CN104536459A - 一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，包括以下步骤：选定施工场地，将卷绕有牵引绳的放线架设置于施工场地上；在多轴无人机上安装引线脱钩控制器，其包括动力机构和锁扣机构，使锁扣机构闭锁，将牵引绳的一端穿过锁扣机构后，系上重物；多轴无人机起飞，当其到达第一个指定杆塔上方时悬停，塔上的施工人员快速抓住其带过来的牵引绳，并过塔上的滑轮；多轴无人机继续飞往下一杆塔，并重复上述抓绳、过滑轮的过程；当多轴无人机飞达最后一个目标杆塔时，地面站工作人员向其发出指令，锁扣机构解锁，牵引绳的一端连同重物下落，塔上的工作人员快速抓住牵引绳，过滑轮，并将其牢牢系在杆塔上或进行后续导线架设作业。

Description

一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法

技术领域

本发明涉及高空输电线路安装领域，特别是涉及一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法。

背景技术

电力架线是保证供电安全、供电质量，合理分配电能的重要设施。由于它处于室外、野外安装，因此给安装带来了很多的不便，特别是对非专业安装队伍，机械化安装程度低、装备简陋，困难会更大，并且会对生态环境造成破坏。过去电力放线施工作业通常为：1、人工放线，遇到山区、河流、铁道等施工环境，作业难度极大、风险大，线路青苗补偿问题突出，人员强度大、周期长。2、动力伞放线，由两人进行空中驾驶操作，一人为驾驶员一人为放线员，动力伞携带牵引绳沿线路飞行，到达指定杆塔将绳头放下；此方法成本高，受风力影响大；为空中载人控制，存在人身安全隐患；飞行高度要求高，导致抛线精度差。

为有效破解生态环境保护、工程施工的各种困难与架线施工的矛盾，现有技术出现了采用无人机进行牵引架线的施工方法，但目前针对无人机提出的施工方法大多方案不够完善，存在多种弊端，导致施工效果较差。

发明内容

本发明提供了一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其克服了现有技术的无人机放线施工方法所存在的不足之处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，该多轴无人机安装有能无线接收地面站发出的遥控指令并控制多轴无人机飞行的控制系统，其包括以下施工步骤：

(1)选定施工场地，将卷绕有牵引绳的放线架设置于该施工场地上；在多轴无人机上安装引线脱钩控制器，其中，引线脱钩控制器包括动力机构和锁扣机构，动力机构与多轴无人机的控制系统相连接，并与锁扣机构相连接以驱动该锁扣机构闭锁或解锁；使锁扣机构闭锁，并将牵引绳的一端穿过该锁扣机构后，打结或系上重物；

(2)设定多轴无人机的飞行路径，并启动该多轴无人机，多轴无人机沿预先设定的路径和速度飞行，当其到达第一个指定杆塔上方时悬停，塔上的施工人员快速抓住该多轴无人机带过来的牵引绳，并过塔上的朝天滑车的滑轮；

(3)地面站的工作人员向多轴无人机发送继续执行航行任务的指令，多轴无人机继续携带牵引绳飞往下一杆塔，并重复上述步骤(2)中的抓绳、过滑轮的过程，直至多轴无人机飞达最后一个目标杆塔；

(4)当多轴无人机飞达最后一个目标杆塔时，地面站工作人员向其发出指令，使引线脱钩控制器的动力机构启动，驱动锁扣机构解锁，使牵引绳的一端连同重物下落，塔上的工作人员快速抓住牵引绳，过杆塔上的滑轮，并将其牢牢系在杆塔上或进行后续导线架设作业。

进一步的，所述多轴无人机还安装有视频监视器，该视频监视器包括机载摄像头和实时图像传输系统，机载摄像头和实时图像传输系统分别与控制系统相连接；所述多轴无人机在飞行过程中，机载摄像头实时拍摄其下方的场景，并将拍摄的视频通过实时图像传输系统无线发送至地面站的视频接收及播放装置，使地面工作人员通过该视频判断目标杆塔位置及多轴无人机与塔上人员的距离。

进一步的，所述锁扣机构包括侧面开口的锁环和滑动锁扣，所述步骤(1)中，滑动锁扣在动力机构的驱动下轴向运动闭合锁环的侧面开口，使所述锁扣机构闭锁；所述步骤(4)中，滑动锁扣在所述动力机构的驱动下反向运动开启锁环的侧面开口，使锁扣机构解锁。

进一步的，所述视频监视器还包括用于调节所述机载摄像头俯仰角的俯仰角调节机构，该俯仰角调节机构与所述控制系统相连接，并与所述机载摄像头相传动连接，所述多轴无人机在起飞前和/或起飞过程中，工作人员向多轴无人机发送指令，通过俯仰角调节机构调节机载摄像头的拍摄角度。

进一步的，还包括如下步骤：所述多轴无人机完成任务后自主返航至起飞点。

进一步的，所述多轴无人机携带一根轻质、高强度的牵引绳低空飞越各杆塔并投放牵引绳于杆塔的上层横担后，工作人员通过该牵引绳采用人工牵引或牵引机牵引的方式依次牵引一级引绳、二级引绳，直至N级引绳，并架设导线；N为大于或等于2的自然数。

进一步的，所述重物为沙袋。

进一步的，所述动力机构为直流电机或气缸。

进一步的，所述锁环呈U字形结构，且其侧面开口朝下设置。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明使用上述施工方法能够高精度、可控性高地进行无人机放线作业，从中大大节约了放线时间，施工效果显著。此外，本发明采用多轴无人机实施放线作业，还具有能够进行长距离作业、安全风险低、不会对生态环境造成破坏、大大降低人工劳动强度、安全性能高、适应性强、定位快速准确等特点；

2、本发明进一步在多轴无人机上安装视频监视器，利用视频监视器的机载摄像头实时拍摄其下方的场景，并将拍摄的视频通过实时图像传输系统无线发送至地面站的视频接收及播放装置，使地面工作人员通过该视频准确地判断目标杆塔位置及多轴无人机与塔上人员的距离，从而能够及时和准确的向多轴无人机发出遥控指令，从中进一步提高多轴无人机的放线精度和可控性；

3、所述视频监视器还包括俯仰角控制机构，能控制机载摄像头的俯仰角，使机载摄像头的拍摄角度实现可控化，进一步提高作业精度和施工效果。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的多轴无人机的结构示意图；

图2是本发明的引线脱钩控制器的结构示意图。

具体实施方式

实施例，请参见图1所示，本发明的一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，采用如图1所述的多轴无人机，该多轴无人机安装有能无线接收地面站发出的遥控指令并控制多轴无人机飞行的控制系统1，该控制系统1具体包括GPS导航仪、接收天线、电源(该电源具体为电池)和总控制器，总控制器通过接收天线接收地面站发出的遥控指令。

还包括引线展放装置，该引线展放装置包括放线架(图中未体现)、引线脱钩控制器2，放线架上活动设置有放线轮，该放线轮上卷绕有牵引绳，该放线架设置于地面，引线脱钩控制器2安装于多轴无人机，其包括动力机构和锁扣机构，动力机构与多轴无人机的控制系统1的总控制器相连接，并与锁扣机构相连接以驱动该锁扣机构闭锁或解锁，牵引绳的一端穿过该锁扣机构。具体，如图2所示，所述动力机构为直流电机21(或者，该动力机构也可以采用气缸)，所述锁扣机构包括侧面开口的锁环22和滑动锁扣23，所述引线脱钩控制器2还包括安装于所述多轴无人机的固定底座24，锁环22呈U字形结构，且其侧面开口朝下设置，该锁环22和直流电机21分别装接于固定底座24，滑动锁扣23活动设置于固定底座24，并通过一传动机构与所述直流电机21的驱动轴相传动连接，以能在所述驱动电机的驱动下轴向运动而闭合或远离锁环22的侧面开口。这里，传动机构具体包括一转盘25和一力臂轴26，转盘25装接于直流电机21的驱动轴，力臂轴26的两端分别与转盘25和滑动锁扣23相铰接。

该多轴无人机还安装有视频监视器，其包括高清机载摄像头3和实时图像传输系统4，机载摄像头3用于辅助地面站实时判断目标杆塔位置及多轴无人机与塔上人员的距离，该机载摄像头3和实时图像传输系统4分别与控制系统1的总控制器相连接，且机载摄像头3的输出接至实时图像传输系统4的输入，该实时图像传输系统4与设置于地面站的视频接收及播放装置无线通信。

作为一种优选，所述视频监视器还包括俯仰角控制机构(图中未体现)，该俯仰角控制机构安装于所述多轴无人机，并与所述控制系统1的总控制器相连接，与所述机载摄像头3相传动连接，以控制所述机载摄像头3的俯仰角。这里，俯仰角控制机构可以采用动力机构配合调节杆来实现。

所述多轴无人机具体包括机体5，机体5四周均匀布置有六个机臂6(这里，机臂6的个数不局限于六个，也可以是八个、十二个等)，具体，该机体5的横截面呈六边形形状，六个机臂6连接于该六边形形状的六个角处。各个机臂6的尾端分别安装有无刷电机7，各个无刷电机7分别与所述控制系统1相连接，且各个无刷电机7的驱动轴上分别安装有螺旋桨8；所述控制系统1、引线脱钩控制器2、视频监视器分别安装于机体5。具体，所述视频监视器的机载摄像头3安装于所述机体5的前端；所述引线脱钩控制器2安装于所述机体5的机腹。

本发明的一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其包括以下步骤：

(1)地面工作人员选定施工场地，将卷绕有牵引绳的放线架设置于该施工场地上，在多轴无人机上安装所述引线脱钩控制器和视频监视器(如多轴无人机已经安装引线脱钩控制器和视频监视器，则不必再安装)；将牵引绳的一端穿过引线脱钩控制器2的锁扣机构(此时，锁扣机构处于闭锁状态)，并系上重物，例如沙袋；

(2)设定多轴无人机的飞行路径(如已经设定，则不必再设定)，并初步调节机载摄像头3的俯仰角；启动该多轴无人机，并开启机载摄像头3和实时图像传输系统4；多轴无人机沿预先设定的路径和速度飞行，当其到达指定杆塔上方时悬停，塔上的施工人员快速抓住该多轴无人机带过来的牵引绳，并过塔上的朝天滑车的滑轮；

(3)塔上的工作人员向地面上的工作人员挥手示意，地面上的工作人员向多轴无人机发送继续执行航行任务的指令，多轴无人机携带牵引绳继续飞往下一杆塔，并重复上述步骤(2)中抓绳、过滑轮的过程，直至多轴无人机飞达最后一个目标杆塔；

(4)多轴无人机达到最后一个目标杆塔时，地面站工作人员向其发出指令，使引线脱钩控制器2的直流电机21启动，带动滑动锁扣23轴向运动而开启锁环22的侧面开口，则牵引绳连同重物下落，塔上的工作人员快速抓住牵引绳，过杆塔上的滑轮，并将其牢牢系在杆塔上，等待后续架设导线之用，或进行后续导线架设作业：利用牵引绳牵引导线；

(5)多轴无人机完成任务后自主返航至起飞点。

本发明的一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其多轴无人机采用高强度碳纤材料制成，材质轻巧且抗风能力腔，可以满足在复杂的环境中安全飞行的要求。该多轴无人机上的引线脱钩控制器2通过锁扣机构解锁的方式实现放绳操作，比采用切刀切割或其它方式更加优越：结构更加简单、操作更便捷。该多轴无人机同时还配备有机载摄像头3和实时图像传输系统4，可以辅助地面站工作人员实时判断目标杆塔位置及多轴无人机与塔上人员的距离，多轴无人机在飞行过程中，地面上的工作人员可以向其发送指令，通过俯仰角控制机构调节机载摄像头3的俯仰角，使机载摄像头3的拍摄角度达到最佳状态。所述多轴无人机完成任务后自主返航至起飞点。多轴无人机携带一根轻质、高强度的牵引绳低空飞越各杆塔并投放牵引绳于杆塔的上层横担后，工作人员通过该牵引绳采用人工牵引或牵引机牵引的方式依次牵引一级引绳、二级引绳、三级引绳，直至四级引绳，并架设导线。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，该多轴无人机安装有能无线接收地面站发出的遥控指令并控制多轴无人机飞行的控制系统，其特征在于：其包括以下施工步骤：

(1)选定施工场地，将卷绕有牵引绳的放线架设置于该施工场地上；在多轴无人机上安装引线脱钩控制器，其中，引线脱钩控制器包括动力机构和锁扣机构，动力机构与多轴无人机的控制系统相连接，并与锁扣机构相连接以驱动该锁扣机构闭锁或解锁；使锁扣机构闭锁，并将牵引绳的一端穿过该锁扣机构后，打结或系上重物；

(2)设定多轴无人机的飞行路径，并启动该多轴无人机，多轴无人机沿预先设定的路径和速度飞行，当其到达第一个指定杆塔上方时悬停，塔上的施工人员快速抓住该多轴无人机带过来的牵引绳，并过塔上的朝天滑车的滑轮；

(3)地面站的工作人员向多轴无人机发送继续执行航行任务的指令，多轴无人机继续携带牵引绳飞往下一杆塔，并重复上述步骤(2)中的抓绳、过滑轮的过程，直至多轴无人机飞达最后一个目标杆塔；

(4)当多轴无人机飞达最后一个目标杆塔时，地面站工作人员向其发出指令，使引线脱钩控制器的动力机构启动，驱动锁扣机构解锁，使牵引绳的一端连同重物下落，塔上的工作人员快速抓住牵引绳，过杆塔上的滑轮，并将其牢牢系在杆塔上或进行后续导线架设作业。

2.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述多轴无人机还安装有视频监视器，该视频监视器包括机载摄像头和实时图像传输系统，机载摄像头和实时图像传输系统分别与控制系统相连接；所述多轴无人机在飞行过程中，机载摄像头实时拍摄其下方的场景，并将拍摄的视频通过实时图像传输系统无线发送至地面站的视频接收及播放装置，使地面工作人员通过该视频判断目标杆塔位置及多轴无人机与塔上人员的距离。

3.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述锁扣机构包括侧面开口的锁环和滑动锁扣，所述步骤(1)中，滑动锁扣在动力机构的驱动下轴向运动闭合锁环的侧面开口，使所述锁扣机构闭锁；所述步骤(4)中，滑动锁扣在所述动力机构的驱动下反向运动开启锁环的侧面开口，使锁扣机构解锁。

4.根据权利要求2所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述视频监视器还包括用于调节所述机载摄像头俯仰角的俯仰角调节机构，该俯仰角调节机构与所述控制系统相连接，并与所述机载摄像头相传动连接，所述多轴无人机在起飞前和/或起飞过程中，工作人员向多轴无人机发送指令，通过俯仰角调节机构调节机载摄像头的拍摄角度。

5.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：还包括如下步骤：所述多轴无人机完成任务后自主返航至起飞点。

6.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述多轴无人机携带一根轻质、高强度的牵引绳低空飞越各杆塔并投放牵引绳于杆塔的上层横担后，工作人员通过该牵引绳采用人工牵引或牵引机牵引的方式依次牵引一级引绳、二级引绳，直至N级引绳，并架设导线；N为大于或等于2的自然数。

7.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述重物为沙袋。

8.根据权利要求1所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述动力机构为直流电机或气缸。

9.根据权利要求3所述的小型多轴无人机展放牵引绳的施工方法，其特征在于：所述锁环呈U字形结构，且其侧面开口朝下设置。