哈尔滨工业大学成功研发高压线除冰巡检机器人

一种高压线除冰机器人的设计设计了一款基于STC89C52单片机的高压线除冰机器人。

该机器人可通过蓝牙通讯、短信通信和自我检测完成在高压线上的行走、除冰和数据实时监测等功能。

通过实验室测试和调整，较好地实现了预期功能。

标签：机械除冰；光强检测；高压线路Abstract：A high-voltage deicing robot based on STC89C52 microcontroller is designed. The robot can perform the functions of walking，deicing and data real-time monitoring on high-voltage lines through Bluetooth communication，short message communication and self-detection. Through the laboratory test and adjustment，the expected function is well realized.Keywords：mechanical deicing；light intensity detection；high voltage line改革开放以来，我国的电力行业得到迅速发展，电网覆盖面积扩大，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，输电线路冰灾事故更为频发。

严重的输电线路覆冰会导致杆塔倾斜、倒塌、断线，绝缘子闪络，而且线路不均匀覆冰和不同期脱冰还会引起导线舞动现象，这些情况会引发线路跳闸、供电中断等事故，给工农业生产和人民生活造成严重影响。

目前，国内外除冰方法有30余种，根据除冰机理可分为机械除冰法与热力融冰法两类。

机械除冰方法能耗较小，但是除冰效率低，而且一般需要人工参与；热力融冰较机械除冰速度快，安全性高，但实际应用中限制因素太多，不能广泛适用。

对于较为严重的导线覆冰一般以人工上线除冰最为有效，但人工除冰危险性很高且效率较低。

悬挂行走式高压线除冰越障机器人的设计朱健林;原所先;陈陆淼;李建军【摘要】通过对高压线除冰技术的分析,重点研究了高压线除冰技术中机械除冰方式的实现方法,通过大量的设想与实践,确定了高压线除冰机械装置的比较有效机构.设计了悬挂行走式高压线除冰越障机器人加强除冰能力.有助于在冰冻或大雪之后高压线上的冰块等破除,防止危险的产生.而且此机器人自行控制,减少了人力,提高了效率.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2011(024)006【总页数】3页(P22-23,15)【关键词】高压线;除冰;越障;行走;机械【作者】朱健林;原所先;陈陆淼;李建军【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TP2420 引言气候多变，无论北方南方都面临着冰雪天气，给高压电线等高空设备带来了很大伤害。

南方的冻雨导致这些降雨在空中还是水，但是落到了高压电线上就结成了冰，冰越结越厚，导致电线不堪重负，最后被压断，或者高压电塔被压垮。

尤其是因雪灾导致电力设施损毁，给工农业生产和交通运输带来了巨大损失。

因此，开发高压线除冰设备具有重大意义。

国内外对高压线除冰装置的开发进行了许多研究，但目前真正投入使用的高压线除冰装置基本没有，在寒冷冰冻天气下，高空环境中，作业的装置要求很高，不仅可以承受住温度等的考验，还要克服高压线的挠度、风力的干扰，保证工作的正常进行。

悬挂行走式高压线除冰机器人是通过机械巧妙创新，利用行走和除冰两个机构进行高压线越障除冰的功能，有助于在冰冻或大雪之后高压线上的冰块等破除，防止危险的产生。

而且此机器人自行控制能达到减少人力，提高效率的目的。

1 整体结构设计由于工作环境特殊，除冰机器人必须满足：具有爬坡、下坡和制动能力；具有防滑能力；具有足够的空间和负载能力，可模块化搭载相应除冰装置；较小的重量和体积，便于携带和投送；具有足够灵活的越障能力，并在越障时保证机器人姿态平稳，保持与导线和线塔金属部件的安全间距[2]。

福州大学本科毕业设计（论文）开题报告题目轻量化高速过障超高压巡线除冰机器人设计院、系机械工程及自动化专业机械设计制造及其自动化学生姓名杨祥学号*********指导教师聂晓根2013年10 月28 日国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献通过这个课题的研究，能通过一种机械设备，较高效率的替代工作人员预防和除去因雨雪冰冻引起的线缆冰冻灾害，减轻工作人员的负担，保障电力设施的正常运行，降低电力公司的损失，保障人民生活的正常进行。

如今一些国家也在研究线缆除冰问题，不少国家在此领域也有不少成就，线缆除冰技术关系到人们生活中的各个方面，除了电力公司设备设施，工作人员的安全外，还关系到交通运输，生活用电等。

各种除冰技术及除冰方案也有所不同，目前国内外的除冰技术有30余种，常见的就有热力融冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法。

热力融冰法[1]就是利用电阻焦耳效应发热来融化线缆上的覆冰，具体操作方法为当供电线缆上的冰层达到一定厚度时，先停止供电，断开供电导线与两端设备的联接，在线路的一段用临时导线将结冰的供电导线联通，而在另一端接上除冰用的临时电源和滑动变阻器调节电流的大小，使供电导线的温度保持在一定的范围内。

已有的机械除冰法也有各种各样的机构形式：文献[架空高压输电线除冰机器人设计] [2]给出了一种由曲柄滑块机构组成，滑块沿轴线方向高速往复滑动，冲击头与滑块固接，带动冲击头敲打覆冰。

其冲击头构件零件图如图1所示：图1 敲打式除冰冲击头这种机构除冰方式可以用于不同厚度形状的覆冰，但由于覆冰在低温下具有粘性，冲击头破冰后，可能在电线上粘有一层薄冰层，可能会使得破冰不够彻底，且影响除冰效率。

文献[高压输电线上除冰机器人的系统设计] [3]提出了一种压轮推进方式除冰机构，该机器人除冰刀具如图2所示：图2 压轮推进式机器人刀具示意图该设计机体上的两个固定压轮骑挂在输电线上保持机体的平衡，机体的重心位于输电线下方，另两个动力压轮分别与两个固定压轮配合，当推动动压轮时, 动压轮向上抬升, 与固定压轮配合从上下夹紧输电线, 依靠压轮与输电线的摩擦获得前进的动力，机体前部的除冰机构呈圆柱形, 分为上下两个。

高压电线除冰机器人
作者：暂无
来源：《发明与创新·中学生》 2016年第2期
文长沙市雅礼中学1303班刘哲成
高压电线结冰后需要抢修与维护时，由于工作条件恶劣，人工作业存在难度大、危险性高、费用高的弊端。

本文在机械手工作原理的基础上，提出了一种高压电线除冰机器人的设计构想。

一、机械手的组成及工作原理
机械手是一种能模仿人手某些动作的器械，主要用来代替人抓取、搬运物体。

作为一种早
期的机器人，它被用来代替人类做一些繁重的劳动，并能在恶劣环境下工作，因而被广泛应用。

其结构如图1所示。

当右边的拉杆I顺时针旋转时，拉杆II带动滑块I向右运动，此时，上、下夹具体分别随滑块II、III向中间靠拢，这样机械手就可将物体夹起，如图2。

二、除冰机器人设计构想
以机械手工作原理为基础，我提出一种高压电线除冰机器人，其结构如图3所示。

为提高
除冰效率，需在机械手的夹具体上添加细齿。

高压电线除冰机器人在线轮的转动下沿电线前进，当拉杆I顺时针转动时，通过拉杆II、滑块I、II、III的传递，机械手的夹具体将高压电线夹住，从而将高压电线上的冰块除掉，如图4。

第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛评审结果第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛第二阶段评审于2010 年10 月21 日至10月24 日在江苏省南京市东南大学九龙湖校区举行。

大赛评委会通过审阅设计资料、观摩实物演示和进行作品答辩等程序，依据评分标准进行评分，并经评审委员会全体会议复审，并汇总初评结果，共评出一等奖70 项、二等奖129 项。

大赛组委会还评出优秀组织奖15 项、贡献奖2 项、纪念奖1 项。

现将决赛评审结果公布如下：设计奖：（见下表，排名不分先后次序）获奖等级作品名称所在学校参赛者指导教师诺亚方舟——水中救生器海军工程大学庞曾、王皓、李翔、赵飞龙、滕吉柘何世平、高霄汉全地形地面仿行救灾车中国农业大学徐少兵、苟亚凤、秦衡、王亚李海涛、魏文军气动遥控消防小车武汉科技大学陈江艳、程晓、和毅、吴洋子、谈云勇高全杰、王兴东全向自平衡的智能救护车东莞理工学院黄祖云、蔡锐凯、李振源、黄祖彬、陈奕彬许光辉、邓君自动导航救援运输平台解放军理工大学李光发、张川、张平才、刘双龙、廖萍周建钊、程建辉无线遥控灭火车海军工程大学程达、段银涛、夏科、赵金山、陈剑吴新跃、郭文勇新型多自由度可控机构式救援破障挖掘机广西大学唐荣琼韦锦、农积堂、韦成星、庞海锋蔡敢为、蒙艳玫轮履转换系统广东工业大学钟伟斌、何以田、林泽钦、李龙李克天、于兆勤适应性调整轮径式越障车轮中国矿业大学魏毅龙、王丽威、曹洁洁、毕方、董杏昕程志红垮塌矿井应急救援通道快速构建机械组国防科学技术大学冀翔宇、谢玄、邱晓天、李杰、王一杉文晓希、卢耀晖边缘救援平台北京理工大学黄莹、岳凯、向程勇、李名冠、菅海亮罗庆生、韩宝玲班用多功能越障救援装备空军工程大学周雷、张洋、王伟、刘万超、何崇伟林梅、仝崇楼柔顺型心肺复苏装置重庆大学罗洋、王菡、张梦琪、周兴亚、李鑫伟于今一等奖多功能救灾背包西安工业大学杨凯、徐超、张恩、吴刚亮、杨飞朱育权、万宏强- 2 -多功能应急救援工具上海理工大学张宇峰、吴斌、郭德宝、金煜、王越白国振、钱炜便携式万向千斤移沈阳工业大学罗汉龙、张闯、刘显刚、吕鹏、马文璇孙学雁、刘杰缝隙救援生命索北华大学姜海涛、王国伟、王凯、张伟伟、张柯亮李建永、王开宝螺旋爬升器华中科技大学李宏举、黄鑫、江航、杨巍、杜梅吴昌林、周世权模块化破拆救援撑顶器组件上海交通大学蔡旻宇、樊文博、王仲林、贺沁、朱祎张蕾地震搜救机械蛇北京理工大学丁士起、闫冬冬、孙牧、孟根苏布达、鲁士珑张忠廉、张丽君东大红太阳救援机器人东南大学荣杰、刘庆龙、饶和昌、王凯许映秋、钱瑞明轮履复合多适应性救援机器人国防科学技术大学任立松、席磊、闫兆敏、宋文谦、韩笑添罗自荣、易声耀辅助救援机器人吉林大学郭亚辰、何佳龙、周文成、马浚铭、邱幸曲兴田、王幼林多功能液压救援机器人东北大学毕磊、蔡远骏、游青青王长周机井救援机器人青岛大学王荣俊、赵兴财、林柏、郭永美师忠秀、刘丹（针对小直径）深井救援机器人浙江工业大学薛兴雨、徐鲁斌、梁峰、沈嘉琪、葛琼瑶王晨、应申舜深井救援机械装置北京林业大学彭文胜、于永洋、吴建云、蔡靖、王茂司慧、钱桦深井救援机长春理工大学李绪鹏、巩略、魏韶辉、马纪权、李光男王淑坤、多功能便携式担架温州大学梅强、钱海东、魏建明姜锐、孙莉便携式多功能救援背包哈尔滨工业大学游洋威、蔡昌荣、熊斌、龚海、曹俊章包钢、焦映厚多功能救援担架武汉理工大学龚高、孙汉乔、王友、袁国忠、张子岩王志海、舒敬萍自动触发式地震救生床浙江工业大学王义靖、薛兴雨、梁锋、郑仕谱、冯元应申舜、谭大鹏安全拱形门自动呼救式防震床山东大学彭衍科、王泓晖、苏常伟、郑志同、郑一豪张勤河、陈言俊地震中的文物自动保护装置华中科技大学陈锦、余承意、胡洋、祁士森、罗菁吴昌林、徐龙燃气泄漏安全保护系统苏州市职业大学张海龙、陈晓龙、张月景、董孝威郭南初、杨洪家用燃气安全卫士天津大学仁爱学院党晓飞、马兰、高德中、程立超贺莹、么大锁一等奖汽车防误踩油门系统浙江机电职业技术学院方骁翔、陈旭来、余勇、张聪、丁凯平陈长生、黄明钧- 3 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专利名称：一种高压线带电除冰巡检机器人专利类型：实用新型专利
发明人：李燕瑜,李四,李娜
申请号：CN201820369986.3
申请日：20180319
公开号：CN208190207U
公开日：
20181204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种高压线带电除冰巡检机器人，其结构包括除冰臂固定头、除冰臂越障轴、前驱动破冰轮、安全锁、平衡中轮、地脚、弹入式下背带口、除冰机器人装置、后驱动轮、轮盖、散热口、数据传输口、弹入式上背带口、上盖，除冰臂固定头的背面安装于除冰机器人装置的前侧，除冰臂越障轴的左侧与除冰臂固定头的右侧相连接，前驱动破冰轮的背面安装于除冰机器人装置上，安全锁的右侧设于前驱动破冰轮的左侧，平衡中轮的下方安装于安全锁的上方，地脚的上表面焊接于除冰机器人装置的下方，本实用新型一种高压线带电除冰巡检机器人，在其结构上设置了除冰机器人装置，使其具有除冰的循环效果，加大了除冰效率。

申请人：南安市方建机械科技有限公司
地址：362300 福建省泉州市南安市美林盛世龙城9栋504
国籍：CN
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哈工大研制出能在高压线上自动除冰的除冰机器人
佚名
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2011(40)2
【摘要】由哈尔滨工业大学日前研发成功“高压线除冰巡检机器人”，不仅可以清除高压线上的积冰，有效维护电力供应，还可避免人工高危作业，提高救灾抢险效率。

【总页数】1页(P8-8)
【关键词】巡检机器人;高压线;除冰;哈尔滨工业大学;电力供应
【正文语种】中文
【中图分类】TP24
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