一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，解决了输电线路和树障之间的矛盾。具体为一种4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，包括剪叉式升降平台和多自由度机械臂，所述多自由度机械臂固定在剪叉式升降平台上，多自由度机械臂末端设置有树障清理装置和识别装置。本实用新型专利技术通过输入热刺激使剪叉式机构的结构发生变形，可以实现无需外界驱动控制装置就能使该机构进行升降，同时避免了现有技术复杂的控制系统和结构设计，设计了多个自由度的机械臂，极大地提高了树障清理的效率。的效率。的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置


[0001]本技术属于对输电线路的维护领域，具体涉及到一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置。

技术介绍

[0002]随着电力系统的不断改革，我国电网建设的程度和规模不断扩大。但是受到地形以及树障的影响，会出现输电线路和树障之间的矛盾，比如线路跳闸、森林火灾等诸多树障事故，输电线路的安全、可靠、经济运行变得越来越重要。
[0003]树障清理是提高预防树障事故最有效的手段之一。由于人工修剪存在漏剪、少剪、作业耗时长、劳动强度大、人员存在触电风险等问题。
[0004]剪叉式升降机构具有组成模块化、强度高、结构简单、操作方便、伸缩性能强、成本低廉等优点，在实际生活中有着广泛的应用。
[0005]近年来，随着4D打印技术的发展，突破了机械控制结构领域的“固有形态”。利用材料本身的特性进行“编程”，避免了现代工业所需要的核心零部件，从而实现对机械结构的控制。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是为了克服现有技术的缺点和利用4D打印技术的优点，提供了一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置。
[0007]本技术的目的是通过以下的技术方案实现的：
[0008]一种4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，包括剪叉式升降平台和多自由度机械臂，所述多自由度机械臂固定在剪叉式升降平台上，多自由度机械臂末端设置有树障清理装置和识别装置；
[0009]所述剪叉式升降平台的顶端设置有上支撑板，底部设置有下支撑板，所述剪叉式升降平台由多个支臂互相交叉连接而成，支臂包括变形部分和不变形部分，变形部分和非变形部分二者依次相连，变形部分为圆弧形的形状记忆聚合物材料，内部设有电阻丝，非变性部分为直线型，中间处有连接孔，通过销轴连接，上下支撑板结构完全相同；
[0010]所述多自由度机械臂固定设置在上支撑板上，包括依次相连的基座、大臂、前臂、小臂、识别装置、树障清理装置，其中大臂、前臂、小臂通过旋转节连接，旋转节上设置有驱动电机；基座设置在上支撑板上，大臂设置在基座上，前臂设置于大臂的末端，小臂设置于前臂的末端，小臂通过电机进行前后伸缩及竖直平面内旋转，小臂上设置有树障清理装置和识别装置。
[0011]所述下支撑板上两侧对称设置有固定支座和滑槽，在固定支座上设置有只能滚动的圆柱销，在滑槽里设置有能滑动和滚动的圆柱销。
[0012]所述剪叉式机构的顶端支臂的非变形部分的上端设置有连接孔，所述剪叉式机构的底端支臂的非变形部分的下端设置有连接孔，剪叉式机构通过圆柱销与上支撑板及下支
撑板连接。
[0013]所述上支撑板上还设置有用于控制基座进行水平旋转的驱动电机。
[0014]所述大臂与前臂之间的旋转节上设置有用于实现大臂竖直平面内旋转的大臂驱动电机，所述前臂与小臂之间的旋转节上设置有用于实现前臂竖直平面内旋转的前臂驱动电机，所述小臂末端设置有用于实现小竖直平面内旋转是小臂驱动电机，还设置有用于实现小臂前后伸缩的电机。
[0015]所述树障清理装置为用于清理树枝的电锯。
[0016]所述识别装置为用于观察树障位置的摄影机。
[0017]本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0018]1、本技术采用了剪叉式机构，升降稳定、占地面积小，能方便的伸缩，节省了大量空间。
[0019]2、本技术通过输入热刺激使剪叉式机构的结构发生变形，可以实现无需外界驱动控制装置就能使该机构进行升降，同时避免了现有技术复杂的控制系统和结构设计。
[0020]3、本技术设计了多个自由度的机械臂，极大地提高了树障清理的效率。
[0021]4、本技术通过4D打印技术实现剪叉式机构的制造，基于该设计有效地降低传统剪叉式机构结构与控制装置设计的复杂度。
附图说明
[0022]图1是本技术整体结构示意图。
[0023]图2是本技术机械臂结构示意图。
[0024]图3是本技术收缩状态结构示意图。
[0025]图中：1
‑
下支撑板，2
‑
固定支座，3
‑
滑槽，4
‑
销轴，5
‑
支臂不变形部分，6
‑
支臂变形部分，7
‑
上支撑板，8
‑
基座，9
‑
驱动电机，10
‑
大臂驱动电机，11
‑
大臂，12
‑
前臂驱动电机，13
‑
小臂驱动电机，14
‑
前臂，15
‑
摄影机，16
‑
电锯，17
‑
电机，18
‑
小臂。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本技术的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
[0027]如图1及图2所示，一种基于4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，包括剪叉式机构和多自由度机械臂。所述剪叉式机构顶端设置有上支撑板7，底部设置有下支撑板1，所述剪叉式机构由多个支臂的变形部分6和不变形部分5相互交叉连接构成。所述下支撑板1底部两侧对称设置有固定支座2和滑槽3，上支撑板顶部两侧对称设置有固定支座和滑槽。
[0028]所述剪叉式机构通过圆柱销与上支撑板7以及下支撑板1连接，固定支座2中的圆柱销只可滚动，滑槽3中的圆柱销为滑动与滚动。
[0029]所述多自由度机械臂固定在上支撑板7上，机械臂包括依次相连的基座8，大臂11，前臂14，小臂18和末端作业工具以及各电机组成。基座8和驱动电机9安装在剪叉式机构升降平台的上支撑板7上，由电机9的驱动，基座8可水平旋转。大臂11安转在基座8上，大臂驱动电机10安装在大臂11的旋转关节上，在其电机的驱动下，大臂11可在竖直平面内旋转。前臂14安装在大臂11的末端，前臂驱动电机12安装在前臂14的旋转关节上，在其电机驱动下，前臂14可在竖直平面内旋转。小臂18安装于前臂14的末端，电机17安装在小臂18的末端，在
其电机的驱动下，小臂18可以进行前后伸缩。小臂驱动电机13安装在小臂18的旋转关节上，在其电机的驱动下，小臂18可在竖直平面内旋转。小臂18上安转有末端作业工具，末端作业工具包括摄影机15和电锯16，摄影机15用于寻找树障的位置，电锯16用于清理树枝。
[0030]本技术的工作原理及使用方法如下：
[0031]下支撑板1固定在运输车上，给支臂的变形部分6里的电阻丝加热，进行热刺激，使支臂的变形部分处于高于形状记忆聚合物玻璃转化温度的环境中，对上支撑板7施加轴向载荷使该机构处于图3所示的收缩状态。下支撑板1的状态不变，断开通电加热降低温度至室温，直到变形部分的温度达到室温后，撤销上支撑板7上的轴向载荷，将收缩后的该机构继续通电，使电阻丝加热，进行热刺激使其高于形状记忆聚合物玻璃态转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，其特征在于：包括剪叉式升降平台和多自由度机械臂，所述多自由度机械臂固定在剪叉式升降平台上，多自由度机械臂末端设置有树障清理装置和识别装置；所述剪叉式升降平台的顶端设置有上支撑板（7），底部设置有下支撑板（1），所述剪叉式升降平台由多个支臂互相交叉连接而成，支臂包括支臂变形部分（6）和支臂不变形部分（5），支臂变形部分和支臂非变形部分二者依次相连，支臂变形部分（6）为圆弧形的形状记忆聚合物材料，内部设有电阻丝，支臂不变形部分（5）为直线型，中间处有连接孔，通过销轴（4）连接，上下支撑板结构完全相同；所述多自由度机械臂固定设置在上支撑板（7）上，包括依次相连的基座（8）、大臂（11）、前臂（14）、小臂（18）、识别装置、树障清理装置，其中大臂（11）、前臂（14）、小臂（18）通过旋转节连接，旋转节上设置有驱动电机；基座（8）设置在上支撑板（7）上，大臂（11）设置在基座（8）上，前臂（14）设置于大臂（11）的末端，小臂（18）设置于前臂（14）的末端，小臂（18）通过电机进行前后伸缩及竖直平面内旋转，小臂（18）上设置有树障清理装置和识别装置。2.根据权利要求1所述的一种4D打印剪叉式升降平台的树障清理装置，其特征在于：所述下支撑板上两侧对称设置有固定支座（2）和滑槽（3），在固定支...

【专利技术属性】
技术研发人员：李端玲，李陆战，金勋俊，张问采，雷志强，闫晓捷，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：