CN104648665B - 一种用于巡线的四旋翼无人机装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于巡线的四旋翼无人机装置，包括：四旋翼机身、导管、吊杆部件以及将导管和四旋翼机身固定的V型连杆机构，其中，所述四旋翼机身包括四个螺旋桨，通过调节螺旋桨来实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置，所述导管连接四旋翼机身和吊杆部件，所述V型连杆机构控制导管自由旋转，所述吊杆部件能自由与电缆结合和分离。本发明用于巡线的四旋翼无人机装置，能够提升续航能力，同时巡线精确度较高。

Description

一种用于巡线的四旋翼无人机装置

技术领域

本发明涉及一种无人飞行机领域，特别是涉及一种带辅助吊杆的集巡线功能与实时图像传输功能于一体的四旋翼直升机。

背景技术

输电缆路由于长期暴露在恶劣的气候条件下，其输电缆缆可能出现故障，从而引发大面积停电，造成极大经济损失。

四旋翼飞行器是一种能够垂直起降(VTOL)、自主悬停、非共轴式多旋翼碟形飞行器，目前世界上存在的四旋翼飞行器基本上都属于微小型无人飞行机，又称为四旋翼无人直升机。四旋翼直升机装置采用对称性结构，拥有四个已定攻角的螺旋桨，通过调节螺旋桨的转速能相应调节三个方向(x,y,z)的位移。四旋翼无人直升机因其具有良好的性能和广泛的应用而成为研究热点。

目前国内外的四旋翼的主要应用集中在近地环境(如室内，城区和丛林等)执行监视，侦查等任务，但科学技术人员也一直致力于扩大四旋翼无人机的应用范围，如将其用于输电缆路巡检，探知森林火灾或危险地带的搜寻，救援。

高压输电缆路巡检方式主要有三种：地面人工巡检，巡线机器人巡检，直升机巡检。地面人工巡检方法存在效率低，可靠性差等问题。巡线机器人由于要越过输电缆路中的各种障碍，因此机械结构复杂，此外巡线机器人还存在放置和回收问题。相比较而言，利用四旋翼直升机进行输电缆路巡检具有效率高，灵活性高，结构简单等优势。

目前研发难点主要集中在：拓展以上应用时四旋翼续航能力的提升，四旋翼机身稳定性的维持以及巡线线路的精确度控制。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于巡线的四旋翼无人机装置，能够提升续航能力，同时巡线精确度较高。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于巡线的四旋翼无人机装置，包括：四旋翼机身、导管、吊杆部件以及将导管和四旋翼机身固定的V型连杆机构，其中，四旋翼机身包括四个螺旋桨，通过调节螺旋桨来实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置，所述导管连接四旋翼机身和吊杆部件，所述V型连杆机构控制导管自由旋转，所述吊杆部件能自由与电缆结合和分离。

所述吊杆部件包括内嵌的拢线挡板，引导电缆进入U型槽轴承，使电缆镶嵌在轴承之内。

所述拢线挡板为挖空结构，以减轻重量。

所述电缆的锁定是由吊杆装置中的电机控制线卡的闭合实现的。

所述导管与吊杆部件通过管夹相连，导管与四旋翼机身通过V型连杆机构相连，四旋翼机身上的电机驱动V型连杆机构上的电机，V型连杆机构上的电机控制导管开合。

所述V型连杆机构为一四杆机构，包括圆弧杆、V型连杆以及小连接杆，其中，小连接杆与导管通过管夹固定，V型连杆机构上的电机与四旋翼机身相连，电机直接控制V型连杆的运动，从而控制圆弧杆和导管的转动。

当V型连杆开口朝上时，吊杆张开，四旋翼机身与输电线缆分离；当V型连杆开口向下时，吊杆闭合，四旋翼机身与输电线缆相连。

所述四旋翼机身上搭载摄像头装置，以完成图像的采集和传输。

本发明技术方案，使得四旋翼无人机在执行巡线操作时，一方面能通过吊杆机构向输电线路借力，从而大大提高四旋翼的续航能力；另一方面，由于机身通过吊杆和导管与输电线缆间接相连，同时由于线卡使得吊杆锁定于输电线缆之上，因而提高了四旋翼直升机巡线的精确度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是图1中区域A吊杆部件的局部放大图；

图3是图1中区域A吊杆部件的零部件爆炸图；

图4是图1中吊杆部件正视图；

图5是图1中吊杆部件侧视图；

图6是图1中吊杆部件俯视图；

图7是图2中吊杆部件中线卡结构示意图；

图8是图2中吊杆部件中拢线挡板结构示意图；

图9是图2中吊杆部件与导管相连位置局部图；

图10是图1中区域C的V型连杆部件局部放大图；

图11是图10中V型连杆正视图；

图12是图11中V型连杆打开状态的正视图；

图13是图11中V型连杆关闭状态的正视图。

图中：

100 吊杆部件，200 导管，300 V型连杆机构；

1 吊杆部件电机，2 线卡，3 管夹，5 吊杆主体，6 U型槽轴承，7 拢线挡板，8 轴栓，9 塑料卡簧，10 电机连杆，11 圆弧杆，12 V型连杆，13 塑料铜柱，14 V型连杆机构电机，15 小连接杆，16 轴架a，17 轴架b，18 V型连杆四个转轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的新型带辅助吊杆的四旋翼飞行巡线装置，包括：吊杆部件100，可装卸在导管200上，导管200和V型连杆机构300直接与四旋翼机身相连，用以调整吊杆与电缆的相对位置。

机身装载有朝向输电线缆方向摄像头。当机身趋近于输电线缆时，摄像头捕获输电线缆图像并传输到控制端，经处理后根据反馈的信息调整相应的飞行姿态和位置，最终控制吊杆将输电线缆嵌入U型槽轴承6中。

图2～图9所示，本发明的吊杆部件包括，管夹3连接导管200及吊杆主体5。U型槽塑料轴承6置于吊钩走线道内。轴栓8穿过拢线挡板7、吊杆主体、U型槽塑料轴承、最后由塑料卡簧9定位。电机1固定于吊杆主体左侧壁上，并通过电机连杆10与线卡2相连。正常运作时，输电导线经拢线挡板引导嵌入U型槽塑料轴承内，电机驱动线卡封住走线道。

当吊杆部件到达能够聚拢输电线缆时，由如图8所示的拢线挡板7将已调整好位置的周围的导线聚拢引入如图7所示的U型槽轴承6中。若需固定，被引入的导线可通过如图9中的电机1控制线卡2将电缆线锁定在U型槽轴承6中。

导管连接机身和吊杆部件，一方面导管通过管夹与吊杆部件相连，另一方面通过管夹，小连接杆与V型连接杆相连，最后还与四旋翼机身直接相连。

图10～图13所示，V型连接杆实质为一四杆机构，整个联动装置由圆弧杆，V型连杆，小连接杆和四旋翼机身构成。其中小连接杆与导管通过管夹固定，电机与机身相连。电机可直接控制V型连杆的运动，由于整个运动只有一个自由度，因此导管的运动由电机决定。如图10所示，电机14由三根塑料铜柱13支撑在一高台上，并通过V型连杆12驱动两根圆弧杆11。小连杆15通过管夹与导管相连。轴架16、17相连处为一枢轴18，标号为18处皆为枢轴。V型连杆机构实质为两个四杆机构，四杆分别为：V型连杆，圆弧杆，导管，机身。张合动作由导管200和V型连杆12配合完成。V型连杆机构电机14可直接控制V型连杆12的转动，从而控制圆弧杆11和导管200的转动。如图12所示，当V型连杆12开口朝上时，吊杆张开，四旋翼机身与输电线缆分离；如图13所示，当V型连杆12开口向下时，吊杆闭合，四旋翼机身与输电线缆相连。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，包括：四旋翼机身、导管、吊杆部件以及将导管和四旋翼机身固定的V型连杆机构，其中，所述四旋翼机身包括四个螺旋桨，通过调节螺旋桨来实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置，所述导管连接四旋翼机身和吊杆部件，所述V型连杆机构控制导管自由旋转，所述吊杆部件能自由与电缆结合和分离，所述导管与吊杆部件通过管夹相连，导管与四旋翼机身通过V型连杆机构相连，四旋翼机身上的电机驱动V型连杆机构上的电机，V型连杆机构上的电机控制导管开合。

2.根据权利要求1所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，所述吊杆部件包括内嵌的拢线挡板，引导电缆进入U型槽轴承，使电缆镶嵌在轴承之内。

3.根据权利要求2所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，所述拢线挡板为挖空结构，以减轻重量。

4.根据权利要求2所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，所述电缆的锁定是由吊杆装置中的电机控制线卡的闭合实现的。

5.根据权利要求1所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，所述V型连杆机构为一四杆机构，包括圆弧杆、V型连杆以及小连接杆，其中，小连接杆与导管通过管夹固定，V型连杆机构上的电机与四旋翼机身相连，电机直接控制V型连杆的运动，从而控制圆弧杆和导管的转动。

6.根据权利要求5所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，当V型连杆开口朝上时，吊杆张开，四旋翼机身与输电线缆分离；当V型连杆开口向下时，吊杆闭合，四旋翼机身与输电线缆相连。

7.根据权利要求1所述的用于巡线的四旋翼无人机装置，其特征在于，所述四旋翼机身上搭载摄像头装置，以完成图像的采集和传输。