CN110618358B - 飞行上下线绝缘子串检测机器人系统、平台及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统、平台及方法，利用飞行平台、移动平台、监控系统及检测机构相互配合实现绝缘子串的自动检测，飞行平台设置于移动平台上端，带动机器人本体飞行；移动平台与所述飞行平台的角度可调，支撑机构使得机器人本体能够支撑于绝缘子串上，机器人本体带动检测机构在绝缘子串之间不断移动，得到各个检测点数据；监控系统接收控制指令，控制飞行平台的飞行动作，以及控制并接收检测机构的检测数据。

Description

飞行上下线绝缘子串检测机器人系统、平台及方法

技术领域

本公开涉及一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统、平台及方法。

背景技术

输电线路绝缘子的故障严重影响输电线路的安全稳定运行，绝缘子故障主要是雷击闪络和污秽闪络，针对这些故障主要维护工作是检测低零值绝缘子、劣质绝缘子和清除污秽。特高压输电线路全长达上千公里，绝缘子用量巨大，维护工作尤为费时费力。

目前，国内外研究机构在绝缘子串检测机器人技术研究上进行了各种尝试，并在机器人移动平台及绝缘子检测等关键技术上取得了一定成果，但针对特高压交流线路绝缘子的检测技术研究还不够成熟，仍存在一些问题，比如机器人移动平台体积、重量比较大，移动效率低，攀爬稳定性差，而正如前面所提到的，特高压输电线路全长达上千公里，绝缘子用量巨大，如果机器人的移动速度较慢，移动效率低，并不利于检测工作的进度，需要投入大量的检测机器人，增加成本；同时，当机器人移动平台体积、重量比较大时，在上线和移动的过程中又容易压损或压裂绝缘子，对绝缘子串带来多次伤害，与绝缘子串检测的初衷相悖。

然而，由于机器人的检测任务通常比较复杂，需要进行飞行、姿态调整和爬行等诸多操作，执行机构的体积和重量并不容易减少。

同时，据发明人了解，目前的绝缘子串检测机器人控制系统功能不够完善，没有飞控系统，无法完成飞行上下线的功能。在检测过程中，需要人工辅助绝缘子串检测机器人完成上下线动作，操作不便、检测效率低，缺乏有效的远程监控系统及后台数据管理系统，操作使用不便。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统、平台及方法，本公开能够自主飞行落串，避免人工登塔上线，大大提高了作业效率，自动化程度高，降低劳动强度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，包括机器人本体和控制所述机器人本体的监控系统，其中：

所述机器人本体包括飞行平台、移动平台及检测机构，所述飞行平台设置于移动平台上端，带动机器人本体飞行；

所述移动平台包括移动轮腿、传动机构、支撑机构和导向机构，所述支撑机构使得机器人本体能够支撑于绝缘子串上，所述移动轮腿设置于支撑机构的两侧；所述传动机构与移动轮腿进行连接传动，所述导向机构的上端连接于传动机构，下端安装有检测机构，所述导向机构为下端直径小于上端的结构，且下端宽度小于上端的宽度，能够插入相邻绝缘子串之间，在绝缘子串轴向长度为至少一片绝缘子片的长度，通过移动轮腿与传动机构的配合，机器人本体带动检测机构在绝缘子串之间不断移动，得到各个检测点数据；

所述监控系统，被配置为对接收的控制指令进行解析，转化为机器人本体的动作指令，控制机器人本体的飞行平台、移动平台和检测机构的动作，并接收机器人本体的飞行平台、移动平台和检测机构反馈的采集或状态数据，根据反馈的采集或状态数据实时控制或调整机器人的姿态和/或工作状态。

作为进一步的限定，所述飞行平台为包括无人机本体、旋转轴和连接桥，所述无人机本体为多旋翼无人机，所述旋翼围绕旋转轴均匀分布，所述旋转轴通过连接桥与移动平台进行连接，所述旋转轴旋转，带动移动平台与飞行平台相对转动。

作为进一步的限定，所述支撑机构包括前后支架和左右支架，前后支架和左右支架依次连接，形成回字型，对称布置于绝缘子串上方，所述左右支架将移动轮腿包围在内侧。

作为更进一步的限定，所述左右导板分别布设于左右支架上，且左右导板与对应的绝缘子串外缘进行贴合接触。

作为进一步的限定，所述移动轮腿为两组，对称设置于支撑机构的两侧，且其移动轮腿的延伸方向与绝缘子串的延伸方向一致。

作为进一步的限定，所述导向机构具有若干容纳室，容纳室具有一凹部，能够容纳所述检测机构，并赋予检测机构一定的活动范围。

作为进一步的限定，所述检测机构包括探针和驱动机构，所述驱动机构驱动各个探针靠近检测点。

作为进一步的限定，所述监控系统，包括控制系统以及与其通讯的检测系统、飞控系统和机器人监视系统,其中:

所述检测系统，包括第一控制单元和取样电阻，所述取样电阻采集绝缘子串检测机器人的检测机构采集的模拟信号，所述第一控制单元被配置为对采集的模拟信号进行处理，得到检测结果；

所述飞控系统，包括第二控制单元和传感器组，所述传感器组中的传感器分别采集检测机器人相对于绝缘子串的方位信息、距离绝缘子串的距离和姿态信息，传输给第二控制单元，所述第二控制单元对比采集的信息和控制指令中的目标检测点，控制飞行执行动作，改变机器人的飞行状态；

所述机器人监视系统，包括若干摄像头、红外和紫外采集模块、第三控制单元，所述摄像头监视检测机器人的飞行空域，红外和紫外采集模块分别采集绝缘子串的发热点和电晕放电的位置信息，所述第三控制单元被配置为接收上述摄像头、红外和紫外采集模块的图像采集信息，根据控制指令对采集的画面进行分割、合成、存储和/或显示；

所述控制系统，被配置为对接收的控制指令进行解析，转化为绝缘子串检测机器人的动作指令，控制绝缘子串检测机器人的移动轮腿和检测机构的动作，将解析的控制指令传输给检测系统、飞控系统和机器人监视系统，并接收其反馈的采集或状态数据，实时控制或调整机器人的动作与状态。

作为进一步的限定，所述控制系统包括无线数传收发模块、第一限位机构、第二限位机构和第四控制单元，所述第四控制单元对接收的控制指令解析后转化为控制信号，控制机器人的移动轮腿的运动；所述第一限位机构用于检测绝缘子串的端部，当检测到机器人走到绝缘子串两侧端部的时候发出信号给第四控制单元控制移动轮腿停止运动；所述第二限位机构用于检测绝缘子串瓶沿，当检测到绝缘子串瓶沿的时候，第四控制单元控制移动轮腿和检测机构同时停止动作。

作为更进一步的限定，所述第一限位机构为激光限位传感器，设置于机器人上，所述第二限位机构为接近开关。

作为进一步的限定，所述第一控制单元包括第一控制器、滤波模块和运算放大器，所述检测机构采集的模拟信号引入取样电阻，取样电阻的信号通过滤波模块进入运算放大器，运算放大器将信号放大后进入第一控制器的采集端口，第一控制器将信号采集运算后传输给机器人控制系统。

作为进一步的限定，所述传感器组包括位置传感器、距离传感器、定位模块、陀螺仪和倾角传感器，其中，所述位置传感器采集机器人相对于绝缘子串的方位信息；所述距离传感器采集检测到的机器人距离绝缘子串的距离；所述定位模块采集机器人所处的经纬度信息；所述陀螺仪和倾角传感器分别采集机器人的姿态信息。

作为进一步的限定，所述机器人监视系统包括前视摄像头、后视摄像头、红外摄像头和紫外摄像头，所述前视摄像头观察机器人前方空域，包括机器人相对铁塔、绝缘子串的位置；所述后视摄像头观察机器人后方空域，包括机器人相对地面的位置信息；所述红外摄像头观察绝缘子串的发热点；所述紫外摄像头观察绝缘子串电晕放电的位置。

作为进一步的限定，所述第三控制单元包括第三控制器，各个摄像头的视频信息传输给第三控制器，所述第三控制器接收机器人控制系统的控制信号，根据需要将各路视频信息的某一路单独显示或若干路视频信息合成一路信息。

一种可飞行上下线的绝缘子串检测机器人平台，包括地面控制中心和上述机器人系统，所述地面控制中心包括地面控制系统和地面监控系统，其中：

所述地面控制系统包括第一无线数传收发模块、输入装置和控制器，所述第一无线数传收发模块接收来自机器人控制系统的反馈信息，所述控制器采集输入装置的动作信息，处理后形成控制指令；所述第一无线数传收发模块将控制指令发送给机器人控制系统；

所述地面监控系统，包括第二无线数传收发模块、解码模块和显示装置，所述第二无线数传收发模块接收来自机器人监视系统的视频信号，将该信号传输至解码模块得到视频信息；所述显示装置接收解码后的视频信息并实时显示。

作为进一步的限定，所述输入装置包括但不限于旋钮电位器、按键、开关和/或摇杆。

作为进一步的限定，所述第二无线数传收发模块包括视频接收机和视频发射机，所述视频发射机设置于机器人上，视频发射机接收来自第三控制单元处理后的视频信息，并发射，设置在地面控制中心的相适配的视频接收机接收到上述发射的信息，将接收到的视频发射机发射的信息传输至解码模块得到视频信息。

基于系统的工作方法，包括以下步骤：

对控制指令进行解析，转化为绝缘子串检测机器人的动作指令，控制绝缘子串检测机器人飞行平台的动作，带动移动平台飞至绝缘子串上方；监视系统通过摄像头对机器人周围的场景进行采集，利用目标检测技术从采集的图像中识别出绝缘子串，根据绝缘子串在图像中的位置以及摄像头坐标系与无人机坐标系的位置关系，调整无人机的航向，避开铁塔及金具，调整飞行至绝缘子串的正上方，并测算机器人与绝缘子串之间的距离，到达安全落串高度；移动平台旋转进行微调，移动平台轮腿调整至落串状态；

飞控系统根据摄像头监视系统传输过来的信息，实时调整飞行平台的姿态和高度；飞行平台带动整机进行下落，导向机构进入相邻绝缘子串中间进行导向；通过位置、距离、倾角传感器的判断确定飞行平台安全后，停止飞行平台的旋翼转动，机器人完全降落在绝缘子串上，完成自主落串过程；移动平台和检测机构在机器人本体的监控系统的作用下，启动移动及检测工作，实时接收及显示检测数据；

分别采集绝缘子串的发热点和电晕放电的位置信息，根据控制指令对采集的画面进行分割、合成、存储和/或显示，记录采集的绝缘子串状态；

根据控制指令，实时控制或调整机器人的动作与状态，进行不同检测点的数据的采集。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

目前绝缘子串检测机器人系统移动平台体积、重量比较大时，在上线和移动安装的过程中费时费力，需要人工登塔辅助机器人安装到绝缘子串上，仍然没有解决线路人员登高作业危险性大的问题。

本公开提供的机器人检测效率高，在检测过程中，绝缘子串检测机器人通过自身飞行平台自主完成上下线动作，避免人工登塔上线，减轻了检测人员的工作量，保障作业人员的安全，提高了检测效率，自动化程度高。

机器人整体结构紧凑，灵活度高，攻克了机器人移动平台轻量化、对称性优化结构设计瓶颈，采用角度可调式移动平台及半环抱式保护支架，降低机器人落串难度，解决机器人落串难题。

采用多传感器融合技术，实现架空线路绝缘子串作业环境下机器人自动飞行避障、绝缘子自动识别与定位、机器人自主落串功能，保证了机器人落串的可靠性。

本公开利用飞控系统、检测系统和监控系统，分别对绝缘子串检测机器人的上下线、检测和各类图像采集等进行协调控制，能够实现自动上下线检测，保证绝缘子串检测机器人在工作过程中的稳定性、安全性和便捷性，减少了人工投入，有效缩短了检测时间。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的工作示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的总体系统框图；

图4为本发明地面控制系统框图；

图5为本发明机器人控制系统框图；

图6为本发明检测系统框图；

图7为本发明飞控系统框图；

图8为本发明机器人监视系统框图；

图9为本发明地面监视系统框图；

其中：100旋翼，200飞行平台，210连接桥，300摄像头，400移动平台，410移动轮腿，500监控系统，510控制箱，520限位机构，600支撑机构， 610左右导板，620前后支架，630左右支架，700耐张绝缘子串，800导向机构，900检测机构；

10机器人控制系统、11地面控制系统、12地面监视系统、13绝缘子检测系统、14飞控系统、15机器人监视系统；

401位置传感器、402距离传感器、403GPS、404陀螺仪、405倾角传感器、400MCU-III、410电调I、412电调II、414电调III、416电调IV、411电机I、413电机II、415电机III、417电机IV；

501检测探针I、502检测探针II、503取样电阻、504滤波模块、505运算放大器、506MCU-IV；

601前视摄像头、602后视摄像头、603红外摄像头、604紫外摄像头、600 画面分割模块、605单路视频信息、606视频发射机；

701视频接收机、702解码模块、703视频信息、704键盘、700显示器；

801无线数传收发模块II、802激光限位传感器、803接近开关、800MCU-II、 809行走电机I、810行走电机II、811检测探针摆动电机；

901无线数传收发模块I、902旋钮电位器、903按键、904摇杆、900MCU-I、 905状态信息、906检测信息、907控制指令、908液晶屏；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

如图1所示，一种飞行上下线绝缘子串检测机器人，主要包括飞行平台200、移动平台400、监控系统500及检测机构900。飞行平台200设置于移动平台 400上端，带动机器人本体飞行；移动平台400包括移动轮腿410、传动机构、支撑机构600和导向机构800，所述支撑机构600使得机器人本体能够支撑于绝缘子串上，移动轮腿410设置于支撑机构600的两侧；传动机构与移动轮腿 410进行连接传动，导向机构800的上端连接于传动机构，下端的宽度小于上端，能够插入相邻绝缘子串之间，以固定检测机构900，通过移动轮腿410与传动机构的配合，机器人本体带动检测机构900在绝缘子串之间不断移动，得到各个检测点数据；

如图3所示，监控系统500接收控制指令，通过飞控系统14控制飞行平台 200的飞行动作，以及通过绝缘子检测系统13控制并接收检测机构900的检测数据，通过机器人监视系统15控制并得到绝缘子的图像检测结果。

作为更加具体的叙述，如图1所示，飞行平台200可带动移动平台400进行上下线飞行，监控系统500与检测机构900安装在移动平台400上，用于实现机器人飞行及检测。

飞行平台200可以为多旋翼无人机，主要包括旋翼100、机架、飞控模块、摄像头300和连接桥210。旋翼100均布于移动平台400上方，并与机架进行固定连接；机架通过连接桥210与机器人移动平台400进行连接；飞控模块安装在机架上；连接桥210上有一旋转轴可进行转动，通过连接桥210，实现飞行平台200和移动平台400的相对角度可调，实现移动平台在落串过程中的姿态调整；摄像头300有若干个，悬挂布置在机架上。

当然，在其他实施例中，飞行平台200可以为其他能够带动机器人本体进行飞行，以执行上下线动作的结构，如喷气式、叶轮式或定翼机等，理论上都可以实现，只是具体连接结构需要进行适应性调整，其为本领域技术人员的惯常手段，在此不再赘述。

作为一种具体的实施方式，多旋翼无人机为四旋翼飞行器，具体通过控制电调I410、电调II412、电调III414、电调IV416以及一一对应的电机I411、电机II413、电机III415、电机IV417的动作，调整机器人本体的飞行状态和姿态。

行走机构可以为移动轮腿，对称设置于机器人本体的两侧，分别通过行走电机I809、行走电机II810来驱动；

检测机构可为探针，且探针可以有多个，且机器人本体上设置有能够容纳探针的凹槽，且凹槽能够提供探针一定的摆动空间。

在一个或多个实施例中，监控系统500还可以和地面控制中心相配合，其中地面控制中心包括地面控制系统11和地面监视系统12，地面控制系统11通过无线数传收发模块I901与机器人控制系统10连接；机器人监视系统807接收机器人控制系统10的控制信号，并将视频信号通过无线传输给地面监视系统 12。地面监视系统12接收来自机器人监视系统15的视频信号并实时显示。

如图2所示，移动平台400包括移动轮腿410、传动机构、支撑机构600、导向机构800。所述移动轮腿410对称布置在绝缘子串之间；传动机构与移动轮腿410进行连接传动；

作为一种或多种实施例，传动机构包含电机、主动小齿轮、传动轴和从动小齿轮，电机带动传动轴，继而通过啮合的主动小齿轮和从动小齿轮将动力传递给移动轮腿，带动其转动。

支撑机构600由前后支架620、左右导板610、左右支架630组成，对称布置于绝缘子串700上方，为回字形，对绝缘子串700进行半环抱式包围，起支撑保护作用，所述导板与绝缘子串外缘进行贴合接触，起导向作用，其中，左右支架630将移动轮腿410包围在内侧。

作为一种优选的方式，在本实施例中，导向机构800可以为丁字形机构，处于绝缘子串700两串中间，上端连接于传动机构，下端可以设置为过渡尖端，在绝缘子串轴向长度为至少一片绝缘子片的长度。

在本实施例中，监控系统500包括控制箱510、遥控器、限位机构520和天线。控制箱510安装在绝缘子串700两串之间，通过外壳与移动平台400和支撑机构600进行连接，内侧布置有控制板、检测板、电池和视频模块等；遥控器包括操作杆、显示屏和开关等，具有飞行控制、移动检测控制、检测数据同步显示等功能；限位机构520安装在移动轮腿410与控制箱510之间，由发射接收端和限位块组成，发射接收端固定于控制箱510外壳、限位块均布安装在移动轮腿410上；天线安装在控制箱510上。

作为一种或多种实施例，限位块是一个挡片、拨片，也可以描述为限位片，主要用于信号反射作用，当信号打在上面会由一个空档突变为一个有异物反馈，从而知道此处为限位位置。

当然，上述具体方式仅仅为一种实现手段，可以通过其他通讯方式实现一定距离内的遥控即可。

在本实施例中，检测机构900为探针检测机构900，由舵机驱动两探针进行摆动，固定连接在控制箱510外壳下方，并位于导向机构800内侧，并在探针摆动范围内在导向机构800上留有开槽。

对于监控系统500在上述机器人本体工作时的相配合具体架构可以设置为：

如图5所示，机器人控制系统包括无线数传收发模块II801、激光限位传感器802、接近开关803、MCU-II800、机器人监视系统15、绝缘子检测系统13、飞控系统14、行走电机I809、行走电机II810、检测探针摆动电机811。机器人控制系统10接收来自无线数传收发模块II801的控制指令到MCU-II800，对该指令解析后转化为控制信号，控制行走电机I809、行走电机II810、探针摆动电机811的运动。所述激光限位传感器802用于检测绝缘子串的两头，当检测到机器人走到绝缘子串两头的时候发出信号给MCU-II800，MCU-II800控制控制行走电机I809、行走电机II810停止运动。所述接近开关803用于检测绝缘子串瓶沿，当检测到绝缘子串瓶沿的时候，机器人行走电机I809、行走电机II810 停止运动，同时检测探针摆动电机811动作。

如图6所示，绝缘子检测系统13包括检测探针I501、检测探针II502、取样电阻503、滤波模块504、运算放大器505、MCU-IV506。检测探针I501和检测探针II502将模拟信号引入取样电阻503，取样电阻503的信号通过滤波模块504进入运算放大器505，运算放大器505将信号放大后进入MCU-IV506的 AD采集端口。MCU-IV506将信号采集运算后通过485通信传输给机器人控制系统10。

如图7所示，飞控系统14包括位置传感器401、距离传感器402、GPS403、陀螺仪404、倾角传感器405和MCU-III400。当然，位置传感器401、距离传感器402、GPS403、陀螺仪404、倾角传感器405都设置在检测机器人本体上，设置的位置可以根据具体的检测机器人的结构和待检测参数进行综合考量，在此不再赘述。

位置传感器401将检测到的机器人相对于绝缘子串的方位信息实时传输给 MCU-III400。距离传感器402将检测到的机器人距离绝缘子串的距离实时传输给MCU-III400。GPS403将机器人所处的经纬度信息实时传输给MCU-III400。陀螺仪404和倾角传感器405将机器人的姿态信息实时传输给MCU-III400。 MCU-III400综合上述信息通过电调I410、电调II412、电调III414、电调IV416 来分别控制电机I411、电机II413、电机III415、电机IV417。

如图8所示，机器人监视系统包括前视摄像头601、后视摄像头602、红外摄像头603、紫外摄像头604、画面分割模块600和视频发射机606。前视摄像头601观察机器人前方空域，包括机器人相对铁塔、绝缘子串的位置。后视摄像头602观察机器人后方空域，包括机器人相对地面的位置信息。红外摄像头 603观察绝缘子串的发热点。所述紫外摄像头604观察绝缘子串电晕放电的位置。

如图8所示，以上四路摄像头的视频信息传输给画面分割模块600。画面分割模块600接收机器人控制系统10的485控制信号，可以根据需要将将四路视频信息的某一路或者两路信息单独显示也可将四路视频信息合成一路信息。视频发射机606接收来自画面分割模块600的视频信息后将该信息通过天线发射给地面监视系统12。

当然，在其他的实施例中，可以增加或减少摄像头的个数与种类，以进行有针对性的、其他类型的图像检测。在此不再赘述。

地面控制系统11包括无线数传收发模块I901、旋钮电位器902、按键903、摇杆904、MCU-I900、状态信息905、检测信息906、控制指令907、液晶屏 908。所述无线数传收发模块I901接收来自机器人的反馈信息。所述MCU-I900 采集旋钮电位器902、按键903、摇杆904的信息，处理后形成控制指令907。无线数传收发模块I901将控制指令发送给机器人。MCU-I900通过液晶屏908 显示状态信息905、检测信息906和控制指令907。

地面监视系统12包括视频接收机701、解码模块702、视频信息703、键盘704、显示器700。所述视频接收机701接收来自机器人监视系统15的视频信号，将该信号传输至解码模块702得到视频信息。所述显示器700接收视频信息并实时显示。所述键盘704用于设置显示器700的显示模式、显示亮度等参数。

在一个或多个实施例中，飞行平台200为多旋翼100无人机，结构紧凑，飞行灵活，通过连接桥210与移动平台400进行连接，且连接桥210上有一旋转轴可进行转动，通过其上安装的飞控模块和摄像头300可监控机器人整体飞行上下线绝缘子串；移动平台400成对称布置，位于绝缘子串700之间，其上移动轮腿410在传动机构作用下可使机器人沿绝缘子串进行往返移动，移动平台400上的支撑机构600环绕机器人一周，将移动平台400与监控系统500的控制箱510进行连接；控制箱510布置在整机正中间，并与传动机构和移动轮腿410进行连接，导向机构800位于绝缘子串700两串中间，上端连接于传动机构，下端为过渡尖端，在绝缘子串轴向长度为至少一片绝缘子片的长度，并在检测机构900探针活动范围内在导向机构800上留有开槽。

飞行平台200通过连接桥210带动移动平台400从地面起升飞至绝缘子串 700上方，通过摄像头300及飞控模块经测量计算后将机器人与绝缘子串700 进行对正，校准至落串位置上方，并通过连接桥210带动移动平台400旋转微调，移动平台400轮腿调整至落串状态，此时飞行平台200带动整机进行下落，导向机构800进入相邻绝缘子串700中间进行导向，将整机释放到绝缘子串700 上，此步骤结束后，飞行平台200停止运行，移动平台400和检测机构900在监控系统500作用下，启动移动及检测工作，并通过遥控器终端实时接收及显示检测数据，通过以上步骤，实现飞行平台200与机器人移动平台400在落串及在线检测过程中的的信息交互及动作配合。

其中，所涉及的计算距离、对正、校准等方法使用现有的算法即可，在此不再赘述。

另外，安设的摄像头的个数可以为多个，安装位置可以变换，这样能够保证飞行平台带动移动平台上下线时的安全与准确性，同时，还可以利用摄像头进行绝缘子串外观图像的采集。

待移动平台400及检测机构900检测工作结束后，返回至起落位置，并将移动轮腿410及检测探针回收至起升状态位置，此时启动飞行平台200，带动整机飞离绝缘子串700回至地面，上述过程由地面监视系统12和地面控制系统11完成。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (15)

1.一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：包括机器人本体和控制所述机器人本体的监控系统，其中：

所述机器人本体包括飞行平台、移动平台及检测机构，所述飞行平台设置于移动平台上端，带动机器人本体飞行；

所述移动平台包括移动轮腿、传动机构、半环抱式支撑机构和导向机构，所述支撑机构使得机器人本体能够支撑于绝缘子串上，所述移动轮腿为两组，对称设置于支撑机构的两侧，且其移动轮腿的延伸方向与绝缘子串的延伸方向一致；所述传动机构与移动轮腿进行连接传动，所述导向机构的上端连接于传动机构，下端安装有检测机构，所述导向机构为下端直径小于上端的结构，且下端宽度小于上端的宽度，能够插入相邻绝缘子串之间，在绝缘子串轴向长度为至少一片绝缘子片的长度，通过移动轮腿与传动机构的配合，机器人本体带动检测机构在绝缘子串之间不断移动，得到各个检测点数据；

所述监控系统，被配置为对接收的控制指令进行解析，转化为机器人本体的动作指令，控制机器人本体的飞行平台、移动平台和检测机构的动作，并接收机器人本体的飞行平台、移动平台和检测机构反馈的采集或状态数据，根据反馈的采集或状态数据实时控制或调整机器人的姿态和/或工作状态。

2.如权利要求1所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述飞行平台包括无人机本体、旋转轴和连接桥，所述无人机本体为多旋翼无人机，所述旋翼围绕旋转轴均匀分布，所述旋转轴通过连接桥与移动平台进行连接，所述旋转轴旋转，带动移动平台与飞行平台相对转动。

3.如权利要求1所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述半环抱式支撑机构包括前后支架、左右导板和左右支架，前后支架和左右支架依次连接，形成回字型，对称布置于绝缘子串上方，所述左右支架将移动轮腿包围在内侧。

4.如权利要求3所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述左右导板分别布设于左右支架上，且左右导板与对应的绝缘子串外缘进行贴合接触。

5.如权利要求1所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述导向机构具有若干容纳室，容纳室具有一凹部，能够容纳所述检测机构，并赋予检测机构一定的活动范围。

6.如权利要求1所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述检测机构包括探针和驱动机构，所述驱动机构驱动各个探针靠近检测点。

7.如权利要求1所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述监控系统，包括控制系统以及与其通讯的检测系统、飞控系统和机器人监视系统，其中:

所述检测系统，包括第一控制单元和取样电阻，所述取样电阻采集绝缘子串检测机器人的检测机构采集的模拟信号，所述第一控制单元被配置为对采集的模拟信号进行处理，得到检测结果；

所述飞控系统，包括第二控制单元和传感器组，所述传感器组中的传感器分别采集检测机器人相对于绝缘子串的方位信息、距离绝缘子串的距离和姿态信息，传输给第二控制单元，所述第二控制单元对比采集的信息和控制指令中的目标检测点，控制飞行及执行动作，改变机器人的飞行状态；

所述机器人监视系统，包括若干摄像头、红外和紫外采集模块、第三控制单元，所述摄像头监视机器人的飞行空域，红外和紫外采集模块分别采集绝缘子串的发热点和电晕放电的位置信息，所述第三控制单元被配置为接收上述摄像头、红外和紫外采集模块的图像采集信息，根据控制指令对采集的画面进行分割、合成、存储和/或显示；

所述控制系统，被配置为对接收的控制指令进行解析，转化为绝缘子串检测机器人的动作指令，控制绝缘子串检测机器人的移动轮腿和检测机构的动作，将解析的控制指令传输给检测系统、飞控系统和机器人监视系统，并接收其反馈的采集或状态数据，实时控制或调整机器人的动作与状态。

8.如权利要求7所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述控制系统包括无线数传收发模块、第一限位机构、第二限位机构和第四控制单元，所述第四控制单元对接收的控制指令解析后转化为控制信号，控制机器人移动轮腿的运动；所述第一限位机构用于检测绝缘子串的端部，当检测到机器人走到绝缘子串两侧端部的时候发出信号给第四控制单元控制移动轮腿停止运动；所述第二限位机构用于检测绝缘子串瓶沿，当检测到绝缘子串瓶沿的时候，第四控制单元控制移动轮腿和检测机构同时停止动作。

9.如权利要求7所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述第一控制单元包括第一控制器、滤波模块和运算放大器，所述检测机构采集的模拟信号引入取样电阻，取样电阻的信号通过滤波模块进入运算放大器，运算放大器将信号放大后进入第一控制器的采集端口，第一控制器将信号采集运算后传输给机器人控制系统。

10.如权利要求7所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述传感器组包括位置传感器、距离传感器、定位模块、陀螺仪和倾角传感器，其中，所述位置传感器采集机器人相对于绝缘子串的方位信息；所述距离传感器采集机器人距离绝缘子串的距离；所述定位模块采集机器人所处的经纬度信息；所述陀螺仪和倾角传感器分别采集机器人的姿态信息。

11.如权利要求7所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述机器人监视系统包括前视摄像头、后视摄像头、红外摄像头和紫外摄像头，所述前视摄像头观察机器人前方空域，包括机器人相对铁塔、绝缘子串的位置；所述后视摄像头观察机器人后方空域，包括机器人相对地面的位置信息；所述红外摄像头观察绝缘子串的发热点；所述紫外摄像头观察绝缘子串电晕放电的位置。

12.如权利要求7所述的一种飞行上下线绝缘子串检测机器人系统，其特征是：所述第三控制单元包括第三控制器，各个摄像头的视频信息传输给第三控制器，所述第三控制器接收机器人控制系统的控制信号，根据需要将各路视频信息的某一路单独显示或若干路视频信息合成一路信息。

13.一种可飞行上下线的绝缘子串检测机器人平台，其特征是：包括地面控制中心和如权利要求7-12中任一项所述的机器人系统，其特征是：所述地面控制中心包括地面控制系统和地面监控系统，其中：

所述地面控制系统包括第一无线数传收发模块、输入装置和控制器，所述第一无线数传收发模块接收来自机器人控制系统的反馈信息，所述控制器采集输入装置的动作信息，处理后形成控制指令；所述第一无线数传收发模块将控制指令发送给机器人控制系统；

所述地面监控系统，包括第二无线数传收发模块、解码模块和显示装置，所述第二无线数传收发模块接收来自机器人监视系统的视频信号，将该信号传输至解码模块得到视频信息；所述显示装置接收解码后的视频信息并实时显示。

14.如权利要求13所述的一种可飞行上下线的绝缘子串检测机器人平台，其特征是：所述第二无线数传收发模块包括视频接收机和视频发射机，所述视频发射机设置于机器人上，视频发射机接收来自第三控制单元处理后的视频信息，并发射，设置在地面控制中心的相适配的视频接收机接收到上述发射的信息，将接收到的视频发射机发射的信息传输至解码模块得到视频信息。

15.基于如权利要求7-12中任一项所述的系统或权利要求13-14中任一项所述的平台的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

对控制指令进行解析，转化为绝缘子串检测机器人的动作指令，控制绝缘子串检测机器人飞行平台的动作，带动移动平台飞至绝缘子串上方；监视系统通过摄像头对机器人周围的场景进行采集，利用目标检测技术从采集的图像中识别出绝缘子串，根据绝缘子串在图像中的位置以及摄像头坐标系与飞行平台坐标系的位置关系，调整飞行平台的航向，避开铁塔及金具，调整飞行至绝缘子串的正上方，并测算机器人与绝缘子串之间的距离，到达安全落串高度；移动平台旋转进行微调，移动轮腿调整至落串状态；

飞控系统根据监视系统传输过来的信息，实时调整飞行平台的姿态和高度；飞行平台带动整机进行下落，导向机构进入相邻绝缘子串中间进行导向；通过位置、距离、倾角传感器的判断确定飞行平台安全后，停止飞行平台的旋翼转动，机器人完全降落在绝缘子串上，完成自主落串过程；移动平台和检测机构在监控系统的作用下，启动移动及检测工作，实时接收及显示检测数据；

分别采集绝缘子串的发热点和电晕放电的位置信息，根据控制指令对采集的画面进行分割、合成、存储和/或显示，记录采集的绝缘子串状态；

根据控制指令，实时控制或调整机器人的动作与状态，进行不同检测点的数据的采集。

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