《除冰機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》13000字（論文）

PAGE5除冰機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要高壓輸電線路的正常運(yùn)行關(guān)系著國(guó)家的生產(chǎn)與發(fā)展。而高壓線路結(jié)冰則嚴(yán)重影響著人們的正常生活與生產(chǎn)，甚至給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)巨大的損失。尤其是2008年我國(guó)發(fā)生的重大冰雪災(zāi)害，造成了約一千五百億的經(jīng)濟(jì)損失，約一億人遭受到不同程度的影響。因此，開(kāi)發(fā)一個(gè)可以高效，安全，穩(wěn)定的除冰機(jī)器人顯得尤為重要。本文在現(xiàn)有除冰機(jī)器人的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并對(duì)現(xiàn)有的各種除冰機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行融合，使之能夠更加方便、高效的完成除冰作業(yè)。該機(jī)器人可以針對(duì)不同截面直徑的輸電線調(diào)整兩個(gè)刀具之間的距離，并且可以應(yīng)對(duì)不同厚度的覆冰。根據(jù)以上要求，設(shè)計(jì)了除冰機(jī)器人的除冰機(jī)構(gòu)，包括一級(jí)沖擊式除冰與二級(jí)銑削式除冰。明確具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，先對(duì)各結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，初步擬定設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)各構(gòu)件在使用該設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下進(jìn)行強(qiáng)度校核，對(duì)于校核不通過(guò)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在確定各部件的參數(shù)后，使用UG建模軟件對(duì)以上各機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模與裝配。關(guān)鍵詞：除冰機(jī)器人，高壓輸電線路，除冰，UG建模

目錄TOC\o"1-3"\h\u23116第1章緒論 129221第1.1節(jié)課題研究的背景和意義 19168第1.2節(jié)除冰機(jī)器人研究現(xiàn)狀 2215291.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 283371.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 323455第1.3節(jié)本課題的主要研究?jī)?nèi)容 424515第2章除冰機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì) 512125第2.1節(jié)引言 530895第2.2節(jié)輸電線路的規(guī)格 520424第2.3節(jié)導(dǎo)線上各種覆冰的特點(diǎn) 624319第2.4節(jié)除冰機(jī)器人方案設(shè)計(jì) 7109522.4.1除冰機(jī)器人的除冰方案設(shè)計(jì) 7302922.4.2除冰機(jī)器人的行走方案設(shè)計(jì) 830053第2.5節(jié)本章小結(jié) 1018370第3章除冰機(jī)器人除冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1117387第3.1節(jié)引言 114063第3.2節(jié)一級(jí)除冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11235953.2.1錐形刀具設(shè)計(jì) 12211213.2.2連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1323232第3.3節(jié)二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13188013.3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 14193303.3.2減速器的設(shè)計(jì) 14280503.3.3滾動(dòng)輪軸的強(qiáng)度校核 1757733.3.4調(diào)節(jié)螺栓的強(qiáng)度校核 185703第3.4節(jié)本章小結(jié) 1828296第4章總結(jié)與展望 1918729第4.1節(jié)本文總結(jié) 194619第4.2節(jié)發(fā)展展望 20第1章緒論第1.1節(jié)課題研究的背景和意義從上世紀(jì)末開(kāi)始，隨著我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的快速發(fā)展，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了家家通電的局面。給國(guó)家和人民的生產(chǎn)與發(fā)展帶來(lái)了極大的便利，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分，同時(shí)也成為國(guó)家發(fā)展的重要支柱。我國(guó)幅員遼闊，緯度跨度較大，不僅僅是在東北地區(qū)，在我國(guó)的南方地區(qū)，在冬季時(shí)也經(jīng)常會(huì)遭受到凍雨的危害。當(dāng)亞歐大陸的大氣環(huán)流出現(xiàn)異常時(shí)，冷暖空氣便交匯在我國(guó)南方地區(qū)和長(zhǎng)江中下游，溫暖潮濕的氣流攜帶大量水氣就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)，從而形成雨雪或霧凇，進(jìn)而導(dǎo)致高壓輸電線路發(fā)生覆冰現(xiàn)象[1]。當(dāng)覆冰達(dá)到一定厚度時(shí)，導(dǎo)線由于熱脹冷縮的緣故就會(huì)產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，并且因?yàn)榈蜏囟兇?。在這兩種情況的綜合影響下，輸電線路就會(huì)發(fā)生斷裂或者輸電塔發(fā)生倒塌。從而引起大規(guī)模，長(zhǎng)時(shí)間的斷電，嚴(yán)重影響著人們的生活和國(guó)家的發(fā)展。（如圖1.1）我國(guó)在2008年發(fā)生的重大冰雪災(zāi)害。當(dāng)時(shí)由于技術(shù)條件的限制，必須依靠人工攀爬到線路上進(jìn)行除冰作業(yè)，使得許多作業(yè)人員因此而失去寶貴的生命。以及在去年冬天我國(guó)部分地區(qū)因?yàn)楸?zāi)害的影響，在一些地區(qū)的鐵路電網(wǎng)上出現(xiàn)了覆冰，列車(chē)受電弓無(wú)法與電路接觸，導(dǎo)致了部分地區(qū)的交通運(yùn)輸?shù)陌c瘓（如圖1.2）。不僅僅是在中國(guó)，在世界上許多靠近極地的國(guó)家也面臨著同樣的問(wèn)題。圖1.12008年冰雪災(zāi)害圖1.2列車(chē)受電弓覆冰各個(gè)國(guó)家為了盡可能的減輕該種災(zāi)害的影響，都進(jìn)行了大量的研究工作。常用的除冰方法可以分為機(jī)械除冰和熱力融冰[2]。當(dāng)前機(jī)械除冰主要是通過(guò)工人進(jìn)行敲擊，將線路上的覆冰去除，雖然這種方式的效果好，但除冰的效率低，且極易影響工人的生命安全。熱力融冰中的直流融冰技術(shù)目前在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，且該種方法的除冰效率極高，可以在十幾分鐘的時(shí)間內(nèi)，去除掉約兩百公里的線路覆冰。但進(jìn)行該種作業(yè)必須保證在兩座變電站之間的線路必須為通路狀態(tài)，如若已經(jīng)發(fā)生線路斷裂則無(wú)法應(yīng)用。本文在總結(jié)現(xiàn)有除冰機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)之上，將沖擊式除冰方法與銑削式除冰方式進(jìn)行結(jié)合，搭載在一個(gè)除冰機(jī)器人上，使其可以幾乎不受輸電線路上覆冰厚度的影響進(jìn)行作業(yè)。第1.2節(jié)除冰機(jī)器人研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家以及日本等國(guó)在該種機(jī)器人方面的研究起步較早，并取得了相應(yīng)的成果。最早在該方向進(jìn)行研究的是加拿大的魁北克電力研究院SergeMontamtault等人經(jīng)過(guò)兩年的研究設(shè)計(jì)，推出的HQLineROVer遙控小車(chē)[3](如圖1.3），該小車(chē)只具備巡視功能，且只能在一條無(wú)障礙的線路上進(jìn)行工作[4]。然后在經(jīng)過(guò)不斷的升級(jí)與改進(jìn)之后，該團(tuán)隊(duì)于2006年推出了他的升級(jí)款(如圖1.4），使得該小車(chē)能夠?qū)€路上的部分障礙物進(jìn)行跨越，但是依舊不具備除冰功能。不過(guò)該巡線小車(chē)為后續(xù)除冰機(jī)器人的發(fā)展提供了平臺(tái)，只要在該小車(chē)上將巡線部分改為除冰機(jī)構(gòu)，并重新設(shè)定程序即可。日本東京電力公司也曾經(jīng)研制過(guò)一臺(tái)巡檢機(jī)器人，該機(jī)器人可以在線路上獨(dú)立行走且可以通過(guò)其上搭載的前后兩臂進(jìn)行越障。在以后的研究中，并以此為基礎(chǔ)，在其上搭載了除冰機(jī)構(gòu)，主要是利用電暈效應(yīng)進(jìn)行除冰[5]。圖1.3加拿大研制的除冰機(jī)器人圖1.4加拿大研制的除冰機(jī)器人升級(jí)版此外，美國(guó)，泰國(guó)，墨西哥等國(guó)家也先后研制過(guò)一些該類(lèi)機(jī)器人，并制造了樣機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，但基本上都為巡檢機(jī)器人，不具備除冰功能。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)在這方面的研究最早起步于上世紀(jì)的九十年代，但卻很少取得成果。最近幾年來(lái)，尤其是2008年特大冰雪災(zāi)害之后，我國(guó)許多科研院所開(kāi)始著手對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，并取得了不錯(cuò)的成果。其中比較有代表性的是山東大學(xué)與加拿大魁北克水電研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的LineROVer小車(chē)(如圖1.5)以及武漢大學(xué)吳功平教授團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人[6,7](如圖1.6)。圖1.5LineRover小車(chē)圖1.6吳功平教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的機(jī)器人其中，山東大學(xué)與加拿大魁北克水電研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的小車(chē)，他們?cè)谶h(yuǎn)程通信與控制、能源動(dòng)力、防水性能等方面對(duì)LineROVer小車(chē)做了技術(shù)改進(jìn)，并在小車(chē)上卻集成了紅外檢測(cè)、壓接管，電阻測(cè)量、除冰等帶電作業(yè)功能，但卻沒(méi)有賦予其越障能力[8]。武漢大學(xué)吳功平教授團(tuán)隊(duì)的除冰機(jī)器人采用了比較特殊的銑削式除冰，該種除冰方式可以避免普通擠壓式除冰方法對(duì)輸電線路的損壞[9]。因?yàn)槟壳拔覈?guó)國(guó)內(nèi)多采用多分裂式輸電方案，其中多為六分裂式與八分裂式，因此重慶大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種可以應(yīng)用于分裂式輸電線路的巡線機(jī)器人，其可以快速穩(wěn)定的通過(guò)輸電線路之間的連接架，但是該平臺(tái)難以搭載除冰機(jī)構(gòu)進(jìn)行除冰作業(yè)[10]。吳功平教授團(tuán)隊(duì)也在最近開(kāi)發(fā)了可以應(yīng)用于多分裂式輸電線路的機(jī)器人，其越障方式已經(jīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為成熟，但是也僅限于各根導(dǎo)線之間的連接架，對(duì)于塔桿以及別的障礙物仍然有所不足[11]?？偨Y(jié)現(xiàn)有的除冰機(jī)器人的除冰方式，主要為擠壓，沖擊，振動(dòng)[12]等方式。相比與傳統(tǒng)的人工除冰方式，可以減少人員的傷亡，除冰效率也相對(duì)來(lái)說(shuō)有一定的提高。與目前比較成熟的直流融冰技術(shù)相比較，雖然在融冰效率上低了許多，但是可以在導(dǎo)線斷開(kāi)的情況下繼續(xù)作業(yè)。針對(duì)效率低的情況，可以每隔一段距離布置一個(gè)除冰機(jī)器人來(lái)進(jìn)行解決。但是仍有一些關(guān)鍵的問(wèn)題阻礙著除冰機(jī)器人的大規(guī)模使用，比如，該機(jī)器人無(wú)法自動(dòng)攀爬上導(dǎo)線上進(jìn)行作業(yè)，其雖然可以搭載越障裝置，但是越障能力也有一定的限制，而且其電池的續(xù)航與重量也是在未來(lái)需要解決的一個(gè)問(wèn)題。第1.3節(jié)本課題的主要研究?jī)?nèi)容本文針對(duì)目前我國(guó)常用的各橫截面直徑尺寸不同的高壓輸電線纜設(shè)計(jì)一款可以通用的除冰機(jī)器人。結(jié)合實(shí)際情況，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1）根據(jù)覆蓋在輸電線路上的各種冰的形成，以及不同種類(lèi)覆冰的硬度，按照硬度最大的情況進(jìn)行除冰結(jié)構(gòu)中刀具，以及刀具支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。為了能夠?qū)⒁恍┯捕群芨叩母脖ㄟ^(guò)沖擊與銑削的方式去除，刀具的扭矩不能僅由電機(jī)提供，需要借助減速器來(lái)降低轉(zhuǎn)速的同時(shí)并提高電機(jī)輸出的扭矩，使其面對(duì)硬度高的冰層也不會(huì)發(fā)生刀具卡死的情況，保證機(jī)器人能夠持續(xù)穩(wěn)定的完成除冰作業(yè)。因此需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)刀具的減速器，使其在有較大的減速比的情況下并且盡可能的小，并且有著一定的使用壽命，不會(huì)因?yàn)榕ぞ剡^(guò)高而發(fā)生失效。2）根據(jù)不同規(guī)格的輸電線路的導(dǎo)線橫截面的直徑，設(shè)計(jì)刀具支撐結(jié)構(gòu)，使其可以根據(jù)不同粗細(xì)的導(dǎo)線選擇不同的刀具間距離，極大的增強(qiáng)該機(jī)器人的適用性，并且可以避免由于固定的刀具間距離而產(chǎn)生的遇到較粗的導(dǎo)線將其壓裂或者遇到較細(xì)的導(dǎo)線不能很好的完成除冰的問(wèn)題。3）對(duì)各部分設(shè)計(jì)完成后，使用UG建模軟件對(duì)其各部分進(jìn)行建模，并對(duì)其進(jìn)行裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。最后，對(duì)該除冰機(jī)器人的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，分析其中的不足與優(yōu)化空間，對(duì)未來(lái)的該類(lèi)機(jī)器人的發(fā)展提出展望。

第2章除冰機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì)第2.1節(jié)引言一個(gè)完整的除冰機(jī)器人是一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)，其中包括傳感檢測(cè)系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，控制及信息處理系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)與執(zhí)行控制系統(tǒng)[13]。是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的工程，需要不同學(xué)科的人共同合作才可以完成。本文只針對(duì)其機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)，包括除冰刀具和二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)的減速器。第2.2節(jié)輸電線路的規(guī)格由于高壓及特高壓輸電線路的導(dǎo)線如果采用單根導(dǎo)線來(lái)傳輸，則導(dǎo)線往往較粗，也就使得單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量極高。給線路的架接帶來(lái)極大的困難，此外還會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁輻射。因此，我國(guó)現(xiàn)在在220千伏以上輸電線路方面多采用的為多分裂導(dǎo)線式輸電(如圖2.1)，即將原本由一根橫截面積較大的導(dǎo)線分裂為一定數(shù)量的橫截面積較小的導(dǎo)線來(lái)共同輸送電流[14]，這樣的優(yōu)點(diǎn)是1）減輕了每根導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量，可以極大的方面線路的架設(shè)；2）可以避免由于導(dǎo)線橫截面積過(guò)大使得電流在導(dǎo)線中分布不均勻；3）可以有效避免電暈現(xiàn)象；4）可以減小電感，減小阻抗提高線路的輸電能力：5）可以保證線路的穩(wěn)定性。我國(guó)目前最高規(guī)格同時(shí)也是世界最高規(guī)格的輸電線路為昌吉至古泉的正負(fù)1100千伏特高壓直流輸電線路[15]，其導(dǎo)線采用的是八分裂方式(如圖2.2)所示。即將一根導(dǎo)線分裂為八股，由八股導(dǎo)線共同來(lái)輸送電流，每根分導(dǎo)線的橫截面積為1250平方毫米，與普通人手腕粗細(xì)相當(dāng)。220千伏及以下單根導(dǎo)線中最大直徑不超過(guò)150毫米。圖2.1分裂式輸電線路圖2.2昌吉至古泉±1100千伏線路第2.3節(jié)導(dǎo)線上各種覆冰的特點(diǎn)線路上的覆冰類(lèi)型主要包括雨凇覆冰，混合淞，軟霧凇，白霜和雪淞。其中，雨凇覆冰(如圖2.3)的形成主要是在低海拔地區(qū)剛好遇到凍雨時(shí)，為透明狀冰塊，與導(dǎo)線粘附的比較緊，且密度較高，硬度較大，屬于混合淞覆冰的初級(jí)階段?；旌箱?如圖2.4)的形成主要是在空氣濕度較大，環(huán)境溫度在冰點(diǎn)以下并且伴隨著有強(qiáng)風(fēng)時(shí)。冰塊有時(shí)為透明狀，有時(shí)為不透明狀，硬度高，發(fā)展較快，其與導(dǎo)線的粘附也比較緊。軟霧凇(如圖2.5)的形成主要是因?yàn)樯絽^(qū)中較低的云層中含有水滴，并且當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度不高時(shí)。冰塊的為白色，密度不高，與導(dǎo)線的粘附也較弱。當(dāng)導(dǎo)線受到不大的外力擾動(dòng)時(shí)，就會(huì)從線路上面脫落，因此其對(duì)導(dǎo)線的危害也較輕。白霜(如圖2.6)，當(dāng)環(huán)境溫度低于零下導(dǎo)致輸電線路的溫度也低于零下，空氣中的濕氣接觸到輸電線路表面時(shí)便會(huì)形成。其與輸電線路的粘附性和軟霧凇一樣也不強(qiáng)，在外界干擾力的輕輕擾動(dòng)下便會(huì)脫落。雪淞,空氣中的雪的濕度較大時(shí)，落在輸電線路表面形成的。由于雪落在輸電線路表面極容易被風(fēng)吹落。因此雪淞的形成只能發(fā)生在幾乎無(wú)風(fēng)地區(qū)，其粘附性較弱，對(duì)輸電線路的危害也極低[16]。圖2.3雨凇圖2.4混合淞圖2.5軟霧凇圖2.6白霜第2.4節(jié)除冰機(jī)器人方案設(shè)計(jì)2.4.1除冰機(jī)器人的除冰方案設(shè)計(jì)上述在對(duì)各種覆冰的特點(diǎn)進(jìn)行分析之后，再根據(jù)現(xiàn)有的除冰機(jī)器人的除冰方式，選擇采用沖擊銑削式的除冰方法。采用單一沖擊式除冰的話，盡管該種除冰方式可以幾乎不考慮覆冰的厚度，只需要從輸電線路與覆冰結(jié)合的地方用錐形刀具進(jìn)行往復(fù)沖擊便可去除覆冰，而且效率相對(duì)來(lái)說(shuō)也較高，但是導(dǎo)線在空中是有一定的垂度的，采用冰刀沖擊式有可能會(huì)在導(dǎo)線垂度大的地方損壞導(dǎo)線。而采用單一銑削式的除冰方法雖然不需要擔(dān)心上述問(wèn)題，但是如果導(dǎo)線覆冰厚度超過(guò)滾輪的一半高度時(shí)，滾輪可能會(huì)出現(xiàn)卡死的情況，要想解決這個(gè)問(wèn)題，則必須把滾輪做的很大，這樣做的結(jié)果就是會(huì)使除冰機(jī)器人變得十分笨重，給導(dǎo)線帶來(lái)巨大的負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)甚至可能會(huì)把導(dǎo)線拉斷。為了使該機(jī)器人在除冰過(guò)程中不會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象，并且又要使該機(jī)器人能夠有效去除掉厚度很高的覆冰的要求下對(duì)導(dǎo)線幾乎沒(méi)有損壞。則需要將上述兩種除冰方式進(jìn)行結(jié)合(如圖2.7)，在除冰機(jī)器人最前端采用沖擊式除冰，但錐形刀具最前端的圓口就不能從輸電線路與覆冰結(jié)合處進(jìn)行除冰，則需要將圓口進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑龃?，使其能夠不受?dǎo)線垂度的影響，并且能夠?qū)⒑穸容^大的覆冰先進(jìn)行一次去除。由于不是從輸電線路與覆冰結(jié)合處進(jìn)行沖擊除冰，而是對(duì)冰層本體進(jìn)行沖擊除冰，這就必須采用硬度和強(qiáng)度極高的刀具材料，才能保證刀具在除冰過(guò)程中不會(huì)發(fā)生卷刃和崩刃的情況。在對(duì)覆冰進(jìn)行了這樣的一次去除之后，即便留下里的覆冰的厚度也會(huì)減少很多，這時(shí)便可以采用銑削式的除冰方式[17]對(duì)其進(jìn)行二次去除。所以就需要在沖擊式除冰機(jī)構(gòu)之后增加銑削式除冰，銑削式除冰機(jī)構(gòu)需要使用單獨(dú)的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且需要減速器進(jìn)行減速的同時(shí)提高力矩，保證滾刀在工作過(guò)程中不會(huì)因?yàn)楦脖挠捕榷a(chǎn)生卡死的現(xiàn)象。圖2.7除冰機(jī)器人整體機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)這樣的結(jié)合便可以既保證了除冰工作的效率，又不會(huì)對(duì)輸電線路產(chǎn)生損壞。2.4.2除冰機(jī)器人的行走方案設(shè)計(jì)除冰機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)在現(xiàn)有行走機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一些的改進(jìn)。首先該除冰機(jī)器人的行走輪和目前的除冰機(jī)器人上搭載的并無(wú)差別，由前后兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。只是在輪子的凹槽處增加了一圈的橡膠墊，可以增大摩擦力，防止一級(jí)沖擊式除冰機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的反作用力將整個(gè)機(jī)構(gòu)推向后面。因?yàn)樾凶咻喪峭ㄟ^(guò)支撐架的連接懸掛在輸電線路上進(jìn)行工作的，因此無(wú)法同時(shí)使用減速器和電機(jī)，因此行走輪的驅(qū)動(dòng)是直接通過(guò)一個(gè)減速電機(jī)來(lái)為其提供動(dòng)力的。此外，在前行走輪的前面和后行走輪的后面各增加了一個(gè)刮雪鏟。前刮雪鏟(如圖2.8)的用途主要是由于二級(jí)銑削式除冰機(jī)構(gòu)主要是針對(duì)輸電線路兩邊的覆冰進(jìn)行去除，而線路上面的覆冰有可能去除不干凈，從而將行走輪卡死或者造成機(jī)器人從輸電線路上脫落的情況。該刮雪鏟能夠半包絡(luò)輸電線路，且經(jīng)過(guò)除冰機(jī)構(gòu)去除過(guò)之后，殘留在輸電線路上的覆冰硬度已經(jīng)不高，刮雪鏟能夠輕松的將其去除，為了盡可能避免刮雪鏟將輸電線路的外表面刮傷，在鏟子前部有一個(gè)翹起來(lái)的仰角，其與后面的整體光滑連接，從而保護(hù)輸電線路不受損傷。因?yàn)楣窝╃P的角度等不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有普適性，因此該刮雪鏟的固定主要是通過(guò)桿架與前驅(qū)動(dòng)輪的支撐架與輪軸固連在一起。后刮雪鏟(如圖2.9)除了具有將輸電線路下面剩余的覆冰清楚干凈之外，還起到防止除冰機(jī)器人前后失衡的作用。因?yàn)樵摮鶛C(jī)器人的除冰機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)通過(guò)龍骨連接在一起，且除冰機(jī)構(gòu)全都分布在機(jī)器人前端，并且為了保證其有著足夠的強(qiáng)度和剛度，選擇了相對(duì)較高的安全系數(shù)，使得除冰結(jié)構(gòu)部分的尺寸和重量都比較大。盡管電池組及控制部分設(shè)計(jì)安裝在行走支撐架下，且一級(jí)除冰機(jī)構(gòu)需要有一定的對(duì)中性，因此該機(jī)器人在受到擾動(dòng)之后仍有可能發(fā)生前后失衡，輕則一級(jí)除冰機(jī)構(gòu)對(duì)輸電線路造成損傷，重則使得機(jī)器人從輸電線路上掉落，都是十分嚴(yán)重得安全事故。因此后刮雪鏟安裝在輸電線路下部，并通過(guò)支撐架與除冰機(jī)器人得龍骨相連，保證機(jī)器人在受到擾動(dòng)之后仍不會(huì)從發(fā)生前后失衡得情況。為了使前后刮雪鏟有一定得使用壽命，不會(huì)在使用過(guò)程中不會(huì)被很快磨損，在其與輸電線路接觸的部分覆蓋有一層納米陶瓷涂層。為了做到輕量化的要求以及盡可能減小側(cè)風(fēng)引起的整體結(jié)構(gòu)振動(dòng)[18]，在支撐架以及輪上做了鏤空處理。圖2.8前刮雪鏟圖2.9后刮雪鏟第2.5節(jié)本章小結(jié)本章從輸電線路上各種覆冰的特點(diǎn)和類(lèi)型著手，對(duì)除冰機(jī)器人的整體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體包括如下三個(gè)方面：查閱資料，對(duì)目前國(guó)內(nèi)常用的輸電線路的輸電方案與線路規(guī)格進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)；對(duì)輸電線路上常見(jiàn)的覆冰進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并根據(jù)這些介紹，確定了除冰機(jī)器人具體的除冰方案；3）明確了除冰機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)。

第3章除冰機(jī)器人除冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3.1節(jié)引言本章主要針對(duì)除冰機(jī)器人的除冰結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，除冰機(jī)構(gòu)是除冰機(jī)器人的重要設(shè)計(jì)對(duì)象，除冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知否合理，直接影響著除冰機(jī)器人的工作效率與除冰效率。本文在對(duì)已有的除冰機(jī)器人的除冰方案進(jìn)行充分的了解的基礎(chǔ)上，對(duì)兩種除冰方案進(jìn)行結(jié)合，彌補(bǔ)了單種除冰方案的不足，使其能夠適用于幾乎全場(chǎng)景的除冰，并可以使其有著不錯(cuò)的工作效率。第3.2節(jié)一級(jí)除冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該除冰機(jī)構(gòu)(如圖3.1)，整體結(jié)構(gòu)大致為一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由左右各一個(gè)相同的減速電機(jī)做驅(qū)動(dòng)?？紤]到該結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)快速的沖擊將刀具打入覆冰，因此就需要電機(jī)有著一定的轉(zhuǎn)速，通過(guò)查閱文獻(xiàn)得知，曲柄的轉(zhuǎn)速達(dá)到1r/s時(shí)，該機(jī)構(gòu)可以做到有效的除冰[19]，因此直接選擇一個(gè)轉(zhuǎn)速大于等于60r/min的電機(jī)即可。曲柄連接一個(gè)減速電機(jī)的輸出軸，滑塊為錐形刀具。從減速電機(jī)輸出一個(gè)轉(zhuǎn)矩之后，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄將該轉(zhuǎn)矩通過(guò)連桿，傳遞給刀具一個(gè)水平方向的力，為了使該結(jié)構(gòu)具有一定的剛度和穩(wěn)定性，采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖3.1沖擊式除冰機(jī)構(gòu)圖3.2刀具3.2.1錐形刀具設(shè)計(jì)該刀具(如圖3.2)，刀具的小口最小直徑155mm,且前端帶有錐形的尖齒，能夠輕易打入覆冰里。為了能夠方便的安裝在輸電線路上，將該錐形刀具做成上下兩塊，安裝時(shí)只需將刀具打開(kāi)，將輸電線路套進(jìn)去之后用螺絲鎖緊即可。因?yàn)樵摰谰呤巧舷聝刹糠纸M合而成的，因此刀具與連桿連接的軸不能分布在刀具高度一半的位置上，只能分布在上半部分或者下半部分。那么就會(huì)導(dǎo)致該道具在打入覆冰或者從覆冰中抽出時(shí)產(chǎn)生上下傾斜的情況，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p傷輸電線路或者刀具。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在刀具的上半部分增加了一個(gè)支架，支架末端裝有滾輪和導(dǎo)軌(如圖3.3)，從而保證刀具在作業(yè)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生傾斜。冰的硬度按莫氏硬度來(lái)衡量，通常硬度在4到5之間，最高硬度可達(dá)到6，但該種情況下的環(huán)境溫度已經(jīng)達(dá)到零下五十度，接近極地溫度，因此在輸電線路上的覆冰是幾乎達(dá)不到這樣的硬度的。因此，本文按照莫氏硬度5來(lái)設(shè)計(jì)刀具。在莫氏硬度高于5的金屬材料中，最常見(jiàn)的為不銹鋼，其也是常用作冰鎬頭部的材料。覆冰在常見(jiàn)的零下十度的環(huán)境中的的主要力學(xué)性能為抗壓強(qiáng)度3.09Mpa，抗剪強(qiáng)度0.45Mpa[20],相比于316不銹鋼170Mpa的屈服強(qiáng)度，道具選擇該種材料是足夠的。初定需要向刀具提供100N的力，而刀具上鋸齒的接觸面積約為10mm2，由壓強(qiáng)公式P=F/S可知，刀具可以對(duì)冰產(chǎn)生10Mpa的壓強(qiáng)，足夠?qū)⒈鶕羲?。圖3.3滾輪與導(dǎo)軌3.2.2連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀具的工作行程為150mm，根據(jù)曲柄滑塊的特性可知，曲柄的兩個(gè)回轉(zhuǎn)中心的距離為75mm，連桿的兩個(gè)回轉(zhuǎn)中心間的距離取170mm，厚度取15mm。并盡可能的輕量化，材料選用5A05鋁合金，其抗拉強(qiáng)度265Mpa。而連桿部分的鉸接處承受剪切應(yīng)力，當(dāng)設(shè)計(jì)不合理使，極容易被間斷。根據(jù)τ=F÷A≤ττ=τ第3.3節(jié)二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于一級(jí)除冰機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行了一次除冰，所以剩下的覆冰厚度得到了很大的減小。因此滾輪不需要設(shè)計(jì)的特別大即可滿足使用要求。設(shè)計(jì)滾刀直徑最小的地方為為50mm，滾刀整體高度140mm，在滾刀上有一個(gè)梯形的凹槽(如圖3.4)，且在整個(gè)滾刀上裝有豎向安裝的刀片(圖中未畫(huà)出)，通過(guò)滾刀的旋轉(zhuǎn)來(lái)將剩余的覆冰銑削掉，，這樣可以提高除冰效率。兩個(gè)滾刀間最短的距離可以在一定的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)。使用時(shí)只需根據(jù)不同大小的輸電線路的直徑調(diào)節(jié)到不同的距離，并用螺絲鎖緊即可。圖3.3滾刀3.3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)除冰機(jī)器人的除冰速度為5m/min左右，初步設(shè)計(jì)導(dǎo)線直徑115mm，在覆冰之后總的直徑為220mm，在第一級(jí)除冰之后總的直徑變?yōu)?55mm。則冰層的橫截面積是一個(gè)圓環(huán)，面積為A=(（3.1）取冰的抗剪強(qiáng)度0.45Mpa，則估計(jì)除冰功率為P=FV=στ（3.2）由于除冰過(guò)程中是由兩個(gè)滾刀來(lái)同時(shí)進(jìn)行除冰，每個(gè)滾刀由一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此每個(gè)每個(gè)電機(jī)的功率應(yīng)為158.4W，結(jié)合實(shí)際選用功率為160W的交流電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速1800轉(zhuǎn)每分鐘。根據(jù)扭矩公式T=9550p/n（3.3）可計(jì)算出該種電機(jī)的扭矩為0.85N/m。3.3.2減速器的設(shè)計(jì)由于電動(dòng)機(jī)直接輸出的轉(zhuǎn)速較高，不能將電動(dòng)機(jī)直接來(lái)驅(qū)動(dòng)滾刀旋轉(zhuǎn)，需要借助減速器來(lái)減低轉(zhuǎn)速的同時(shí)并提高扭矩，可以有效去除硬度較高的覆冰，并且能夠防止出現(xiàn)滾刀被覆冰卡死從而使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，將電機(jī)燒毀。為了保證機(jī)器人的除冰速度能夠達(dá)到10m/min，根據(jù)公式v=r×π×d可知滾刀的轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到31.83r/min，減速比為31.83，如此大的減速比如果采用普通的齒輪進(jìn)行減速，則大齒輪將會(huì)很大，且需要采用兩級(jí)減速，導(dǎo)致減速器的體積和重量特別大，并且左右兩個(gè)滾刀都需要采用相同的減速器，這顯然違背了該機(jī)器人輕量化設(shè)計(jì)的要求，機(jī)器人整體重量過(guò)大甚至還會(huì)將導(dǎo)線拉斷。因此，要想達(dá)到如此大的減速比，又要盡可能的使減速器體積和重量減輕，選擇采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。蝸桿頭數(shù)選擇為1，則蝸輪的齒數(shù)按照減速比來(lái)算應(yīng)為31.83，取整之后為32。從常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表中選取蝸桿的軸向模數(shù)為2.5mm，則蝸桿的分度圓直徑為45mm，由公式d（3.4）可求得蝸輪的分度圓直為80mm，中心距為62.5mm。并選擇其軸向齒形角為20°。按照蝸輪蝸桿的嚙合原則，在中間平面上蝸桿的軸線模數(shù)，齒形角應(yīng)分別與蝸輪的端面模數(shù)齒形角相等，于是mx1=（3.5）蝸桿的分度圓直徑和頭數(shù)確定之后，其分度圓柱導(dǎo)程角也就隨之確定根據(jù)公式tan（3.6）可得γ=3.18°。蝸桿傳動(dòng)嚙合齒面間的相對(duì)滑動(dòng)速度根據(jù)公式v（3.7）可得到vs=4.25m/s。蝸輪的的喉輪直徑為82mm,蝸桿的齒頂圓直徑為50mm。則蝸輪齒寬根據(jù)公式b由蝸桿傳動(dòng)的失效形式可知，對(duì)蝸桿和蝸輪的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，良好的跑合性，減摩性和耐磨性[21]。由于蝸桿的速度較高，荷載較大，因此蝸桿的材料選用20Cr并要經(jīng)過(guò)滲碳淬火。蝸輪同樣需要足夠的強(qiáng)度，且蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度大于3m/s，因此蝸輪材料選用鑄造錫鉛青銅，采用金屬模鑄造，其基本許用接觸應(yīng)力查表取268Mpa，基本許用彎曲應(yīng)力為56Mpa。圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算只需要計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度，蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，蝸桿軸的剛度計(jì)算。其中蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度根據(jù)公式σH（3.8）F（3.9）L=（3.10）1（3.11）將上述三個(gè)公式帶入公式（1）中化簡(jiǎn)得到校核公式（2）如下σH（3.12）其中，ZE為材料得彈性系數(shù)，由于蝸輪和蝸桿是青銅與鋼配對(duì)，所以取ZE=160MPa。K為載荷系數(shù)，其值為使用系數(shù)KA，齒向載荷分布系數(shù)Kβ和動(dòng)載系數(shù)得乘積Kv。由于機(jī)器人工作過(guò)程中遇到硬度較高的覆冰是會(huì)受到一些沖擊，于是KA值取1.15，F(xiàn)（3.13）T（3.14）η=（3.15）η（3.16）其中η2η3一般取0.95；當(dāng)量摩擦角φv根據(jù)滑動(dòng)速度和蝸輪齒圈材料并利用插值法求得值為1°05′。則蝸桿傳動(dòng)得嚙合摩擦損耗η1解得為0.75，則總效率為0.7，帶入公式（4）中得出T2=19.04N/m,再將計(jì)算出的值代入公式（3）中得到F蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)公式(5)如下σF（3.17）Yz（3.18）計(jì)算得出zv2=32.14。查表取齒形系數(shù)為2.45，將值代入公式（5）中計(jì)算得出σF=10MPa蝸桿軸的剛度計(jì)算則根據(jù)公式(6)如下y=（3.19）F（3.20）F（3.21）I=（3.22）許用最大撓度為蝸桿分度圓直徑的千分之一，其值為0.045mm。蝸桿軸兩支撐間的跨距按照經(jīng)驗(yàn)公式為0.9倍的蝸輪分度圓直徑，其值為72mm。蝸桿危險(xiǎn)剖面的慣性矩經(jīng)計(jì)算后為338645.5mm4。徑向力為173.25N。圓周力為37.8N。20Cr的彈性模量E為20Gpa。將這些數(shù)值代入公式（6）中得y=0.004mm<3.3.3滾動(dòng)輪軸的強(qiáng)度校核由于該滾刀采用的銑削式的除冰方法，并不是傳統(tǒng)的碾壓式除冰。因此該滾刀的軸主要承受轉(zhuǎn)矩，因此強(qiáng)度校核只需要按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算即可。選擇該軸的材料為35SiMn，直徑選定為25mm，實(shí)心軸，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。該種材料的力學(xué)性能如表1所示；表3.145號(hào)鋼調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度σ屈服極限σ疲勞極限σ剪切強(qiáng)度極限τ885MPa735MPa450MPa260MPa該軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)公式τ（3.23）由于該軸采用的是實(shí)心軸，其抗扭截面模量根據(jù)公式W（3.24）代入直徑值后計(jì)算得出WT=3068mm3.3.4調(diào)節(jié)螺栓的強(qiáng)度校核為了使該除冰機(jī)器人能夠適應(yīng)不同橫截面積的導(dǎo)線，其除冰刀具之間的距離需要能夠根據(jù)不同導(dǎo)線的直徑大小在一定的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)。因此滾刀頂部及二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)底部采用普通螺栓連接，通過(guò)預(yù)緊力來(lái)產(chǎn)生摩擦力，防止除冰刀具在工作過(guò)程中由于負(fù)載的增大而使刀具間的距離增大，螺桿直接銑在除冰刀具的軸上，其螺紋中徑取15mm。假定刀具在工作過(guò)程中產(chǎn)生的橫向力不超過(guò)1000N，則根據(jù)預(yù)緊力的平衡條件公式Q（3.25）其中摩擦系數(shù)f查表取0.35，可靠性系數(shù)Kf取1.2，代入公式中計(jì)算得出預(yù)緊力Q1.3（3.26）螺栓等級(jí)選6.8級(jí)，則屈服強(qiáng)度極限為480Mpa，安全系數(shù)為1.2，相除之后計(jì)算得出螺栓材料的許用應(yīng)力σp=400MPa。將公式代入上述數(shù)據(jù)中得出第3.4節(jié)本章小結(jié)本章對(duì)該除冰機(jī)器人的兩級(jí)除冰機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性的將沖擊除冰式除冰與銑削式除冰進(jìn)行結(jié)合，使該機(jī)器人能夠適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，采用該種除冰方式可以有效避免傳統(tǒng)碾壓式除冰造成驅(qū)動(dòng)力過(guò)大損壞導(dǎo)線或驅(qū)動(dòng)力不足除冰不干凈的情況。并根據(jù)覆冰的厚度與硬度選擇了二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)的電機(jī)，并對(duì)二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)的減速器，刀軸等強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了校核。

第4章總結(jié)與展望第4.1節(jié)本文總結(jié)本文根據(jù)自己本科階段學(xué)習(xí)的知識(shí)和對(duì)該類(lèi)型機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀的研究，在現(xiàn)有除冰機(jī)器人的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些創(chuàng)新性的結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，設(shè)計(jì)了一款能夠適應(yīng)不同輸電線路直徑，不同覆冰厚度的除冰機(jī)器人。但是由于自己對(duì)于程序與自動(dòng)控制方面知識(shí)學(xué)習(xí)的不足，導(dǎo)致沒(méi)有為該除冰機(jī)器人設(shè)計(jì)越障機(jī)構(gòu)及該機(jī)器人的自動(dòng)控制。本論文對(duì)于我來(lái)說(shuō)也是第一次來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)東西，通過(guò)建模發(fā)現(xiàn)自己在工業(yè)設(shè)計(jì)方面有很多的不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)器人看起來(lái)并不美觀，甚至有點(diǎn)簡(jiǎn)陋，而且對(duì)于關(guān)鍵部件例如錐形刀具，連桿和滾刀等部分由于沒(méi)有掌握仿真軟件，沒(méi)有對(duì)其受力進(jìn)行仿真，只能依據(jù)公式計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)來(lái)估算該結(jié)構(gòu)是否滿足力的要求。本文主要根據(jù)除冰機(jī)器人可能遇到的作業(yè)環(huán)境，對(duì)除冰機(jī)器人的總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并盡可能以最困難的環(huán)境條件來(lái)對(duì)除冰機(jī)器人的一級(jí)二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核，保證其能夠安全，高效，穩(wěn)定的進(jìn)行除冰作業(yè)。本文的具體內(nèi)容總結(jié)如下：（1）通過(guò)查閱資料及一些相關(guān)方面的文獻(xiàn)，了解除冰機(jī)器人的工作環(huán)境。然后從除冰機(jī)器人的工作環(huán)境入手，結(jié)合目前常用的一些除冰方案的利與弊，并根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)，對(duì)除冰機(jī)器人的整體方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，其中行走機(jī)構(gòu)目前已經(jīng)非常成熟，不需要再另行設(shè)計(jì)。而除冰機(jī)構(gòu)目前存在著多種方案，且每種方案都存在著一定的缺陷，為了能夠做到高效的除冰，創(chuàng)造性的將銑削式除冰與沖擊式除冰結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)兩級(jí)除冰機(jī)構(gòu)，可以有效應(yīng)對(duì)不同厚度的覆冰。（2）從輸電線路的覆冰入手，首先對(duì)一級(jí)除冰機(jī)構(gòu)也就是沖擊式除冰進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，該種除冰方案的基礎(chǔ)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，利用錐形刀具的齒對(duì)冰塊進(jìn)行沖擊，將一定厚度以上的覆冰通過(guò)該種方案進(jìn)行去除。通過(guò)一級(jí)除冰機(jī)構(gòu)進(jìn)行除冰之后，二級(jí)除冰機(jī)構(gòu)對(duì)剩余的覆冰進(jìn)行銑削式的清除，該種除冰方案需要使用到減速器，并需要考慮空間與重量的限制，使用了蝸桿傳動(dòng)，可以獲得較大的減速比，并對(duì)其蝸輪和蝸桿的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。第4.2節(jié)發(fā)展展望除冰機(jī)器人在目前的發(fā)展情況下，其越障機(jī)構(gòu)與電池是制約其大規(guī)模發(fā)展的一些關(guān)鍵問(wèn)題。目前的一些越障機(jī)構(gòu)只能做到固定距離的越障，如果障礙物距離過(guò)長(zhǎng)那么機(jī)器人將無(wú)法成功越障，如果障礙物距離過(guò)近，則靠近障礙物附近的輸電線路則會(huì)成為一個(gè)盲區(qū)。隨著未來(lái)科技的發(fā)展，能夠做到機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別到障礙物跨距，并且控制越障機(jī)構(gòu)能夠做到剛好跨越[25]。此外，機(jī)器人體積的大小與重量也限制著機(jī)器人的越障機(jī)構(gòu)，直接影響著機(jī)器人上能夠搭載的越障機(jī)構(gòu)的大小。電池直接影響著機(jī)器人的續(xù)航能力，現(xiàn)階段常用的電池在溫度較低的地方，其容量會(huì)大打折扣，使得機(jī)器人不能夠長(zhǎng)時(shí)間的在線工作。有些研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了可以利用輸電線路的電磁感應(yīng)來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行充電[23,24]，這樣可以做到機(jī)器人邊工作邊充電，且有著不錯(cuò)的效率但是需要保證輸電線路不能斷路，如果該區(qū)間的輸電線路已經(jīng)斷開(kāi)，則無(wú)法使用。在未來(lái)解決掉電池問(wèn)題后，機(jī)器人才能夠真正做到方便高效的代替人工進(jìn)行作業(yè)。最關(guān)鍵的影響著該機(jī)器人大規(guī)模使用的原因是，機(jī)器人仍然需要人工將其安裝在輸電線路上，且在安裝前需要先事先人工清楚掉安裝機(jī)器人位置的覆冰才能讓其機(jī)器人成功安裝。因此，在未來(lái)一個(gè)真正意義上的除冰機(jī)器人需要能夠做到自動(dòng)攀爬上塔桿，自動(dòng)將自己懸掛在輸電線路上；能夠檢測(cè)到障礙物的跨度，并能夠根據(jù)障礙物跨度的距離進(jìn)行自動(dòng)合適的越障；最為關(guān)鍵的是其續(xù)航能力能夠保證其最少可以在線連續(xù)工作四個(gè)小時(shí)以上。

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