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摘 要： 文章摘要：近年來，我國南方各地連年發生大雪災，給國家和人民帶來了不可估量的損失，尤其是對輸電設施的影響，許多高壓線鐵塔因為覆冰被壓塌，高壓線因為覆冰被壓斷。很多高壓線除冰的方法已經被研究出來或正在研究中，比如電流融化法、敲擊法、銑削法，這幾種方法各
文章摘要：近年來，我國南方各地連年發生大雪災，給國家和人民帶來了不可估量的損失，尤其是對輸電設施的影響，許多高壓線鐵塔因為覆冰被壓塌，高壓線因為覆冰被壓斷。很多高壓線除冰的方法已經被研究出來或正在研究中，比如電流融化法、敲擊法、銑削法，這幾種方法各有千秋。該越障式除冰機器人集越障、除冰、防冰于一體，還能實現自平衡，提高除冰的工作效率，實現最大程度的智能化，且降低了勞動強度。最主要的特點更在于它自身的越障方式，使用雙滾輪和圓盤相結合的越障方式，更是在傳統“三臂除冰機器人”上的創新和突破。
關鍵詞：越障;除冰;機器人
引言
輸電線路冬季因受冰雪危害引起的供電中斷事故通常都是較嚴重的，其修復難度大、周期長、停電面積廣、影響鐵路交通。輸電線路一旦覆冰超過一定程度，將會引起的斷線、線路倒桿(塔)和絕緣子閃絡等重大事故，對電力系統的安全運行產生嚴重危害。因此，一直是全世界范圍內需要解決的難點問題。目前已研制的一些機器人，用以高壓線除冰，但大多功率太低、續航時間短。因此現在主要依靠人力除冰，通過電力工人爬上高壓線塔用鐵錘、拉桿、竹棒沿線敲打使覆冰脫落，這種方法不僅效率低而且對電力工人的生命安全造成了極大的威脅。因此，研制新型高效的除冰器來代替人工變得十分迫切。
1. 除冰器的整體方案
根據高壓輸電線除冰的實際情況，高壓線除冰機器人由除冰部分、越障部分及自平衡三部分組成。其工作流程是：通過三個雙軸步進電機的驅動使除冰機器人在高壓輸電線上運動，首先，高速轉動的除冰麻花鉆實現除冰功能，接著，電機帶動毛刷轉動甩掉高壓線上剩余的水珠和一些碎冰，防止溫度降低再次結冰，接下來就是防冰了，通過流量控制閥控制丙烯酸樹脂流入海綿里的量，再由海綿與輸電線的摩擦使丙烯酸樹脂均勻地涂抹在輸電線上，當水滴接觸到該涂料表面時，會因為丙烯酸樹脂的憎水作用而滑落，使輸電線表面不存留水分，從而實現防冰的目的。在這三部分工作的時候，若遇到障礙物，越障機構開始工作：三臂依次越障并且全部完成之后依次復位，以便下次越障。當外界風力使高壓線上的除冰機器人傾斜時，平衡機構里的小球就會隨之滾動，傳感器感應小球的距離，控制電機帶動絲桿轉動，配重塊向另一邊運動，使其達到整體平衡的效果如圖 1 所示。
2. 輸電線除冰機器人 ■
2.1 機器人行走(越障)模塊
機構主要由電機Ⅰ、滑輪、伸縮立柱、絲桿、電機Ⅱ、轉盤、電機Ⅲ組成。其中電機Ⅰ、Ⅲ帶動滑輪轉動，在滑輪與輸電線摩擦力的作用下，實現越障機構的向前運動;電機 Ⅱ帶動絲桿的轉動，從而使伸縮立柱在滑軌里直線滑動;電機Ⅲ帶動轉盤的轉動。
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(1) 電機Ⅰ和滑輪機構雙頭電機帶動階梯軸的轉動，階梯軸通過鍵與兩個滑輪配合，并通過兩個軸承嵌在伸縮立柱里如圖 2 所示。
(2) 電機Ⅱ、絲桿和伸縮立柱部分
雙頭電機帶動階梯軸的轉動，階梯軸通過鍵與兩個滑輪配合，并通過兩個軸承嵌在伸縮立柱里。
(3) 電機Ⅱ通過電機座固定在轉盤上，并通過聯軸器與絲桿連接，絲桿與伸縮立柱螺紋連接，固定滑軌用螺母固定在轉盤上，絲桿轉動時，伸縮立柱只能沿固定導軌上下滑動。
(4) 電機Ⅲ和轉盤部分
電機Ⅲ通過電機擋板固定在整體板上并通過鍵與轉盤相連，帶動轉盤的轉動;轉盤是通過軸承與整體板配合在一起的。
■ 2.2 除冰模塊的設計
除冰裝置由鉆頭、夾持導軌、絲桿、聯軸器、電機、轉 盤組成。高速轉動的電機與除冰麻花鉆之間是用撓性聯軸器連接實現除冰的功能，這種聯軸器對被連接兩軸間的各種相對位移有補償能力，而且具有緩沖減震的能力，有效的緩沖了除冰時麻花鉆與冰塊的沖擊作用。
■ 2.3 防冰模塊設計
防冰裝置由涂料瓶、流量調速閥、涂料管、海綿(涂料刷)、夾持導軌、絲桿、聯軸器、電機、轉盤組成。涂料管上的流量控制閥為電磁控制閥，流量控制閥與微處理器連接。涂料機構包括涂料瓶、涂料管和涂料刷，涂料瓶固定于框體，瓶下接涂料管，涂料管末端與處于涂料瓶下方的涂料刷連接，涂料瓶內放置憎水涂料，涂料管上安裝有流量控制閥。涂料刷的刷體為一個半圓覆蓋在輸電線上。涂料刷的刷體為可滲液體的泡沫塑料或纖維織物，這里選用海綿。流量控制閥控制丙烯酸樹脂流入海綿里的量，再由海綿與輸電線的摩擦使丙烯酸樹脂均勻地涂在輸電線上，當水滴接觸到該涂料表面時，會因為丙烯酸樹脂的憎水作用而滑落，使涂層表面不存留水分，起到防冰作用。
■ 2.4 發動機引起輸電線舞動的解決方法
自平衡裝置由感應裝置和調整裝置組成。通過傳感器感應圓球的距離觸發絲桿電機的轉動，由絲桿控制來實現自平衡的配重塊，從而實現機器人的自平衡裝置。
3.結束語
就目前來看，利用架空高壓線除冰器代替人工除冰是目前發展趨勢，而且機械除冰法具有效率高、成本低、保障人身安全等優點。研制新的機械除冰機器代替人工進行輸電線除冰具有較好的應用前景和實用意義。——論文作者：陸成銘、陳繼明、陳汝斯，桂林電子科技大學
參考文獻
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