基本信息
- 项目名称：
- 新型高压线路除冰机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 除冰机器人是比巡线机器人更复杂的机电一体化结构，而我们的作品“新型高压线路除冰机器人”能够对我国冬季覆冰严重的高压输电线路进行高效平稳地除冰，并对线路进行实时监控，应用前景广阔。本作品的突出亮点在于各种检测装置的综合应用，协调化、智能化工作，实现了越障与高效除冰相结合。同时在未结冰的季节，可以将除冰装置卸掉作为巡线机器人使用，实现了一机多用的目的。
- 详细介绍：
- 新型高压线路除冰机器人能够对我国冬季覆冰严重的高压输电线路进行高效平稳地除冰，并对线路进行实时监控，应用前景广阔。本作品的突出亮点在于各种检测装置的综合应用，协调化、智能化工作，实现了越障与高效除冰相结合。同时在未结冰的季节，可以将除冰装置卸掉作为巡线机器人使用，实现了一机多用的目的。 新型高压线路除冰机器人的行走机制分两种：不越障时的行走机制和越障时的行走机制。 （1）不越障时的行走机制：该夹机器人采用压轮推进方式，机体上的两组动力压轮A组、B组通过持滑道水平夹持在输电线上以保持机体平衡，机体的重心位于输电线下方，这样机器人在行进过程中不会发生反转。在无需越障时，三机械手臂折叠在机体内部，机械手呈打开状态，依靠动力压轮与输电线的滚动摩擦力平稳高效的向前推进。 （2）越障时的行走机制：分为四个步骤：第一步，检测模块检测到障碍，动力压轮制动，机器人整体停前进，三机械手闭合抓紧，限位开关接触发送高电平信号准备进行下一步；第二步，动力压轮通过夹持滑道水平打开，释放输电线，限位开关接触发送高电平信号准备进行下一步；第三步，机械手臂伸展并按设定程序进行协调越障，检测模块检测到越障完成准备进行下一步；第四步，机械手臂折叠，动力压轮水平闭合加紧，机械手打开释放输电线，各限位传感发送检测电平信号，动作完成。 除冰机构的设计：结合已有除冰方法，提出一种新的除冰机构，其最大的创新点在于用物理方法使覆冰以块状大面积脱落，较热力除冰节约大量能 量，实现真正的高效节能除冰。该机器人采用直流电机经一级减速后带动除冰钻头，除冰钻头可360°旋转除冰，两个除冰钻头包裹输电线进行高效除冰且不损伤线路。除冰钻头与覆冰之间碰撞产生的后坐力由连杆和从动轮之间的摩擦力来平衡。在靠近线路处增加一对螺旋刀片，以除去贴近线路的圆柱形覆冰。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：为了消除我国冬季覆冰严重的高压线路对工农业生产造成的影响。解决传统人工除冰效率低风险高和热融法消耗大效率低的问题。 基本思路：通过机械手臂的爬行实现越障功能，并通过夹持轮的夹持实现高效滚动前进，通过包裹式的除冰钻头进行包裹线路的物理碎冰。 创新点：两种前进机制结合，可越障，可滚动前进；除冰效率高。 技术关键：（1）精确定位卡住输电线 （2）精确检测障碍并跨障 （3）运动过程中的各种保护 （4）对线路无损伤的高效除冰 机器人模型整体技术指标：（1）导线直径D≤25mm;(2)机器人自重M≤20kg；（3）机器人前行速度V=0.1m／s.（4）机体高H=22cm,长L≤83cm，机械臂伸展长度L0=31.7cm
科学性、先进性
- 科学性：该作品实现高效推进，可越障，除冰效率高等重要功能的一体化，融合化，摒弃轮子滚行式的不可越障设计；也不是传统巡线机器人添加除冰装置的工作效率所能媲美，使除冰机器人进入实用性阶段。 先进性：该机器人的突出亮点在于轮臂复合式前进机制的创新设计，各种检测装置的综合应用，协调化智能化工作，实现了越障、高效前进、高效除冰有机结合。同时在未结冰的季节，可以将除冰装置卸掉作为巡线机器人使用，实现了一机多用的目的。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品于2011年6月3日参加由郑州大学主办的第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛.
作品所处阶段
- 已做出实物，基本功能已实现
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物，现场演示，录像，图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：只需悬挂在高压线上即可自行进行空中作业，也可用地面的控制器发生信号进行人工控制。 技术特点和优势：该作品结合巡线机器人，传统除冰机器人的优点，集多种重要功能于一身。不仅能够高效平稳的前进，而且可以跨障，对输电线进行实时监控。且其造价低、效率高、实用性强。 适用范围、市场分析和经济效益预测：适用于高压线路网络的维护与监控，具有很强的推广前景。随着我国经济的高速发展，对超高压大容量输电线路的需求越来越大。而我国是输电线路覆冰最为严重的国家之一，因而对除冰机器人的需求极为迫切。市场前景十分可观。
同类课题研究水平概述
- 从20世纪80年代末，国外已经开展了巡线机器人的研究。而除冰机器人是比巡线机器人更复杂的机电一体化结构，目前国内没有技术成熟的除冰机器人，国外技术相对比较成熟的作品是加拿大魁北克研究所研制的HQ LINEROVER遥控车，但该机器人重量过大，结构复杂，只能清除两根塔之间的覆冰，不具备越障能力，因而不能完全替代传统人工除冰。 目前，一种能够替代人工除去高压线覆冰的新型设备是国内外相关研究的热点，但多数处在提出和设计阶段，并未实现。一些机构或个人做出的实物的实用性有待考究。国内外的实用性高压线除冰机器人多数不具备越障功能；还有一些是在传统巡线机器人的基础上加除冰装置，除冰效率低。 新型高压线路多功能除冰机器人是一款专门为线路除冰设计的机器人，具有可越障，前进和除冰效率高，安全性高等优点，另外，可携带CCD摄像头，检测仪器实现巡线功能和实时监控。
