CN109950829B - 一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，包括四旋翼无人机本体，四旋翼无人机本体中部具有上下贯通的通道，四旋翼无人机本体底部通过多根支撑杆悬置有承载板，承载板上设置输电线行走机构；输电线行走机构包括设置在承载板上的竖向电动伸缩杆，竖向电动伸缩杆上端由通道伸出，竖向电动伸缩杆上端设置开口朝上的U型主动轮架，U型主动轮架内转动设置主动滚轮，主动滚轮由步进电机驱动；本发明不仅能够利用无人机的飞行对输电线路进行飞行巡检，而且对于长度大的输电线缆能够利用特有的输电线路行走机构将巡检机器人钩挂在输电线缆上并沿输电线缆进行沿线巡检，极大地增加了无人机巡检的时间、范围和效率。

Description

一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人

技术领域

本发明属于输电线路巡检设备技术领域，尤其是涉及一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人。

背景技术

架空输电线路一般长达几公里到几百公里。在这样狭长的范围内，线路设备长期露置在大自然的环境中运行，遭受各种气候条件的侵袭（如暴风雨、洪水冲刷、冰雪封冻、云雾、污秽、雷击等）；此外，还受有其它的外力破坏（如农田耕种机械撞击杆塔或拉线基础，树竹倾倒碰撞导线，线路附近修建施工取土，开山爆破，射击，来往车辆及吊车等撞断导线，风筝挂在导线上造成相间短路，鸟兽造成的接地短路等）。所有这些因素都随时地危及线路的安全运行。因此线路出现故障的机会较多，而且一旦发生故障，需要较长时间才能修复送电，会造成程度不同的损失。

为了保证线路的安全运行，在线路运行过程中，必须贯彻安全第一，预防为主的方针，加强线路的巡视和检查，随时发现设备的缺陷和危及线路安全运行的因素，以便及时检修消除隐患，并制定安全措施。现在的高压输电线路监测大多采用人工巡检或直升机巡检，但是人力巡检方式对电力工作人员体力消耗巨大，且人身安全无法保障，直升机巡检成本较高，对于信息的采集量较小，而且容易受到环境的影响，目前也出现了一些无人机对于高压输电线路进行监测，但是由于续航有限导致活动范围较小，受环境影响大，故障率高的缺点。

因此，需要研究一种新的用于输电线路巡检的装置。

公开号为CN 104269777 A的发明申请公开了一种架空高压输电线路巡检机器人系统，包括机器人、架空线路和地面基站，所述架空线路由横杆进行支撑，所述机器人包括机器人主体、电池、行走装置、单片机、监测设备和移动通信设备，所述地面基站包括地面通信设备和地面监控设备，所述地面基站和所述机器人通过卫星通信连接，所述架空线路一端设置机器人平台，所述行走装置包括行走机构和避障机构，所述行走装置与单片机连接，该发明可以使得巡检机器人的监测范围更大，对于环境的干扰性抵抗力更强，拥有更好地越障装置，且对巡检机器人提供了休息场所，延长了巡检机器人的使用寿命，提供了自动充电装置，减少工作人员的工作量，可以出色完成高压、超高压线路巡检作业。但是，该发明需要事先将巡检机器人安装在架空线路上，而且只能沿架空线路进行巡检，工作方式单一，效率低。

公开号为CN 109066473 A的发明申请公开了一种输电线路高空巡线智能巡检机器人及巡检方法，本发明的架空线路智能巡检机器人具有测量导线与周边树木距离、通过图像识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、杆塔倾斜、鸟巢等异常情况；能够通过滚轮高精度地进行距离定位，辅以GPS定位故障点；机器人自主处理数据加后台辅助处理，与地面巡检人员进行人机互动以及智能跨越前进中的障碍等多项功能。该机器人采用远程无线监控控制，能自主攀爬越障，携带各种检测设备完成各项检测工作，省电模式下可只通过一个行走轮作为驱动轮带动机器人运动，提升续航时间。该发明的机器人集成了多项技术、从而解决巡视机器人功能单一以及难以应用到实际检测的瓶颈，深化机器人技术在电力巡检工作中的应用。然而，该发明依然需要事先将巡检机器人安装在架空线路上，而且只能沿架空线路进行巡检，存在工作方式单一，效率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，不仅能够利用无人机的飞行对输电线路进行飞行巡检，而且对于长度大的输电线缆能够利用特有的输电线路行走机构将巡检机器人钩挂在输电线缆上并沿输电线缆进行沿线巡检，极大地增加了无人机巡检的时间、范围和效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，包括四旋翼无人机本体，所述四旋翼无人机本体中部具有上下贯通的通道，所述四旋翼无人机本体底部通过多根支撑杆悬置有承载板，所述承载板上设置输电线行走机构；

所述输电线行走机构包括设置在所述承载板上的竖向电动伸缩杆，所述竖向电动伸缩杆上端由所述通道伸出，所述竖向电动伸缩杆上端设置开口朝上的U型主动轮架，所述U型主动轮架内转动设置主动滚轮，所述主动滚轮由步进电机驱动，所述U型主动轮架上部呈对称设置一对内侧带开口的壳体，每个所述壳体内设置有水平电动伸缩杆，所述水平电动伸缩杆的自由端设置推板，所述推板端部设置导向板，所述导向板与壳体之间通过滑轨滑槽结构实现水平滑动，所述导向板中心转动设置有转轴，所述转轴的端部设置有圆锥台，对称设置的一对圆锥台对接在一起组成一个完整的从动滚轮，输电线缆由所述主动滚轮与从动滚轮之间穿过，所述壳体上设置巡检摄像机，所述步进电机、竖向电动伸缩杆、巡检摄像机和水平电动伸缩杆均由所述四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

进一步地，所述U型主动轮架底部且位于所述竖向电动伸缩杆的两侧对称设置一对定滑轮，所述承载板上且位于一个定滑轮的正下方位置设置电动卷线器，所述承载板上且位于另一个定滑轮的正下方位置设置固定环，所述电动卷线器上绕设有拉线，所述拉线的端部依次穿过位于所述电动卷线器正上方的一个定滑轮、开设在所述竖向电动伸缩杆上的穿线孔和位于所述固定环正上方的一个定滑轮后通过拉力传感器固定在所述固定环上，所述拉力传感器和电动卷线器均有所述四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

进一步地，两个圆锥台上相向的一立面之间通过插孔插杆结构实现对接。

进一步地，所述支撑杆的数量为3-5根。

进一步地，所述U型主动轮架上设置风速仪用于监测风速。

进一步地，所述承载板底部设置减震垫。

进一步地，所述支撑杆、承载板、U型主动轮架和壳体均采用轻质合金件。

进一步地，所述轻质合金件为铝合金件、镁合金件或钛合金件。

本发明的有益效果是：

本发明针对现在的高压输电线路监测大多采用人工巡检或直升机巡检，但是人力巡检方式对电力工作人员体力消耗巨大，且人身安全无法保障，直升机巡检成本较高，对于信息的采集量较小，而且容易受到环境的影响，目前也出现了一些无人机对于高压输电线路进行监测，但是由于续航有限导致活动范围较小，受环境影响大，故障率高的缺点，提供一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，不仅能够利用无人机的飞行对输电线路进行飞行巡检，而且对于长度大的输电线缆能够利用特有的输电线路行走机构将巡检机器人钩挂在输电线缆上并沿输电线缆进行沿线巡检，极大地增加了无人机巡检的时间和效率。本巡检机器人包括四旋翼无人机本体，四旋翼无人机本体中部具有上下贯通的通道，四旋翼无人机本体底部通过多根支撑杆悬置有承载板，承载板上设置输电线行走机构；其中，输电线行走机构包括设置在承载板上的竖向电动伸缩杆，竖向电动伸缩杆上端由通道伸出，竖向电动伸缩杆上端设置开口朝上的U型主动轮架，U型主动轮架内转动设置主动滚轮，主动滚轮由步进电机驱动，U型主动轮架上部呈对称设置一对内侧带开口的壳体，每个壳体内设置有水平电动伸缩杆，水平电动伸缩杆的自由端设置推板，推板端部设置导向板，导向板与壳体之间通过滑轨滑槽结构实现水平滑动，导向板中心转动设置有转轴，转轴的端部设置有圆锥台，对称设置的一对圆锥台对接在一起组成一个完整的从动滚轮，输电线缆由主动滚轮与从动滚轮之间穿过，壳体上设置巡检摄像机，步进电机、竖向电动伸缩杆、巡检摄像机和水平电动伸缩杆均由四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

另外，为了使得竖向电动伸缩杆在伸出的时候更加稳定而不发生偏移，在U型主动轮架底部且位于竖向电动伸缩杆的两侧对称设置一对定滑轮，在承载板上且位于一个定滑轮的正下方位置设置电动卷线器，在承载板上且位于另一个定滑轮的正下方位置设置固定环，电在动卷线器上绕设有拉线，而拉线的端部依次穿过位于电动卷线器正上方的一个定滑轮、开设在竖向电动伸缩杆上的穿线孔和位于固定环正上方的一个定滑轮后通过拉力传感器固定在固定环上，拉力传感器和电动卷线器均有四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

另外，为了使得两个圆锥台在各自水平电动伸缩杆的伸缩作用下抵靠在一起组成一个稳定而完整的从动滚轮，在两个圆锥台上相向的一立面之间通过插孔插杆结构实现连接，该插孔插杆结构可以采用在其中一个圆锥台上开设插孔而在另一个圆锥台上设置与插孔相配合的插杆，当然也可以采用在其中一个圆锥台上设置插杆而在另一个圆锥台上设置与插杆相配合的插孔。另外，为了实时监测风速，为安全作业提供保证，在U型主动轮架上设置有风速仪。

另外，为了避免本巡检机器人在着陆过程中发生硬性撞击，在承载板底部设置有减震垫。另外，为了减轻本巡检机器人的整体重量，其中支撑杆、承载板、U型主动轮架和壳体均采用轻质合金件。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明第一种实施方式中输电线行走机构的结构示意图；

图3为本发明第二种实施方式的结构示意图；

图4为本发明第三种实施方式中输电线行走机构的结构示意图；

图5为本发明第四种实施方式中输电线行走机构的结构示意图；

图6为本发明第五种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。应该理解，为了使得技术方案更加明确，这里使用的“前、后、左、右、上、下”等表示方位的用语均为相对于图1的方位名词，不因视图的转换变换方位表述方式。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1和图2所示，一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，包括四旋翼无人机本体1，所述四旋翼无人机本体1中部具有上下贯通的通道2，所述四旋翼无人机本体1底部通过多根支撑杆3悬置有承载板4，所述承载板4上设置输电线行走机构。

所述输电线行走机构包括设置在所述承载板4上的竖向电动伸缩杆5，所述竖向电动伸缩杆5上端由所述通道2伸出，所述竖向电动伸缩杆5上端设置开口朝上的U型主动轮架6，所述U型主动轮架6内转动设置主动滚轮7，所述主动滚轮7由步进电机8驱动，所述U型主动轮架6上部呈对称设置一对内侧带开口9的壳体10，每个所述壳体10内设置有水平电动伸缩杆11，所述水平电动伸缩杆11的自由端设置推板12，所述推板12端部设置导向板13，所述导向板13与壳体10之间通过滑轨滑槽结构a实现水平滑动，所述导向板13中心转动设置有转轴14，所述转轴14的端部设置有圆锥台15，对称设置的一对圆锥台15对接在一起组成一个完整的从动滚轮，输电线缆16由所述主动滚轮7与从动滚轮之间穿过，所述壳体10上设置巡检摄像机，所述步进电机8、竖向电动伸缩杆5和水平电动伸缩杆11均由所述四旋翼无人机本体1中的飞控系统实现自动控制。

所述支撑杆3的数量为3-5根。

该实施例中，支撑杆的数量为3跟，当然也可以设置4根或5根。

实施例2：

如图3所示，其与实施例1的区别在于：所述U型主动轮架6底部且位于所述竖向电动伸缩杆5的两侧对称设置一对定滑轮17，所述承载板4上且位于一个定滑轮17的正下方位置设置电动卷线器18，所述承载板4上且位于另一个定滑轮17的正下方位置设置固定环19，所述电动卷线器18上绕设有拉线20，所述拉线20的端部依次穿过位于所述电动卷线器18正上方的一个定滑轮17、开设在所述竖向电动伸缩杆5上的穿线孔21和位于所述固定环19正上方的一个定滑轮17后通过拉力传感器22固定在所述固定环19上，所述拉力传感器22和电动卷线器18均有所述四旋翼无人机本体1中的飞控系统实现自动控制。

该实施例中，为了使得竖向电动伸缩杆在伸出的时候更加稳定而不发生偏移，在U型主动轮架底部且位于竖向电动伸缩杆的两侧对称设置一对定滑轮，在承载板上且位于一个定滑轮的正下方位置设置电动卷线器，在承载板上且位于另一个定滑轮的正下方位置设置固定环，电在动卷线器上绕设有拉线，而拉线的端部依次穿过位于电动卷线器正上方的一个定滑轮、开设在竖向电动伸缩杆上的穿线孔和位于固定环正上方的一个定滑轮后通过拉力传感器固定在固定环上，拉力传感器和电动卷线器均有四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

实施例3：

如图4所示，其与实施例2的区别在于：两个圆锥台15上相向的一立面之间通过插孔插杆结构b实现对接。

该实施例中，为了使得两个圆锥台在各自水平电动伸缩杆的伸缩作用下抵靠在一起组成一个稳定而完整的从动滚轮，在两个圆锥台上相向的一立面之间通过插孔插杆结构实现连接，该插孔插杆结构可以采用在其中一个圆锥台上开设插孔而在另一个圆锥台上设置与插孔相配合的插杆，当然也可以采用在其中一个圆锥台上设置插杆而在另一个圆锥台上设置与插杆相配合的插孔。

实施例4：

如图5所示，其与实施例3的区别在于：所述U型主动轮架6上设置风速仪用于监测风速23。

该实施例中，为了实时监测风速，为安全作业提供保证，在U型主动轮架上设置有风速仪。

实施例5：

如图6所示，其与实施例4的区别在于：所述承载板4底部设置减震垫24。

该实施例中，为了避免本巡检机器人在着陆过程中发生硬性撞击，在承载板底部设置有减震垫。

实施例6：

其与实施例的区别在于：所述支撑杆3、承载板4、U型主动轮架6和壳体10均采用轻质合金件。

所述轻质合金件为铝合金件。

该实施例中，为了减轻本巡检机器人的整体重量，其中支撑杆、承载板、U型主动轮架和壳体均采用轻质合金件，且该轻质合金件采用铝合金件，当然也可以采用镁合金件或钛合金件。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，包括四旋翼无人机本体，其特征在于：所述四旋翼无人机本体中部具有上下贯通的通道，所述四旋翼无人机本体底部通过多根支撑杆悬置有承载板，所述承载板上设置输电线行走机构；

所述输电线行走机构包括设置在所述承载板上的竖向电动伸缩杆，所述竖向电动伸缩杆上端由所述通道伸出，所述竖向电动伸缩杆上端设置开口朝上的U型主动轮架，所述U型主动轮架内转动设置主动滚轮，所述主动滚轮由步进电机驱动，所述U型主动轮架上部呈对称设置一对内侧带开口的壳体，每个所述壳体内设置有水平电动伸缩杆，所述水平电动伸缩杆的自由端设置推板，所述推板端部设置导向板，所述导向板与壳体之间通过滑轨滑槽结构实现水平滑动，所述导向板中心转动设置有转轴，所述转轴的端部设置有圆锥台，对称设置的一对圆锥台对接在一起组成一个完整的从动滚轮，输电线缆由所述主动滚轮与从动滚轮之间穿过，所述壳体上设置巡检摄像机，所述步进电机、竖向电动伸缩杆、巡检摄像机和水平电动伸缩杆均由所述四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制；

所述U型主动轮架底部且位于所述竖向电动伸缩杆的两侧对称设置一对定滑轮，所述承载板上且位于一个定滑轮的正下方位置设置电动卷线器，所述承载板上且位于另一个定滑轮的正下方位置设置固定环，所述电动卷线器上绕设有拉线，所述拉线的端部依次穿过位于所述电动卷线器正上方的一个定滑轮、开设在所述竖向电动伸缩杆上的穿线孔和位于所述固定环正上方的一个定滑轮后通过拉力传感器固定在所述固定环上，所述拉力传感器和电动卷线器均有所述四旋翼无人机本体中的飞控系统实现自动控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：两个圆锥台上相向的一立面之间通过插孔插杆结构实现对接。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：所述支撑杆的数量为3-5根。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：所述U型主动轮架上设置风速仪用于监测风速。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：所述承载板底部设置减震垫。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：所述支撑杆、承载板、U型主动轮架和壳体均采用轻质合金件。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机平台的输电线路巡检机器人，其特征在于：所述轻质合金件为铝合金件、镁合金件或钛合金件。

Images