基本信息
- 項目名稱：
- 新型高壓線路除冰機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 除冰機器人是比巡線機器人更復雜的機電一體化結構，而我們的作品“新型高壓線路除冰機器人”能夠對我國冬季覆冰嚴重的高壓輸電線路進行高效平穩(wěn)地除冰，并對線路進行實時監(jiān)控，應用前景廣闊。本作品的突出亮點在于各種檢測裝置的綜合應用，協(xié)調化、智能化工作，實現了越障與高效除冰相結合。同時在未結冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機器人使用，實現了一機多用的目的。
- 詳細介紹：
- 新型高壓線路除冰機器人能夠對我國冬季覆冰嚴重的高壓輸電線路進行高效平穩(wěn)地除冰，并對線路進行實時監(jiān)控，應用前景廣闊。本作品的突出亮點在于各種檢測裝置的綜合應用，協(xié)調化、智能化工作，實現了越障與高效除冰相結合。同時在未結冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機器人使用，實現了一機多用的目的。 新型高壓線路除冰機器人的行走機制分兩種：不越障時的行走機制和越障時的行走機制。 （1）不越障時的行走機制：該夾機器人采用壓輪推進方式，機體上的兩組動力壓輪A組、B組通過持滑道水平夾持在輸電線上以保持機體平衡，機體的重心位于輸電線下方，這樣機器人在行進過程中不會發(fā)生反轉。在無需越障時，三機械手臂折疊在機體內部，機械手呈打開狀態(tài)，依靠動力壓輪與輸電線的滾動摩擦力平穩(wěn)高效的向前推進。 （2）越障時的行走機制：分為四個步驟：第一步，檢測模塊檢測到障礙，動力壓輪制動，機器人整體停前進，三機械手閉合抓緊，限位開關接觸發(fā)送高電平信號準備進行下一步；第二步，動力壓輪通過夾持滑道水平打開，釋放輸電線，限位開關接觸發(fā)送高電平信號準備進行下一步；第三步，機械手臂伸展并按設定程序進行協(xié)調越障，檢測模塊檢測到越障完成準備進行下一步；第四步，機械手臂折疊，動力壓輪水平閉合加緊，機械手打開釋放輸電線，各限位傳感發(fā)送檢測電平信號，動作完成。 除冰機構的設計：結合已有除冰方法，提出一種新的除冰機構，其最大的創(chuàng)新點在于用物理方法使覆冰以塊狀大面積脫落，較熱力除冰節(jié)約大量能 量，實現真正的高效節(jié)能除冰。該機器人采用直流電機經一級減速后帶動除冰鉆頭，除冰鉆頭可360°旋轉除冰，兩個除冰鉆頭包裹輸電線進行高效除冰且不損傷線路。除冰鉆頭與覆冰之間碰撞產生的后坐力由連桿和從動輪之間的摩擦力來平衡。在靠近線路處增加一對螺旋刀片，以除去貼近線路的圓柱形覆冰。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：為了消除我國冬季覆冰嚴重的高壓線路對工農業(yè)生產造成的影響。解決傳統(tǒng)人工除冰效率低風險高和熱融法消耗大效率低的問題。 基本思路：通過機械手臂的爬行實現越障功能，并通過夾持輪的夾持實現高效滾動前進，通過包裹式的除冰鉆頭進行包裹線路的物理碎冰。 創(chuàng)新點：兩種前進機制結合，可越障，可滾動前進；除冰效率高。 技術關鍵：（1）精確定位卡住輸電線 （2）精確檢測障礙并跨障 （3）運動過程中的各種保護 （4）對線路無損傷的高效除冰 機器人模型整體技術指標：（1）導線直徑D≤25mm;(2)機器人自重M≤20kg；（3）機器人前行速度V=0.1m／s.（4）機體高H=22cm,長L≤83cm，機械臂伸展長度L0=31.7cm
科學性、先進性
- 科學性：該作品實現高效推進，可越障，除冰效率高等重要功能的一體化，融合化，摒棄輪子滾行式的不可越障設計；也不是傳統(tǒng)巡線機器人添加除冰裝置的工作效率所能媲美，使除冰機器人進入實用性階段。 先進性：該機器人的突出亮點在于輪臂復合式前進機制的創(chuàng)新設計，各種檢測裝置的綜合應用，協(xié)調化智能化工作，實現了越障、高效前進、高效除冰有機結合。同時在未結冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機器人使用，實現了一機多用的目的。
獲獎情況及鑒定結果
- 該作品于2011年6月3日參加由鄭州大學主辦的第九屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽.
作品所處階段
- 已做出實物，基本功能已實現
技術轉讓方式
- 專利轉讓
作品可展示的形式
- 實物，現場演示，錄像，圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：只需懸掛在高壓線上即可自行進行空中作業(yè)，也可用地面的控制器發(fā)生信號進行人工控制。 技術特點和優(yōu)勢：該作品結合巡線機器人，傳統(tǒng)除冰機器人的優(yōu)點，集多種重要功能于一身。不僅能夠高效平穩(wěn)的前進，而且可以跨障，對輸電線進行實時監(jiān)控。且其造價低、效率高、實用性強。 適用范圍、市場分析和經濟效益預測：適用于高壓線路網絡的維護與監(jiān)控，具有很強的推廣前景。隨著我國經濟的高速發(fā)展，對超高壓大容量輸電線路的需求越來越大。而我國是輸電線路覆冰最為嚴重的國家之一，因而對除冰機器人的需求極為迫切。市場前景十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 從20世紀80年代末，國外已經開展了巡線機器人的研究。而除冰機器人是比巡線機器人更復雜的機電一體化結構，目前國內沒有技術成熟的除冰機器人，國外技術相對比較成熟的作品是加拿大魁北克研究所研制的HQ LINEROVER遙控車，但該機器人重量過大，結構復雜，只能清除兩根塔之間的覆冰，不具備越障能力，因而不能完全替代傳統(tǒng)人工除冰。 目前，一種能夠替代人工除去高壓線覆冰的新型設備是國內外相關研究的熱點，但多數處在提出和設計階段，并未實現。一些機構或個人做出的實物的實用性有待考究。國內外的實用性高壓線除冰機器人多數不具備越障功能；還有一些是在傳統(tǒng)巡線機器人的基礎上加除冰裝置，除冰效率低。 新型高壓線路多功能除冰機器人是一款專門為線路除冰設計的機器人，具有可越障，前進和除冰效率高，安全性高等優(yōu)點，另外，可攜帶CCD攝像頭，檢測儀器實現巡線功能和實時監(jiān)控。
