
合；除冰控制电机驱动第一除冰部和第二除冰部沿构成的除冰道的轴向转动，除冰道后端
的开口处设置连通鼓风机的风道，风道中设置用于加热气流的加热器；所述除冰装置下方
通过升降装置与安装板固定连接。

[0010] 该型除冰机器人工作前，操作人员将除冰装置打开，将电缆放置在第一除冰部和第二除冰部之间，然后将第一除冰部和第二除冰部闭合，除冰装置两侧的线缆通过第一安
装架和第二安装架上的主动滑轮和辅助滑轮进行夹紧。主动滑轮和辅助滑轮的作用一方面
是夹紧电缆，便于除冰机器人在运动控制电机驱动下向前行走；另一方面的作用是对电缆
进行张紧，从而使得电缆恰好处于除冰道的中轴线上，从而有利于更好的进行除冰，并保护
电缆的完整性，避免第一除冰部和第二除冰部上的除冰齿在破冰过程中对电缆造成破坏；
为了确保电缆位于除冰道正中间的轴线上，还可以通过升降装置对除冰装置的高度进行调
整。

[0011] 除冰机器人工作时，伸缩装置控制将电缆固定在主动滑轮和辅助滑轮之间的轮槽内，然后用运动控制电机驱动主动滑轮转动，使得除冰机器人在电缆上实现走行，在除冰机
器人走行过程中，除冰控制电机驱动第一除冰部和第二除冰部构成的除冰道在电缆外围转
动，除冰道内部的除冰齿在转动过程中逐步将电缆表层的浮冰破碎，由于除冰道呈圆台形，
前端直径较大，因此除冰装置破碎电缆上的浮冰是逐步逐层完成的，对电缆和除冰齿的影
响相对较小，可以提高零部件的使用寿命。除冰道后端的直径大于电缆直径；碎冰过程中，
后端电缆表面依然会残留一层薄薄的浮冰，因此除冰齿不会与电缆直径接触，可以对电缆
进行保护。而最后的这层薄冰可以通过后端的风道中的气流进行融化，气流由鼓风机产生，
并利用加热器加热，可以加速浮冰融化，浮冰融化后又会使得除冰道和电缆之间产生间隙，
因此气流会继续向前吹拂，将除冰道内破碎的碎冰吹落，从而使得除冰装置的除冰效果更
好。

[0012] 优选地，第一除冰部和第二除冰部的连接端面设置用于吸附的磁性件，第一除冰部和第二除冰部外表面设有紧固件。

[0013] 磁性件便于在组合过程中将第一除冰部和第二除冰部对准，紧固件可以用于第一除冰部和第二除冰部固定，避免二者在高速转动过程中脱落。

[0014] 优选地，主动滑轮为凹滑轮，滑轮两侧设有挡板，中间包括轮槽，侧面呈工字型；所述辅助滑轮也设有与主动滑轮相匹配的轮槽和挡板，二者的区别在于，辅助滑轮的挡板厚
度大于主动滑轮上的挡板，辅助滑轮的挡板中间还设置用于和主动滑轮的挡板插接的插
槽。

[0015] 主动滑轮和辅助滑轮之间的轮槽用于夹紧电缆，辅助滑轮上的插槽可以提高主动滑轮和辅助滑轮之间结合的紧密度，也便于二者对准。

[0016] 优选地，主动滑轮和辅助滑轮的轮槽表面均设置用于提高与线缆间摩擦力的轮齿。

[0017] 优选地，伸缩装置和升降装置为伺服电动缸。

[0018] 优选地，运动控制电机、除冰控制电机、伸缩装置和升降装置均由蓄电池提供电源，蓄电池安装在安装板上。

[0019] 优选地，除冰机器人的控制系统连接有远程操控模块，可通过控制端进行远程操控；第一监控装置和第二监控装置得到的图像数据通过无线传输方式发送到远程的控制
端。

[0020] 远程操控可以使得除冰机器人的工作更精准，提高除冰的效果，并且为各操作人员带来方便，同时提高除冰工作的安全性。

[0021] 本发明具有如下的有益效果：

[0022] 该型除冰机器人对现有技术中，电缆悬吊固定结构和除冰部件进行改良，从而改变了电缆除冰的操作方式，通过除冰道对浮冰进行转动切削，既可以完成冰层的清除，也不
会对电缆的结构造成损伤，非常安全高效。其中，为了使得电缆恰好位于除冰装置的中轴线
上，本发明将悬吊装置改良成为横向夹持的部件，这既便于除冰机器人的运动，也可以使得
电缆被张紧和限位，提高了除冰作业的安全性。

[0023] 为了提高对除冰机器人的远程操控性，本发明还在除冰机器人前方和后方设置了相应的监控装置。本发明的除冰机器人的技术方案与传统的技术方案相比具有更高的工作
效率，更好的操控性和稳定性，同时还具有更高的安全性，可以对电缆结构进行有效保护。

附图说明

[0024] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0025] 图1是本实施例中除冰机器人的整体结构示意图；

[0026] 图2是本实施例中除冰装置工作时的结构示意图；

[0027] 图3是本实施例中第二除冰部的结构示意图；

[0028] 图4是本实施例中主动滑轮和辅助滑轮的结构示意图；

[0029] 图中标记为：1、安装板；2、第一安装架；3、第二安装架；4、除冰装置；5、升降装置；6、蓄电池；7、鼓风机；21、主动滑轮；22、辅助滑轮；23、第一监控装置；33、第二监控装置；41、第一除冰部；42、第二除冰部；43、除冰控制电机；44、风道；200、挡板；201、插槽；202、轮齿；
210、运动控制电机；220、伸缩装置；400、除冰齿；401、磁性件；402、紧固件。

具体实施方式

[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而
不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0032] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相
连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0033] 如图1所示，一种高空输电电缆除冰机器人，包括底部的安装板1，安装板1两端连接有垂直安装板1平面的第一安装架2和第二安装架3，第一安装架2和第二安装架3为T型
架，所述第一安装架2的横杆两端分别设有主动滑轮21和辅助滑轮22，主动滑轮21固定连接
在第一安装架2上，由运动控制电机210驱动沿自身的轴向转动；辅助滑轮22通过伸缩装置
220与第一安装架2固定连接，伸缩装置220用于控制主动滑轮21和辅助滑轮22对导线的夹
紧和释放；第二安装架3也设有与第一安装架2上相同的主动滑轮21、辅助滑轮22、运动控制
电机210和伸缩装置220；

[0034] 第一安装架2和第二安装架3上还设置第一监控装置23和第二监控装置33，第一监控装置23和第二监控装置33用于观测前方电缆冰雪厚度和后方除冰效果，以及观测主动滑
轮21和辅助滑轮22是否正确夹紧导线；

[0035] 安装板1的第一安装架2和第二安装架3之间设有除冰装置4，如图2和图3所示，除冰装置4包括相互对称的第一除冰部41和第二除冰部42，第一除冰部41和第二除冰部42组
合后构成内部呈圆台状的除冰道，除冰道前端直径大于后端直径，后端直径大于电缆的直
径，第一除冰部41和第二除冰部42内侧均匀排布有用于切割破碎的弧形除冰齿400，第一除
冰部41和第二除冰部42后端的外侧设有相匹配的半圆形轮齿，第一除冰部41和第二除冰部
42通过轮齿与除冰道两侧的除冰控制电机43的齿轮啮合；除冰控制电机43驱动第一除冰部
41和第二除冰部42沿构成的除冰道的轴向转动，除冰道后端的开口处设置连通鼓风机7的
风道44，风道44中设置用于加热气流的加热器；所述除冰装置4下方通过升降装置5与安装
板1固定连接。

[0036] 该型除冰机器人工作前，操作人员将除冰装置4打开，将电缆放置在第一除冰部41和第二除冰部42之间，然后将第一除冰部41和第二除冰部42闭合，除冰装置4两侧的线缆通
过第一安装架2和第二安装架3上的主动滑轮21和辅助滑轮22进行夹紧。主动滑轮21和辅助
滑轮22的作用一方面是夹紧电缆，便于除冰机器人在运动控制电机210驱动下向前行走；另
一方面的作用是对电缆进行张紧，从而使得电缆恰好处于除冰道的中轴线上，从而有利于
更好的进行除冰，并保护电缆的完整性，避免第一除冰部41和第二除冰部42上的除冰齿400
在破冰过程中对电缆造成破坏；为了确保电缆位于除冰道正中间的轴线上，还可以通过升
降装置5对除冰装置4的高度进行调整。

[0037] 除冰机器人工作时，伸缩装置220控制将电缆固定在主动滑轮21和辅助滑轮22之间的轮槽内，然后用运动控制电机210驱动主动滑轮21转动，使得除冰机器人在电缆上实现
走行，在除冰机器人走行过程中，除冰控制电机43驱动第一除冰部41和第二除冰42构成的
除冰道在电缆外围转动，除冰道内部的除冰齿400在转动过程中逐步将电缆表层的浮冰破
碎，由于除冰道呈圆台形，前端直径较大，因此除冰装置4破碎电缆上的浮冰是逐步逐层完
成的，对电缆和除冰齿的影响相对较小，可以提高零部件的使用寿命。除冰道后端的直径大
于电缆直径；碎冰过程中，后端电缆表面依然会残留一层薄薄的浮冰，因此除冰齿400不会
与电缆直径接触，可以对电缆进行保护。而最后的这层薄冰可以通过后端的风道44中的气
流进行融化，气流由鼓风机7产生，并利用加热器加热，可以加速浮冰融化，浮冰融化后又会
使得除冰道和电缆之间产生间隙，因此气流会继续向前吹拂，将除冰道内破碎的碎冰吹落，
从而使得除冰装置4的除冰效果更好。

[0038] 本实施例中，第一除冰部41和第二除冰部42的连接端面设置用于吸附的磁性件401，第一除冰部41和第二除冰部42外表面设有紧固件402。

[0039] 磁性件401便于在组合过程中将第一除冰部41和第二除冰部42对准，紧固件402可以用于第一除冰部41和第二除冰部42固定，避免二者在高速转动过程中脱落。

[0040] 如图4所示，主动滑轮21为凹滑轮，滑轮两侧设有挡板200，中间包括轮槽，侧面呈工字型；所述辅助滑轮22中间也设有与主动滑轮21相匹配的轮槽和挡板200，二者的区别在
于，辅助滑轮22的挡板200厚度大于主动滑轮21上的挡板200，辅助滑轮22的挡板200中间还
设置用于和主动滑轮21的挡板200插接的插槽201。

[0041] 主动滑轮21和辅助滑轮22之间的轮槽用于夹紧电缆，辅助滑轮22上的插槽201可以提高主动滑轮21和辅助滑轮22之间结合的紧密度，也便于二者对准。

[0042] 主动滑轮21和辅助滑轮22的轮槽表面均设置用于提高与线缆间摩擦力的轮齿202。

[0043] 伸缩装置220和升降装置5为伺服电动缸。

[0044] 运动控制电机210、除冰控制电机43、伸缩装置220和升降装置5均由蓄电池6提供电源，蓄电池6安装在安装板上。

[0045] 除冰机器人的控制系统连接有远程操控模块，可通过控制端进行远程操控；第一监控装置23和第二监控装置33得到的图像数据通过无线传输方式发送到远程的控制端。

[0046] 远程操控可以使得除冰机器人的工作更精准，提高除冰的效果，并且为各操作人员带来方便，同时提高除冰工作的安全性。

[0047] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施
例所记载的技术方案进行修改。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替
换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。