一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法与流程

2021-02-13 00:02:12|

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[0001]
本发明涉及电力设施技术领域，尤其涉及一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法。

背景技术：

[0002]
无人驾驶飞机简称“无人机”是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、测绘、新闻报道、电力巡检等等领域都有应用，其中电力巡检中越来越多的使用无人机。
[0003]
现有的高压线巡检无人机存在以下问题：通过无人机对传输高压电线进行巡检工作，受高压线的电场干扰，无人机无法近距离靠近高压线，其次，无人机只能对高压线进行拍照，无法处理些简单问题，拍照后，需要人工再次处理，使得巡检工作效率低下。

技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法。
[0005]
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法，包括机体，一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法，包括机体，所述机体的四周对称设置有四组飞行组件，每组所述飞行组件包括支架、飞行电机和桨叶；
[0006]
所述支架的一端与所述机体的外表面中间位置固定连接，所述支架的另一端与所述飞行电机的外表面一侧固定连接，所述桨叶与所述飞行电机的输出轴固定连接；
[0007]
所述机体的下表面边缘处对称设置有四组支撑组件，所述支撑组件包括支腿、弹簧、支杆和支脚；
[0008]
所述支腿的顶端与所述机体的下表面固定连接，所述支杆的一端滑动嵌套在所述支腿底端的内腔里，所述支杆的另一端与所述支脚固定连接，所述弹簧滑动套设在所述支杆的外表面，所述弹簧的两端分别与所述支腿的底端和所述支脚的顶端固定连接。
[0009]
优选地，所述机体的外壁嵌套有摄像组件，所述摄像组件包括第一摄像头、摆杆、摆块、转环、第一齿轮、第一电机、支板和两个舵机机构，其中两个舵机机构分别控制第一摄像头的水平摆动和竖直摆动；
[0010]
所述转环滑动嵌套在所述机体的内壁滑槽里，所述第一摄像头贯穿所述转环的侧壁，且所述第一摄像头与所述转环滑动连接，所述摆杆的一端固定连接在所述第一摄像头的外表面一侧，所述摆杆的另一端与所述摆块的外表面固定连接，所述第一电机固定连接在所述机体的内壁顶部一侧，所述第一齿轮与所述第一电机的输出轴固定连接，所述第一齿轮与所述转环上表面的齿条啮合连接，所述支板位于所述摆块的一侧，所述支板与所述转环内壁固定连接。
[0011]
优选地，两个所述舵机机构结构相同且大体相互垂直设置，分别位于所述摆块和所述支板之间，两个所述舵机机构分别包括滑球、导杆、机壳、第二电机和第二齿轮；
[0012]
所述滑球滑动嵌套在所述摆块的内腔里，所述导杆的一端与所述滑球的外表面固定连接，所述导杆的另一端分别贯穿所述机壳的上下壁，所述导杆与所述机壳的上下壁滑动连接，所述机壳的外表面与所述支板外表面转动连接，所述第二电机固定在所述机壳的内壁上，所述第二齿轮与所述第二电机的输出轴固定连接，所述第二齿轮与所述导杆外表面的齿条啮合连接。
[0013]
优选地，所述机体的下表面固定连接有固定板，且所述固定板位于两组支腿之间，所述固定板的前后壁沟槽内分别滑动连接有第一吊杆和第二吊杆，所述固定板的前后壁下表面中间位置固定连接有第三吊杆，且所述第三吊杆位于所述第一吊杆和第二吊杆之间。
[0014]
优选地，所述固定板的下方设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括两个伸缩架、第三电机、丝杆、多个第一横连杆、第二横连杆和伸缩天线；
[0015]
所述伸缩架包括多个第一外连杆、多个第一内连杆、第二外连杆和第二内连杆；
[0016]
多个所述第一外连杆与多个所述第一内连杆交叉设置，且所述第一外连杆与所述第一内连杆两端转动连接，所述第一外连杆与所述第一内连杆的中间部分转动连接，所述第二外连杆的一端与所述第一内连杆的一端转动连接，所述第二内连杆的一端与所述第一外连杆的一端转动连接，所述第二外连杆的另一端与所述第二内连杆的另一端转动连接。
[0017]
优选地，所述第一横连杆位于两个伸缩架之间，多个所述第一横连杆的两端分别与所述第一内连杆的末端转动连接，两个所述第二内连杆的末端与所述第二横连杆的两端转动连接，所述第三电机位于两个所述伸缩架之间，所述第三电机与位于所述伸缩架中间处的所述第一横连杆的外表面固定连接，所述丝杆的一端与所述第三电机的输出轴固定连接，所述丝杆的另一端贯穿一个所述第一横连杆的中间位置，所述丝杆与所述第一横连杆螺纹连接，所述伸缩天线的一端贯穿所述第二横连杆的中间位置，所述伸缩天线与所述第二横连杆固定连接，所述伸缩天线的另一端与位于所述伸缩架中间位置的所述第一横连杆外表面固定连接。
[0018]
优选地，所述伸缩机构远离所述伸缩天线的一侧安装有夹持机构，所述夹持机构包括第二摄像头、上夹钳、下夹钳、上固定块、下固定块、卡箍和标记条；
[0019]
所述第二摄像头固定安装在所述上夹钳的上表面一侧，所述上夹钳的一端与所述第一内连杆的末端固定连接，所述上固定块固定在所述上夹钳的下表面中间位置，所述下夹钳的一端与所述第一外连杆的末端固定连接，所述下固定块固定在所述下夹钳的上表面中间位置，所述卡箍的两端分别贯穿所述上固定块和所述下固定块，所述卡箍与所述上固定块和所述下固定块滑动连接，所述卡箍通过摩擦力固定在固定块上，所述标记条的一端与所述卡箍固定连接，当无人机飞离高压线时飞行电机的驱动力能够克服所述摩擦力，从而使卡箍脱离固定块进而卡接在高压线上。
[0020]
优选地，两个所述第一吊杆的底端分别与所述第一横连杆的两端固定连接，两个所述第二吊杆的底端分别与所述第一横连杆的两端固定连接，两个所述第三吊杆的底端分别与所述伸缩架中间位置的所述第一横连杆的两端固定连接，两个所述舵机机构竖直平面成直角设置，所述伸缩天线靠近所述第三电机的一端通过连接线与所述机体的内部装置链接。
[0021]
优选地，所述第一外连杆、所述第一内连杆、所述第一横连杆、所述上夹钳、所述下夹钳、所述上固定块和所述下固定块均采用绝缘耐腐蚀材料，所述卡箍采用可回弹的弹性
材料。
[0022]
本发明具有如下有益效果：
[0023]
1、该架空高压线巡检无人机，通过设置的摄像组件，摄像组件里的第一电机带动转环旋转，可以使第一摄像头360全方位拍照，两个舵机机构分别可以调整第一摄像头的俯仰角和左右侧视角，舵机机构隐藏在转环内有效的起到防护作用，使得仅摄像头露出机体，同时可以实现第一摄像头的全方位观察，使得巡检工作更加全面。
[0024]
2、该架空高压线巡检无人机，通过设置的伸缩机构，通过第三电机的旋转，带动丝杆旋转，使得伸缩架伸展带动伸缩天线展开，伸缩架通过三个吊杆悬挂在固定板下，并且伸缩架的重心位于中间位置的吊杆处，使得伸缩架展开后无人机的飞行重心稳定，有利于夹持机构的稳定操作，同时有效的提高了无人机的信号抗干扰能力，使得无人机可以靠近高压线，开展近距离巡检工作。
[0025]
3、该架空高压线巡检无人机，通过设置的夹持机构，可以通过第三电机旋转，带动丝杆旋转，使得伸缩架伸展或者收缩，带动上夹钳和下夹钳的开合，可以用来处理飘落高压线上的风筝、方便袋或者线塔上的鸟窝等问题。
[0026]
4、该架空高压线巡检无人机，通过夹持机构上设置的第二摄像头、上固定块、下固定块、卡箍和标记条，当第二摄像头近距离巡检高压线发现高压线缆出现断丝现象时，此时无人机无法处理，只能进行定位标记，通过伸缩机构带动上夹钳和下夹钳张开，操作无人机飞向高压线缆，使高压线缆处于上夹钳和下夹钳之间，同时卡箍抵住高压线缆，继续抵近高压线缆，推动卡箍从上固定块和下固定块中滑动脱落，同时卡箍瞬间回弹卡紧高压线缆，无人机后退离开，卡箍和标记条留在高压线缆上，起到标记的作用，大大降低了人工查找故障点难度，节约了维修时间，降低了成本。
附图说明
[0027]
图1为本发明的整体结构示意图；
[0028]
图2为本发明的整体俯视图；
[0029]
图3为本发明的a的放大图；
[0030]
图4为本发明的摄像组件的剖视图；
[0031]
图5为本发明的b的放大图；
[0032]
图6为本发明的舵机机构左视图；
[0033]
图7为本发明的伸缩机构和夹持机构的立体图；
[0034]
图8为本发明的伸缩机构的正视图；
[0035]
图9为本发明的夹持机构的剖视图。
[0036]
图例说明：1、机体；2、飞行组件；21、支架；22、飞行电机；23、桨叶；3、支撑组件；31、支腿；32、弹簧；33、支杆；34、支脚；4、摄像组件；41、第一摄像头；42、摆杆；43、摆块；44、转环；45、第一齿轮；46、第一电机；47、支板；48、舵机机构；481、滑球；482、导杆；483、机壳；484、第二电机；485、第二齿轮；5、固定板；6、第一吊杆；7、第二吊杆；8、第三吊杆；9、伸缩机构；91、伸缩架；911、第一外连杆；912、第一内连杆；913、第二外连杆；914、第二内连杆；92、第三电机；93、丝杆；94、第一横连杆；95、第二横连杆；96、伸缩天线；10、夹持机构；101、第二摄像头；102、上夹钳；103、下夹钳；104、上固定块；105、下固定块；106、卡箍；107、标记条。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
如图1、图2和图3所示，本发明提供的一种实施例：一种架空高压线巡检无人机、无人机巡检方法，包括机体1，机体1的四周对称设置有四组飞行组件2，每组飞行组件2包括支架21、飞行电机22和桨叶23；
[0040]
支架21的一端与机体1的外表面中间位置固定连接，支架21的另一端与飞行电机22的外表面一侧固定连接，桨叶23与飞行电机22的输出轴固定连接，为无人机提供飞行动力；
[0041]
机体1的下表面边缘处对称设置有四组支撑组件3，支撑组件3包括支腿31、弹簧32、支杆33和支脚34；
[0042]
支腿31的顶端与机体1的下表面固定连接，支杆33的一端滑动嵌套在支腿31底端的内腔里，支杆33的另一端与支脚34固定连接，弹簧32滑动套设在支杆33的外表面，弹簧32的两端分别与支腿31的底端和支脚34的顶端固定连接，为无人机降落提供支撑。
[0043]
如图1、图2、图3和图4所示，机体1的外壁嵌套有摄像组件4，摄像组件4包括第一摄像头41、摆杆42、摆块43、转环44、第一齿轮45、第一电机46、支板47和两个舵机机构48；
[0044]
转环44滑动嵌套在机体1的内壁滑槽里，第一摄像头41贯穿转环44的侧壁，且第一摄像头41与转环44滑动连接，摆杆42的一端固定连接在第一摄像头41的外表面一侧，摆杆42的另一端与摆块43的外表面固定连接，第一电机46固定连接在机体1的内壁顶部一侧，第一齿轮45与第一电机46的输出轴固定连接，第一齿轮45与转环44上表面的齿条啮合连接，支板47位于摆块43的一侧，支板47与转环44内壁固定连接，使得第一摄像头41可以围绕机体1全方位旋转。
[0045]
如图4、图5和图6所示，两个舵机机构48位于摆块43和支板47之间，舵机机构48包括滑球481、导杆482、机壳483、第二电机484和第二齿轮485；
[0046]
滑球481滑动嵌套在摆块43的内腔里，导杆482的一端与滑球481的外表面固定连接，导杆482的另一端分别贯穿机壳483的上下壁，导杆482与机壳483的上下壁滑动连接，机壳483的外表面与支板47外表面转动连接，第二电机484固定在机壳483的内壁上，第二齿轮485与第二电机484的输出轴固定连接，第二齿轮485与导杆482外表面的齿条啮合连接，通
过两个舵机机构48的配合，可以使得第一摄像头41实现上下左右角度的调整，从而监控观察的范围更广。
[0047]
如图1和图8所示，机体1的下表面固定连接有固定板5，且固定板5位于两组支腿31之间，固定板5的前后壁沟槽内分别滑动连接有第一吊杆6和第二吊杆7，固定板5的前后壁下表面中间位置固定连接有第三吊杆8，且第三吊杆8位于第一吊杆6和第二吊杆7之间，为伸缩机构9提供稳定支撑。
[0048]
如图1、图7和图8所示，固定板5的下方设置有伸缩机构9，伸缩机构9包括两个伸缩架91、第三电机92、丝杆93、多个第一横连杆94、第二横连杆95和伸缩天线96；
[0049]
伸缩架91包括多个第一外连杆911、多个第一内连杆912、第二外连杆913和第二内连杆914；
[0050]
多个第一外连杆911与多个第一内连杆912交叉设置，且第一外连杆911与第一内连杆912两端转动连接，第一外连杆911与第一内连杆912的中间部分转动连接，第二外连杆913的一端与第一内连杆912的一端转动连接，第二内连杆914的一端与第一外连杆911的一端转动连接，第二外连杆913的另一端与第二内连杆914的另一端转动连接，通过多种零部件组合构成伸缩架91，起到伸缩的作用。
[0051]
如图7所示，第一横连杆94位于两个伸缩架91之间，多个第一横连杆94的两端分别与第一内连杆912的末端转动连接，两个第二内连杆914的末端与第二横连杆95的两端转动连接，第三电机92位于两个伸缩架91之间，第三电机92与位于伸缩架91中间处的第一横连杆94的外表面固定连接，丝杆93的一端与第三电机92的输出轴固定连接，丝杆93的另一端贯穿一个第一横连杆94的中间位置，丝杆93与第一横连杆94螺纹连接，伸缩天线96的一端贯穿第二横连杆95的中间位置，伸缩天线96与第二横连杆95固定连接，伸缩天线96的另一端与位于伸缩架91中间位置的第一横连杆94外表面固定连接，通过第三电机92的动作，可以展开或者收缩伸缩架91，带动伸缩天线96的伸缩。
[0052]
如图1、图7、图8和图9所示，伸缩机构9远离伸缩天线96的一侧安装有夹持机构10，夹持机构10包括第二摄像头101、上夹钳102、下夹钳103、上固定块104、下固定块105、卡箍106和标记条107；
[0053]
第二摄像头101固定安装在上夹钳102的上表面一侧，上夹钳102的一端与第一内连杆912的末端固定连接，上固定块104固定在上夹钳102的下表面中间位置，下夹钳103的一端与第一外连杆911的末端固定连接，下固定块105固定在下夹钳103的上表面中间位置，卡箍106的两端分别贯穿上固定块104和下固定块105，卡箍106与上固定块104和下固定块105滑动连接，标记条107的一端与卡箍106固定连接，夹持机构10可以随着伸缩机构9的伸缩开合上夹钳102和下夹钳103，可以用来夹持东西。
[0054]
如图1、图6和图8所示，两个第一吊杆6的底端分别与第一横连杆94的两端固定连接，两个第二吊杆7的底端分别与第一横连杆94的两端固定连接，两个第三吊杆8的底端分别与伸缩架91中间位置的第一横连杆94的两端固定连接，两个舵机机构48竖直平面成直角设置，伸缩天线96靠近第三电机92的一端通过连接线与机体1的内部装置链接，使得无人机可以通过伸缩天线96提高信号的抗干扰能力。
[0055]
如图1、图7、图8和图9所示，第一外连杆911、第一内连杆912、第一横连杆94、上夹钳102、下夹钳103、上固定块104和下固定块105均采用绝缘耐腐蚀材料，卡箍106采用可回
弹的弹性材料，采用绝缘材料防止高压线电流对无人机造成损害，卡箍106使用弹性材料可以套在高压线上，自动卡紧不脱落不移动位置，卡箍106上固定的标记条107可以帮助维修人员更容易找到需要维修的位置。
[0056]
工作原理：在使用架空高压线巡检无人机时，通过遥控器先启动无人机，飞行电机22带动桨叶23旋转，将无人机带向天空，启动第一摄像头41，通过启动第一电机46，第一电机46带动第一齿轮45旋转，与第一齿轮45啮合连接的转环44也随着旋转，带动第一摄像头41围绕机体1的外表面旋转，可以全方位拍照摄像，然后分别调整舵机机构48，启动第二电机484，第二电机484通过第二齿轮485带动导杆482伸缩，导杆482伸缩带动摆块43移动，与摆块43固定连接的摆杆42也随着移动，最后摆杆42带动第一摄像头41上下或者左右移动，达到调整第一摄像头41俯仰角的目的；
[0057]
当需要靠近高压线缆作业时，启动第三电机92，第三电机92带动丝杆93旋转，与丝杆93螺纹连接的第一横连杆94被拉近，带动伸缩架91张开，第二横连杆95带动伸缩天线96展开，有效的防止了高压线线缆对无人机的信号干扰，伸缩机构9末端的夹持机构10可以夹持物体，将高压线缆上的悬挂物品扯除，同时展开后的第二摄像头101可以贴近高压线缆进行巡检作业；
[0058]
当第二摄像头101近距离巡检高压线发现高压线缆出现断丝现象时，此时无人机无法处理，只能进行定位标记，通过伸缩机构9带动上夹钳102和下夹钳103张开，操作无人机飞向高压线缆，使高压线缆处于上夹钳102和下夹钳103之间，同时卡箍106抵住高压线缆，继续抵近高压线缆，同时卡箍106瞬间回弹卡紧高压线缆，无人机后退离开，使得卡箍106克服摩擦力从上固定块104和下固定块105中滑动脱落，卡箍106和标记条107留在高压线缆上，起到标记的作用，大大降低了人工查找故障点难度，节约了维修时间，降低了成本。
[0059]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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