基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构，包括前臂单元、中间臂单元、后臂单元及重心调节平衡机构，前臂单元、中间臂单元及后臂单元依次与位于下方的重心调节平衡机构连接，前臂单元与后臂单元对称设置；前臂单元包括叠式机械臂机构、行走驱动机构、除冰机构、掌开合机构及刹车制动机构，中间臂单元包括垂直式伸缩臂机构、行走驱动机构、手掌开合机构及刹车制动机构，后臂单元与前臂单元结构相同；还包括能使各臂单元作出包括伸缩、行走、越障及除冰动作的以压缩空气作为动力源的气动控制回路。本发明专利技术在智能控制条件下能够完成除冰作业、在线稳定行走和高效率自主越障，具有结构紧凑、重量轻、控制简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于气动式的除冰机器人机械本体结构，实现输电线路的除冰和 自主检测，确保输电线路的安全稳定运行。
技术介绍
输电线路作为电力系统的重要组成部分，采用高压和超高压架空输电线路是长距 离输配电力的主要方式。近年来，输电线路冰灾事故在我国发生数千次，严重危及电网安全 可靠运行。因此，对输电线路进行日常的巡检以及恶劣气候条件下的除雪除冰是十分必要 的。鉴于传统高压线路除冰方法效率低和安全性差的问题，利用机器人进行输电线路除冰 作业，不但可以提高工作效率和质量，降低线路因覆冰或故障带来的损失，而且对促进智能 电网建设、提高电网自动化作业水平、保障电网安全稳定运行、促进经济发展均具有重要的 战略意义。现有技术中的高压输电线路除冰机器人是用于检测和维修各种高压输电线路的 一种智能机器人，它的意义在于将除冰技术与巡检技术有机融合起来，不仅可以用于线路 除冰作业，也可以用于高压输电线路的巡检工作，并能够自主地跨越高压线上各种障碍。因 此，开展高压输电线路除冰机器人研究与产品开发，不仅具有重大的理论意义，而且具有显 著的社会及经济效益。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构，该输电 线路除冰机器人新型结构能够在智能控制条件下具有高效除冰、自主在线行走及越障等功 能。其技术解决方案是一种基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构，包括前臂单元、中间臂单元、后 臂单元及重心调节平衡机构，前臂单元、中间臂单元及后臂单元依次与位于下方的重心调 节平衡机构连接，前臂单元与后臂单元对称设置；上述前臂单元包括第一柔性折叠式机械 臂机构、第一行走驱动机构、第一除冰机构、第一手掌开合机构及第一刹车制动机构，其中 第一手掌开合机构及第一刹车制动机构设置在第一柔性折叠式机械臂机构上，第一行走驱 动机构与第一除冰机构设置在第一手掌开合机构上；上述中间臂单元包括垂直式伸缩臂机 构、中央行走驱动机构、中央手掌开合机构及中央刹车制动机构，其中中央手掌开合机构及 中央刹车制动机构设置在垂直式伸缩臂机构上，中央行走驱动机构设置在中央手掌开合机 构上；上述后臂单元包括第二柔性折叠式机械臂机构、第二行走驱动机构、第二除冰机构、 第二手掌开合机构及第二刹车制动机构，其中第二手掌开合机构及第二刹车制动机构设置 在第二柔性折叠式机械臂机构上，第二行走驱动机构与第二除冰机构设置在第二手掌开合 机构上；还包括能使上述前臂单元、中间臂单元及后臂单元作出包括伸缩、行走、越障及除 冰动作的以压缩空气作为动力源的气动控制回路。上述第一除冰机构与第二除冰机构均采用由组合切削刀具组成的高速铣削除冰装置。上述第一手掌开合机构、中央手掌开合机构与第二手掌开合机构的结构相同；就 其中某一只手掌开合机构来说，由左手掌部、右手掌部及能使左右手掌部开合的双轴开合 气缸组成，左、右手掌部能够在顶部相对张开或相对合拢，且相对合拢后两手掌部的主体之 间形成中空，第一行走驱动机构与第一除冰机构或第二行走驱动机构与第二除冰机构设置 在左手掌部或右手掌部的顶部。上述第一刹车制动机构、中央刹车制动机构与第二刹车制动机构的结构相同；就 其中某一刹车制动机构来说，其采取模仿人手握线方式，通过刹车气缸推动刹车块直接抱 线制动。上述第一柔性折叠式机械臂机构与第二柔性折叠式机械臂机构的结构相同；就其 中某一柔性折叠式机械臂机构来说，包括垂直伸缩臂、水平伸缩臂、肘关节和肩关节。上述重心调节平衡机构包括平衡机构和控制箱；平衡机构的运动采用三位阀控 制，控制箱用来承载的部分包括控制系统与电源。上述气动控制回路包括空气压缩泵、储气罐、调压过滤器、消声器、对应前臂单元 的前臂控制阀块、对应中间臂单元的中臂控制阀块、对应后臂单元的后臂控制阀块及对应 重心调节平衡机构的重心调整阀块；空气压缩泵连接储气罐，储气罐连接调压过滤器，调 压过滤器以并联的方式通过进气管路连接前臂控制阀块、中间臂控制阀块、后臂控制阀块 及重心调整阀块中的气缸的进气端上，消声器以并联的方式通过排气管路连接前臂控制阀 块、中间臂控制阀块、后臂控制阀块及重心调整阀块中的气缸的排气端上。上述前臂控制阀块包括前臂水平摆臂小气缸、前臂水平摆臂大气缸、前臂竖直摆 臂气缸、前臂刹车气缸、前臂竖直伸缩气缸及前臂行走开合气缸；中臂控制阀块包括中臂刹 车气缸、中臂竖直伸缩气缸及中臂行走开合气缸；上述后臂控制阀块包括后臂水平摆臂小 气缸、后臂水平摆臂大气缸、后臂竖直摆臂气缸、后臂刹车气缸、后臂竖直伸缩气缸及后臂 行走开合气缸；重心调整阀块包括重心调节气缸。上述前臂控制阀块中，前臂水平摆臂小气缸的进气端与排气端各通过一单向节流 阀连接一中封式三位五通电磁阀，并通过中封式三位五通电磁阀连接进气管路与排气管 路，前臂水平摆臂大气缸、前臂竖直摆臂气缸、前臂刹车气缸、前臂竖直伸缩气缸或前臂行 走开合气缸的进气端与排气端各通过一单向节流阀连接一二位五通电磁阀，并通过二位五 通电磁阀连接进气管路与排气管路；上述中臂控制阀块中，中臂刹车气缸、中臂竖直伸缩 气缸或中臂行走开合气缸的进气端与排气端各通过一单向节流阀连接一二位五通电磁阀， 并通过二位五通电磁阀连接进气管路与排气管路；上述后臂控制阀块中，后臂水平摆臂小 气缸的进气端与排气端各通过一单向节流阀连接一中封式三位五通电磁阀，并通过中封式 三位五通电磁阀连接进气管路与排气管路，后臂水平摆臂大气缸、后臂竖直摆臂气缸、后臂 刹车气缸、后臂竖直伸缩气缸或后臂行走开合气缸的进气端与排气端各通过一单向节流阀 连接一二位五通电磁阀，并通过二位五通电磁阀连接进气管路与排气管路；上述重心调整 阀块中，重心调节气缸的进气端与排气端各通过一单向节流阀连接一中封式三位五通电磁 阀，并通过中封式三位五通电磁阀连接进气管路与排气管路。本专利技术具有以下有益技术效果本专利技术采用以压缩空气作为动力源进行气动驱动，结构简单，动作迅速、可靠，节 能无污染，能够有效减轻机器人的整体重量；柔性折叠式机械臂机构，在智能控制条件下， 各组成臂和关节协调动作，采用仿人攀援策略调整姿态，实现高压线上各种障碍的跨越，结 构紧凑，提高了机器人的作业空间；上述手掌开合机构，在常速行走的状态下能够直接跨越 防震锤等障碍，提高了越障效率；采用刹车制动机构，有效防止机器人倾覆，使机器人在足 够驱动力条件下具有一定的爬坡能力。综上，基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构， 在智能控制条件下完成除冰作业的同时，能够实现在线稳定行走和高效率自主越障，具有 结构紧凑、重量轻、控制简单等优点。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步说明图1为本专利技术一种实施方式的整体结构原理示意图。图2为图1方式中的后臂单元的右视结构原理示意图。图3为图1方式中的前臂单元的右视结构原理示意图。图4为图1的俯视结构原理示意图。图5中的a f示出了本专利技术的一种越障过程。图6为本专利技术中的气动控制回路的原理示意图，主要示出了对应前臂单元与中间 臂单元的前臂控制阀块与中臂控制阀块等部分。图7为本专利技术中的气动控制回路的原理示意图，主要示出了对应后臂单元的后臂 控制阀块部分。具体实施例方式参看图1至图4、图6及图7，一种基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构，包 括前臂单元1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气动式的输电线路除冰机器人新型结构，包括前臂单元、中间臂单元、后臂单元及重心调节平衡机构，前臂单元、中间臂单元及后臂单元依次与位于下方的重心调节平衡机构连接，前臂单元与后臂单元对称设置；其特征在于：所述前臂单元包括第一柔性折叠式机械臂机构、第一行走驱动机构、第一除冰机构、第一手掌开合机构及第一刹车制动机构，其中第一手掌开合机构及第一刹车制动机构设置在第一柔性折叠式机械臂机构上，第一行走驱动机构与第一除冰机构设置在第一手掌开合机构上；所述中间臂单元包括垂直式伸缩臂机构、中央行走驱动机构、中央手掌开合机构及中央刹车制动机构，其中中央手掌开合机构及中央刹车制动机构设置在垂直式伸缩臂机构上，中央行走驱动机构设置在中央手掌开合机构上；所述后臂单元包括第二柔性折叠式机械臂机构、第二行走驱动机构、第二除冰机构、第二手掌开合机构及第二刹车制动机构，其中第二手掌开合机构及第二刹车制动机构设置在第二柔性折叠式机械臂机构上，第二行走驱动机构与第二除冰机构设置在第二手掌开合机构上；还包括能使上述前臂单元、中间臂单元及后臂单元作出包括伸缩、行走、越障及除冰动作的以压缩空气作为动力源的气动控制回路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉岱，肖林京，曹冲振，孙爱芹，陈广庆，苏伟，孔辉，连金玲，闫磊，张东岳，王珊，张晓琳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]