輸電線路除冰機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、. .本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告題 目：輸電線路除冰機(jī)器人機(jī)械局部設(shè)計(jì)學(xué)生*：學(xué)號(hào)：所在院(系)：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：機(jī)自091班 指導(dǎo)教師：2013年3月13日題 目輸電線路除冰機(jī)器人機(jī)械局部設(shè)計(jì)1、 選題的目的及研究意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展以及人民生活的不斷提高，保證電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行變得越來(lái)越重要， 電力工業(yè)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。電網(wǎng)平安生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，影響電網(wǎng)平安的因素多而復(fù)雜，從一次能源， 到發(fā)、輸、配、用的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都有可能引發(fā)電網(wǎng)事故，造成災(zāi)難性后果。特別是，近年來(lái)發(fā)生的冰雪、地震等嚴(yán)重自然災(zāi)害，更是對(duì)電網(wǎng)平安形成了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。冰災(zāi)對(duì)電力傳輸?shù)奈：υ谟冢?/p>

2、網(wǎng)系統(tǒng)覆冰嚴(yán) 重時(shí)會(huì)斷線、倒桿塔，導(dǎo)致大面積停電事故，且事 故發(fā)生在嚴(yán)冬季節(jié)，大雪封山，公路結(jié)凍，難于搶修，造成長(zhǎng)時(shí)間停電。因此，冰雪、凍雨是許多國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)所面臨的嚴(yán)重威脅之一 。 2021 年年初，受北方南下強(qiáng)冷空氣西南暖濕氣流共同影響，南方區(qū)域的*、*、*、*等省遭遇歷史上罕見(jiàn)的雪凝災(zāi)害性天氣，電力根底設(shè)施遭到大面積的嚴(yán)重破壞，到2008年2月27日，低溫雨雪冰凍災(zāi)害造成南方電網(wǎng)10kV 及以上線路7541條被迫停運(yùn)，35kV及以上變電站859座被迫停 運(yùn)，10kV及以上線路倒桿倒塔及損壞126247基座。在1998年的美加冰災(zāi)中，Hydro-Quebec 的電力網(wǎng)絡(luò)超過(guò)3000km 受

3、到冰災(zāi)影響，造成1000座高壓輸電桿塔、30000座配電桿塔倒塌，4000臺(tái)變壓器需要修復(fù)。Hydro-Quebec和Ontario Hydro電網(wǎng)系統(tǒng)的維修費(fèi)用為10億加拿大元。美國(guó)在大范圍和持續(xù)的電力中斷下，20條主要輸電線路、13000座電線桿、1000臺(tái)高壓設(shè)備和5000臺(tái)變壓器需要更換，費(fèi)用高達(dá)1750萬(wàn)美元。美加冰災(zāi)造成470萬(wàn)加拿大人和50萬(wàn)美國(guó)人遭受停電影響，其中40萬(wàn)戶居民停電超過(guò)兩個(gè)星期，電網(wǎng)系統(tǒng)的修復(fù)直到10月份才完成。瑞典南部2005年1月遭受嚴(yán)重暴風(fēng)雪災(zāi)害，風(fēng)速 到達(dá)46m/s，電網(wǎng)系統(tǒng)、通訊以及鐵路公路等長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，65萬(wàn)人得不到電力供應(yīng)，電網(wǎng)修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7周。德國(guó)

4、2005年11月的冰雪災(zāi)害造成超過(guò)70條輸電線路倒塌，20萬(wàn)人停電。 總之，輸電線路除冰問(wèn)題已然成為一個(gè)世界性問(wèn)題，而本課題的目的就在于設(shè)計(jì)一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)除冰方式的新型設(shè)備，盡可能的高效、快速、平安的完成輸電線路的除冰人物。盡可能減少線路覆冰為人民財(cái)產(chǎn)平安帶來(lái)的損失，同時(shí)減輕電力工作人員的工作難度和工作量。本課題研究的意義就是，由于我國(guó)地域廣闊，人口眾多，對(duì)電力的需求也是與日俱增；因此在各種地理環(huán)境中都設(shè)有大量的輸電鐵塔架設(shè)輸電線路。但是每到冬季就會(huì)面臨這樣一些問(wèn)題，那就是輸電線路覆冰，對(duì)輸電平安造成嚴(yán)重隱患，尤其以2021年的雪災(zāi)為甚，雪災(zāi)造成了嚴(yán)重的損失。尤其是對(duì)輸電線路造成嚴(yán)重破壞，由

5、于輸電線路覆冰，而是線路被壓斷，甚至鐵塔被壓塌，對(duì)周邊的人畜造成很大的平安隱患。電力部門為了快速搶修線路，以防對(duì)居民生活帶來(lái)不必要的影響，派出大量的電力工作人員，進(jìn)入受損區(qū)域進(jìn)展搶修。但是線路覆冰較厚人力去除很難，而且也不平安。同時(shí)也浪費(fèi)了大量的財(cái)力和時(shí)間，為了減少人力資源的浪費(fèi)，也為了防止人力除冰過(guò)程中各種意外的發(fā)生，同時(shí)也是為了加快除冰的效率，我擬設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠在輸電線路上自行行走的除冰機(jī)器人來(lái)代替人來(lái)完成輸電線路的除冰工作。以最快的速度幫助電力部門恢復(fù)電力，以免對(duì)居民生活、工廠生產(chǎn)等造成較大影響。輸電線路除冰機(jī)器人有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。能夠?yàn)閲?guó)家在以后的輸電線路除冰方面節(jié)約人

6、力、物力、財(cái)力，把這些轉(zhuǎn)移到更需要的地方。而且輸電線路除冰設(shè)備也一直是國(guó)外許多國(guó)家研究的熱點(diǎn)，我國(guó)也是一個(gè)冰災(zāi)多發(fā)國(guó)度，有必要對(duì)機(jī)器人除冰技術(shù)進(jìn)展研究，這不僅可以提高除冰效率，降低勞動(dòng)本錢節(jié)省救災(zāi)時(shí)間，同時(shí)也有助于我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)展。另外，除冰機(jī)器人在平時(shí)也可用于線路巡檢，可以節(jié)約人力本錢，而且機(jī)器人也更為平安快捷，對(duì)于電能的輸送將會(huì)有至關(guān)重要的作用。2、 綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、開(kāi)展趨勢(shì)、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等。目前機(jī)器人在輸電線路上的應(yīng)用主要為巡線，巡線機(jī)器人研究始于二十世紀(jì)八十年代末，每過(guò)、加拿大、日本等興旺國(guó)家相繼開(kāi)展了巡線機(jī)器人的研究，九十年代末國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)場(chǎng)了對(duì)巡

7、線機(jī)器人的研究，并取得一定成果。與巡線機(jī)器人比較，除冰機(jī)器人的研究起步較晚，較早出現(xiàn)的輸電線路除冰機(jī)器人有加拿大魁北克機(jī)電研究院于2000年開(kāi)場(chǎng)研制的LineROVer遙控小車。該遙控小車用于兩塔之間的除冰，但無(wú)越障能力。2006年該研究小組對(duì)遙控小車進(jìn)展改進(jìn)，使其構(gòu)造更為復(fù)雜，且具備越障能力。在國(guó)內(nèi)*大學(xué)在國(guó)家的科技工程資助下，聯(lián)合國(guó)防科技大學(xué)、*大學(xué)、*大學(xué)等多家單位，開(kāi)發(fā)研制了單體除冰機(jī)器人和可越障的兩臂除冰機(jī)器人、三臂除冰機(jī)器人，積累了一定的經(jīng)歷。加拿大研制的機(jī)器人參數(shù)如下：1導(dǎo)線直徑D不大于25mm；2小車自重不大于20；3電機(jī)功率P=1.2W，電壓U=12V；4小車行走速度V=0.

8、27m/s；一部由*工業(yè)大學(xué)研發(fā)的“高壓線除冰巡檢機(jī)器人，有望幫助中國(guó)南方遭受低溫雨雪冰凍災(zāi)害的地區(qū)去除高壓線上的積冰，既可有效維護(hù)電力供應(yīng)，又可防止人工高危作業(yè)，提高救災(zāi)搶險(xiǎn)效率。它長(zhǎng)厘米、寬厘米，看上去就像吊在金屬電線上的小坦克模型。按下開(kāi)關(guān)，它便緊緊地夾著電線穩(wěn)步前進(jìn)，最前端安裝的兩把月牙形除冰刀有力開(kāi)合，將附著在金屬電線上的冰凌擊碎。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、*工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院學(xué)生李瑩介紹，這部機(jī)器人重公斤，能除掉毫米線徑上包裹的直徑達(dá)毫米的冰柱，速度可到達(dá)每小時(shí)米。由于使用了小組自行研發(fā)的隨動(dòng)越障扇輪、人字定心機(jī)構(gòu)、碟形鏈傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，“除冰機(jī)器人可以在塔橋懸掛式電線上穿越障礙物且不減速，能爬上度的

9、斜坡，承受級(jí)風(fēng)力。此外，機(jī)器人上裝有遠(yuǎn)程遙控模塊，操作者可在室內(nèi)控制機(jī)器人，無(wú)線攝像功能可幫助工作人員在室內(nèi)通過(guò)視頻隨時(shí)觀察除冰動(dòng)態(tài)及電線破損情況。機(jī)器人上部還裝有夜視燈，可以在夜間和霧霾天氣下作業(yè)。近年來(lái)由于機(jī)器人技術(shù)水平的不斷提高，除冰機(jī)器人的技術(shù)已有了較大開(kāi)展，除冰機(jī)器人以后的開(kāi)展趨勢(shì)將是1除冰理念的更新，以前涉及輸電線路的除冰，人們首先想到如何除冰，但除冰理念的不斷改進(jìn)，我們應(yīng)該采用“防冰+除冰的新除冰放法；2更多的采用高智能化的技術(shù)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)開(kāi)發(fā)的除冰機(jī)器人將成為未來(lái)除冰技術(shù)的主流，在整個(gè)除冰過(guò)程中，機(jī)器人可自主的導(dǎo)航、越障、除冰以及緊急故障診斷修復(fù)或反

10、響；3應(yīng)用復(fù)合除冰技術(shù)，集合各種除冰方法的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，到達(dá)最正確除冰效果；4除冰技術(shù)平安化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控，保證操作人員的平安。目前輸電線路的除冰方法主要有熱力融冰法、機(jī)械除冰法、自然除冰法和機(jī)器人除冰法。熱力融冰法，是指利用附加熱源或者導(dǎo)線自身發(fā)熱，融化冰雪的方法。目前常用的熱力融冰法有過(guò)電流融冰法、短路融冰法、直流融冰法三種。過(guò)電流融冰技術(shù)是在線路導(dǎo)線或者地線上通以高于正常電流密度的傳輸電流，獲得焦耳熱以到達(dá)融冰目的。但是過(guò)電流技術(shù)負(fù)荷大，停電時(shí)間長(zhǎng)，操作難度大，是該技術(shù)推廣受到較大限制。短路電流融冰，是人為將輸電線路導(dǎo)線短接，形成短路電流，利用其熱量加熱導(dǎo)線以到達(dá)融冰目的。短路融冰技

11、術(shù)對(duì)供電系統(tǒng)有較大影響，消耗電量大且需要修改保護(hù)定值，同時(shí)還必須在短路情況下保證系統(tǒng)平安和重要用戶的供電，操作過(guò)程復(fù)雜、繁瑣，對(duì)調(diào)度員要求高。直流電流融冰原理是將覆冰線路作為負(fù)載，施加直流電源，用較低電壓提供短路電流加熱導(dǎo)線使覆冰融化。但直流電源融冰技術(shù)需要一種特種直流電源對(duì)其供電，該電源必須具有良好的恒流特性，并在負(fù)載擾動(dòng)或者試驗(yàn)狀態(tài)變化時(shí)做出快速響應(yīng)，以確保電源的穩(wěn)定加熱。機(jī)械除冰法是利用機(jī)械外力是線路上的覆冰脫落的方法，目前機(jī)械出兵的主要方法有“ad hoc、滑輪鏟刮法、電磁力除冰法和機(jī)器人除冰法。ad hoc法又稱為外力敲擊法，即有現(xiàn)場(chǎng)工作人員借助工具敲擊線纜除去覆冰的方法。該方法雖然

12、簡(jiǎn)單易行，但只適應(yīng)于10kv為主的的近距離線路除冰，除冰效率低、工作量大，因此只是在緊急情況下的權(quán)宜之計(jì)，應(yīng)用范圍甚少?；嗙P刮法是地面上的操作人員通過(guò)控制輸電線路上的滑輪移動(dòng)，借助里的作用使導(dǎo)線彎曲，從而使覆冰破裂?；嗙P刮法操作簡(jiǎn)單、效率高、能耗小，且價(jià)格低廉，是目前主要除冰方法之一。但是這種除冰方式受地形的限制，平安性能還有待進(jìn)一步完善。電磁力除冰法是將輸電線路在額定電壓下短路，短路電流產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾姶帕κ箤?dǎo)體相互撞擊而使覆冰脫落的方法。但由于目前導(dǎo)線間短路引起的電壓降問(wèn)題和對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響沒(méi)得到及時(shí)的解決，是該方法沒(méi)有被推廣。自然除冰法是指在不需要外力的情況下，僅靠自然的力量實(shí)現(xiàn)除冰的

13、方法。如在輸電線路上安裝阻雪環(huán)、平衡錘等裝置，在積雪或者覆冰到達(dá)一定程度時(shí)，借助風(fēng)力、重力等作用自行脫落，這種除冰方法簡(jiǎn)單易行，但具有較大的偶然性，不能實(shí)現(xiàn)可靠除冰；在線路外表刷涂憎水性材料或者吸熱圖層的除冰法，具有一定的研究?jī)r(jià)值，但由于自身的缺陷導(dǎo)致應(yīng)用前景受到較大限制。除了以上除冰方法外人工除冰、激光除冰也在研究當(dāng)中。人工除冰方法主要是由維護(hù)工人通過(guò)拉纖方式敲打線纜使覆冰脫落，這種方法仍然是我國(guó)主要采用的除冰方法之一，但該法效率低下，環(huán)境對(duì)操作限制很大，且電力工人的生命平安受到極大的威脅。激光除冰法是利用高功率、高能量的激光對(duì)輸電線路進(jìn)展除冰的方法。該方法具有遠(yuǎn)距離、非接觸、外加熱源、不需

14、要在電網(wǎng)內(nèi)部增加設(shè)備、不斷電除冰等優(yōu)點(diǎn)，但目前激光除冰的系統(tǒng)龐大，本錢高，靈活性不夠。機(jī)器人除冰法也屬于機(jī)械除冰法的一種，它是利用安裝在輸電線路上行走的機(jī)器人的除冰機(jī)構(gòu)自動(dòng)除去覆冰的方法。它是輸電線路除冰開(kāi)展趨勢(shì)，具有功耗小、效率高、人員無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，上世紀(jì)80年代，以美國(guó)、日本、加拿大等少數(shù)興旺國(guó)家率先采用該除冰方法。隨后我國(guó)也開(kāi)場(chǎng)了除冰機(jī)器人的研究，經(jīng)過(guò)近十年的努力，已取得較大突破。目前除冰機(jī)器人研究主要涉及除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、除冰機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和能量采集系統(tǒng)等方面。機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)展，它應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)開(kāi)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它

15、的開(kāi)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展。另一方面它也是生產(chǎn)力開(kāi)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身開(kāi)展的必然結(jié)果，那么人類的開(kāi)展隨著人們這種社會(huì)開(kāi)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍奸_(kāi)展過(guò)程中的一個(gè)客觀需要。機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動(dòng)或簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)展作業(yè)，因此機(jī)器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷開(kāi)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場(chǎng)合，己經(jīng)開(kāi)場(chǎng)大量使用機(jī)器人。另外

16、在軍事、海洋探測(cè)、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到效勞娛樂(lè)行業(yè)，也都開(kāi)場(chǎng)使用機(jī)器人。從機(jī)器人的用途來(lái)分，可以分為兩大類：軍用機(jī)器人和民用機(jī)器人。軍用機(jī)器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊(duì)進(jìn)展作戰(zhàn)、偵察、探險(xiǎn)等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機(jī)器人、空中軍用機(jī)器人(即無(wú)人飛行機(jī))、水下軍用機(jī)器人和空間軍用機(jī)器人等。軍用機(jī)器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。    在民用機(jī)器人中，各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量上占絕對(duì)多數(shù)，成為機(jī)器人家族中的主力軍；其它各種種類的機(jī)器人也開(kāi)場(chǎng)在不同的領(lǐng)域得到研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用?？傮w看來(lái)，假設(shè)按用途分

17、，民用機(jī)器人可以分為以下幾個(gè)主要類別：效勞機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人除冰機(jī)器人作為機(jī)器人家族中的新成員，研究和應(yīng)用目前都處于早期開(kāi)發(fā)階段，現(xiàn)階段的應(yīng)用主要有輸電線路的巡檢及除冰，隨著技術(shù)的不斷開(kāi)展除冰機(jī)器人在以后也許有著跟廣闊的應(yīng)用前景。3、 對(duì)本課題將要解決的主要問(wèn)題及解決問(wèn)題的思路與方法、擬采用的研究方法技術(shù)路線或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)展說(shuō)明由于本課題主要針對(duì)的是除冰機(jī)器人的機(jī)械局部設(shè)計(jì)，不牽扯控制系統(tǒng)，將要解決的主要問(wèn)題就是除冰方式的選擇，本課題采用兩步除冰式裝置，除冰裝置的第一局部，是除冰機(jī)器人前端的機(jī)械除冰夾，將線路上的覆冰敲碎，其次采用一對(duì)帶有凹槽的圓筒式刀具夾著電線進(jìn)展二次除冰，從而徹底的清理線

18、纜上的冰層。行走裝置采用兩個(gè)個(gè)壓輪，電機(jī)通過(guò)減速后將動(dòng)力傳送給動(dòng)壓輪，整個(gè)機(jī)器在壓輪與線纜的摩擦力的推進(jìn)下前行破冰。本課題的主要研究?jī)?nèi)容：(1) 除冰機(jī)器人的整個(gè)形狀布局以及各個(gè)零部件的大小尺寸，材料，構(gòu)造。(2) 除冰機(jī)器人在線纜上行走的運(yùn)動(dòng)形式及動(dòng)力裝置。(3) 兩次除冰裝置的具體機(jī)構(gòu)及擺放的位置情況，使其進(jìn)展有機(jī)的相互配合。根據(jù)上述研究?jī)?nèi)容，本課題需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要為：1兩步除冰機(jī)構(gòu)的合理工作方式及行走裝置的工作方式設(shè)計(jì)。2在不同冰層的情況下，整體機(jī)構(gòu)能保證最好的除冰效果。其次就是進(jìn)展行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、越障機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等。然后還要解決各個(gè)部件的裝配位置，以到達(dá)最好的除冰效果。除

19、冰機(jī)構(gòu)：除冰機(jī)構(gòu)是表達(dá)機(jī)器人除冰性能好壞的最重要部件，其主要工作原理是通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)除冰構(gòu)件鏟除輸電線路的覆冰。2021年有河海大學(xué)婁寶東等設(shè)計(jì)的線纜除冰裝置利用前后振動(dòng)的盾牌擠壓覆冰線纜實(shí)現(xiàn)破冰，如下列圖其構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕便，但覆冰強(qiáng)度較大時(shí)，機(jī)構(gòu)除冰效果不佳。*大學(xué)王耀南等設(shè)計(jì)的沖擊式除冰機(jī)構(gòu)是采用安裝在機(jī)器人前端的破冰錐敲擊線路的覆冰如圖，然后通過(guò)組合冰刀鏟除覆冰，該法可適用于不同覆冰程度的架空線，除冰效果好。行走機(jī)構(gòu)：行走機(jī)構(gòu)是架空輸電線路除冰機(jī)器人的重要組成局部，是機(jī)器人設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵之一。除冰機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)主要有步進(jìn)式和輪式兩種，步進(jìn)式通過(guò)多只手臂交替移動(dòng)完成在線爬行，行走

20、方式為連續(xù)式，其移動(dòng)速度慢、效率低。輪式行走機(jī)構(gòu)依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走輪與導(dǎo)線之間的摩擦，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)。輪式移動(dòng)爬行行走機(jī)構(gòu)具有移動(dòng)平穩(wěn)、速度快、效率高等特點(diǎn)，因此現(xiàn)在巡線機(jī)器人多采用此種行走機(jī)構(gòu)。機(jī)器人的越障是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，目前的越障方法是越障時(shí)，始終保證兩臂掛線以及重心的小斷調(diào)整，保證機(jī)器人平安、有效和平穩(wěn)的越障網(wǎng)。機(jī)器人采用乎臂上升偏轉(zhuǎn)式越障，如下列圖，為機(jī)器人前臂越障過(guò)程。1行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在輸電線上行走，當(dāng)前臂傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，三個(gè)臂的行走電機(jī)同時(shí)停頓，機(jī)器人停頓前行。2前臂除冰行走機(jī)構(gòu)上升脫線后擺臂電機(jī)驅(qū)動(dòng)前臂擺動(dòng)至一定角度。3中臂、后臂的行走電機(jī)啟動(dòng)，機(jī)器人前行至中臂傳感器檢測(cè)到

21、障礙停頓。4前臂擺臂電機(jī)反轉(zhuǎn)，前臂回?cái)[至線上，除冰行走機(jī)構(gòu)下降至前臂抱線。中臂、后臂的越障與前臂根本一樣，簡(jiǎn)述為:中臂上升、旋轉(zhuǎn)脫線;整體前移至后臂遇障礙、停車;中臂盤旋、下降抱線;后臂上升、后擺脫線;整體前移至后臂過(guò)障礙、停車;后臂回?cái)[、下降抱線，完成整個(gè)越障的過(guò)程。這種越障形式簡(jiǎn)化了越障過(guò)程，有效的節(jié)約了越障時(shí)間。 本課題就是根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資料，設(shè)計(jì)除根為合理、高效、平安、快捷的新型除冰機(jī)器人。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)施方案基于冰層強(qiáng)度和溫度的特殊環(huán)境下工作問(wèn)題的考慮，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇適宜的材料，這種材料不但具有較好的強(qiáng)度和剛度，更重要的是，能在較冷的環(huán)境下能穩(wěn)定的工作而不至于是刀具

22、損壞，從而到達(dá)較好的除冰效果，延長(zhǎng)刀具的使用壽命，且具有較高的除冰效率。整體構(gòu)造的設(shè)計(jì)也要盡量考慮合理安排動(dòng)力的分配情況，在保證最好的除冰效果下，減少能量損失。同時(shí)要考慮機(jī)器本身對(duì)線纜造成的負(fù)擔(dān)。要選取適宜的裝置功率，更加有效的提高除冰效率效率，而不至于使線纜因機(jī)器自身重量過(guò)大而造成破壞。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置時(shí)也要對(duì)其功率和傳動(dòng)比進(jìn)展校核。方案選擇方面，因?yàn)槭褂玫氖莾刹匠b置，刀具分別由兩個(gè)高速電機(jī)直接帶動(dòng)，這種方案的好處是刀具能夠獲得較高的轉(zhuǎn)速，省去了傳動(dòng)裝置的能量損耗，考慮到冰的強(qiáng)度結(jié)冰的范圍，理論上這種裝置是有可行性的。在二次除冰的時(shí)候采用的是由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，通過(guò)齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)滾刀同時(shí)

23、旋轉(zhuǎn)從而徹底除去殘留的冰。通過(guò)更換不同的刀具，甚至可以在不同直徑的線纜上工作，在布局和制造時(shí)也比其他布局形式有優(yōu)勢(shì)，制造方便，材料消耗少，維修也相對(duì)方便。針對(duì)本課題的研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)，擬采用下述技術(shù)路線：1查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，先設(shè)計(jì)裝置的整體的構(gòu)造，分析裝置的工作狀態(tài)，對(duì)裝置的各個(gè)局部的工作過(guò)程和狀態(tài)進(jìn)展逐一分析。2設(shè)計(jì)一次除冰裝置，其中包括電機(jī)的選用，刀具的材料，以及形狀的設(shè)計(jì)。3設(shè)計(jì)二次除冰裝置，主要是電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即電機(jī)和滾刀之間的傳動(dòng)構(gòu)造。4設(shè)計(jì)一次除冰和二次除冰之間的過(guò)度裝置。方案采用先后依次除冰法。5對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)局部進(jìn)展逐一校核，保證裝置的的常工作。四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資

24、料的簡(jiǎn)要說(shuō)明1 王肖然. 供電線路快速除冰方案J . 創(chuàng)造與創(chuàng)新, 2021年6月。.2 李海，X吉等 .架空高壓輸電線除冰機(jī)器人設(shè)計(jì)J . 中國(guó)科技信息，2021年第19期。3 王超，魏世明，廖啟征. 高壓輸電線上除冰機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)J .機(jī)械工程與自動(dòng)化，2021年2月。4 繆思怡，X煒，X海霞. 基于小波矩的高壓輸電線路除冰機(jī)器人障礙智能視覺(jué)識(shí)別方法J ，機(jī)器人，2021年5月5 Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POW

25、ER SYSTEM TECHNOLOGY，2021，Vol.3 No.1：P1-6.6 László E. Kollár , Ossama Olqma , Masoud Farzaneh，Natural wet-snow shedding from overhead cables J. Cold Regions Science and Technology，2021,年5月7 王聰，X煒，向陽(yáng)琴. 架空線除冰機(jī)器人的除冰機(jī)構(gòu)J . 機(jī)器人技術(shù)，2021年11月。8山霞，舒乃秋.關(guān)于架空輸電線路除冰措施的研究J.高電壓技術(shù)，20064：25-27。9李鵬，范建斌，李

26、武峰.高壓直流輸電線路的覆冰閃絡(luò)特性J.電網(wǎng)技術(shù)，2006, 30 <17) : 74-78.10李寧.輸電線路除冰技術(shù)的研究J.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2021 (9) : 33-37.11Landry M, Bcauchcmin R, Vnc A.Dc-icing EHV overhead transmissionlines using electromagnetic forccss generated by moderate short一(circuit(urrtC.Pros“dings of IEEE 9th International Conference on Transm-fission and Distribution Construction, Operation and Livc-line Mainta-ncc,2000:9豐100.12川谷山強(qiáng).輸電線路激光除冰技術(shù)試驗(yàn)分析及上程應(yīng)用設(shè)計(jì)J.高電壓技術(shù)，20