[發(fā)明專利]輸電線路動態(tài)除冰機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610121902.X
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105529668A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇妹
• 申請（專利權(quán)）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

本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510955625.8、申請日為2015年12月17日、 發(fā)明名稱為“輸電線路動態(tài)除冰機器人”的專利的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)維護領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路動態(tài)除冰機器人。

背景技術(shù)

輸電線路覆冰會造成輸電設(shè)備、輸電線路損壞，同時容易因為斷電給 用電單位或個人造成較大的經(jīng)濟損失，極端情況下，甚至對輸電線路下方 的車輛和行人也會形成一定的隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中，輸電線路除冰的技術(shù)方案仍主要依賴現(xiàn)場人工操作進 行，即安排當(dāng)?shù)毓╇姽芾聿块T的員工攜帶除冰工具對管轄區(qū)內(nèi)的輸電線路 進行現(xiàn)場除冰，這種方式效率低下、耗時耗力，也出現(xiàn)了一些機器人除冰 的遠程控制方案，但由于機器人本身結(jié)構(gòu)設(shè)計無法滿足復(fù)雜的輸電電網(wǎng)設(shè) 所在環(huán)境的需求。

同時，現(xiàn)有技術(shù)中，對現(xiàn)場冰層的測量仍需要依賴現(xiàn)場人員肉眼觀測， 無法進行準(zhǔn)確的電子測量，而且，對輸電線路的除冰主要依賴人工式除冰 刀具或機械式除冰刀具，除冰效果不佳，除冰的自動化程度較低。

因此，需要一種新的輸電線路冰層削減方案，能夠在除冰過程中盡可 能地減少人工參與，以機械除冰方式替換人工除冰方式，更關(guān)鍵的是，能 夠?qū)F(xiàn)場冰層檢測和現(xiàn)場冰層消除電子化，提高整個除冰方案的智能化水 平。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種動態(tài)除冰機器人，通過包括螺 線管、旋轉(zhuǎn)式彈藥存儲筒、無線通信接口、燃燒室和活塞連桿的汽缸活塞 機構(gòu)和扳機協(xié)同操作，實現(xiàn)現(xiàn)場沖擊式電子除冰，引入電容感應(yīng)式冰層傳 感器，實現(xiàn)現(xiàn)場冰層厚度的電子測量，尤其是改造了機器人平臺，使其滿 足各種復(fù)雜環(huán)境的需求。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種動態(tài)除冰機器人，所述機器人包括 冰層厚度檢測系統(tǒng)、機器人行走驅(qū)動系統(tǒng)和除冰系統(tǒng)，冰層厚度檢測系統(tǒng) 用于檢測輸電線路上的實時冰層厚度，機器人行走驅(qū)動系統(tǒng)用于搭載除冰 系統(tǒng)，并根據(jù)實時冰層厚度控制除冰系統(tǒng)的除冰次數(shù)。

更具體地，在所述動態(tài)除冰機器人中，包括：汽缸活塞機構(gòu)，搭載在 機器人主體結(jié)構(gòu)上，包括螺線管、旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式彈藥存儲筒；旋轉(zhuǎn)式 彈藥存儲筒底部連接螺線管和扳機；扳機，用于將旋轉(zhuǎn)式彈藥存儲筒內(nèi)彈 藥推送到燃燒室內(nèi)并觸發(fā)彈藥在燃燒室內(nèi)爆炸，以對輸電線路的地線產(chǎn)生 瞬間的沖擊載荷，實現(xiàn)除冰效果；螺線管用于推動扳機，能夠多次執(zhí)行對 扳機的推動以實現(xiàn)多次觸發(fā)彈藥在燃燒室內(nèi)爆炸；模擬導(dǎo)線，安裝在輸電 線路所在鐵塔的位置上；電容感應(yīng)式冰層傳感器，設(shè)置在模擬導(dǎo)線上，包 括13個與模擬導(dǎo)線平行的電極，13個電極寬為2毫米且13個電極均勻設(shè) 置在同一平面上，編號為偶數(shù)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(guān)，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(shù)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(yīng)式冰層傳感器通過多路選通開關(guān)傳送的電容信號進行檢波濾波 操作；電容數(shù)字轉(zhuǎn)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(shù)字轉(zhuǎn)換后并發(fā)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(shù)字轉(zhuǎn)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(dǎo)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(fā)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(shù)；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(fā)送給螺線管；伸縮限位開關(guān) 組合，包括六個伸縮限位開關(guān)，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(guān)，用于限制剎車塊的剎車距離；控制箱 移動限位開關(guān)，用于限制控制箱的移動距離；機器人主體結(jié)構(gòu)，包括前輪 子結(jié)構(gòu)、中輪子結(jié)構(gòu)、后輪子結(jié)構(gòu)、剎車子結(jié)構(gòu)、前方氣動伸縮子結(jié)構(gòu)、 后方氣動伸縮子結(jié)構(gòu)、中部氣動伸縮子結(jié)構(gòu)、底板、重心控制子結(jié)構(gòu)和控 制箱；前輪子結(jié)構(gòu)處于底板上方，包括前方驅(qū)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(yīng)的圓槽，前方驅(qū)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(jié)構(gòu)位于前輪子結(jié)構(gòu)和中輪子 結(jié)構(gòu)中間，處于底板上方，包括中部驅(qū)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(yīng)的圓槽，中部驅(qū)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(jié)構(gòu)處于底板上方， 包括后方驅(qū)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(yīng)的圓槽，后方驅(qū)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(jié)構(gòu)位于前輪子結(jié)構(gòu)和底板之間，用于將前輪子結(jié)構(gòu) 連接到底板上，包括前方腕關(guān)節(jié)、前方垂直伸縮臂、前方肘關(guān)節(jié)、前方水 平伸縮臂和前方肩關(guān)節(jié)，前方腕關(guān)節(jié)將前輪子結(jié)構(gòu)和前方垂直伸縮臂連 接，前方垂直伸縮臂與前方肘關(guān)節(jié)連接，前方水平伸縮臂將前方肘關(guān)節(jié)與 前方肩關(guān)節(jié)連接，前方肩關(guān)節(jié)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(jié)構(gòu)位于中 輪子結(jié)構(gòu)和底板之間，用于將中輪子結(jié)構(gòu)連接到底板上，包括中部腕關(guān)節(jié)、 中部垂直伸縮臂、中部肘關(guān)節(jié)、中部水平伸縮臂和中部肩關(guān)節(jié)，中部腕關(guān) 節(jié)將中輪子結(jié)構(gòu)和中部垂直伸縮臂連接，中部垂直伸縮臂與中部肘關(guān)節(jié)連 接，中部水平伸縮臂將中部肘關(guān)節(jié)與中部肩關(guān)節(jié)連接，中部肩關(guān)節(jié)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(jié)構(gòu)位于后輪子結(jié)構(gòu)和底板之間，用于將后輪子結(jié) 構(gòu)連接到底板上，包括后方腕關(guān)節(jié)、后方垂直伸縮臂、后方肘關(guān)節(jié)、后方 水平伸縮臂和后方肩關(guān)節(jié)，后方腕關(guān)節(jié)將后輪子結(jié)構(gòu)和后方垂直伸縮臂連 接，后方垂直伸縮臂與后方肘關(guān)節(jié)連接，后方水平伸縮臂將后方肘關(guān)節(jié)與 后方肩關(guān)節(jié)連接，后方肩關(guān)節(jié)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(jié)構(gòu)包括剎車塊、剎 車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和剎車氣缸，剎車塊位于后方輸電線路位置，剎車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)位于底板下方，采用控制箱為重心調(diào)節(jié)的配重設(shè)備，包括重 心調(diào)節(jié)氣缸和三位電磁閥，重心調(diào)節(jié)氣缸為重心調(diào)節(jié)提供動力，三位電磁 閥通過調(diào)節(jié)控制箱和底板之間的相對距離來控制機器人主體結(jié)構(gòu)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(wù)器連接，用于接收供電管理服務(wù)器無線發(fā)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(qū)動電機、中部驅(qū)動電機和后方驅(qū) 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(qū)動電機、中部驅(qū)動電機或后方驅(qū)動電機的驅(qū)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(jù)實時冰層厚度確定扳機推動次 數(shù)，將扳機推動次數(shù)打包在除冰指令中并通過第二頻分雙工通信接口發(fā)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(fā)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(shù)，并按照解析到的扳機推動次數(shù)多次執(zhí)行對扳機的推動。