專利名稱：積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在lkv到500kv的高壓輸電線上進行運動、越障、搭載其他實用操作模塊的裝置，尤其是能在極端冰雪、凍雨、低溫條件下連續(xù)一小時以上自動工作的輕型巡線機器人平臺。
背景技術：
目前在世界范圍內，尚無具有越障功能的機器人成熟產品應用于超高壓輸電線路巡檢(引用自中國科學院網，"500Kv超高壓輸電線路巡檢機器人現(xiàn)場帶電巡檢試驗成功")。國內目前較為先進的巡線機器人平臺以動力部分、控制部分兩個主要部分構成，其中動力部分中一組蓄電池與若干個電動機和伺服電機并聯(lián)，電動機主軸上連接絕緣輪子與電線相連，并把裝置整體懸掛在電線上，靠電動機運轉使機器人在電線上移動；伺服電機控制平臺主要關節(jié)運動和形狀變化，已完成逾越障礙等動作?？刂撇糠钟梢粋€控制器(單片機或機載計算機)和若干傳感器構成，其中蓄電池與控制器并聯(lián)以向控制器供電，控制器信號輸入端并聯(lián)各個傳感器并接收信號，輸出端并聯(lián)各個電動機和伺服電機并輸出信號?？刂破鞯倪h程通訊模塊能將所收集到的數(shù)據(jù)傳送到地面控制中心，或接收地面控制中心的指令。 但是，當電線由于結冰而整體橫截面積增大、形狀不規(guī)則或氣候極端寒冷并伴隨大風、降雪、凍雨等惡劣天氣時，以上結構會無法使平臺在線上有效移動或越障或者整體出
現(xiàn)故障。在這種條件下將無法利用這種平臺進行線路巡檢工作。另外，這種平臺整體重量較大，結構較為復雜，無法迅速快捷地被運輸或投入使用。
發(fā)明內容
為了使低溫、大風、降雪、凍雨天氣下的冰上自動化巡線作業(yè)能夠正常實施，本發(fā)明提供一種積冰高壓線上作業(yè)平臺機械結構設計。該平臺不僅能在正常環(huán)境狀況下完成線路巡檢作業(yè)，還能在積有一定厚度且形狀不規(guī)則的冰的高壓電線上完成線路巡檢、越障、搭載除冰設備等操作，且具有較輕的重量，結構簡單，易于迅速組裝。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種巡線作業(yè)平臺，由一組兩根水平支桿、兩組三根豎直支桿、六個電磁阻尼關節(jié)、六個履帶開合伺服電機，六組運動履帶、兩組四個正交姿態(tài)控制電機，和一個主掛架、四個副掛架、一套自動控制系統(tǒng)組成。兩組豎直支桿中各包含兩根剛性齒條；豎直支桿垂直、對稱安裝在水平支桿兩側，水平支桿中包含一根剛性齒條；在兩個交點處各有一組正交姿態(tài)控制電機，通過齒輪傳動系統(tǒng)使齒條與電機剛體發(fā)生相對位移，使豎直支桿可以相對于水平支桿進行沿豎直方向、水平方向的移動。每組豎直支桿上端在前后方向上等距用螺絲套鎖安裝一個電磁阻尼關節(jié)，電磁阻尼關節(jié)的自由度不小于60角度，且轉動平面與豎直支桿平面一致。每個電磁阻尼關節(jié)在前后方向上用螺絲卡槽結構并排等間距連接一個履帶開合伺服電機，兩組伺服電機轉動姿態(tài)應關于水平支桿短軸對稱，兩組伺服電機伺服電機自由度不小于90角度，且轉動平面與電磁阻尼關節(jié)轉動平面、水平支桿平面垂直，每個伺服電機的輸出擺臂鉚接一組運動履帶的履帶的履帶罩，履帶罩半包圍履帶和傳動輪組，每組運動履帶的輪組的軸(包括主動輪和傳動輪)都自由卡接在履帶罩上，且在每個主動輪軸處履帶罩外共軸連接一個用于無冰電線驅動的磨砂膠輪。六組履帶將整個平臺懸掛在高壓電線上。在豎直支桿下端，通過螺絲套鎖連接幅掛架。在水平支桿中央，通過螺絲套鎖連接主掛架。在水平支桿左右段各通過螺絲套鎖連接副掛架。 所述水平支桿在水平方向上為整個平臺提供支撐，其中包含一根剛性齒條作為豎直支桿水平運動的憑借。水平支桿中間套有一個主掛架，用來攜帶自動控制系統(tǒng)、電池或較重的作業(yè)工具。 所述豎直枝干在樹枝方向上為整個平臺提供支撐，其中每組豎直支桿包括兩根剛性齒條，作為水平支桿豎直運動的憑借。豎直支桿與水平支桿通過由兩個正交姿態(tài)控制電機組成的正交活動關節(jié)相連，使豎直支桿相對于水平支桿可以在上下、左右兩個方向上自由移動。在正交活動關節(jié)內裝有微電加熱裝置，能夠及時除去關節(jié)內和剛性齒條表面的積冰。 所述電磁阻尼關節(jié)可由電信號控制其阻尼系數(shù)，以控制履帶組的姿態(tài)調整程度。
所述履帶開合伺服電機可以控制履帶在其旋轉平面內作一定程度的開合運動。
所述履帶組將平臺懸掛在電線上。在履帶組上部的履帶罩含有微電加熱裝置，能夠及時溶化履帶組內外的積冰。 本發(fā)明的有益效果是在低溫、大風、降雪、凍雨天氣下的冰上自動化巡線作業(yè)能夠正常實施，能在正常環(huán)境狀況下和積有一定厚度且形狀不規(guī)則的冰的高壓電線上完成線路巡檢、越障、搭載除冰設備等操作，且具有較輕的重量，結構簡單，易于迅速組裝。整體結構重量不超過20千克，載重不小于45千克。
下面是結合附圖和實施例對本發(fā)明的進一步說明。 圖1 、圖2是本發(fā)明結構示意圖。 圖3是本發(fā)明越障動作實施例的示意圖。 圖中，1、履帶組；2、履帶開合伺服電機；3、電磁阻尼關節(jié)；4、副掛架；5、水平、豎直支桿(白線所指為剛性齒條)；6、豎直正交姿態(tài)控制電機；7、水平正交姿態(tài)控制電機。
具體實施例方式
參照圖1、圖2和圖3，本發(fā)明是這樣實施的 —種巡線作業(yè)平臺，包括一組兩根水平支桿和兩組三根豎直支桿(5)、六個電磁阻尼關節(jié)(3)、六個履帶開合伺服電機(2)，六組運動履帶(1)、兩組四個正交姿態(tài)控制電機(6) (7)，和一個主掛架、四個副掛架(4)、一套自動控制系統(tǒng)組成。 所述水平支桿在水平方向上為整個平臺提供支撐，其中包含一根剛性齒條作為豎直支桿水平運動的憑借。水平支桿中間套有一個主掛架，用來攜帶自動控制系統(tǒng)、電池或較重的作業(yè)工具。
所述豎直枝干在樹枝方向上為整個平臺提供支撐，其中每組豎直支桿包括兩根剛性齒條，作為水平支桿豎直運動的憑借。豎直支桿與水平支桿通過由兩個正交姿態(tài)控制電機組成的正交活動關節(jié)相連，使豎直支桿相對于水平支桿可以在上下、左右兩個方向上自由移動，以適應不同積有不同厚度的冰的電線的線上作業(yè)。在正交活動關節(jié)內裝有微電加熱裝置，能夠及時除去關節(jié)內和剛性齒條表面的積冰。 所述電磁阻尼關節(jié)可由電信號控制其阻尼系數(shù)，以控制履帶組的姿態(tài)調整程度。當線上積冰形狀不規(guī)則，表面起伏較大，或電線整體與水平面存在坡度時，電磁阻尼關節(jié)可減小阻尼系數(shù)使平臺在重力作用下自動調整至最佳姿態(tài)。 所述履帶開合伺服電機可以控制履帶在其旋轉平面內作一定程度的開合運動，當平臺移動過程中遇到線上障礙，如高壓電線絕緣子等，履帶可以向外翻開以規(guī)避障礙，靠其他未翻開的履帶組繼續(xù)移動。 所述履帶組將平臺懸掛在電線上，能夠使平臺具有一定逾越較小的冰面障礙的能力，并且增大平臺與冰線接觸面的摩擦力，使平臺移動更加迅速。在履帶組上部的履帶罩含有微電加熱裝置，能夠及時溶化履帶組內外的積冰。 在圖3所示的越障動作中，前后的履帶在履帶開合伺服電機控制下向外翻開以規(guī)避障礙，假設電線此時有一定相對于水平的斜度，此時中間一對履帶所連接的電磁阻尼關節(jié)阻尼系數(shù)減小，平臺在重力作用下使關節(jié)旋轉一定角度，以調整姿態(tài)。 以上所述，僅是本發(fā)明一種積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術范圍作任何限制，凡是依照本發(fā)明的技術實質對以上實施例進行的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術方案范圍內。
權利要求
一種積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，整個結構懸掛在高壓電線上，沿高壓電線移動并翻越一定障礙。其特征是主體結構由一組水平支桿和兩組豎直支桿通過正交姿態(tài)控制電機連接，支桿間可以進行一定正交移動。
2. 根據(jù)權利要求1所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是結構通過履帶懸掛在高壓電線上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是履帶下方連接有履帶開合伺服電機，履帶組可以通過伺服電機的控制在與水平支桿、豎直支桿垂直的平面內做自由度不小于90角度的沿軸轉動。
4. 根據(jù)權利要求2所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是履帶開合伺服電機與豎直支桿通過電磁阻尼關節(jié)連接，且電磁阻尼關節(jié)能在與豎直支桿一致的運動面內有不小于60角度的自由度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是水平支桿包含一根剛性齒條，每組豎直支桿包含兩根剛性齒條，水平支桿和豎直支桿正交，姿態(tài)控制電機通過齒輪組與齒條發(fā)生相對位移，以使支桿間發(fā)生相對移動。
6. 根據(jù)權利要求1所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是在每組豎直支桿下端連接有一個副掛架，在水平支桿中間連接有一個主掛架，在水平支桿左、右端各有一個副掛架。
7. 根據(jù)權利要求1所述的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺，其特征是平臺搭載一套自動控制系統(tǒng)，以控制平臺在線上的自動運行。
全文摘要
一種能在積冰且冰的形狀不規(guī)則的高壓電線上沿線行走、越障、搭載除冰設備的積冰高壓電線巡線作業(yè)平臺。它是一組水平支桿與兩組豎直支桿通過正交姿態(tài)控制電機垂直相連，在每組豎直支桿下端連接有一個副掛架，在水平支桿中間連接有一個主掛架，在水平支桿左、右端各有一個副掛架。在豎直支桿上端依次連接電磁阻尼關節(jié)、履帶開合伺服電機、運動履帶，通過運動履帶將它懸掛在高壓電線上并在線上活動，并通過各個電機控制關節(jié)調整平臺姿態(tài)，以在電線上適應不同作業(yè)環(huán)境并翻越障礙。
文檔編號H02G7/00GK101728785SQ200810171969
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權日2008年10月28日
發(fā)明者李書然, 賈捷陽, 鄒翔進 申請人:李書然;賈捷陽;鄒翔進