CN112357073B - 一种电力线路巡检用多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，包括二十四孔位机架，二十四孔位机架的周向上均匀分布有悬臂或多功能避障块，悬臂的自由端通过横臂连接至可转动式电机支架，可转动式电机支架的上端通过飞行电机连接至飞行桨叶，下端通过风力发电机连接至风力发电机桨叶，横臂及可转动式电机支架中设置有驱动机构；所述悬臂或多功能避障块通过固定螺钉与莫氏锥度孔连接，所述二十四孔位机架的下部设置有与莫氏锥度孔尾部连通的退出控制孔，所述退出控制孔与退出钥匙配合用于推出悬臂或多功能避障块。本发明在具有可靠性、可操作性、稳定性的同时，又保证该飞行器可适用于不同场地环境，可发现不同位置的缺陷；携带简单装置可进行线路消缺工作。

Description

一种电力线路巡检用多旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及电力线路巡检、现场安全监控等领域，具体涉及一种电力线路巡检用四、六、八、十二轴多旋翼飞行器。

背景技术

当前，电力线路巡检大都还是以人工为主导，机器为辅助工具，传统的人工巡线方法也普遍存在数据不直观、精度低、再利用程度不高、作业强度大、作业周期长以及地形复杂地区难以工作等缺点。近年来，飞行器逐步成为输电线路的重要巡检手段，它可以在发现隐蔽性缺陷、人工巡检难度大、安全风险高等问题上，提供规模化、智能化作业的解决方案，提高巡检效率和电网运行的可靠性。使得电网运检信息化、可视化、立体化、智能化，电力巡检也更高效、安全。采用飞行器系统获得的收益不仅仅在实际层面上得到体现，也极大地提升国网自动化电力系统的集成度，能有效促进相关项目的建设进度。

但是由于飞行器自身问题，在户外使用过程中要解决其电池工作时间短的问题；特殊环境下无法调整飞行姿态的问题；受飞行器摄像头位置设置的影响，在巡线过程中还是存在着有些缺陷缺难以发现；可利用飞行器进行线路消缺工作的机型不足；再加之大容量蓄电，充电时间长。造成户外工作时间较长，影响工作效率。因此，研究开发针对现有飞行器存在的不足之处，为确保了重要输电线路安全可靠运行提供可用机型己迫在眉捷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，以克服现有技术的缺陷，本发明在具有可靠性、可操作性、稳定性的同时，又保证该飞行器可适用于不同场地环境，可发现不同位置的缺陷；携带简单装置可进行线路消缺工作。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，包括二十四孔位机架，二十四孔位机架的周向上均匀分布有二十四个莫氏锥度孔，莫氏锥度孔中配合设置有悬臂或多功能避障块，且悬臂和多功能避障块均对称设置，悬臂的自由端通过能够与悬臂呈所需角度的横臂连接至可转动式电机支架，可转动式电机支架的上端通过飞行电机连接至飞行桨叶，下端通过风力发电机连接至风力发电机桨叶，横臂及可转动式电机支架中设置有用于驱动可转动式电机支架在横臂端部旋转的驱动机构；

所述二十四孔位机架的上部对称设置有5G网络天线和北斗天线，所述二十四孔位机架的上部中心位置设置有用于安装上高清摄像头的上监控摄像云台，上监控摄像云台的外侧设置有可拆卸的上监控摄像云台罩，所述二十四孔位机架的下部中心位置设置有下监控摄像云台，下监控摄像云台上连接有下高清摄像头，所述二十四孔位机架的下部还连接有支架，二十四孔位机架的内部设置有用于控制多旋翼飞行器的多功能全方位组合模块；

所述悬臂或多功能避障块通过固定螺钉与莫氏锥度孔连接，所述二十四孔位机架的下部设置有与莫氏锥度孔尾部连通的退出控制孔，所述退出控制孔与退出钥匙配合用于推出悬臂或多功能避障块。

进一步地，所述悬臂包括与莫氏锥度孔配合的第一莫氏锥度，第一莫氏锥度的一端设置有第一扁尾，第一扁尾上设置有银镍合金弹簧片触点组Ⅰ，第一莫氏锥度的另一端连接悬臂主体，第一莫氏锥度与悬臂主体之间设置有与固定螺钉配合的第一固定槽，悬臂主体中设置有第一锂聚合物电池组。

进一步地，所述多功能避障块包括与莫氏锥度孔配合的第二莫氏锥度，第二莫氏锥度的一端设置有第二扁尾，第二扁尾上设置有银镍合金弹簧片触点组Ⅲ，第二莫氏锥度的另一端连接多功能避障块主体，第二莫氏锥度与多功能避障块主体之间设置有与固定螺钉配合的第二固定槽，多功能避障块主体中设置有第二锂聚合物电池组。

进一步地，所述多功能避障块主体的自由端设置有超声波和红外避障系统Ⅰ、超声波和红外避障系统Ⅱ、航行灯、超声波和红外组合避障系统Ⅲ以及用于控制超声波和红外避障系统Ⅰ、超声波和红外避障系统Ⅱ、航行灯、超声波和红外组合避障系统Ⅲ开启和关闭的组合开关，所述航行灯采用红绿灯组合设置。

进一步地，所述莫氏锥度孔的尾部设置有与第一扁尾或第二扁尾配合的扁尾孔，扁尾孔中设置有能够与银镍合金弹簧片触点组Ⅰ或银镍合金弹簧片触点组Ⅲ接触的银镍合金弹簧片触点组Ⅱ，所述莫氏锥度孔的侧壁上还设置有用于安装固定螺钉的固定螺钉孔。

进一步地，所述驱动机构包括镶嵌在可转动式电机支架内部的内齿轮，内齿轮上啮合有外齿轮，所述外齿轮与安装在横臂中的正反驱动电机连接。

进一步地，所述多功能全方位组合模块内镶嵌4个传感器、12个模块及微处理器，具体包括：用于确定位置和多旋翼飞行器飞行姿态的加速度传感器，用于为多旋翼飞行器提供惯性导航和方向定位的磁传感器，用于实时检测多旋翼飞行器的飞行姿态的倾角传感器，用于监测和优化电能消耗的电流传感器，用于维持方向和飞行路径的惯性测量模块，用于使多旋翼飞行器在悬停和飞行的时候对周围保持监控的避障系统模块，用于拍摄被巡视物体的上、下监控摄像模块，用于将图像及视频传输给地面的视频传输模块，用于处理拍摄图像质量的图像采集模块，用于控制多旋翼飞行器飞行操控的飞行控制模块，用于监视多旋翼飞行器飞行轨迹的导航模块，用于在多旋翼飞行器飞行过程中进行风力发电的风力发电模块，用于控制分离发电模块产生电能为多旋翼飞行器进行充电的充电控制模块，用于控制耗电量和充电量保持一致的电池组合控制模块，用于分配组合飞行过程中所需悬臂数量和飞行动作顺序的悬臂分配模块，用于控制可转动式电机支架转动的电机支架驱动模块，用于连接4个传感器和12个模块的微处理器。

进一步地，所述电力线路巡检用多旋翼飞行器还包括与微处理器通信连接的多功能操作控制箱，所述多功能操作控制箱包括多功能触摸屏，多功能触摸屏通过转轴连接至操控盘。

进一步地，所述电力线路巡检用多旋翼飞行器还包括用于为悬臂和多功能避障块充电的充电器，充电器采用快速充电技术设计。所述充电器包括充电器本体以及对称设置在充电器本体上的若干充电莫氏锥度孔，充电莫氏锥度孔的底部设置有能够配合退出钥匙推出悬臂或多功能避障块的退出孔，充电莫氏锥度孔与退出孔之间设置有能够与银镍合金弹簧片触点组Ⅰ或银镍合金弹簧片触点组Ⅲ接触的银镍合金弹簧片触点组Ⅳ，充电器本体上还设置有充电指示灯。

进一步地，所述退出控制孔和退出钥匙的横截面均为椭圆形，且退出控制孔的椭圆直径大于退出钥匙椭圆直径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明在具有可靠性、可操作性、稳定性的同时，又保证该飞行器可适用于不同场地环境，又保证该飞行器可适用于各种复杂地形环境的线路巡检用多旋翼飞行器系统，可发现不同位置的缺陷；携带简单装置可进行线路消缺工作。

进一步地，本发明多功能全方位组合模块内镶嵌4个传感器和12个分模块及微处理器，是该多旋翼飞行器(飞行器)的心脏，是飞控系统的基础。实时监控、校准多旋翼飞行器姿态，确保飞行安全；电流传感器可用于监测和优化电能消耗，确保多旋翼飞行器内部电池充电和电机故障检测系统的安全；避障系统模块采用超声波避障系统和红外避障系统双系统设计，避免各系统存在的缺陷，为多旋翼飞行器飞行安全提供保障。可对多旋翼飞行器在悬停和飞行的时候对周围保持监控；而放在机身上方、下方和周边的超声波和红外避障系统，则可以在起飞、下降以及降落的时候避免速度太快碰到周边的障碍物或者地面，避免对周围的人或财物造成伤害，从而使多旋翼飞行器在巡检过程更安全，特别是复杂环境的飞行。上、下监控摄像模块是用来拍摄被巡视物体之用，该方式的设置可使多旋翼飞行器在水平飞行时，通过分别控制上监控摄像云台和下监控摄像云台，就可以同时看到来至上方和水平方向、下方和水平方向的物体，从而扩大了多旋翼飞行器勘测范围，也使多旋翼飞行器工作范围更广；视频传输模块用于图像传输给地面，也用于修正多旋翼飞行器的方向、高度、拍摄距离等。由于多旋翼飞行器搭载5G系统，使图像的实时传输更快捷、方便；多旋翼飞行器的导航模块搭载北斗系统，不受其他因素的影响，是飞行轨迹的监视系统；风力发电模块配合充电控制模块利用多旋翼飞行器飞行过程中，桨叶高速旋转产生的风力带动风力发电机的风力发电机桨叶高速旋转产生电流，给多旋翼飞行器搭载的所有锂聚合物电池组(第一锂聚合物电池组、第二锂聚合物电池组)充电，确保飞行时间，满足工作需要。

进一步地，多旋翼飞行器的悬臂采用莫氏锥度加扁尾设计，提高了飞行的稳定性。悬臂可按工作任务的复杂性，工作时间长短，。可组成单一的十二轴、八轴、六轴、四轴多旋翼飞行器，还可组成三个四轴一体和两个六轴一体的十二轴飞行器、和两个四轴一体的八轴飞行器，各阶段可依次飞行。

进一步地，电机支架驱动模块是用来控制可转动式电机支架转动的，多旋翼飞行器在输电线路巡查某一段特殊区域中或线路排除障碍物时，正常姿态飞行受限制就需要改变飞行姿态，电机支架驱动模块就可驱动可转动式电机支架旋转，即使多旋翼飞行器得机架倾斜一个角度，从而扩大了上下摄像头的拍摄角度和范围，具有对运行电网快速准确的隐患发现能力，满足各种巡检的需要。

进一步地，多旋翼飞行器的蓄电池采用分散式，分别镶嵌在悬臂和避障块内。再配合快速充电装置，可以大大减少充电时间。

综上，该多旋翼飞行器巡检功能在输电线路状态巡检和防灾减灾应用具有技术先进、实用性强，推广价值高等特点，为电力系统状态检修提供有力支撑。

附图说明

图1为本发明的多旋翼飞行器结构示意图；

图2为本发明的多旋翼飞行器结构剖视图；

图3为悬臂结构示意图；

图4为多旋翼飞行器的悬臂结构形式组合，其中(a)为十二轴多旋翼飞行器悬臂六组结构形式；(b)为八轴多旋翼飞行器悬臂四组结构形式；(c) 为六轴多旋翼飞行器悬臂三组结构形式；(d)为四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式；

图5为可转动式电机支架驱动机构结构示意图；

图6为二十四孔位机架上莫氏锥度孔结构示意图；

图7为多功能避障块结构示意图；

图8为多功能全方位组合模块示意图；

图9为退出钥匙结构示意图，其中(a)为主视图；(b)为(a)的B-B 剖面图；

图10为多功能操作控制箱示意图；

图11为多旋翼飞行器系统示意图；

图12为充电器结构示意图，其中(a)为剖视图；(b)为俯视图；

图13为四轴多旋翼飞行器示意图；

图14为六轴多旋翼飞行器示意图；

图15为八轴多旋翼飞行器示意图；

图16为Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4组合体多旋翼飞行器示意图；

图17为Ⅱ/6+Ⅲ/6合体多旋翼飞行器示意图；

图18为Ⅱ/4+Ⅲ/4组合体多旋翼飞行器示意图。

图中，1、二十四孔位机架，2、悬臂，3、飞行桨叶，4、多功能避障块， 5、位号，6、定向指示标志，7、5G网络天线，8、北斗天线，9、上监控摄像云台，10、上监控摄像云台罩，11、多功能全方位组合模块，12、飞行电机，13、可转动式电机支架，14、驱动机构，15、风力发电机，16、风力发电机桨叶，17、莫氏锥度孔，18、固定螺钉，19、下监控摄像云台，20、下高清摄像头，21、支架，22、退出控制孔，2-1、第一固定槽，2-2、第一锂聚合物电池组，2-3、银镍合金弹簧片触点组Ⅰ，2-4、第一扁尾，2-5第一莫氏锥度，3-1、内齿轮，3-2、外齿轮，3-3、正反转驱动电机；4-1、固定螺钉孔，4-2、扁尾孔，4-3、银镍合金弹簧片触点组Ⅱ，5-1、超声波和红外避障系统Ⅰ，5-2、超声波和红外避障系统Ⅱ，5-3、航行灯，5-4、超声波和红外组合避障系统Ⅲ，5-5、组合开关，5-6、第二固定槽，5-7、银镍合金弹簧片触点组Ⅲ，5-8、第二扁尾，5-9、第二莫氏锥度，5-10、第二锂聚合物电池组， 7-1、退出钥匙，10-1、充电莫氏锥度孔，10-2、银镍合金弹簧片触点组Ⅳ， 10-3、退出孔；10-4、充电指示灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1和图2，一种四、六、八、十二轴多旋翼飞行器，包括：二十四孔位机架1、悬臂2、飞行桨叶3、上横向360°和纵向180°监控摄像云台装置、下横向360°和纵向180°监控摄像云台装置、多方位传感器组、多功能避障系统、5G和北斗网络传输和定位及导航系统、多功能支架、锂聚合物电池组、航行灯、飞行桨叶主电机、飞行桨叶倾斜控制电机、飞行桨叶倾斜控制电推杆、小型风力发电机、多功能基站、微处理器、多功能操作控制箱等。图1中下侧箭头为十二轴多旋翼飞行器定向指示标志，上侧箭头为八轴多旋翼飞行器定向指示标志，下监控摄像云台19采用在水平、横滚、俯仰三轴设计，集成了三轴陀螺仪和加速度计，对下高清摄像头20有增稳的作用。

参见图3，悬臂2包括与莫氏锥度孔17配合的第一莫氏锥度2-5，第一莫氏锥度2-5的一端设置有第一扁尾2-4，第一扁尾2-4上设置有银镍合金弹簧片触点组Ⅰ2-3，第一莫氏锥度2-5的另一端连接悬臂主体，第一莫氏锥度 2-5与悬臂主体之间设置有与固定螺钉18配合的第一固定槽2-1，悬臂主体中设置有第一锂聚合物电池组2-2。

参见图4，根据不同工作需要飞行器的悬臂有四种15组结构形式组合(即组成十二轴、八轴、六轴、四轴等)。图4中悬臂结构形式中所标注的数字是相对应的莫氏锥度孔17的位号5，所标注的角度是飞行过程中横臂与悬臂2 之间的夹角。不同的轴数，夹角不同。当组成十二轴多旋翼飞行器时，悬臂 2选用图4中(a)十二轴多旋翼飞行器悬臂结构形式，共六组结构形式；单独组成八轴多旋翼飞行器时，悬臂2选用图4中(b)八轴多旋翼飞行器悬臂结构形式，共四组结构形式；单独组成六轴多旋翼飞行器时，悬臂2选用图 4中(c)六轴多旋翼飞行器悬臂结构形式，共三组结构形式；单独组成四轴多旋翼飞行器时，悬臂2选用图4中(d)四轴多旋翼飞行器悬臂结构形式，共两组结构形式。

参见图5，可转动式电机支架13的驱动机构14包括内齿轮3-1、外齿轮 3-2以及正反转驱动电机3-3，内齿轮3-1镶嵌在可转动式电机支架13内，外齿轮3-2与正反转驱动电机3-3连接，安装在悬臂2的横臂内，可转动式电机支架13可在悬臂2的横臂前端旋转。当正反转驱动电机3-3转动时带动外齿轮3-2一起转动，外齿轮3-2驱动内齿轮3-1旋转，从而使可转动式电机支架13转动一定角度。正反转驱动电机3-3正转或反转时，可转动式电机支架13转动的角度方向也不同。

参见图6，莫氏锥度孔17的尾部设置有与第一扁尾2-4或第二扁尾5-8 配合的扁尾孔4-2，扁尾孔4-2中设置有能够与银镍合金弹簧片触点组Ⅰ2-3 或银镍合金弹簧片触点组Ⅲ5-7接触的银镍合金弹簧片触点组Ⅱ4-3，所述莫氏锥度孔17的侧壁上还设置有用于安装固定螺钉18的固定螺钉孔4-1。

参见图7，多功能避障块4采用超声波避障系统和红外避障系统双系统设计，主要是因为红外和超声波技术，都需要主动发射光线、声波，所以对于反射的物体有要求，比如：红外线存在会被黑色物体吸收，会穿透透明物体，还会被其他红外线干扰；而超声波存在会被海绵等物体吸收，也容易被桨叶气流干扰。为避免上述存在的缺陷，故多功能避障块采用双避障系统设置，为多旋翼飞行器飞行安全提供保障。超声波和红外避障系统Ⅰ5-1是多旋翼飞行器上方物体的避障，超声波和红外避障系统Ⅱ5-2是多旋翼飞行器下方物体的避障，超声波和红外组合避障系统Ⅲ5-4是多旋翼飞行器周边物体的避障。组合开关5-5可以对超声波和红外避障系统、航行灯5-3进行开启和关闭，航行灯5-3采用红绿灯组合设置。

参见图8，多功能全方位组合模块内镶嵌4个传感器和12个分模块及微处理器，是该多旋翼飞行器(飞行器)的心脏，是飞控系统的基础。其中，加速度传感器是很多多旋翼飞行器的标配，主要用于确定位置和多旋翼飞行器的飞行姿态，在维持多旋翼飞行器飞行控制中起到关键的作用；磁传感器是多旋翼飞行器，电子罗盘供给要害性的惯性导航和方向定位体系的信息；倾角传感器用于实时检测多旋翼飞行器的飞行姿态，测量角度转换为信号发送给控制系统，控制系统通过无线电波传输到地面控制中心，校准多旋翼飞行器姿态，确保飞行安全；电流传感器可用于监测和优化电能消耗，确保多旋翼飞行器内部电池充电和电机故障检测系统的安全；惯性测量模块是维持方向和飞行路径的关键，通过感知方向将数据传输至中央处理器，从而指示方向和速度。避障系统模块可使多旋翼飞行器在悬停和飞行的时候对周围保持监控；而放在机身上方的超声波和红外避障系统Ⅰ5-1、下方的超声波和红外组合避障系统Ⅲ5-4和周边的超声波和红外避障系统Ⅱ5-2，则可以在起飞、下降以及降落的时候避免速度太快碰到周边的障碍物或者地面，避免对周围的人或财物造成伤害，从而也保护了多旋翼飞行器；上、下监控摄像模块是用来拍摄被巡视物体之用，该方式的设置可使多旋翼飞行器在水平飞行时，通过分别控制上监控摄像云台9和下监控摄像云台20，就可以看到来至上方和水平方向、下方和水平方向的物体，从而扩大了多旋翼飞行器勘测范围，也使多旋翼飞行器工作状态更安全；视频传输模块用于图像传输给地面，也用于修正多旋翼飞行器的方向、高度、拍摄距离等，搭载5G系统；图像采集模块是拍摄图像质量的处理模块；飞行控制模块是多旋翼飞行器飞行操控系统；导航模块是多旋翼飞行器飞行轨迹监视系统，搭载北斗系统；风力发电模块配合充电控制模块利用多旋翼飞行器飞行过程中，桨叶高速旋转产生的风力带动风力发电机15的风力发电机桨叶16高速旋转产生电流，给多旋翼飞行器搭载的所有锂聚合物电池组(第一锂聚合物电池组2-2、第二锂聚合物电池组5-10)充电；电池组合控制模块是用于将所有搭载的锂聚合物电池组组成多旋翼飞行器飞行所需要的电能，同时还要控制所有搭载的锂聚合物电池组耗电量和充电量一致；悬臂分配组合模块是用来分配组合飞行过程中所需悬臂数量，飞行动作顺序，例如搭载组合十二轴多旋翼飞行器，悬臂 2数量、形式的选择就要根据工作内容需求去选，工作任务单一，时间可控，可选择十二轴多旋翼飞行器悬臂六组结构形式组合而成；工作任务较复杂，工作时间长，则可选择两组六轴多旋翼飞行器悬臂三组结构形式组合而成，即双六轴多旋翼飞行器，相当于两个六轴多旋翼飞行器，可分两个阶段依次飞行；再也可选择三组四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式组合而成，即三个四轴多旋翼飞行器，相当于三个四轴多旋翼飞行器，可分三个阶段依次飞行；另外，八轴多旋翼飞行器也可选择四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式双组合而成，相当于两个四轴多旋翼飞行器，可分两个阶段依次飞行。电机支架驱动模块是用来控制可转动式电机支架13转动的，多旋翼飞行器在输电线路巡查某一段特殊区域中或线路排除障碍物时，正常姿态飞行受限制就需要改变飞行姿态，电机支架驱动模块就可驱动可转动式电机支架13旋转，即使多旋翼飞行器得机架1倾斜一个角度，从而满足各种需要。微处理器是多旋翼飞行器(飞行器)的心脏，连接着其他4个传感器和12个模块，起着承上启下的作用，又承载多旋翼飞行器和多功能操作控制箱之间的联系。

参见图9，退出钥匙7-1的工作部分设计为斜式椭圆面，与退出控制孔 22的椭圆孔相匹配，差异在于退出控制孔22的椭圆直径大于退出钥匙7-1 的椭圆面直径。便于退出钥匙7-1的椭圆面在退出控制孔22中形成一个小杠杆，方便多功能避障块4和悬臂2在退出钥匙7-1转动时轻易退出。

参见图10，为多功能操作控制箱示意图，其中：多功能显示屏为多功能触摸屏，可以通过转轴合扣在操控盘上。Ⅱ/4表示四轴二级开关，即开和关；Ⅲ/4表示四轴三级开关，即开和关及二级动作；Ⅳ/4表示四轴四级开关，即开和关及三级动作；Ⅱ/6表示六轴二级开关，即开和关；Ⅲ/6表示六轴三级开关，即开和关及二级动作。

操作控制箱体上有两个天线，是为了和多旋翼飞行器进行多方位联通而设置的；操控盘上设有总开关(灯光)，为该设备开启键，飞行器连通指示灯亮起，表明与多旋翼飞行器连接成功；上云台舵可以控制多旋翼飞行器上监控摄像云台9的动作，上监控摄像云台9的高清摄像头可水平方向旋转 360°，纵向旋转180°。左右操作舵柄使上高清摄像头可沿水平方向旋转，上下操作舵柄可使上高清摄像头沿纵向转动。下云台舵可以控制多旋翼飞行器下监控摄像云台19的动作，下监控摄像云台19的下高清摄像头20可水平方向旋转360°，纵向旋转俯仰角+50°～140°。左右操作舵柄可使下高清摄像头沿水平方向旋转，上下操作舵柄可使下高清摄像头沿纵向转动；电光蜂鸣器是为监控多旋翼飞行器过程中出现故障报警而设置的，当多旋翼飞行器自身某部件出现故障，电光蜂鸣器就会发出蜂鸣和闪光，同时多旋翼飞行器微处理器通过天线将故障部位传送给操作控制箱，在多功能显示屏上反映出来。某个悬臂2上锂聚合物电池组2-2或多功能避障块4上第二锂聚合物电池组5-10，出现电量消耗过大的问题，也可在多功能显示屏上反映出来；电量指示灯式反应操作控制箱耗电情况。左摇杆，控制多旋翼飞行器在水平位置上的前后左右移动；右摇杆，控制多旋翼飞行器的上升下降、原地顺时针/逆时针旋转；旋翼分组合组开关主要是用来控制多旋翼飞行器悬臂2结构形式组合成后，飞行依次顺序。打开旋翼模式锁开关，再选择相应的旋翼分组合组开关，如选Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4飞行模式，就打开Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4三联组合开关，锁上旋翼模式锁开关程序锁定，设置完成，多旋翼飞行器在飞行过程中就可以依次操控Ⅱ/4、Ⅲ/4、Ⅳ/4飞行顺序。当锁上旋翼模式锁开关程序锁定，在多旋翼飞行器飞行过程中其他飞行模式是锁定状态，防止误碰打开其他开关。打开Ⅱ/4开关，关闭Ⅲ/4和Ⅳ/4开关，先飞的是Ⅱ/4模式，Ⅲ/4 和Ⅳ/4模式在关闭状态。打开Ⅲ/4开关，关闭Ⅱ/4开关，飞行的就是Ⅲ/4模式，Ⅱ/4和Ⅳ/4模式在关闭状态。打开Ⅳ/4开关，飞行的就是Ⅳ/4模式，Ⅱ /4和Ⅲ/4模式在关闭状态。如选Ⅱ/6+Ⅲ/6模式或选Ⅱ/4+Ⅲ/4模式飞行，操作顺序参考Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4飞行模式。Ⅲ/4、Ⅳ/4和Ⅲ/6开关通过微处理器与多功能避障块4的航行灯5-3关联，即在这三种模式下飞行时，某位号5 上的多功能避障块4的航行灯5-3由红变绿，为操作者指明机头方向。

特殊区域中或线路排除障碍物时，多旋翼飞行器正常姿态飞行受限制就需要改变飞行姿态时，打开电机支架转动舵开关，操作电机支架转动舵就可驱动可转动式电机支架13转动一定角度，改变多旋翼飞行器飞行姿态。工作结束后，操作电机支架转动舵驱动可转动式电机支架13回转正常状态，即可恢复多旋翼飞行器常态飞行。当需要给所有锂聚合物电池组补充电量时，打开风力发电开关，风力发电机开始发电工作。打开一键返回开关，多旋翼飞行器就可自动返回。

参见图11，多旋翼飞行器系统主要由动力系统，飞控系统，电力系统，通信系统机体构架、载荷、地面操控等组成，动力系统由电调、电机、桨叶、电机操控等构成；飞控系统由操控箱、上下云台、微处理器、组合模块、执行机构等构成；电力系统由电池、配电器，发电系统等构成；通信系统由天线、信息接收和发送，定位系统等构成；机体构架由机架、悬臂等构成；载荷由数据传输、上下摄像机、避障雷达等构成；地面操控由数据处理、人机互动，地面测控等构成。

参见图12，充电器有12个孔位供悬臂2和多功能避障块4充电之用，孔位同样采用莫氏锥度孔设置，即充电莫氏锥度孔10-1。银镍合金弹簧片触点组Ⅳ10-2和悬臂2上的银镍合金弹簧片触点组Ⅰ、多功能避障块4上的银镍合金弹簧片触点组Ⅲ相匹配，并能良好的接触，可直接连接220v交流电。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明可以组合成四轴多旋翼飞行器、六轴多旋翼飞行器、八轴多旋翼飞行器和十二轴多旋翼飞行器；还有变化成Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4飞行模式的多旋翼飞行器、Ⅱ/6+Ⅲ/6飞行模式的多旋翼飞行器；另外，八轴多旋翼飞行器也可变化成Ⅱ/4+Ⅲ/4飞行模式的多旋翼飞行器。

首先根据需求电力生产施工现场的需要，组装满足输电线路状态、杆塔结构区域情况、故障现场区域所需求的组合成四轴或六轴或八轴或十二轴多旋翼飞行器。再根据所需组合的多旋翼飞行器轴数，选择相对应的悬臂2结构形式，即选择图4中的四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式或六轴多旋翼飞行器悬臂三组结构形式或八轴多旋翼飞行器悬臂四组结构形式或十二轴多旋翼飞行器悬臂六组结构形式。再将选好的悬臂2按顺序依次插入二十四孔位机架1相对应的位号5中，然后旋转固定螺钉18，通过二十四孔位机架1 上固定螺钉孔4-1旋入伸进悬臂2的第一固定槽2-1内，锁住拧紧悬臂2。注意二十四孔位机架1上的下侧箭头标识的定向指示标志6，并以其为起点，按顺时针插入1～23相应的位号5中。

如需组合Ⅱ/4+Ⅲ/4+Ⅳ/4飞行模式就要选择图4中，四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式三组来组合多旋翼飞行器，即组成三架四轴多旋翼飞行器的合体。该合体在整个飞行过程中有两次变向，Ⅲ/4结构形式下的多旋翼飞行器启动时，位于20^#位号的多功能避障块4上的航行灯5-3在微处理器控制下自动红色变为绿色，其他孔位的多功能避障块4上的航行灯5-3为红色；Ⅳ/4结构形式下的多旋翼飞行器启动时，位于0^#位号的多功能避障块4上的航行灯5-3在微处理器控制下自动红色变为绿色，其他位号的多功能避障块 4上的航行灯5-3为红色；绿色灯光为操作者操作多旋翼飞行器变向提供目标。变向后要马上调节上监控摄像云台9和下监控摄像云台19的摄像方向；如需组合Ⅱ/6+Ⅲ/6飞行模式就要选择图4中，六轴多旋翼飞行器悬臂三组结构形式两组来组合多旋翼飞行器，即组成两架六轴多旋翼飞行器的合体。该合体在整个飞行过程中有一次变向，Ⅲ/6结构形式下的多旋翼飞行器启动时，位于21^#位号的多功能避障块4上的航行灯5-3在微处理器控制下自动红色变为绿色，其他位号的多功能避障块4上的航行灯5-3为红色；操作者操作多旋翼飞行器上监控摄像云台9和下监控摄像云台19的摄像方向也要随之调节；如需组合Ⅱ/4+Ⅲ/4飞行模式就要选择图4中，四轴多旋翼飞行器悬臂两组结构形式两组来组合多旋翼飞行器，即组成两架四轴多旋翼飞行器的合体。该合体在整个飞行过程中有一次变向，Ⅲ/4结构形式下的多旋翼飞行器启动时，位于19^#位号的多功能避障块4上的航行灯5-3在微处理器控制下自动红色变为绿色，其他位号的多功能避障块4上的航行灯5-3为红色；操作者操作多旋翼飞行器上监控摄像云台9和下监控摄像云台19的摄像方向也要随之调节；这三种合体组合的多旋翼飞行器为长时间工作创造了条件。

悬臂2尾部采用莫氏锥度和扁尾设计，与二十四孔位机架1上莫氏锥度孔17和扁尾孔4-2相匹配，增加悬臂2与二十四孔位机架1结合的稳定性，扁尾可防止飞行过程中悬臂2发生转动，影响飞行安全。悬臂2插好后二十四孔位机架1上所剩孔位，都可插入多功能避障块4，然后旋入固定螺钉18，通过二十四孔位机架1上固定螺钉孔4-1旋入伸进多功能避障块4的第二固定槽5-6内，锁住拧紧多功能避障块4。打开多功能避障块4上组合开关5-5，开启超声波和红外避障系统Ⅰ5-1，超声波和红外避障系统Ⅱ5-2，超声波和红外组合避障系统Ⅲ5-4，航行灯5-3。多个多功能避障块4可全方位保障多旋翼飞行器的保障性能，大大提升多旋翼飞行器飞行安全；同样多功能避障块4也采用莫氏锥度和扁尾设计，与二十四孔位机架1上莫氏锥度孔17和扁尾孔相匹配，增加多功能避障块4与二十四孔位机架1结合的稳定性，扁尾可防止飞行过程中多功能避障块4发生转动，影响飞行安全。

当所有悬臂2和多功能避障块4插入二十四孔位机架1孔位后，悬臂2 扁尾上的银镍合金弹簧片触点组Ⅰ2-3和多功能避障块4扁尾上的银镍合金弹簧片触点组Ⅲ5-7与二十四孔位机架1上莫氏锥度孔17内的银镍合金弹簧片触点组Ⅱ4-3相接通，使悬臂2内的第一锂聚合物电池组2-2相对号位两两相并联，多功能避障块4内的第二锂聚合物电池组5-10相对号位也两两相并联，并联好后的锂聚合物电池组在微处理器的作用下，串联成一组大的锂聚合物电池组，为多旋翼飞行器飞行提供电能。

打开多旋翼飞行器上的上监控摄像云台罩10，露出上监控摄像云台9；将下高清摄像头20安装在下监控摄像云台19上。工作完毕后，卸下下高清摄像头20，收回保护箱中；再扣上上监控摄像云台罩10，保护好上监控摄像云台9。上监控摄像云台的设置扩大了多旋翼飞行器监控范围，使原来难以发现的缺陷变为容易了。即真对输电线路某处缺陷或存在的问题，可以进行全方位360°拍摄，为处理方法和解决方案提供了强有力的依据。

按下多功能操作控制箱的总开关就可以和插接好的多旋翼飞行器对接了，总开关红绿灯闪烁停止，绿灯亮起接通完成。这时就可以用多功能操作控制箱上的开关、舵杆、摇杆操控多旋翼飞行器了。

悬臂2内的锂聚合物电池组和多功能避障块4内的锂聚合物电池组充电，一是分别将悬臂2和多功能避障块4插入充电器内接通220V交流电，为其充电；二是插接好的多旋翼飞行器，整机接通220V交流电为其充电；三是在飞行过程中打开风力发电机开关，利用飞行电机12，带动飞行桨叶4高速旋转，产生高速向下风力，吹动风力发电机桨叶16，带动飞行电机12高速旋转产生电流为悬臂2内的锂聚合物电池组和多功能避障块4内的锂聚合物电池,补充电量。

充电器孔位同样采用莫氏锥度孔设置。银镍合金弹簧片触点组Ⅳ10-2和悬臂2上的银镍合金弹簧片触点组Ⅰ2-3、多功能避障块4上的银镍合金弹簧片触点组Ⅲ5-7相匹配，并能良好的接触。充电器上设有充电指示灯10-4，用来显示锂聚合物电池组是否充满。悬臂2和多功能避障块4内的锂聚合物电池组充满后，用退出钥匙7-1插入充电器的退出孔10-3，转动退出钥匙7-1 就可将悬臂2或多功能避障块4取出来。

多旋翼飞行器的支架21是保障其安稳降落的重要支撑，采用超高强度碳纤维制作，确保结实、抗冲击、耐用。同时上面还配设有不同位置的绑扎环，用输电线路清障捆绑其他小工具和设备之用。

多旋翼飞行器搭载北斗系统和5G传输系统，通过北斗天线8连通北斗导航；5G网络天线7与多功能操作控制箱互通，传递视频图像和多旋翼飞行器飞行轨迹。

多旋翼飞行器支架配有220v交流电插孔、多个USB插孔(3.0)、多个 USB-C插孔、多个4KHD插孔；USB插孔和USB-C插孔是为捆绑设备提供电源之用；4KHD插孔是为同电脑互传数据用，也可为自身软件升级之用。 220v交流电插孔为充电接通电源之用。

Claims (10)

1.一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，包括二十四孔位机架(1)，二十四孔位机架(1)的周向上均匀分布有二十四个莫氏锥度孔(17)，莫氏锥度孔(17)中配合设置有悬臂(2)或多功能避障块(4)，且悬臂(2)和多功能避障块(4)均对称设置，悬臂(2)的自由端通过能够与悬臂(2)呈所需角度的横臂连接至可转动式电机支架(13)，可转动式电机支架(13)的上端通过飞行电机(12)连接至飞行桨叶(3)，下端通过风力发电机(15)连接至风力发电机桨叶(16)，横臂及可转动式电机支架(13)中设置有用于驱动可转动式电机支架(13)在横臂端部旋转的驱动机构(14)；

所述二十四孔位机架(1)的上部对称设置有5G网络天线(7)和北斗天线(8)，所述二十四孔位机架(1)的上部中心位置设置有用于安装上高清摄像头的上监控摄像云台(9)，上监控摄像云台(9)的外侧设置有可拆卸的上监控摄像云台罩(10)，所述二十四孔位机架(1)的下部中心位置设置有下监控摄像云台(19)，下监控摄像云台(19)上连接有下高清摄像头(20)，所述二十四孔位机架(1)的下部还连接有支架(21)，二十四孔位机架(1)的内部设置有用于控制多旋翼飞行器的多功能全方位组合模块(11)；

所述悬臂(2)或多功能避障块(4)通过固定螺钉(18)与莫氏锥度孔(17)连接，所述二十四孔位机架(1)的下部设置有与莫氏锥度孔(17)尾部连通的退出控制孔(22)，所述退出控制孔(22)与退出钥匙(7-1)配合用于推出悬臂(2)或多功能避障块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述悬臂(2)包括与莫氏锥度孔(17)配合的第一莫氏锥度(2-5)，第一莫氏锥度(2-5)的一端设置有第一扁尾(2-4)，第一扁尾(2-4)上设置有银镍合金弹簧片触点组Ⅰ(2-3)，第一莫氏锥度(2-5)的另一端连接悬臂主体，第一莫氏锥度(2-5)与悬臂主体之间设置有与固定螺钉(18)配合的第一固定槽(2-1)，悬臂主体中设置有第一锂聚合物电池组(2-2)。

3.根据权利要求2所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述多功能避障块(4)包括与莫氏锥度孔(17)配合的第二莫氏锥度(5-9)，第二莫氏锥度(5-9)的一端设置有第二扁尾(5-8)，第二扁尾(5-8)上设置有银镍合金弹簧片触点组Ⅲ(5-7)，第二莫氏锥度(5-9)的另一端连接多功能避障块主体，第二莫氏锥度(5-9)与多功能避障块主体之间设置有与固定螺钉(18)配合的第二固定槽(5-6)，多功能避障块主体中设置有第二锂聚合物电池组(5-10)。

4.根据权利要求3所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述多功能避障块主体的自由端设置有超声波和红外避障系统Ⅰ(5-1)、超声波和红外避障系统Ⅱ(5-2)、航行灯(5-3)、超声波和红外组合避障系统Ⅲ(5-4)以及用于控制超声波和红外避障系统Ⅰ(5-1)、超声波和红外避障系统Ⅱ(5-2)、航行灯(5-3)、超声波和红外组合避障系统Ⅲ(5-4)开启和关闭的组合开关(5-5)，所述航行灯(5-3)采用红绿灯组合设置。

5.根据权利要求3所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述莫氏锥度孔(17)的尾部设置有与第一扁尾(2-4)或第二扁尾(5-8)配合的扁尾孔(4-2)，扁尾孔(4-2)中设置有能够与银镍合金弹簧片触点组Ⅰ(2-3)或银镍合金弹簧片触点组Ⅲ(5-7)接触的银镍合金弹簧片触点组Ⅱ(4-3)，所述莫氏锥度孔(17)的侧壁上还设置有用于安装固定螺钉(18)的固定螺钉孔(4-1)。

6.根据权利要求3所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述驱动机构(14)包括镶嵌在可转动式电机支架(13)内部的内齿轮(3-1)，内齿轮(3-1)上啮合有外齿轮(3-2)，所述外齿轮(3-2)与安装在横臂中的正反驱动电机(3-3)连接。

7.根据权利要求6所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述多功能全方位组合模块内镶嵌4个传感器、12个模块及微处理器，具体包括：用于确定位置和多旋翼飞行器飞行姿态的加速度传感器，用于为多旋翼飞行器提供惯性导航和方向定位的磁传感器，用于实时检测多旋翼飞行器的飞行姿态的倾角传感器，用于监测和优化电能消耗的电流传感器，用于维持方向和飞行路径的惯性测量模块，用于使多旋翼飞行器在悬停和飞行的时候对周围保持监控的避障系统模块，用于拍摄被巡视物体的上、下监控摄像模块，用于将图像及视频传输给地面的视频传输模块，用于处理拍摄图像质量的图像采集模块，用于控制多旋翼飞行器飞行操控的飞行控制模块，用于监视多旋翼飞行器飞行轨迹的导航模块，用于在多旋翼飞行器飞行过程中进行风力发电的风力发电模块，用于控制分离发电模块产生电能为多旋翼飞行器进行充电的充电控制模块，用于控制耗电量和充电量保持一致的电池组合控制模块，用于分配组合飞行过程中所需悬臂数量和飞行动作顺序的悬臂分配模块，用于控制可转动式电机支架转动的电机支架驱动模块，用于连接4个传感器和12个模块的微处理器。

8.根据权利要求7所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述电力线路巡检用多旋翼飞行器还包括与微处理器通信连接的多功能操作控制箱，所述多功能操作控制箱包括多功能触摸屏，多功能触摸屏通过转轴连接至操控盘。

9.根据权利要求3所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述电力线路巡检用多旋翼飞行器还包括用于为悬臂(2)和多功能避障块(4)充电的充电器，所述充电器包括充电器本体以及对称设置在充电器本体上的若干充电莫氏锥度孔(10-1)，充电莫氏锥度孔(10-1)的底部设置有能够配合退出钥匙(7-1)推出悬臂(2)或多功能避障块(4)的退出孔(10-3)，充电莫氏锥度孔(10-1)与退出孔(10-3)之间设置有能够与银镍合金弹簧片触点组Ⅰ(2-3)或银镍合金弹簧片触点组Ⅲ(5-7)接触的银镍合金弹簧片触点组Ⅳ(10-2)，充电器本体上还设置有充电指示灯(10-4)。

10.根据权利要求1所述的一种电力线路巡检用多旋翼飞行器，其特征在于，所述退出控制孔(22)和退出钥匙(7-1)的横截面均为椭圆形，且退出控制孔(22)的椭圆直径大于退出钥匙(7-1)椭圆直径。

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