一种新型除冰装置的研发
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摘 要：本文介绍了一种新型除冰装置，它以架空地线为基点在架空地线上自如行走，身上挂有一只手超长的橡胶打冰手臂。通过人工地面遥控机器人行走到适合打冰的位置，并挥动手臂敲打覆冰导线使导线发生震动而达到除冰目的。
关键词：除冰装置;覆冰;遥控
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0151-02
1一种新型除冰装置的原理及要求
六盘水地区进入冬季后空气湿度特别大经过历年的统计湿度达到80%～90%，覆冰形式主要以雾霜和混合霜为主，在电磁场的作用下当气温在-1℃～-4℃时就会加快输电线路的覆冰，有的时候一夜之间导线的直径就会达到300mm以上。输电线路覆冰导致输电线路遭到不同程度的损坏，造成大量的停电事故。为避免事故的發生就得对输电线路进行除冰工作，除冰的方法主要有人工除冰、机械除冰、直流融冰等其中最好的为直流融冰，但由于技术不成熟和投资特别巨大导致有些偏远地方无法使用直流融冰技术，主要以人工除冰为主。人工除冰需要在覆冰的导线下行走，攀爬覆冰的杆塔进行人工除冰作业，安全风险比较高是目前输电线路最需要解决的重要问题。人工除冰主要有两种：（1）绳子拉冰。（2）棒打震动除冰。这两种方法对除冰作业人员的安全风险特别大[1]。绳子拉冰主要是人在导线的下方拉绳子通过绳子与导线的摩擦力除去导线上的冰，这样作业人员随时会被导线上吊下来的冰打伤，更严重的有可能造成断线或更大的人身伤害。（3）棒打震动除冰效果非常好，用棍棒驱使导线发生震动，在震动力的作用下完成除冰过程，由于需要作业人员攀登杆塔进行操作造成作业人员的安全风险大。两者中除冰效果最好的是人棒打法除冰，所以采用机器人操作成了我们本次研发的对象。现有机器人除冰技术由于采用机器人振动的方法除冰，存在机器人线性行走不完全，也就是说在导线或地线上行走会打滑不稳定，加上振动的频率不够强导至技术不完善。本案结合人工棒打法除冰，研发一种可以在输电线路上行走自如而且不会打滑的机器人，挂上一只可以当作木棒使用的手臂，以架空地线作为支点，以覆冰导线作为目标用敲打的方式产生强大的振动从而除去导线上的覆冰。本机器人所要达到的功能有：（1）不用人工登杆塔进行作业;（2）棒打法的振动力超过机器人自振动的能量;（3）覆冰前期装上，覆冰期间人工地面遥控除冰;（4）机器手臂比木棒更柔和不会损伤导线;（5）机器人性线行走不会打滑;（6）放出去的机器人能自如回收。（如图1所示）
2一种新型除冰装置部件及功能
根据鱼骨法分析棒打法机器人需具备发下部件。如图2所示。
2.1 输电线路架空线遥控滑线卡线器
通过两个电机直接驱动两个滑轮（动滑轮），在两个动滑轮的正下方通过连扳连接两个定滑轮，定滑轮的下方设置两个可以调节的推力螺栓，螺栓上加有弹簧使其卡住导线在有柔性的条件下进行滑动，并且不会造成滑线过程中的跳线情况，装在输电线路除冰机器人上可以实现机器人卡在导线上进行前后运动。（如图3所示）
2.2 组合式四分之一圆齿轮组
用电机驱动四分之一圆的齿轮，由四分之一圆的齿轮去驱动整圆齿轮的配合。使整圆的齿轮配合打冰手臂实现打冰的动作。当四分之一圆齿轮旋转至整圆齿轮时，整圆齿轮将会朝反方向旋转，使打冰手臂慢慢的举起，四分之一圆齿轮走完行程整圆齿轮使打冰手臂举到最高位，四分之一圆齿轮走过后，整圆齿轮在空转的情况下使打冰手臂自由下落打在覆冰的导线上从而实现打冰过程。（如图4所示）
2.3 全绝缘式硅胶打冰棍
用聚乙烯制作一根专用的，输电线路除冰机器人打冰手臂。它是一种具有绝缘、重量造合、长度可定制、中间带孔、打在导线上不会使导线产生变形或断股情况，使用效果比木棒还好。（如图5所示）
2.4 半脱式棍棒连接器
（1）一个全圆中间带方孔的齿轮。（2）一根直径为20mm的7字形圆钢，圆钢的尾部有一直径为12mm的圆孔。（3）两个配合在一起就可以形成一套可以加挂打冰棍的过度器械。可完成打冰棍90度旋转从而完成打冰过程。（如图6所示）
2.5 端头式遥控收放线装置
将收放线装置小型化，安装在输电线路杆塔的顶端，实现地面工作人员遥控进行收放线的过程的设备[2]。本方案主要是用来回收一种新型除冰装置，当然通过改进也可用于输电线路现场施工或检修工作中起吊工器具及材料。（如图7所示）
2.6 电源
由于现在取电的方式很多，本项目是在冬季覆冰期间使用所以考虑了多得取电方式，（1）太阳能。（2）风能。（3）两种配合使用。（4）把收放线装置箱的绳子改为电线，从杆塔顶部布到杆塔下，冬季要使用时直接带电源现场使用就行。
3对机器人的认识
机器人是自动执行工作的机器或装置，它分为直接执行或间接执行两种。前者为人为遥控定向或不定向的指令执行，后者为人工预先定制好的程序注入芯片通过电脑的植入，达到人工智能技术制定的原则来替代和协助人类的工作，让人类从繁重复杂的工作种得以解放。目前要达到完全的机器人时代或人工智能时代还很远，需要人类加培的努力[3]。
最后本发明通过多年来的抗冰经验和多种架空输电线路除冰方法进行对比，本方案可行而且有效。总的来说，它是延用一种人工棒打法除冰的方式，由于输电线路覆冰期间，人工进行登杆塔进行打冰作业风险大安全系数低，如果采用人工地面遥控机器进行棒打法除冰，这将是输电线路抗冰工作方面的又一大突破，从而诞生了本案。
参考文献
[1] 周志华.机器学习[M].北京：清华大学出版社，2016.
[2] 王大伟.工业机器人应用基础[M].北京：化学工业出版社，2018.
[3] 张泽谦.人工智能[M].北京：人民邮电出版社，2019.
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