CN108128454A - 无人机带电作业抛绳器 - Google Patents

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李鲁
郑连勇
张君
王蔚
孙阳
冯迎春
毕斌
田源
谢文明
张宇辰
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Abstract

无人机带电作业抛绳器,包括固定架,固定架的底部安装步进电机,步进电机的输出轴处于水平状态,步进电机的输出轴端部安装辊轴,辊轴上安装导引绳,步进电机的侧部安装电子调速器和无线接收机,本发明提供了一种可以安装在无人机下部,在无人机飞行过程中自动放下导引绳的装置。本发明的步进电机可以带动辊轴旋转自动放下导引绳,电子调速器用于控制驱动电机的转向及转速。电子调速器采用直流双向电调,利用低内阻场效内管实现双向可调节电流输出,以控制电机21的转向并调节转速。

Description

无人机带电作业抛绳器
技术领域
本发明涉及一种无人机,更确切的说是一种无人机带电作业抛绳器。
背景技术
为在档距中间、距塔较远的导线处进行带电作业,作业人员需先将导引绳抛过导线,通过导引绳牵引软梯挂到作业点,再攀登软梯进行作业。由于架空线路处于几十米或上百米的高空,人工抛绳较难完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机带电作业抛绳器,能够解决上述的问题。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
无人机带电作业抛绳器,包括固定架,固定架的底部安装步进电机,步进电机的输出轴处于水平状态,步进电机的输出轴端部安装辊轴 ,辊轴上安装导引绳,步进电机的侧部安装电子调速器和无线接收机,电子调速器的输出端与步进电机连接,电子调速器的信号输入端与无线接收机的信号输出端连接。
为了进一步实现本发明的目的,还可以采用以下技术方案:所述步进电机的下部安装电动推杆,电动推杆的推杆端部安装第二轴承,第二轴承的内圈与电动推杆连接,第二轴承的外圈连接导向环,导引绳穿过导向环。所述固定架上部安装无人机挂架,固定架与无人机挂架之间安装高导电性稳定连接装置,高导电性稳定连接装置包括插接板,插接板安装在固定架上,无人机挂架开设固定槽,插接板与固定槽插接配合,插接板上安装两个螺母,固定槽内安装电机和两个伸缩旋转插接装置,电机能沿自身输出轴方向在固定槽上滑动,所述伸缩旋转插接装置包括伸缩杆,伸缩杆的固定端安装在固定槽上,伸缩杆的推拉杆端部安装第一轴承,第一轴承的内圈与伸缩杆的推拉杆端部连接,第一轴承的外圈连接丝杆,丝杆能与螺母螺纹配合,电机的输出轴端部安装第一链轮,丝杆上安装第二链轮,第一链轮和第二链轮之间安装传动链,第一链轮能通过传动链带动第二链轮转动。
本发明的优点在于:本发明的导引绳的材质为掺杂式高强度钢铁,相较于普通钢铁材质,屈服强度得到的很好地改善,我们经过试验发现在碳、铬、钙、银、镁和铁含量相同的情况下,掺杂入钨酸铅后掺杂式高强度钢铁的强度会得到改善,特别是钨酸铅含量达到0.57-0.59%时,掺杂式高强度钢铁的屈服强度得到一定数值的跃升,达到248-249Mpa。本发明提供了一种可以安装在无人机下部,在无人机飞行过程中自动放下导引绳的装置。本发明的步进电机可以带动辊轴旋转自动放下导引绳,电子调速器用于控制驱动电机的转向及转速。电子调速器采用直流双向电调,利用低内阻场效内管实现双向可调节电流输出,以控制电机21的转向并调节转速。该电调共三个端口,分别是信号端,输入端和输出端。信号端接收无线接收机的PWM控制信号,信号频率为1.5kHZ,响应速度快。输入端接机载电源输入,输入电压为直流5-24V。输出端接驱动电机电源输入端,为电机提供直流12V的稳压电源。该电调可根据接收到的信号,提供双向电流,驱动电机正反转,可提供最大前进电流32A,最大后退电流24A。该电调可根据电机自动寻找中心电位,并具备失控保护、低电压保护及过热保护功能。步进电机21采用直流步进电机,尺寸为151*86*86mm,电机轴径为14mm,最大静力矩为50N*m,响应频率最高可达200Kbps,工作输入电压为直流12V,工作电流范围为15-30A,步进精度可达5%。电机采用DSP数字式驱动器,微步细分为14种,最大步数为51200步/转,具有半流,过压、过流等保护电路。放线器采用路亚轮结构设计,线轴长150mm,线轴直径28mm。步进电机21和辊轴25构成放线器,放线器整体框架为碳纤维材质,线轴部分为铝合金材质,线轴与电机轴通过轴承连接。放线器可缠绕200米长导引绳,满足一般输电线路带电作业抛绳的需求。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明的结构示意图之一;图2为本发明的结构示意图之二;图3为图2的Ⅰ部放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
无人机带电作业抛绳器,如图1、图2和图3所示,包括固定架26,固定架26的底部安装步进电机21,步进电机21的输出轴处于水平状态,步进电机21的输出轴端部安装辊轴25,辊轴25上安装导引绳27,步进电机21的侧部安装电子调速器29和无线接收机30,电子调速器29的输出端与步进电机21连接,电子调速器29的信号输入端与无线接收机30的信号输出端连接。
本发明提供了一种可以安装在无人机下部,在无人机飞行过程中自动放下导引绳的装置。本发明的步进电机21可以带动辊轴25旋转自动放下导引绳27,电子调速器29用于控制驱动电机的转向及转速。电子调速器29采用直流双向电调,利用低内阻场效内管实现双向可调节电流输出,以控制电机21的转向并调节转速。该电调共三个端口,分别是信号端,输入端和输出端。信号端接收无线接收机的PWM控制信号,信号频率为1.5kHZ,响应速度快。输入端接机载电源输入,输入电压为直流5-24V。输出端接驱动电机电源输入端,为电机提供直流12V的稳压电源。该电调可根据接收到的信号,提供双向电流,驱动电机正反转,可提供最大前进电流32A,最大后退电流24A。该电调可根据电机自动寻找中心电位,并具备失控保护、低电压保护及过热保护功能。步进电机21采用直流步进电机,尺寸为151*86*86mm,电机轴径为14mm,最大静力矩为50N*m,响应频率最高可达200Kbps,工作输入电压为直流12V,工作电流范围为15-30A,步进精度可达5%。电机采用DSP数字式驱动器,微步细分为14种,最大步数为51200步/转,具有半流,过压、过流等保护电路。放线器采用路亚轮结构设计,线轴长150mm,线轴直径28mm。步进电机21和辊轴25构成放线器,放线器整体框架为碳纤维材质,线轴部分为铝合金材质,线轴与电机轴通过轴承连接。放线器可缠绕200米长导引绳,满足一般输电线路带电作业抛绳的需求。
所述导引绳27的材质为掺杂式高强度钢铁,所述掺杂式高强度钢铁的材质(重量)组分按质量百分比为:
碳 0 .041-0 .043%;
铬 0 .3-0 .4%;
钙 0 .1-0 .2%;
银 0 .05-0 .06%;
镁 0 .02-0 .03%;
钨酸铅0.57-0.58%;
余量为铁。
本发明的导引绳27的材质为掺杂式高强度钢铁,相较于普通钢铁材质,屈服强度得到的很好地改善,我们经过试验发现在碳、铬、钙、银、镁和铁含量相同的情况下,掺杂入钨酸铅后掺杂式高强度钢铁的强度会得到改善,特别是钨酸铅含量达到0.57-0.59%时,掺杂式高强度钢铁的屈服强度得到一定数值的跃升,达到248-249Mpa。
所述步进电机21的下部安装电动推杆22,电动推杆22的推杆端部安装第二轴承23,第二轴承23的内圈与电动推杆22连接,第二轴承23的外圈连接导向环24,导引绳27穿过导向环24。
本发明的电动推杆22能在步进电机21防绳和收绳过程中自动带动导向环24水平滑动,从而使导引绳27均匀地缠绕在辊轴25上,避免导引绳27缠绕混乱,方便导引绳27收放。本发明的第二轴承23可以在导向环24与导引绳27配合过程中使导向环24能够在外力的作用下旋转,使导向环24自动适应导引绳27,避免导向环24妨碍导引绳27收放。
所述固定架26上部安装无人机挂架16,固定架26与无人机挂架16之间安装高导电性稳定连接装置,高导电性稳定连接装置包括插接板1,插接板1安装在固定架26上,无人机挂架16开设固定槽3,插接板1与固定槽3插接配合,插接板1上安装两个螺母15,固定槽3内安装电机2和两个伸缩旋转插接装置,电机2能沿自身输出轴方向在固定槽3上滑动,所述伸缩旋转插接装置包括伸缩杆6,伸缩杆6的固定端安装在固定槽3上,伸缩杆6的推拉杆端部安装第一轴承5,第一轴承5的内圈与伸缩杆6的推拉杆端部连接,第一轴承5的外圈连接丝杆7,丝杆7能与螺母15螺纹配合,电机2的输出轴端部安装第一链轮4,丝杆7上安装第二链轮8,第一链轮4和第二链轮8之间安装传动链9,第一链轮4能通过传动链9带动第二链轮8转动。
本发明的高导电性稳定连接装置既可以实现步进电机21的通电,又可以实现风机固定架26与无人机挂架16的牢固连接。螺母15与步进电机21的电源输入端连接,丝杆7与无人机电源的输出端连接。本发明的插接板1与固定槽3插接配合后,电机2通过传动链9、第一链轮4和第二链轮8带动丝杆7旋转,从而与螺母15螺纹配合,实现电源与风机14电源输入端的低电阻导通,同时丝杆7与螺母15螺纹配合可以使插接板1与固定槽3牢固连接,提高风机14的稳定性。第一轴承5与伸缩杆6结合既能方便丝杆7的旋转又能方便丝杆7插入到螺母15中。本发明的伸缩杆6、第一轴承5和丝杆7均为金属材质。本发明的电机2能沿自身输出轴方向在固定槽3上滑动可以方便传动链9的整体上下滑动,方便丝杆7插入到螺母15中。可以通过固定槽3内安转滑轨,滑轨上安装滑块,滑块能在滑轨上滑动,滑块上安装电机2,实现电机2能沿自身输出轴方向在固定槽3上滑动。
所述无人机挂架16的下部安装支架20 。
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。

Claims (4)

1.无人机带电作业抛绳器,其特征在于:包括固定架(26),固定架(26)的底部安装步进电机(21),步进电机(21)的输出轴处于水平状态,步进电机(21)的输出轴端部安装辊轴(25) ,辊轴(25)上安装导引绳(27),步进电机(21)的侧部安装电子调速器(29)和无线接收机(30),电子调速器(29)的输出端与步进电机(21)连接,电子调速器(29)的信号输入端与无线接收机(30)的信号输出端连接,所述导引绳(27)的材质为掺杂式高强度钢铁,所述掺杂式高强度钢铁的材质(重量)组分按质量百分比为:
碳 0 .041-0 .043%;
铬 0 .3-0 .4%;
钙 0 .1-0 .2%;
银 0 .05-0 .06%;
镁 0 .02-0 .03%;
钨酸铅0.57-0.58%;
余量为铁。
2.根据权利要求1所述的无人机带电作业抛绳器,其特征在于:所述步进电机(21)的下部安装电动推杆(22),电动推杆(22)的推杆端部安装第二轴承(23),第二轴承(23)的内圈与电动推杆(22)连接,第二轴承(23)的外圈连接导向环(24),导引绳(27)穿过导向环(24)。
3.根据权利要求1所述的无人机带电作业抛绳器,其特征在于:所述固定架(26)上部安装无人机挂架(16),固定架(26)与无人机挂架(16)之间安装高导电性稳定连接装置,高导电性稳定连接装置包括插接板(1),插接板(1)安装在固定架(26)上,无人机挂架(16)开设固定槽(3),插接板(1)与固定槽(3)插接配合,插接板(1)上安装两个螺母(15),固定槽(3)内安装电机(2)和两个伸缩旋转插接装置,电机(2)能沿自身输出轴方向在固定槽(3)上滑动,所述伸缩旋转插接装置包括伸缩杆(6),伸缩杆(6)的固定端安装在固定槽(3)上,伸缩杆(6)的推拉杆端部安装第一轴承(5),第一轴承(5)的内圈与伸缩杆(6)的推拉杆端部连接,第一轴承(5)的外圈连接丝杆(7),丝杆(7)能与螺母(15)螺纹配合,电机(2)的输出轴端部安装第一链轮(4),丝杆(7)上安装第二链轮(8),第一链轮(4)和第二链轮(8)之间安装传动链(9),第一链轮(4)能通过传动链(9)带动第二链轮(8)转动。
4.根据权利要求2所述的无人机带电作业抛绳器,其特征在于:所述无人机挂架(16)的下部安装支架(20)。
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