一种架空输电线路异物清除装置、机器人及方法与流程

1.本发明属于输电线路机器人技术领域，尤其涉及一种架空输电线路异物清除装置、机器人及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.架空输电线路的安全运行直接关系到电网整体运行的安全，架空线路直接暴露于外界环境中，输电线常常会出现有异物缠绕的情况，常见的异物有塑料薄膜、气球、布料等，输电线上缠绕上异物后很容易导致线路短路的问题，严重威胁到供输电的安全，因此需要运维人员及时对架空线路上的异物进行处理。通常工作人员在日常巡视时发现输电线上缠绕有异物，若架设高度较低的输电线，多数情况都利用绝缘操作杆或运维人员直接对异物进行清除，清除异物较为困难，且用时较长。另外，户外架设的输电线一般高度都很高，如果人工进行清除，就需要断电或采取带电作业方式进行，流程繁琐，用时较长，高空作业风险大，且对设备的稳定运行造成了负面影响。
4.目前，研制输电线路人工清除异物的工具较多，而适用于线路带电作业机器人的自动化程度较高的异物清除工具较少。现有的输电线路异物清除作业工具主要包括：包括举升机构、电锯清除机构及电热清除机构。在进行可燃异物清除时，利用电热清除机构上的电阻丝加热，清除异物；这种清除方式在高空、野外进行，对机器人的性能要求非常高，需要机器人提供较高的功率，影响机器人的供电系统、电池、整体重量等，从而其体积、重量难以控制，实现起来难度较大。在对切割异物进行清除作业时，先由左右夹持臂将异物夹紧，利用电锯进行清除作业；这种切割方式能进行绝大部分异物清除，但电机结构位于夹持臂的上方，虽然左右夹持臂将异物夹紧，由于线路上的异物都是软性材质，在不拽紧的情况下，利用边侧的电锯是难以实现切割的，此种方法存在一定的弊端，也难以实现应用。
5.综上所述，现有的架空输电线路异物清除装置存在以下问题：(1)采用人工操作不能及时清除架空输电线路的异物，而且人身安全风险程度较高；(2)目前的自动化异物清除装置由于异物柔软特性而造成机械臂大幅度运动进行拖拽，整体结构布局不合理，机械臂的控制及切割要求较高，实现实际应用难度大。


技术实现要素：

6.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种架空输电线路异物清除装置、机器人及方法，其能够实现架空输电线路异物清除全自动操作，且降低机械臂的控制及切割要求。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面提供了一种架空输电线路异物清除装置，其包括：
9.进给部；
10.夹持部，其用于夹持异物，当所述夹持部夹紧异物后可形成夹持内腔，所述夹持内腔的边缘设置有防滑层；
11.切割部，其与所述进给部相连，用于在所述进给部的作用下沿所述夹持内腔直线运动，以对所述夹持内腔内的异物进行反复切割。
12.作为一种实施方式，所述夹持部包括摆动轴、摆动指和固定指；所述摆动轴穿设在摆动指末端，所述摆动轴与第一驱动机构相连，用于在第一驱动机构的驱动下自由转动，以使得所述摆动指和固定指可闭合形成夹持内腔。
13.作为一种实施方式，所述摆动指包括第一指架、第一防滑层和第一导向指；所述第一指架为沿水平方向的中空结构；所述第一防滑层分别固定在第一指架中空位置的上下两侧；所述第一导向指固定在第一指架顶端，用于归拢异物。
14.作为一种实施方式，所述固定指包括第二指架、第二防滑层、第二导向指和直线滑块；所述第二指架为沿水平方向的中空结构，所述第二防滑层分别固定在第二指架中空位置的上下两侧；所述直线滑块固定在第二指架末端的外侧；所述第二导向指固定在第二指架顶端。
15.作为一种实施方式，所述摆动指和固定指在非工作状态下呈v字型结构。
16.作为一种实施方式，所述固定指和摆动轴位于上连接板和下连接板之间，所述摆动轴分别与上连接板和下连接板铰接。
17.作为一种实施方式，所述固定指固定在支撑板上，所述支撑板设置在上连接板和下连接板之间。
18.作为一种实施方式，所述进给部包括依次相连的第二驱动机构、曲柄连杆机构和滑动机构，所述切割部固定在滑动机构上，所述第二驱动机构用于驱动曲柄连杆机构带动滑动机构移动，从而带动切割部进行给进动作。
19.作为一种实施方式，所述滑动机构包括滑块座和直线滑轨，所述滑块座固定在直线滑轨的前端。
20.作为一种实施方式，所述切割部包括第三驱动机构和锯片，所述锯片可穿过所述夹持内腔，且在第三驱动机构的驱动下沿所述夹持内腔反复运动。
21.本发明的第二个方面提供了一种架空输电线路作业机器人，其机械臂末端搭载有如上述所述的架空输电线路异物清除装置。
22.本发明的第三个方面提供了一种架空输电线路异物清除方法，其包括：
23.调整如上述所述的架空输电线路异物清除装置的位姿，逐渐靠近悬挂的异物；
24.夹持部处于闭合状态形成夹持内腔，且在防滑层的作用下夹紧异物；
25.进给部驱动切割部沿夹持内腔直线运动，以对夹持内腔内的异物进行反复切割，达到清除异物的目的。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.(1)本发明设计了自动全方位架空输电线路异物清除技术，研制了一种架空输电线路异物清除装置，在夹持部夹紧异物后可形成夹持内腔，而且在夹持内腔的边缘设置防滑层，在进给部的作用下控制切割部沿夹持内腔直线运动，以对夹持内腔内的异物进行反复切割，解决了采用人工操作异物清除不及时、机械臂控制复杂、切割要求较高、难以实际应用的问题，实现了架空输电线路异物清除全自动操作的效果，降低了机械臂的控制及切
割要求，提高了架空输电线路异物清除的及时性及效率。
28.(2)本发明设计了一种架空输电线路作业机器人，其机械臂末端搭载架空输电线路异物清除装置，其中，在夹持部夹紧异物后可形成夹持内腔，而且在夹持内腔的边缘设置防滑层，在进给部的作用下控制切割部沿夹持内腔直线运动，以对夹持内腔内的异物进行反复切割，解决了对机械臂的控制及切割要求较高且难以实际应用的问题，降低了机械臂的控制及切割要求，提高了架空输电线路异物清除的效率。
29.(3)本发明设计了一种架空输电线路异物清除方法，其利用夹持部处于闭合状态形成夹持内腔，且在防滑层的作用下夹紧异物；进给部驱动切割部沿夹持内腔直线运动，以对夹持内腔内的异物进行反复切割，解决了对机械臂的控制及切割要求较高且难以实际应用的问题，实现了清除异物的效果，降低了机械臂的控制及切割要求，提高了架空输电线路异物清除的效率。
30.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1为本发明实施例的架空输电线路异物清除装置搭载再机械臂末端后的作业示意图；
33.图2为本发明实施例的架空输电线路异物清除装置结构原理示意图；
34.图3为本发明实施例的夹持部结构原理示意图；
35.图4为本发明实施例的进给部结构原理示意图；
36.图5为本发明实施例的切割部结构原理示意图。
37.图中，1.架空输电线路，2.异物，3.异物清除装置，4.机械臂，5.夹持部，6.进给部，7.切割部，8.上连接板，9.下连接板，10.支撑板，11.摆动轴，12.第一驱动机构，13.摆动指，14.固定指，15.第一指架，16-1.第一防滑层，16-2.第二防滑层，17-1.第一导向指，17-2.第二导向指，18.直线滑块，19.第二指架，20.第二驱动机构，21.曲柄，22.连杆，23.曲柄轴，24.滑块座，25.直线滑轨，26.电机座，27.第三驱动机构，28.锯片。
具体实施方式
38.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
39.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.实施例一
42.参照图1和图2，本实施例提供了一种架空输电线路异物清除装置，其包括夹持部5、进给部6和切割部7。
43.在具体实施中，夹持部5，其用于夹持异物，当所述夹持部5夹紧异物2后可形成夹持内腔，所述夹持内腔的边缘设置有防滑层。
44.其中，防滑层是为了防止异物滑落，从而便于切割异物。
45.例如：防滑层可采用增加摩擦力的橡胶板，如设置突起来增加摩擦力，而且防滑层的材质可采用橡胶或是软塑料等材质来实现。
46.如图2和图3所示，所述夹持部5包括摆动轴11、摆动指13和固定指14；所述摆动轴11穿设在摆动指13末端，所述摆动轴11与第一驱动机构12相连，用于在第一驱动机构12的驱动下自由转动，以使得所述摆动指13和固定指14可闭合形成夹持内腔。
47.在具体实施中，第一驱动机构12可为电机。
48.此处需要说明的是，第一驱动机构12也可采用其他具有驱动功能的结构来实现，比如丝杠或是液压缸等结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。
49.具体地，所述摆动指13和固定指14在非工作状态下呈v字型结构。这样起到收拢和夹紧异物的作用。
50.参照图3，所述固定指14和摆动轴11位于上连接板8和下连接板9之间，所述摆动轴11分别与上连接板8和下连接板9铰接。所述固定指14固定在支撑板10上，所述支撑板10设置在上连接板8和下连接板9之间。其中，支撑板10、固定指14和摆动轴11位于上连接板8、下连接板之间9，组成异物清除装置的框架，起到支撑作用。
51.如图3所示，所述摆动指13包括第一指架15、第一防滑层16-1和第一导向指17-1；所述第一指架15为沿水平方向的中空结构；所述第一防滑层16-1分别固定在第一指架15中空位置的上下两侧；所述第一导向指17-1固定在第一指架15顶端，用于归拢异物。
52.所述固定指14包括第二指架19、第二防滑层16-2、第二导向指17-2和直线滑块18；所述第二指架19为沿水平方向的中空结构，所述第二防滑层16-2分别固定在第二指架19中空位置的上下两侧；所述直线滑块18固定在第二指架19末端的外侧；所述第二导向指17-2固定在第二指架19顶端。
53.本实施例采用上述由摆动轴11、摆动指13和固定指14构成的夹持部，结构简单易于实现及控制。可以理解的是，在其他实施例中，夹持部也可采用其他现有的结构来实现，此处不再详述。
54.如图2和图4所示，所述进给部6包括依次相连的第二驱动机构20、曲柄连杆机构和滑动机构，所述切割部7固定在滑动机构上，所述第二驱动机构20用于驱动曲柄连杆机构带动滑动机构移动，从而带动切割部进行给进动作。
55.其中，所述滑动机构包括滑块座24和直线滑轨25，所述滑块座固定在直线滑轨的前端。如图4所示，所述直线滑轨25与直线滑块18连接，形成一个滑动副。
56.曲柄连杆机构包括曲柄21、连杆22和曲柄轴23，所述曲柄轴23与上连接板8和下连接板9铰接；所述第二电机20固定在下连接板9的底部，电机输出轴与曲柄轴23连接；所述曲柄21一端与曲柄轴23固定，另一端与连杆22铰接，这样形成曲柄连杆机构；所述曲柄21另一端与滑块座24铰接。
57.在具体实施中，第二驱动机构20可为电机。
58.此处需要说明的是，第二驱动机构20也可采用其他具有驱动功能的结构来实现，比如液压缸等结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。
59.本实施例采用上述进给部为切割部提供了驱动力，可以理解的是，在其他实施例中，进给部可采用其他现有的结构来实现，此处不再详述。
60.在具体实施中，切割部7，其与所述进给部6相连，用于在所述进给部6的作用下沿所述夹持内腔直线运动，以对所述夹持内腔内的异物2进行反复切割。
61.在具体实施过程中，所述切割部7包括第三驱动机构27和锯片28，所述锯片28可穿过所述夹持内腔，且在第三驱动机构27的驱动下沿所述夹持内腔反复运动。
62.如图5所示，所述切割部7固定在进给部6的滑块座24的前端；所述电机座26固定在直线滑轨25前端的滑块座24上；所述第三驱动机构27固定在电机座26上；所述锯片28固定在电机轴上。所述锯片28在进给部6的带动下进行前进、后退；所述第一指架15和第二支架19夹紧后，锯片28可穿过夹持腔，完成异物的整体切割。
63.在具体实施中，第三驱动机构27可为切割电机。
64.此处需要说明的是，第三驱动机构27也可采用其他具有驱动功能的结构来实现，比如液压缸或是气压缸等结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。
65.实施例二
66.本实施例提供了一种架空输电线路作业机器人，其机械臂末端搭载有如上述实施例一所述的架空输电线路异物清除装置。其中，所述架空输电线路作业机器人的机械臂末端与架空输电线路异物清除装置的装配示意图，如图1所示。
67.在图1中，架空输电线路异物清除装置3搭载在架空输电线路作业机器人的机械臂4末端。其中，架空输电线路1上悬挂有异物2。
68.实施例三
69.本实施例提供了一种架空输电线路异物清除方法，其包括：
70.步骤1：调整如上述实施例一所述的架空输电线路异物清除装置的位姿，逐渐靠近悬挂的异物。
71.在具体实施中，在架空输电线路异物清除装置位姿的过程中，保持夹持部5的固定指14和摆动指13与架空输电线路1平行，且摆动指13处于打开位置。
72.步骤2：夹持部5处于闭合状态形成夹持内腔，且在防滑层的作用下夹紧异物2。
73.在具体实施中，当异物2处于固定指14和摆动指13的内部位置后，第一驱动机构12带动摆动指13闭合，在防滑层的作用下夹紧异物2。
74.步骤3：进给部6驱动切割部7沿夹持内腔直线运动，以对夹持内腔内的异物2进行反复切割，达到清除异物2的目的。
75.在具体实施中，第三驱动机构27带动锯片28高速旋转；进给部6的第二驱动机构20带动曲柄连杆和直线导轨18运行，带动切割部7沿固定指14和摆动指13形成的夹持内腔内直线运动，由于中空结构的上下位置都有防滑层，可夹紧柔软的异物2，当高速旋转的锯片28通过后，可直接将异物2切断，达到清除异物2的目的。
76.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。