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基本信息
- 項目名稱：
- 新型高壓線路除冰機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 除冰機(jī)器人是比巡線機(jī)器人更復(fù)雜的機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，而我們的作品“新型高壓線路除冰機(jī)器人”能夠?qū)ξ覈靖脖鶉?yán)重的高壓輸電線路進(jìn)行高效平穩(wěn)地除冰，并對線路進(jìn)行實時監(jiān)控，應(yīng)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(yīng)用，協(xié)調(diào)化、智能化工作，實現(xiàn)了越障與高效除冰相結(jié)合。同時在未結(jié)冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機(jī)器人使用，實現(xiàn)了一機(jī)多用的目的。
- 詳細(xì)介紹：
- 新型高壓線路除冰機(jī)器人能夠?qū)ξ覈靖脖鶉?yán)重的高壓輸電線路進(jìn)行高效平穩(wěn)地除冰，并對線路進(jìn)行實時監(jiān)控，應(yīng)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(yīng)用，協(xié)調(diào)化、智能化工作，實現(xiàn)了越障與高效除冰相結(jié)合。同時在未結(jié)冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機(jī)器人使用，實現(xiàn)了一機(jī)多用的目的。 新型高壓線路除冰機(jī)器人的行走機(jī)制分兩種：不越障時的行走機(jī)制和越障時的行走機(jī)制。 （1）不越障時的行走機(jī)制：該夾機(jī)器人采用壓輪推進(jìn)方式，機(jī)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(jī)體平衡，機(jī)體的重心位于輸電線下方，這樣機(jī)器人在行進(jìn)過程中不會發(fā)生反轉(zhuǎn)。在無需越障時，三機(jī)械手臂折疊在機(jī)體內(nèi)部，機(jī)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(jìn)。 （2）越障時的行走機(jī)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(jī)器人整體停前進(jìn)，三機(jī)械手閉合抓緊，限位開關(guān)接觸發(fā)送高電平信號準(zhǔn)備進(jìn)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(guān)接觸發(fā)送高電平信號準(zhǔn)備進(jìn)行下一步；第三步，機(jī)械手臂伸展并按設(shè)定程序進(jìn)行協(xié)調(diào)越障，檢測模塊檢測到越障完成準(zhǔn)備進(jìn)行下一步；第四步，機(jī)械手臂折疊，動力壓輪水平閉合加緊，機(jī)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(jī)構(gòu)的設(shè)計：結(jié)合已有除冰方法，提出一種新的除冰機(jī)構(gòu)，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(xiàn)真正的高效節(jié)能除冰。該機(jī)器人采用直流電機(jī)經(jīng)一級減速后帶動除冰鉆頭，除冰鉆頭可360°旋轉(zhuǎn)除冰，兩個除冰鉆頭包裹輸電線進(jìn)行高效除冰且不損傷線路。除冰鉆頭與覆冰之間碰撞產(chǎn)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(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：為了消除我國冬季覆冰嚴(yán)重的高壓線路對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的影響。解決傳統(tǒng)人工除冰效率低風(fēng)險高和熱融法消耗大效率低的問題。 基本思路：通過機(jī)械手臂的爬行實現(xiàn)越障功能，并通過夾持輪的夾持實現(xiàn)高效滾動前進(jìn)，通過包裹式的除冰鉆頭進(jìn)行包裹線路的物理碎冰。 創(chuàng)新點：兩種前進(jìn)機(jī)制結(jié)合，可越障，可滾動前進(jìn)；除冰效率高。 技術(shù)關(guān)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(hù) （4）對線路無損傷的高效除冰 機(jī)器人模型整體技術(shù)指標(biāo)：（1）導(dǎo)線直徑D≤25mm;(2)機(jī)器人自重M≤20kg；（3）機(jī)器人前行速度V=0.1m／s.（4）機(jī)體高H=22cm,長L≤83cm，機(jī)械臂伸展長度L0=31.7cm
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：該作品實現(xiàn)高效推進(jìn)，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(shè)計；也不是傳統(tǒng)巡線機(jī)器人添加除冰裝置的工作效率所能媲美，使除冰機(jī)器人進(jìn)入實用性階段。 先進(jìn)性：該機(jī)器人的突出亮點在于輪臂復(fù)合式前進(jìn)機(jī)制的創(chuàng)新設(shè)計，各種檢測裝置的綜合應(yīng)用，協(xié)調(diào)化智能化工作，實現(xiàn)了越障、高效前進(jìn)、高效除冰有機(jī)結(jié)合。同時在未結(jié)冰的季節(jié)，可以將除冰裝置卸掉作為巡線機(jī)器人使用，實現(xiàn)了一機(jī)多用的目的。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品于2011年6月3日參加由鄭州大學(xué)主辦的第九屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽.
作品所處階段
- 已做出實物，基本功能已實現(xiàn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物，現(xiàn)場演示，錄像，圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：只需懸掛在高壓線上即可自行進(jìn)行空中作業(yè)，也可用地面的控制器發(fā)生信號進(jìn)行人工控制。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：該作品結(jié)合巡線機(jī)器人，傳統(tǒng)除冰機(jī)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(jìn)，而且可以跨障，對輸電線進(jìn)行實時監(jiān)控。且其造價低、效率高、實用性強(qiáng)。 適用范圍、市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：適用于高壓線路網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與監(jiān)控，具有很強(qiáng)的推廣前景。隨著我國經(jīng)濟(jì)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(yán)重的國家之一，因而對除冰機(jī)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(jì)80年代末，國外已經(jīng)開展了巡線機(jī)器人的研究。而除冰機(jī)器人是比巡線機(jī)器人更復(fù)雜的機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)沒有技術(shù)成熟的除冰機(jī)器人，國外技術(shù)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(jī)器人重量過大，結(jié)構(gòu)復(fù)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(shè)備是國內(nèi)外相關(guān)研究的熱點，但多數(shù)處在提出和設(shè)計階段，并未實現(xiàn)。一些機(jī)構(gòu)或個人做出的實物的實用性有待考究。國內(nèi)外的實用性高壓線除冰機(jī)器人多數(shù)不具備越障功能；還有一些是在傳統(tǒng)巡線機(jī)器人的基礎(chǔ)上加除冰裝置，除冰效率低。 新型高壓線路多功能除冰機(jī)器人是一款專門為線路除冰設(shè)計的機(jī)器人，具有可越障，前進(jìn)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(xiàn)巡線功能和實時監(jiān)控。
