本发明涉及除冰装置技术领域，尤其提供一种除冰机器人。
背景技术：
寒冷地区斜拉桥缆索表面容易结冰，覆冰不仅会对缆索造成损害，冰溜子的意外掉落也可能会对桥上的车辆和行人造成安全威胁，因此需要对其定期除冰。除冰机器人能代替工人进行除冰维护工作，大大提高了工作效率。
然而，现有的除冰机器人存在以下缺点：一是，冰刀对覆冰的冲击力大小不可调节，对于覆冰较硬时除冰效率低，二是，缆索直径大小不一致，除冰机器人难以适应而存清洁死角，最终导致除冰不彻底。
技术实现要素：
本发明的目的提供一种除冰机器人，旨在解决现有的除冰机器人除冰效率低以及除冰适应性差问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种除冰机器人，包括沿缆索的轴向依次布设的除冰装置、除冰调节装置以及行走装置，所述除冰装置包括套设于缆索的周向外壁的冰刀组以及围设于所述冰刀组且连接于所述冰刀组的框架，所述冰刀组包括以缆索的中轴线为中线呈周向分布的多个子冰刀，各所述子冰刀能够沿缆索的径向方向独立地运动，所述除冰调节装置包括固定连接于所述行走装置的驱动机构和导轨、滑动连接于所述导轨的伸缩形变储能组件以及一端连接于所述伸缩形变储能组件且另一端连接于所述驱动机构的传动组件，所述伸缩形变储能组件的伸缩形变方向平行于所述导轨的长边方向，所述伸缩形变储能组件远离所述传动组件的一端连接于所述框架。
在一个实施例中，所述伸缩形变储能组件包括间隔地设置且均滑动连接于所述导轨上的第一滑块和第二滑块、设于所述第一滑块和所述第二滑块之间的形变伸缩件，所述第一滑块固定连接于所述框架，所述第二滑块连接于所述传动组件。
在一个实施例中，所述传动组件包括连接于所述驱动机构的曲柄以及一端连接于所述曲柄且另一端连接于所述第二滑块的连杆。
在一个实施例中，所述子冰刀包括冰刀本体以及设于所述冰刀上的除冰结构，所述除冰结构沿缆索的轴向方向延伸。
在一个实施例中，所述除冰装置包括用于连接对应的所述子冰刀的调距机构，所述调距机构包括设于所述框架上的第一导柱、套设于所述第一导柱的第一导板以及一端螺纹连接于所述第一导板且另一端穿设于所述框架至外部的第一调节螺杆，所述第一导板连接于对应的所述子冰刀。
在一个实施例中，所述行走装置包括套设于缆索外侧的壳体、设于所述壳体内的且与缆索相抵靠的行走机构以及安装于所述壳体上且一端连接于对应的所述行走机构的调节组件，所述调节组件带动所述行走机构朝向或远离缆索。
在一个实施例中，所述行走装置还包括缓冲组件，所述缓冲组件的一端连接于所述调节组件且另一连接于所述行走机构。
在一个实施例中，所述行走机构包括沿缆索轴向方向布设且间隔设置的两个固定板、枢接于对应的所述固定板上的辊轮、绕于两所述辊轮之间的皮带、设于两所述固定板之间的行走驱动机构以及一端连接于所述行走驱动机构的输出端的行走传动机构，所述行走传动机构的另一端连接于其中一所述辊轮。
在一个实施例中，所述行走传动机构包括连接于所述行走驱动机构的输出端的齿轮箱、连接于所述齿轮箱的输出端的第一同步带轮、与其中一个所述辊轮同轴转动的第二同步带轮、绕于所述第一同步带轮和所述第二同步带轮的传动带以及用于调节所述传动带松紧的张紧轮，所述张紧轮抵靠于所述传动带。
在一个实施例中，所述除冰机器人还包括用于采集各所述子冰刀除冰影像信息的视频采集机构，所述视频采集机构安装于所述壳体上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的除冰机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的除冰机器人的除冰调节装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的除冰机器人的除冰装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的除冰机器人的子冰刀的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的除冰机器人的行走装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的除冰机器人的行走机构和调节组件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的除冰机器人的行走机构的爆炸图。
其中，图中各附图标记：
除冰装置10、除冰调节装置20、行走装置30、冰刀组11、框架12、子冰刀111、驱动机构21、导轨22、伸缩形变储能组件23、传动组件24、第一滑块231、第二滑块232、形变伸缩件233、导向柱2331、弹性件2332、曲柄241、连杆242、冰刀本体1111、除冰结构1112、调距机构13、第一导柱131、第一导板132、第一调节螺杆133、框架板121、壳体31、行走机构32、调节组件33、第二导柱331、第二导板332、第二调节螺杆333、缓冲组件34、缓冲立柱341、缓冲件342、固定板321、辊轮322、皮带323、行走驱动机构324、行走传动机构325、齿轮箱3251、第一同步带轮3252、第二同步带轮3253、传动带3254、张紧轮3255、视频采集机构40、电源组50、缆索100。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1至图4，本申请的一种除冰机器人，包括沿缆索100的轴向依次布设的除冰装置10、除冰调节装置20以及行走装置30。除冰装置10包括套设于缆索100的周向外壁的冰刀组11以及围设于冰刀组11且连接于冰刀组11的框架12。这里，框架12用于固定支撑冰刀组11，使其能够稳定的围设在缆索100的周向外壁。冰刀组11包括以缆索100的中轴线为中线呈周向分布的多个子冰刀111，各子冰刀111能够沿缆索100的径向方向独立地运动，除冰调节装置20包括固定连接于行走装置30的驱动机构21和导轨22、滑动连接于导轨22的伸缩形变储能组件23以及一端连接于伸缩形变储能组件23且另一端连接于驱动机构21的传动组件24，伸缩形变储能组件23的伸缩形变方向平行于导轨22的长边方向，伸缩形变储能组件23远离传动组件24的一端连接于框架12。可以理解地，伸缩形变储能组件23能够在导轨22的导向方向上压缩储存动能以及伸长释放动能，从而能够增加对应的子冰刀111对冰层的冲击力，以适应不同硬度的冰层。
本发明提供的除冰机器人，其工作如下：将除冰机器人安装在待除冰的缆索100上，除冰装置10位于整体设备的前端，行走装置30为整体设备的后端，而除冰调节装置20用于连接除冰装置10和行走装置30。在安装时冰刀组11的各子冰刀111围设于缆索100的周向外壁，并且，可根据缆索100的直径大小来调剂各子冰刀111的围设范围，从而提高本申请的除冰机器人的通用性。而在除冰过程中，行走装置30提供推动力，而除冰调节装置20提供子冰刀111的除冰动力。具体地，在驱动机构21的动力输出下，传动组件24将动力传递至伸缩形变储能组件23，再伸缩形变储能组件23传递至对应的子冰刀111，使得子冰刀111获得冲击冰层的冲击力，从而对凝结在缆索100上的冰层造成破坏，然而，当冰层硬度较高，各子冰刀111无法在一次冲击动作下完成破冰，那么，伸缩形变储能组件23可沿导轨22导向方向伸缩形变而进行储能，在二次冲击时，储能释放，从而增加各子冰刀111对冰层的冲击，大大提高除冰效率，且能够面对不同的硬度的冰层。
请参考图1至图3，在一个实施例中，伸缩形变储能组件23包括间隔地设置且均滑动连接于导轨22上的第一滑块231和第二滑块232、设于第一滑块231和第二滑块232之间的形变伸缩件233，第一滑块231固定连接于框架12，第二滑块232连接于传动组件24。可以理解地，驱驱动机构21的动力通过传动组件24输出至第二滑块232，然后第二滑块232通过形变伸缩件233将动力传递至第一滑块231，最终，带动框架12内的各子冰刀111朝冰层移动。这里，形变伸缩件233包括导向柱2331以及套设于导向柱2331外侧的弹性件2332，例如，弹性件2332为弹簧等，这里，导向柱2331和弹性件2332均在导轨22的导向方向上能够伸缩形变，因此，满足伸缩形变而进行储能的需求
具体地，请参考图1至图3，在一个实施例中，传动组件24包括连接于驱动机构21的曲柄241以及一端连接于曲柄241且另一端连接于第二滑块232的连杆242。可以理解地，该传动组件24为曲柄连杆机构，而驱动机构21为电机，曲柄241连接于电机的输出端，通过连杆242将电机输出端的绕轴转动运动转化为第二滑块232沿导轨22上的直线运动。具体地，曲柄241绕于电机的输出端的轴向方向转动一周，连杆242推动第二滑块232在导轨22上滑行一个冲程，并且，通过形变伸缩件233传递至第一滑块231，从而通过框架12带动对应的子冰刀111冲击冰层，此时一个冲击周期。当冰层较硬时，一个冲击周期内无法突破冰层时，曲柄241带动连杆242将第二滑块232、形变伸缩件233以及第一滑块231拉回，即远离冰层，在拉回过程中，形变伸缩件233受到挤压，因此，在下一个冲击周期内，形成伸缩件所储备的动能释放，从而增加各子冰刀111的冲击力，以应付硬度更大的冰层。当然，驱动机构21也可为沿导轨22导向方向伸缩的气缸，以及传动机构为沿导轨22导向方向设置的传动杆。即，气缸的输出端的一次伸缩动作即为一个冲击周期。
请参考图1至图4，在一个实施例中，子冰刀111包括冰刀本体1111以及设于冰刀上的除冰结构1112，除冰结构1112沿缆索100的轴向方向延伸。可以理解地，由于冰刀本体1111围设缆索100的周向外壁上，为了保证与缆索100的贴合程度，冰刀本体1111呈弧形。由于子冰刀111是沿缆索100的轴向方向冲击冰层的，因此，除冰结构1112设置在冰刀本体1111朝向冰层的一端，即在其前端，而未设置除冰结构1112的为其后端。由于是利用冲击力冲破冰层，那么，除冰结构1112呈针状结构，利用针状结构的穿刺力冲破冰层，当然，可以为铲状结构等。优选地，请参考图，冰刀本体1111的前端至缆索100的高度小于其后端至缆索100的高度，这样，各冰刀本体1111围合形成的冰刀组11呈“前小后大”的结构，在除冰时，一旦冰刀本体1111的前端插入冰层内，则可以利用这种倾斜的冰刀本体1111将冰层从缆索100拱起，即对冰层施加沿缆索100径向方向向外的作用力，进一步提高除冰效果。
请参考图1至图3，在一个实施例中，除冰装置10包括用于连接对应的子冰刀111的调距机构13，调距机构13包括设于框架12上的第一导柱131、套设于第一导柱131的第一导板132以及一端螺纹连接于第一导板132且另一端螺纹连接于框架12的第一调节螺杆133，第一导板132连接于对应的子冰刀111。可以理解地，调距机构13能够实现对应的子冰刀111在沿缆索100的径向方向移动，从而适应不同的直径的缆索100。具体地，各第一导柱131均沿缆索100的径向方向设置，第一导板132在各第一导柱131的导向下朝向或远离缆索100移动，从而带动子冰刀111运动，以及，在动力方面，则通过转动第一调节螺杆133使得第一导板132沿导向方向滑动，在第一导柱131的限位作用下，第一导板132不随第一调节螺杆133转动，而是沿导向方向移动，类似于丝杆结构。同时，为了提高第一调节螺杆133的转动精度，在第一调节螺杆133的一端设有调节把手。
优选地，请参考图1和图3，在本实施例中，冰刀组11通过两个子冰刀111组11件，即两个子冰刀111呈镜面对称，从而围合形成呈中空结构的冰刀组11。当然，根据实际需要，子冰刀111的数量可以增加，同时每个子冰刀111对应的调距机构13也可对应增加。
可选地，请参考图3，在本实施例中，框架12由多个框架板121围合形成一个封闭的结构。这里，框架板121为调距组件提供支撑作用，因此，为了适应多个调距组件，也可增加框架板121的数量。
请参考图1、图2、图5和图6，在一个实施例中，行走装置30包括套设于缆索100外侧的壳体31、设于壳体31内的且与缆索100相抵靠的行走机构32以及安装于壳体31上且一端连接于对应的行走机构32的调节组件33，调节组件33带动行走机构32朝向或远离缆索100。可以理解地，为了满足行走要求，壳体31呈中空结构，并且，其两端具连通的开口，供缆索100穿过。同时，将行走机构32安装在壳体31内，并且，通过调节组件33改变对应行走机构32至缆索100的距离，从而适应不同直径的缆索100。这样，利用行走机构32与缆索100之间摩擦力来带动整个行走装置30在缆索100上前进或后退。这里，调节组件33可与调距组件的结构相同，也可不同。在本实施例中，调节组件33包括设于壳体31上的第二导柱331、套设于第二导柱331的第二导板332以及一端螺纹连接于第二导板332且另一端螺纹连接于壳体31的第二调节螺杆333，第二导板332连接于对应的行走机构32。可以理解地，调节机构能够实现对应的行走机构32在沿缆索100的径向方向移动，从而适应不同的直径的缆索100。具体地，各第二导柱331均沿缆索100的径向方向设置，第二导板332在各第二导柱331的导向下朝向或远离缆索100移动，从而带动行走机构32运动，以及，在动力方面，则通过转动第二调节螺杆333使得第二导板332沿导向方向滑动，在第二导柱331的限位作用下，第二导板332不随第二调节螺杆333转动，而是沿导向方向移动，类似于丝杆结构。同时，为了提高第二调节螺杆333的转动精度，在第二调节螺杆333的一端设有调节把手。
请参考图5和图6，在一个实施例中，行走装置30还包括缓冲组件34，缓冲组件34的一端连接于调节组件33且另一连接于行走机构32。这里，缓冲组件34包括缓冲立柱341以及缓冲件342，缓冲立柱341一端连接于行走机构32，且另一端指向第二导板332，缓冲件342则一端连接于第二导板332，且其另一端连接于缓冲立柱341。这样，通过缓冲件342避免行走机构32与调节组件33之间发生硬性接触，而造成破坏。
请参考图5至图7，在一个实施例中，行走机构32包括沿缆索100轴向方向布设且间隔设置的两个固定板321、枢接于对应的固定板321上的辊轮322、绕于两辊轮322之间的皮带323、设于两固定板321之间的行走驱动机构324以及一端连接于行走驱动机构324的输出端的行走传动机构325，行走传动机构325的另一端连接于其中一辊轮322。可以理解地，行走驱动机构324通过行走传动机构325将动力输出至其中辊轮322，从而带动该辊轮322转动，最终带动皮带323绕于两辊轮322之间转动，这里，皮带323与缆索100直接接触，发生相对移动。
优选地，请参考图5，在本实施例中，行走机构32的数量为三个，并且，以缆索100的中轴线为中心呈周向等间距设置。这样，保证各行走机构32对缆索100的作用力大小相等，使得整个行走装置30在缆索100的进行方向保持受力平行，以提高其行走过程中的稳定性。当然，根据实际的使用需求可增加或减小行走机构32的数量。
请参考图5至图7，在一个实施例中，行走传动机构325包括连接于行走驱动机构324的输出端的齿轮箱3251、连接于齿轮箱3251的输出端的第一同步带轮3252、与其中一个辊轮322同轴转动的第二同步带轮3253、绕于第一同步带轮3252和第二同步带轮3253的传动带3254以及用于调节传动带3254松紧的张紧轮3255，张紧轮3255抵靠于传动带3254。可以理解地，行走驱动机构324的动力通过齿轮箱3251传输至第一同步带轮3252，这里，齿轮箱3251的优点可以改变行走驱动机构324的输出方向。第一同步带轮3252通过传动带3254将动力传输第二同步带轮3253上，最终带动其中一个辊轮322转动。其中，张紧轮3255能够传动带3254的松紧程度。具体地，张紧轮3255安装齿轮箱3251上。
请参考图1，在一个实施例中，除冰机器人还包括用于采集各子冰刀111除冰影像信息的视频采集机构40，视频采集机构40安装于壳体31上。为了能够远程监控整个除冰过程，则通过视频采集机构40获取除冰过程中的视频影像信息，尤其是遇到特殊情况，可远程控制行走装置30前进或后退，或者，除冰调节装置20的驱动机构21的输出功率。
请参考图1，在一个实施例中，除冰机器人包括电源组50，电源组50设置在壳体31上，并且为行走装置30和除冰调节装置20进行供电。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种除冰机器人，其特征在于：包括沿缆索的轴向依次布设的除冰装置、除冰调节装置以及行走装置，所述除冰装置包括套设于缆索的周向外壁的冰刀组以及围设于所述冰刀组且连接于所述冰刀组的框架，所述冰刀组包括以缆索的中轴线为中线呈周向分布的多个子冰刀，各所述子冰刀能够沿缆索的径向方向独立地运动，所述除冰调节装置包括固定连接于所述行走装置的驱动机构和导轨、滑动连接于所述导轨的伸缩形变储能组件以及一端连接于所述伸缩形变储能组件且另一端连接于所述驱动机构的传动组件，所述伸缩形变储能组件的伸缩形变方向平行于所述导轨的长边方向，所述伸缩形变储能组件远离所述传动组件的一端连接于所述框架。
2.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于：所述伸缩形变储能组件包括间隔地设置且均滑动连接于所述导轨上的第一滑块和第二滑块、设于所述第一滑块和所述第二滑块之间的形变伸缩件，所述第一滑块固定连接于所述框架，所述第二滑块连接于所述传动组件。
3.根据权利要求2所述的除冰机器人，其特征在于：所述传动组件包括连接于所述驱动机构的曲柄以及一端连接于所述曲柄且另一端连接于所述第二滑块的连杆。
4.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于：所述子冰刀包括冰刀本体以及设于所述冰刀上的除冰结构，所述除冰结构沿缆索的轴向方向延伸。
5.根据权利要求1所述的除冰机器人，其特征在于：所述除冰装置包括用于连接对应的所述子冰刀的调距机构，所述调距机构包括设于所述框架上的第一导柱、套设于所述第一导柱的第一导板以及一端螺纹连接于所述第一导板且另一端穿设于所述框架至外部的第一调节螺杆，所述第一导板连接于对应的所述子冰刀。
6.根据权利要求1至5任一项所述的除冰机器人，其特征在于：所述行走装置包括套设于缆索外侧的壳体、设于所述壳体内的且与缆索相抵靠的行走机构以及安装于所述壳体上且一端连接于对应的所述行走机构的调节组件，所述调节组件带动所述行走机构朝向或远离缆索。
7.根据权利要求6所述的除冰机器人，其特征在于：所述行走装置还包括缓冲组件，所述缓冲组件的一端连接于所述调节组件且另一连接于所述行走机构。
8.根据权利要求6所述的除冰机器人，其特征在于：所述行走机构包括沿缆索轴向方向布设且间隔设置的两个固定板、枢接于对应的所述固定板上的辊轮、绕于两所述辊轮之间的皮带、设于两所述固定板之间的行走驱动机构以及一端连接于所述行走驱动机构的输出端的行走传动机构，所述行走传动机构的另一端连接于其中一所述辊轮。
9.根据权利要求8所述的除冰机器人，其特征在于：所述行走传动机构包括连接于所述行走驱动机构的输出端的齿轮箱、连接于所述齿轮箱的输出端的第一同步带轮、与其中一个所述辊轮同轴转动的第二同步带轮、绕于所述第一同步带轮和所述第二同步带轮的传动带以及用于调节所述传动带松紧的张紧轮，所述张紧轮抵靠于所述传动带。
10.根据权利要求6所述的除冰机器人，其特征在于：所述除冰机器人还包括用于采集各所述子冰刀除冰影像信息的视频采集机构，所述视频采集机构安装于所述壳体上。
技术总结
本发明涉及除冰装置技术领域，提供一种除冰机器人，包括沿缆索的轴向依次布设的除冰装置、除冰调节装置以及行走装置。除冰装置包括冰刀组以及框架。冰刀组包括多个子冰刀，各子冰刀能够沿缆索的径向方向独立地运动，除冰调节装置包括驱动机构和导轨、伸缩形变储能组件以及传动组件，伸缩形变储能组件远离传动组件的一端连接于框架。根据缆索的直径大小来调剂各子冰刀的围设范围，从而提高本申请的除冰机器人的通用性。伸缩形变储能组件可沿导轨导向方向伸缩形变而进行储能，在二次冲击时，储能释放，从而增加各子冰刀对冰层的冲击，大大提高除冰效率，且能够面对不同的硬度的冰层。
技术开发人、权利持有人：徐耀辉;洪梓村;何凯
