[發明專利]輸電線路動態除冰機器人

在審

• 申請號: 201610121902.X
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105529668A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 李勇妹
• 申請（專利權）人: 李勇妹
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16;G01B7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種動態除冰機器人，所述機器人包括冰層厚度檢測系統、機器 人行走驅動系統和除冰系統，冰層厚度檢測系統用于檢測輸電線路上的實 時冰層厚度，機器人行走驅動系統用于搭載除冰系統，并根據實時冰層厚 度控制除冰系統的除冰次數。

2.如權利要求1所述的動態除冰機器人，其特征在于，所述機器人 包括：

汽缸活塞機構，搭載在機器人主體結構上，包括螺線管、旋轉式彈藥 存儲筒、無線通信接口、燃燒室和活塞連桿；

活塞連桿頂部配有開端夾鉗，用于夾住輸電線路的地線，活塞連桿底 部與燃燒室連接；

燃燒室底部連接旋轉式彈藥存儲筒；

旋轉式彈藥存儲筒底部連接螺線管和扳機；

扳機，用于將旋轉式彈藥存儲筒內彈藥推送到燃燒室內并觸發彈藥在 燃燒室內爆炸，以對輸電線路的地線產生瞬間的沖擊載荷，實現除冰效果；

螺線管用于推動扳機，能夠多次執行對扳機的推動以實現多次觸發彈 藥在燃燒室內爆炸；

模擬導線，安裝在輸電線路所在鐵塔的位置上；

電容感應式冰層傳感器，設置在模擬導線上，包括13個與模擬導線 平行的電極，13個電極寬為2毫米且13個電極均勻設置在同一平面上， 編號為偶數的電極即6個電極同時接地；

AC電源，安裝在輸電線路所在鐵塔的位置上，一端接地；

電阻，一端與AC電源的另一端連接；

多路選通開關，一端與13個電極連接，另一端與電阻的另一端連接， 用于同時將編號為奇數的電極即7個電極同時與電阻的另一端連通，以接 收AC電源的激勵；

檢波濾波器，一端與電阻的另一端連接，對電容感應式冰層傳感器通 過多路選通開關傳送的電容信號進行檢波濾波操作；

電容數字轉換器，與檢波濾波器和微控制器分別連接，將檢波濾波后 的電容信號進行數字轉換后并發送給微控制器；

微控制器，安裝在輸電線路所在鐵塔的位置上，與電容數字轉換器通 過串口連接，基于檢波濾波后的電容信號確定模擬導線的冰層厚度并作為 實時冰層厚度輸出；

第一頻分雙工通信接口，安裝在輸電線路所在鐵塔的位置上，與微控 制器電性連接，用于無線發送實時冰層厚度，還用于通過第二頻分雙工通 信接口無線接收除冰指令，除冰指令中包括扳機推動次數；

第三頻分雙工通信接口，位于燃燒室上，與螺線管電性連接，與第一 頻分雙工通信接口無線連接，用于無線接收除冰指令，并將除冰指令電性 發送給螺線管；

伸縮限位開關組合，包括六個伸縮限位開關，用于分別限制前方垂直 伸縮臂、前方水平伸縮臂、中部垂直伸縮臂、中部水平伸縮臂、后方垂直 伸縮臂和后方水平伸縮臂的伸縮距離；

剎車限位開關，用于限制剎車塊的剎車距離；

控制箱移動限位開關，用于限制控制箱的移動距離；

機器人主體結構，包括前輪子結構、中輪子結構、后輪子結構、剎車 子結構、前方氣動伸縮子結構、后方氣動伸縮子結構、中部氣動伸縮子結 構、底板、重心控制子結構和控制箱；

前輪子結構處于底板上方，包括前方驅動電機和前方行走輪，前方行 走輪采用塑料材料，具有與輸電線路相適應的圓槽，前方驅動電機與前方 切削刀片和前方行走輪分別連接，用于為前方切削刀片提供切削動力的同 時，為前方行走輪提供行走動力；

中輪子結構位于前輪子結構和中輪子結構中間，處于底板上方，包括 中部驅動電機和中部行走輪組成，中部行走輪采用塑料材料，具有與輸電 線路相適應的圓槽，中部驅動電機與中部行走輪連接，用于為中部行走輪 提供行走動力；

后輪子結構處于底板上方，包括后方驅動電機和后方行走輪，后方行 走輪采用塑料材料，具有與輸電線路相適應的圓槽，后方驅動電機與后方 切削刀片和后方行走輪分別連接，用于為后方切削刀片提供切削動力的同 時，為后方行走輪提供行走動力；

前方氣動伸縮子結構位于前輪子結構和底板之間，用于將前輪子結構 連接到底板上，包括前方腕關節、前方垂直伸縮臂、前方肘關節、前方水 平伸縮臂和前方肩關節，前方腕關節將前輪子結構和前方垂直伸縮臂連 接，前方垂直伸縮臂與前方肘關節連接，前方水平伸縮臂將前方肘關節與 前方肩關節連接，前方肩關節與底板連接，前方垂直伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收前方垂直伸縮控制信號，前方水平伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收前方水平伸縮控制信號；

中部氣動伸縮子結構位于中輪子結構和底板之間，用于將中輪子結構 連接到底板上，包括中部腕關節、中部垂直伸縮臂、中部肘關節、中部水 平伸縮臂和中部肩關節，中部腕關節將中輪子結構和中部垂直伸縮臂連 接，中部垂直伸縮臂與中部肘關節連接，中部水平伸縮臂將中部肘關節與 中部肩關節連接，中部肩關節與底板連接，中部垂直伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收中部垂直伸縮控制信號，中部水平伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收中部水平伸縮控制信號；

后方氣動伸縮子結構位于后輪子結構和底板之間，用于將后輪子結構 連接到底板上，包括后方腕關節、后方垂直伸縮臂、后方肘關節、后方水 平伸縮臂和后方肩關節，后方腕關節將后輪子結構和后方垂直伸縮臂連 接，后方垂直伸縮臂與后方肘關節連接，后方水平伸縮臂將后方肘關節與 后方肩關節連接，后方肩關節與底板連接，后方垂直伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收后方垂直伸縮控制信號，后方水平伸縮臂還與AVR32 芯片電性連接以接收后方水平伸縮控制信號；

剎車子結構包括剎車塊、剎車導向結構和剎車氣缸，剎車塊位于后方 輸電線路位置，剎車導向結構與剎車塊和剎車氣缸分別連接，用于為剎車 塊的剎車制動操作提供動力；

重心控制子結構位于底板下方，采用控制箱為重心調節的配重設備， 包括重心調節氣缸和三位電磁閥，重心調節氣缸為重心調節提供動力，三 位電磁閥通過調節控制箱和底板之間的相對距離來控制機器人主體結構 的重心位置；

控制箱位于底板下方，包括外殼和控制板，所述控制板集成了AVR32 芯片和第二頻分雙工通信接口，第二頻分雙工通信接口與遠端的供電管理 服務器連接，用于接收供電管理服務器無線發送的無線控制指令，AVR32 芯片還與第二頻分雙工通信接口、前方驅動電機、中部驅動電機和后方驅 動電機分別連接，用于解析無線控制指令以確定并輸出前方垂直伸縮控制 信號、前方水平伸縮控制信號、中部垂直伸縮控制信號、中部水平伸縮控 制信號、后方垂直伸縮控制信號或后方水平伸縮控制信號，還用于解析無 線控制指令以確定前方驅動電機、中部驅動電機或后方驅動電機的驅動控 制信號；

其中，AVR32芯片還通過第二頻分雙工通信接口與第一頻分雙工通信 接口連接，以接收實時冰層厚度，根據實時冰層厚度確定扳機推動次數， 將扳機推動次數打包在除冰指令中并通過第二頻分雙工通信接口發送給 第一頻分雙工通信接口；

其中，第一頻分雙工通信接口將除冰指令通過第三頻分雙工通信接口 發送給螺線管，以控制螺線管解析除冰指令，獲得扳機推動次數，并按照 解析到的扳機推動次數多次執行對扳機的推動；

高清攝像頭，位于前輪子結構上，與AVR32芯片電性連接，用于采集 高清圖像并通過AVR32芯片壓縮編碼；

高清攝像頭將壓縮后的圖像通過第二頻分雙工通信接口發送給遠端 的供電管理服務器。