一种飞行式电缆除冰机器人的制作方法

本发明属于除冰机器人技术领域，尤其是涉及一种飞行式电缆除冰机器人。

背景技术：

高压电缆除冰机器人是基于一般机器人技术发展起来的一类特种机器人。在雨雪混合天气，高压电缆容易结冰，若不及时除冰，会因雪冰负载过重导致输电线断裂和铁塔倒塌，给人类带来巨大灾难和经济损失。由于电缆除冰机器人可以及时为电缆除冰，因此多年来世界各国对电缆除冰机器人的研究十分重视，多种技术融合，结构简单，轻质，控制容易，高效除冰、快速行走和跨越电锤等障碍一直是电缆除冰机器人研究的发展方向。至今人们已研制出多种电缆除冰技术和相应的机器。2008年中国南方遭遇严重冰雪袭击，导致许多电缆严重结冰和塔架坍塌，激发一些中国专家提出以下发明技术，中国发明专利（专利号cn200810124321.7）公开一种线缆除冰机器人，由机架、除冰盾、电源、夹持机构和行走机构构成，采用夹持导轮，行走机构采用行走电机和线缆驱动轮构成。上述发明虽然具有电缆除冰的功能，但如何跨越障碍，使电缆除冰机器人同时具有结构简单，轻便携带，容易控制，高效除冰、快速行走和自动跨越电锤等障碍优点，尚未解决。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种飞行式电缆除冰机器人，来实现同时高效除冰、快速行走和自动跨越电锤等障碍的功能，其结构简单，轻便携带，容易控制的电缆除冰机器人。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种飞行式电缆除冰机器人，包括两个对称的由槽形框架、斜板构成一体的摆臂、若干设置在摆臂上用于除冰的棘轮除冰器、若干设置在摆臂上用于飞行的旋翼直升机、电源以及控制装置；两个摆臂使用销轴转动连接；棘轮除冰器包括低速电机以及由低速电机驱动的除冰棘轮；旋翼直升机包括固定在斜板下的高速电机以及设置在斜板上且与高速电机的输出轴连接的旋翼；还包括同槽形框架固定连接对旋翼直升机包覆的u形架。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述槽形框架上部设有若干对电缆进行除冰的棘轮除冰器，槽形框架的下部设置若干对电缆进行除冰的棘轮除冰器；斜板上端与槽形框架下端固定连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：棘轮除冰器设置6个。

本发明技术方案的进一步改进在于：每个槽形框架上部设置2个棘轮除冰器，每个槽形框架下部设置1个棘轮除冰器。

本发明技术方案的进一步改进在于：两个槽形框架下部的棘轮除冰器相对设置；四个位于槽形框架上部的棘轮除冰器交错设置并且两两一组分别位于槽形框架下部的棘轮除冰器的两侧。

本发明技术方案的进一步改进在于：旋翼直升机设置双数个，旋翼直升机均布在摆臂的两个斜板上。

本发明技术方案的进一步改进在于：旋翼直升机在两个摆臂上对称设置，旋翼直升机设置为4个、6个或8个。

本发明技术方案的进一步改进在于：u形架是带有网孔的u形薄板，u形架包覆旋翼，并且形成电缆斜导面。

本发明技术方案的进一步改进在于：除冰棘轮为锥台棘轮。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

1.本发明由于采用了旋翼直升机，在控制装置的操控下除冰机器人能自动由地面直接飞行到高架电缆作业位置，能自动飞越电缆电锤等障碍。

2.本发明由于采用了棘轮除冰器，可根据电缆的直径，更换不同规格的棘轮，能够满足不同规格的电缆进行除冰，因锥台棘轮的特殊结构，除冰棘轮能够在结冰的电缆上站立，在重力作用下，6个锥台棘轮包围电缆自转行走除冰，能够将结冰电缆上全部的冰清除干净，高效除冰。

3.本发明由于采用了槽形框架、斜板和u形架结构，结构设置巧妙合理，使飞行式电缆除冰机器人结构简单，携带轻便，能够快速行走。摆臂使用销轴转动连接，能够相对绕销轴转动，摆臂的灵活转动能够满足该除冰器的飞行状态和除冰状态的功能要求。

4.本发明由于采用了低速电机驱动除冰棘轮自动转，高速电机驱动旋翼飞行，而且整个机器人结构简单，携带轻便，所以飞行式电缆除冰机器人在除冰过程中或飞行时能耗低。

4.本发明由于采用了蓄电池作为电源，控制装置进行操控，可以进行电力架空输电线的带电除冰作业，保证了电缆的安全性。

5、本发明由于采用了u形架结构，u形架用于形成定位电缆斜导面，防护旋翼和降落支撑，保证了除冰机器人的安全性。

附图说明

图1为本发明的除冰状态主视示意简图；

图2为本发明的除冰状态侧视示意简图；

图3为本发明的除冰状态俯视示意简图；

图4为本发明的非除冰状态主视示意简图。

其中，1、摆臂，1-1、槽形框架，1-2、斜板，2、棘轮除冰器，2-1、低速电机，2-2、除冰棘轮，3、旋翼直升机，3-1、高速电机，3-2、旋翼，4、销轴，5、电缆，6、u形架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种飞行式电缆除冰机器人，具体的说是一种能自动由地面直接飞行到高架电缆作业位置，能自动飞越电缆电锤等障碍，可以对电力架空输电线带电除冰作业的一种除冰机器人。下面就其结构进行详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种飞行式电缆除冰机器人，包括两个对称的由槽形框架1-1、斜板1-2构成一体的摆臂1、若干设置在摆臂1上用于除冰的棘轮除冰器2、若干设置在摆臂1上用于飞行的旋翼直升机3、电源以及控制装置。其中，两个摆臂1使用销轴4转动连接，能够相对绕销轴4转动。槽形框架1-1和斜板1-2构成一体的摆臂1作为主体支架用于安装其他功能部件。棘轮除冰器2包括低速电机2-1以及由低速电机2-1驱动的除冰棘轮2-2；旋翼直升机3包括固定在斜板1-2下的高速电机3-1以及设置在斜板1-2上且与高速电机3-1的输出轴连接的旋翼3-2；还包括同槽形框架1-1固定连接对旋翼直升机3包覆的u形架6。

摆臂1由槽形框架1-1与斜板1-2构成一体，其槽形框架1-1上部设有两个相互平行的通孔和正交两个平行通孔的纵向通孔，下部设有垂直通孔，用于安装低速电机和棘轮除冰器。如图3所示，在槽形框架1-1上端还设置有正交两个平行通孔的纵向通孔的耳板，销轴4穿过耳板上的纵向通孔使两个摆臂1转动，形成对称转动副联接，且销轴4平行于电缆5。

低速电机2-1分别与摆臂1的槽形框架1-1上部的2个平行通孔和下部垂直通孔同轴固连，其驱动轴与所述除冰棘轮2-2同轴键连接。

如图1所示，每个槽形框架1-1上部设置2个对电缆5进行除冰的棘轮除冰器2，两个槽形框架1-1上部设置的四个棘轮除冰器2的轴线在除冰时大致处于水平状态，主要用于对电缆5上部进行除冰。每个槽形框架1-1的下部设置1个对电缆5进行除冰的棘轮除冰器2，两个槽形框架1-1下部设置的两个棘轮除冰器2的轴线在除冰时大致处于竖直状态，主要用于对电缆5的侧面和侧下部除冰。棘轮除冰器2共设置6个，两个槽形框架1-1下部的棘轮除冰器2相对设置；四个位于槽形框架1-1上部的棘轮除冰器2交错设置并且两两一组分别位于槽形框架1-1下部的棘轮除冰器2的两侧；除冰棘轮2-2优先地设置为锥台棘轮，锥台棘轮可根据电缆的规格尺寸拆卸更换符合要求的锥台棘轮，并且锥台棘轮能够提高与电缆的接触表面，提高除冰效果。斜板1-2上端与槽形框架1-1下端固定连接。

旋翼直升机3包括高速电机3-1和旋翼3-2；如图2、图3所示，斜板1-2下端设有多个通孔固定连接安装架，安装架包括安装梁和安装板，所述安装板为块状并且固定在安装梁的外侧，安装板用于安装高速电机和旋翼直升机。具体的是，高速电机3-1分别与摆臂1斜板1-2上的安装架上的安装板的通孔同轴固定连接，其驱动轴与旋翼3-2同轴键连接；旋翼直升机3在两个摆臂1上对称设置，旋翼直升机3通常设置双数个，能够确保飞行平稳，可以为4个、6个或8个，也可根据需要设置更多的旋翼直升机3。旋翼直升机3均布在摆臂1的两个斜板1-2端部的安装架上。

电源采用蓄电池，控制装置控制低速电机2-1和高速电机3-1的运行和停止。控制装置一般为遥控器。

槽形框架1-1上的u形架6是带有网孔的u形薄板，u形架6包覆旋翼3-2，并且在内侧形成斜导面，与摆臂1多处固连。两个槽形框架1-1上的u形架6的内侧面为圆弧斜面，该除冰器在电缆上方对准电缆下落时，圆弧斜面能够起到导向作用。而在工作完成后在地面降落时，能够起到防护旋翼3-2的作用，还能够起到降落支撑的作用。

实施例：

本实施例中，旋翼直升机3设置为八个。

控制装置操控，启动，八个旋翼直升机3同时起飞，除冰机器人自动由地面直接飞行到高架电缆待除冰位置。

除冰时，控制装置进行操控，八个旋翼直升机3停飞，4个除冰棘轮2-2支撑在电缆5上端面，在重力作用下，六个除冰棘轮2-2包围电缆5通过自转行走除冰。如图1所示，工作状态时，旋翼直升机3整体上位于电缆5所在平面以下，能够保证除冰器行走稳定，并且更好地将自身重力施加到电缆上。

除冰结束或遇电缆障碍时，控制装置进行操控八个旋翼直升机3同时起飞，带动2个摆臂1相互反转张开，直到六个除冰棘轮2-2脱离电缆5，然后带动该电缆除冰机器人飞到地面或下一段待除冰电缆5上方。定位后，八个旋翼直升机3同时停飞，在自重作用下，两摆臂1带动u形架6迫使六个除冰棘轮2-2重新包围电缆5自转行走除冰。

本发明是一种飞行式电缆除冰机器人，包括两个对称的由槽形框架、斜板构成一体的摆臂、六个设置在摆臂上用于除冰的棘轮除冰器、八个设置在摆臂上用于飞行的旋翼直升机、电源以及控制装置；两个摆臂使用销轴转动连接；棘轮除冰器包括低速电机以及由低速电机驱动的除冰棘轮；旋翼直升机包括固定在斜板下的高速电机以及设置在斜板上且与高速电机的输出轴连接的旋翼；还包括同槽形框架固定连接对旋翼直升机包覆的u形架，在控制装置的操控下可实现自动由地面直接飞行到高架电缆作业位置，能自动飞越电缆电锤等障碍，可以对电力架空输电线带电除冰作业，能高效为电缆除冰，能耗低，易控制，携带轻便，快速行走，使用效果更好。