文章摘要：近年来，我国南方各地连年发生大雪灾，给国家和人民带来了不可估量的损失，尤其是对输电设施的影响，许多高压线铁塔因为覆冰被压塌，高压线因为覆冰被压断。很多高压线除冰的方法已经被研究出来或正在研究中，比如电流融化法、敲击法、铣削法，这几种方法各有千秋。该越障式除冰机器人集越障、除冰、防冰于一体，还能实现自平衡，提高除冰的工作效率，实现最大程度的智能化，且降低了劳动强度。最主要的特点更在于它自身的越障方式，使用双滚轮和圆盘相结合的越障方式，更是在传统“三臂除冰机器人”上的创新和突破。
关键词：越障;除冰;机器人
引言
输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故通常都是较严重的，其修复难度大、周期长、停电面积广、影响铁路交通。输电线路一旦覆冰超过一定程度，将会引起的断线、线路倒杆(塔)和绝缘子闪络等重大事故，对电力系统的安全运行产生严重危害。因此，一直是全世界范围内需要解决的难点问题。目前已研制的一些机器人，用以高压线除冰，但大多功率太低、续航时间短。因此现在主要依靠人力除冰，通过电力工人爬上高压线塔用铁锤、拉杆、竹棒沿线敲打使覆冰脱落，这种方法不仅效率低而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。因此，研制新型高效的除冰器来代替人工变得十分迫切。
1. 除冰器的整体方案
根据高压输电线除冰的实际情况，高压线除冰机器人由除冰部分、越障部分及自平衡三部分组成。其工作流程是：通过三个双轴步进电机的驱动使除冰机器人在高压输电线上运动，首先，高速转动的除冰麻花钻实现除冰功能，接着，电机带动毛刷转动甩掉高压线上剩余的水珠和一些碎冰，防止温度降低再次结冰，接下来就是防冰了，通过流量控制阀控制丙烯酸树脂流入海绵里的量，再由海绵与输电线的摩擦使丙烯酸树脂均匀地涂抹在输电线上，当水滴接触到该涂料表面时，会因为丙烯酸树脂的憎水作用而滑落，使输电线表面不存留水分，从而实现防冰的目的。在这三部分工作的时候，若遇到障碍物，越障机构开始工作：三臂依次越障并且全部完成之后依次复位，以便下次越障。当外界风力使高压线上的除冰机器人倾斜时，平衡机构里的小球就会随之滚动，传感器感应小球的距离，控制电机带动丝杆转动，配重块向另一边运动，使其达到整体平衡的效果如图 1 所示。
2. 输电线除冰机器人 ■
2.1 机器人行走(越障)模块
机构主要由电机Ⅰ、滑轮、伸缩立柱、丝杆、电机Ⅱ、转盘、电机Ⅲ组成。其中电机Ⅰ、Ⅲ带动滑轮转动，在滑轮与输电线摩擦力的作用下，实现越障机构的向前运动;电机 Ⅱ带动丝杆的转动，从而使伸缩立柱在滑轨里直线滑动;电机Ⅲ带动转盘的转动。
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(1) 电机Ⅰ和滑轮机构双头电机带动阶梯轴的转动，阶梯轴通过键与两个滑轮配合，并通过两个轴承嵌在伸缩立柱里如图 2 所示。
(2) 电机Ⅱ、丝杆和伸缩立柱部分
双头电机带动阶梯轴的转动，阶梯轴通过键与两个滑轮配合，并通过两个轴承嵌在伸缩立柱里。
(3) 电机Ⅱ通过电机座固定在转盘上，并通过联轴器与丝杆连接，丝杆与伸缩立柱螺纹连接，固定滑轨用螺母固定在转盘上，丝杆转动时，伸缩立柱只能沿固定导轨上下滑动。
(4) 电机Ⅲ和转盘部分
电机Ⅲ通过电机挡板固定在整体板上并通过键与转盘相连，带动转盘的转动;转盘是通过轴承与整体板配合在一起的。
■ 2.2 除冰模块的设计
除冰装置由钻头、夹持导轨、丝杆、联轴器、电机、转 盘组成。高速转动的电机与除冰麻花钻之间是用挠性联轴器连接实现除冰的功能，这种联轴器对被连接两轴间的各种相对位移有补偿能力，而且具有缓冲减震的能力，有效的缓冲了除冰时麻花钻与冰块的冲击作用。
■ 2.3 防冰模块设计
防冰装置由涂料瓶、流量调速阀、涂料管、海绵(涂料刷)、夹持导轨、丝杆、联轴器、电机、转盘组成。涂料管上的流量控制阀为电磁控制阀，流量控制阀与微处理器连接。涂料机构包括涂料瓶、涂料管和涂料刷，涂料瓶固定于框体，瓶下接涂料管，涂料管末端与处于涂料瓶下方的涂料刷连接，涂料瓶内放置憎水涂料，涂料管上安装有流量控制阀。涂料刷的刷体为一个半圆覆盖在输电线上。涂料刷的刷体为可渗液体的泡沫塑料或纤维织物，这里选用海绵。流量控制阀控制丙烯酸树脂流入海绵里的量，再由海绵与输电线的摩擦使丙烯酸树脂均匀地涂在输电线上，当水滴接触到该涂料表面时，会因为丙烯酸树脂的憎水作用而滑落，使涂层表面不存留水分，起到防冰作用。
■ 2.4 发动机引起输电线舞动的解决方法
自平衡装置由感应装置和调整装置组成。通过传感器感应圆球的距离触发丝杆电机的转动，由丝杆控制来实现自平衡的配重块，从而实现机器人的自平衡装置。
3.结束语
就目前来看，利用架空高压线除冰器代替人工除冰是目前发展趋势，而且机械除冰法具有效率高、成本低、保障人身安全等优点。研制新的机械除冰机器代替人工进行输电线除冰具有较好的应用前景和实用意义。——论文作者：陆成铭、陈继明、陈汝斯，桂林电子科技大学
参考文献
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* [3] 谭磊，王耀南，沈春生 . 输电线路除冰机器人障碍视觉检测识别算法研究 [ J ] . 仪器仪表学报，2011，32(11)：2564- 2571.
