一种基于机器人的架空输电线除冰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器人的架空输电线除冰方法，包括以下步骤：首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆外壁上，两个除冰板的非铰接端卡接，将上壳体放置在线缆上，使得多个卡接板上的U形开口与线缆接触，将下壳体与上壳体合拢，上壳体与下壳体连接固定后，上套环与下套环形成一个柱状区域，启动步进电机、驱动电机，齿轮穿过连接孔后与齿带配合，带动除冰头进行圆周运动，除冰头开始在柱状区域内快速旋转，同时螺旋与圆锥体发生相对运动，上壳体沿线缆轴线开始移动，除冰头开始对线缆上的结冰进行旋转切割。本发明专利技术利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度。

An ice removing method for overhead transmission line based on Robot

The invention discloses a transmission line deicing robot based on overhead, comprising the following steps: first, the 2.5 round of de icing plate set on the outer wall of the cable, two deicing board non hinged end clamped on the shell, will be placed on the cable, so that a plurality of card U shaped ground plate the opening and the cable will contact the lower shell and the upper shell closure, shell is fixedly connected with the lower shell, and the lower sleeve ring on a column shaped area, start stepping motor, driving motor, gear through the connecting hole and the toothed belt drive with deicing head motion, deicing head at the beginning of the columnar region rotate quickly, at the same time spiral and cone relative movement, the upper shell along the cable axis begins to move, deicing head start rotary cutting of ice on the cable. The invention uses mechanical deicing instead of the traditional manual knocking mode to improve the deicing efficiency of overhead lines, and greatly increases the safety and reliability of the deicing of overhead lines.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人的架空输电线除冰方法
本专利技术涉及电力除冰领域，具体涉及一种基于机器人的架空输电线除冰方法。
技术介绍
雪灾造成国家电网公司直接财产损失达105亿元，灾后电网恢复重建和改造需要大量资金投入。运行中的导线由于输送电能而发热，结冰初期，有一部分冰会被导线的热量所融化，但是由于大气温度与湿度对结冰十分有利，同时冻雨的粘附力比较强，使得结冰速度很快超过了融冰速度，因而导线上的覆冰也会越来越厚，不断加重的覆冰使导线张力持续增大，累积到一定程度将引发导线抽丝、断线破坏，导致线路停运。对于停运的线路，由于导线表面温度很低，覆冰将更严重，更容易导致断线的发生。导线覆冰所增加的机械荷载超过设计允许值到一定程度时，造成断线、倒杆塔事故；上下或水平排列的导线，因导线覆冰脱落发生不同步跳跃舞动，造成上下或水平导线接近发生相间短路跳闸。目前高压线的除冰工作大多采用人工进行。寒冷的天气，高空作业给人工除冰带来很大的安全隐患和施工难度，且主要依靠人力除冰，通过电力工人爬上高压线塔用铁锤、拉杆、竹棒沿线敲打使覆冰脱落，但是这种方法不仅效率低而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于机器人的架空输电线除冰方法，快速将线缆上的覆冰所清除，以确保架空输电线的正常稳定工作。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于机器人的架空输电线除冰方法，包括以下步骤：首先将上壳体扣入线缆上，即多个卡接板上的U形开口直接与线缆接触，然后将下壳体与上壳体合拢，利用螺栓将上壳体与下壳体侧壁上的耳板连接固定，上套环与下套环完成对中且形成一个密闭的柱状区域，除冰工序开始之前，首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆外壁上，然后两个除冰板的非铰接端通过卡接的方式连接，以形成一个环状的完整的除冰头，同时启动步进电机以及驱动电机，驱动电机输出端处的齿轮穿过连接孔后与齿带配合，带动除冰头进行圆周运动，除冰头开始在上套环与下套环之间快速旋转，同时使得连杆上的螺旋直接与圆锥体发生相对运动，上壳体与下壳体则沿线缆轴线开始移动，高速旋转的除冰头对覆盖在线缆外壁上的结冰进行旋转切割，以实现机械除冰工序；其中，在所述上壳体与下壳体处于同侧的侧壁上分别设有耳板，两个所述耳板通过螺栓连接，在上壳体两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆进出的进口与出口，在所述上壳体内设有水平放置的支撑板，在支撑板底部间隔设置有多个卡接板，卡接板上开有供线缆通过的U形开口，且U形开口的朝向正对所述下壳体，在U形开口的底部设有两个圆锥体，在所述下壳体内部设有两个步进电机，且在步进电机的输出端设有连杆，且沿连杆的轴向在其外壁上设有螺旋，两个所述螺旋分别与位于U形开口底部的两个圆锥体相配合，在所述U形开口的两侧壁上均设有橡胶材质的限位块，在所述限位块上端设有圆弧段，且两个圆弧段与所述U形开口的弯曲段构成一个与线缆相匹配且呈优弧状的夹持区域；在所述支撑板底部还设有连接板，半圆形的上套环固定连接板下端，在下壳体内固定有半圆形的下套环，在上套环以及下套环的内壁上均开有弧形槽，且两个弧形槽合并构成一个封闭的环形槽，还包括除冰头，所述除冰头由两个相互铰接且截面呈半圆形的除冰板构成，且在除冰头中部形成一个供线缆通过的柱状区域，沿除冰头的周向在其外壁上设有一圈齿带，且在下套环底部开有一个与弧形槽连通的连接孔，在所述下壳体内固定有驱动电机，且在驱动电机的输出端上连接有齿轮，所述齿轮贯穿连接孔后与齿带配合。现有的电力网络中，架空线在冬季容易出现覆冰的现象，专利技术人针对该问题设计出一种除冰机器人，利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度；并且，U形开口的弯曲段直接与线缆外壁接触，并且在移动过程中会发生相对运动，而在U形开口的两侧壁上设置限位块，增加线缆与机器人内部的接触面积，以提高稳定性的同时，实现卡接板与线缆之间的柔性接触，避免卡接板对线缆造成刮伤。在支撑板底部均匀设置有多个卡接板，且卡接板上设置的U形开口的朝向正对下壳体底部，使得上壳体、下壳体与线缆之间的接触点以及接触面增加，能够避免由除冰头掠过的线缆外壁上的部分残留冰渣引起上壳体跳动，以保证机器人稳定地沿线缆外壁移动，而将除冰头放置在上套环与下套环所述构成的柱状区域内，并且利用齿带与弧形槽之间的相互限定，以减小除冰头在沿线缆径向上的跳动幅度；进一步地，由于机器人内部的驱动部件，同时自身重量较大的部件均设置在下壳体内，使得机器人的重心在线缆的轴心以下，即使在除冰过程中出现机器人的局部发生跳动或是遇到风力较大的情况时，仍旧能够保证机器人整体不会发生过大的翻转量，进而确保机器人的除冰效率，同时杜绝了机器人坠落以及坠落后引发的安全事故或是财产损失。所述除冰板包括本体以及与本体连接的延伸段，齿带设置在本体的外圆周壁上，且沿线缆除冰的方向，所述延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减。两个除冰板合围构成除冰头，其中，驱动电机带动齿带以及本体做圆周运动，而与本体端部连接的延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减，使得除冰板的端部形成一个尖锐部，该尖锐部能够在旋转的同时快速切入线缆外壁上的覆冰内，以加快线缆局部除冰的速度。沿线缆除冰的方向，在所述上壳体的侧壁上设有破冰锥，且所述破冰锥位于除冰头上方。针对结冰严重的线路段，在上壳体的侧壁上设置破冰锥，且破冰锥位于除冰头上方，使得破冰锥在除冰头与覆冰接触前直接与该覆冰接触，并对该覆冰进行开缝处理，进而降低体型相对较大的覆冰的整体强度，以减小除冰头的工作负荷，加快线缆除冰的进度。还包括位于线缆进口处的清扫机构，所述清扫机构包括两个半圆形的尾壳，且两个尾壳分别固定在所述上壳体以及下壳体同侧的侧壁上，在所述尾壳的内壁均匀设置有多个塑料材质的刷毛。由于机器人与线缆之间会进行相对运动，且在此过程中必须保证不能对线缆外壁造成任何损伤，使得在机器人设计过程中上壳体、下壳体以及除冰头与线缆外圆周壁之间会留有间隙，同时因为冰晶在线缆外壁上的粘度较大，致使在除冰头掠过的线缆外壁上仍旧残留部分冰渣，而该残留冰渣会在短时间内重新形成圆形或是椭圆形的覆冰，即形成线缆二次结冰，大大降低了机器人除冰的效果；对此，专利技术人在线缆的进口处设置有两个尾壳，且在尾壳内壁上设有刷毛，在机器人移动的过程中，刷毛能够对线缆外壁上残留的冰渣进行清理，使得机器人掠过的架空线段上无任何冰渣残留，彻底避免了线缆外壁在短时间内二次结冰的想象发生，实现一次性除冰的效益最大化。所述尾壳的厚度沿线缆除冰的方向递增，且所述刷毛在尾壳径向上的长度沿线缆除冰的方向递减。进一步地，在线缆长时间使用后会出现局部老化，即在线缆的外圆周壁上会出现局部轻微浸蚀，局部线路段上出现凹凸不平的细微小孔，而冰渣附着在该小孔上后，除冰头以及刷毛均无法将其清除干净，对此，专利技术人将壳的厚度设置成沿线缆除冰的方向递增，将刷毛在尾壳径向上的长度设置成沿线缆除冰的方向递减，使得最先接触冰渣的刷毛的长度最大，而该刷毛对残留冰渣进行清扫时所产生的作用应力最大，能够对部分粘接度相对较高冰渣进行一次性疏松，而长度逐渐增大剩余的刷毛则继续对该部分粘接度相对较高冰渣进行二次或是三次清理，进而确保对使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器人的架空输电线除冰方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆(4)外壁上，然后两个除冰板的非铰接端通过卡接的方式连接，以形成一个环状的完整的除冰头(8)，接着将上壳体(1)扣入线缆(4)上，使得多个卡接板(2)上的U形开口(21)直接与线缆(4)接触，然后将下壳体(10)与上壳体(1)合拢，利用螺栓将上壳体(1)与下壳体(10)侧壁上的耳板(22)连接固定，上套环(6)与下套环完成对中且形成一个密闭的柱状区域，同时启动步进电机(17)以及驱动电机(11)，驱动电机(17)输出端处的齿轮(16)穿过连接孔后与齿带(7)配合，带动除冰头(8)进行圆周运动，除冰头(8)开始在柱状区域内快速旋转，同时螺旋(12)与圆锥体(14)发生相对运动，上壳体(1)与下壳体(10)则沿线缆(4)轴线开始移动，高速旋转的除冰头(8)对覆盖在线缆(4)外壁上的结冰进行旋转切割，以实现机械除冰工序；其中，在所述上壳体(1)与下壳体(10)处于同侧的侧壁上分别设有耳板(22)，两个所述耳板(22)通过螺栓连接，在上壳体(1)两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体(10)两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆(4)进出的进口与出口，在所述上壳体(1)内设有水平放置的支撑板(3)，在支撑板(3)底部间隔设置有多个卡接板(2)，卡接板(2)上开有供线缆(4)通过的U形开口(21)，且U形开口(21)的朝向正对所述下壳体(10)，在U形开口(21)的底部设有两个圆锥体(14)，在所述下壳体(10)内部设有两个步进电机(17)，且在步进电机(17)的输出端设有连杆(13)，且沿连杆(13)的轴向在其外壁上设有螺旋(12)，两个所述螺旋(12)分别与位于U形开口(21)底部的两个圆锥体(14)相配合，在所述U形开口(21)的两侧壁上均设有橡胶材质的限位块(23)，在所述限位块(23)上端设有圆弧段，且两个圆弧段与所述U形开口(21)的弯曲段构成一个与线缆相匹配且呈优弧状的夹持区域；在所述支撑板(3)底部还设有连接板(5)，半圆形的上套环(6)固定连接板(5)下端，在下壳体(10)内固定有半圆形的下套环，在上套环(6)以及下套环的内壁上均开有弧形槽，且两个弧形槽合并构成一个封闭的环形槽，还包括除冰头(8)，所述除冰头(8)由两个相互铰接且截面呈半圆形的除冰板构成，且在除冰头(8)中部形成一个供线缆(4)通过的柱状区域，沿除冰头(8)的周向在其外壁上设有一圈齿带(7)，且在下套环底部开有一个与弧形槽连通的连接孔，在所述下壳体(10)内固定有驱动电机(11)，且在驱动电机(11)的输出端上连接有齿轮(16)，所述齿轮(16)贯穿连接孔后与齿带(7)配合。...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人的架空输电线除冰方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆(4)外壁上，然后两个除冰板的非铰接端通过卡接的方式连接，以形成一个环状的完整的除冰头(8)，接着将上壳体(1)扣入线缆(4)上，使得多个卡接板(2)上的U形开口(21)直接与线缆(4)接触，然后将下壳体(10)与上壳体(1)合拢，利用螺栓将上壳体(1)与下壳体(10)侧壁上的耳板(22)连接固定，上套环(6)与下套环完成对中且形成一个密闭的柱状区域，同时启动步进电机(17)以及驱动电机(11)，驱动电机(17)输出端处的齿轮(16)穿过连接孔后与齿带(7)配合，带动除冰头(8)进行圆周运动，除冰头(8)开始在柱状区域内快速旋转，同时螺旋(12)与圆锥体(14)发生相对运动，上壳体(1)与下壳体(10)则沿线缆(4)轴线开始移动，高速旋转的除冰头(8)对覆盖在线缆(4)外壁上的结冰进行旋转切割，以实现机械除冰工序；其中，在所述上壳体(1)与下壳体(10)处于同侧的侧壁上分别设有耳板(22)，两个所述耳板(22)通过螺栓连接，在上壳体(1)两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体(10)两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆(4)进出的进口与出口，在所述上壳体(1)内设有水平放置的支撑板(3)，在支撑板(3)底部间隔设置有多个卡接板(2)，卡接板(2)上开有供线缆(4)通过的U形开口(21)，且U形开口(21)的朝向正对所述下壳体(10)，在U形开口(21)的底部设有两个圆锥体(14)，在所述下壳体(10)内部设有两个步进电机(17)，且在步进电机(17)的输出端设有连杆(13)，且沿连杆(13)的轴向在其外壁上设有螺旋(12)，两个所述螺旋(12)分别与位于U形开口(21)底部的两个圆锥体(14)相配合，在所述U形开口(21)的两侧壁上均设有橡胶材质的限位块(23)，在所述限位块(23)上端设有圆弧段，且两个圆弧段与所述U形开口(21)的弯曲段构成一个与线缆相匹配且呈优弧状的夹持区域；在所述支撑板(3)底部还设有连接板(5)，半圆形的上套环(6)固定连接板(5)下端，在下壳体(10)内固定有半圆形的下套环，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨蒙蒙，
申请(专利权)人：成都中机盈科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51