CN112977821A - 一种输电线路巡检飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种输电线路巡检飞行器，包括机身本体、机臂、旋翼组件、切换装置、行走轮组件和检测装置；检测装置安装于机身本体，且包括紫外成像仪、红外热成像仪和可见光成像仪；行走轮组件包括位于机身本体顶部的行走轮；至少一根机臂为可弯折机臂，旋翼组件在随可弯折机臂弯折过程中具有飞行位置和行走位置，处于飞行位置的旋翼组件驱动飞行器飞行，处于行走位置的旋翼组件驱动飞行器通过行走轮在输电线缆行走；切换装置控制旋翼组件在飞行位置和行走位置之间切换。如此设计，飞行器可在输电线缆上悬挂，既拉近了与检测对象之间的距离，提高检测性能，还能降功耗，延长工作时长。另外还可通过行走轮在输电线缆上的行走，提高灵活性。

Description

一种输电线路巡检飞行器

技术领域

本申请涉及输电线路检测装置技术领域，尤其涉及一种输电线路巡检飞行器。

背景技术

输电线路在投入运行后，由于表面粗糙不均、污秽、结构缺陷、导体接触不良等原因，会引起设备场强分布不均，造成电晕、电弧等放电现象。然而电晕、电弧等问题会影响输电线路的正常运行。

鉴于此，需要对输电线路进行定期巡检，以保证输电线路长时间安全运行。目前输电线路巡检方式包括人工巡检与人机巡检，人工巡检方式多采用车载或者徒步方式，将检测仪器运输至设定位置，将巡检仪器对准巡检对象进行检测，此种方式效率较低且安全性较差，且受场地限制严重，无法适用山林、湖泊等不方便到达的位置；而人机巡检方式多采用无人机携检测仪器巡检，无人机将检测仪器提升至预设高度，检测仪器在预设高度对输电线路进行检测。

但是目前无人机续航能力有限，巡航距离和悬停时间较短，从而导致检测范围较小，检测时间较短，应用场景具有很大的局限性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种输电线路巡检飞行器，以解决现有巡检飞行器检测范围和检测时间有限的问题。

本申请实施例提供了一种输电线路巡检飞行器，包括机身本体、机臂、旋翼组件、切换装置、行走轮组件和检测装置；

所述检测装置安装于所述机身本体，且包括紫外成像仪、红外热成像仪和可见光成像仪；

所述行走轮组件包括安装于所述机身本体顶部的连接杆以及安装于所述连接杆顶端的行走轮，所述行走轮可悬挂行走于输电线缆；

所述机身本体外周设置有多根所述机臂，每根所述机臂的末端均设置有所述旋翼组件；至少一根所述机臂为可弯折机臂，所述旋翼组件在随所述可弯折机臂弯折过程中具有飞行位置和行走位置，处于所述飞行位置的所述旋翼组件驱动所述输电线路巡检飞行器飞行，处于所述行走位置的所述旋翼组件驱动所述输电线路巡检飞行器通过所述行走轮在所述输电线缆行走；

所述切换装置驱动所述可弯折机臂弯折以使所述旋翼组件在所述飞行位置和所述行走位置之间切换。

在一种可能的实施方式中，所述旋翼组件包括第一驱动电机和旋翼叶片，所述第一驱动电机驱动所述旋翼叶片绕第一轴线转动；所述可弯折机臂绕第二轴线弯折；所述第二轴线垂直于所述第一轴线；所述行走轮的转动轴线平行于所述第二轴线，且垂直于所述第一轴线。

在一种可能的实施方式中，所述可弯折机臂包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段安装于所述机身本体，所述第二连接段绕所述第二轴线可转动安装于所述第一连接段，所述可弯折机臂在转动过程中具有平直状态和弯折状态；所述旋翼组件在所述可弯折机臂运动至所述平直状态时处于所述飞行位置，在所述可弯折机臂运动至所述弯折状态时处于所述行走位置。

在一种可能的实施方式中，所述切换装置包括第二驱动电机和传动机构，所述第二驱动电机安装于所述第一连接段或所述机身本体；所述传动机构设置于所述第二连接段和所述第二驱动电机之间，所述第二驱动电机通过所述传动机构驱动所述第二连接段转动。

在一种可能的实施方式中，所述传动机构包括啮合配合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定安装于所述第二连接段，且以所述第二轴线为中轴线；所述第二齿轮安装于所述第二驱动电机的输出轴。

在一种可能的实施方式中，所述传动机构包括第一弹性件、牵引绳和收线轮；所述第一弹性件设置于所述第一连接段和所述第二连接段之间，所述可弯折机臂在所述第一弹性件的作用下运动至所述平直状态；所述牵引绳一端连接于所述第二连接段，另一端连接于所述收线轮，所述第二驱动电机驱动所述收线轮正反转以收放所述牵引绳。

在一种可能的实施方式中，所述行走轮组件包括所述连接杆、所述行走轮和安装杆，所述连接杆底端与所述机身本体相连；所述安装杆绕与所述第二轴线平行的轴线可转动安装于所述连接杆的顶端，所述安装杆在远离所述连接杆的一侧设置有两个所述行走轮，两个所述行走轮分置于所述安装杆转动位置的两侧。

在一种可能的实施方式中，所述机身本体上悬挂有挂载云台，所述检测装置安装于所述挂载云台，所述挂载云台调整改变所述检测装置的检测方向。

在一种可能的实施方式中，所述机身本体包括蓄电池、控制芯片和无线通信装置，所述控制芯片控制所述输电线路巡检飞行器运动和所述检测装置工作，接收所述检测装置的检测结果并通过所述无线通信装置发出。

在一种可能的实施方式中，所述机身本体外周面上设置有与所述蓄电池连接的太阳能板。

本申请实施例提供的输电线路巡检飞行器在使用时，可通过行走轮组件在输电线缆上悬挂，处于悬挂状态的输电线路巡检飞行器可控制检测装置进行检测工作，既拉近了与检测对象之间的距离，提高检测性能，还能降低输电线路巡检飞行器的飞行功耗，延长工作时长。另外，还可以控制可弯折机臂弯折以使旋翼组件运动至行走位置，处于行走位置的旋翼组件可驱动输电线路巡检飞行器通过行走轮在输电线缆上的行走，实现检测位置的调整，或者移动至下一巡检位置，从而提高输电线路巡检飞行器的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种输电线路巡检飞行器结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种输电线路巡检飞行器俯视图；

图3为图1中可弯折机臂的结构示意图；

图4为图1中可弯折机臂处于弯折状态的结构示意图；

图5为图1中行走轮组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-机身本体、2-起落架、3-检测装置、4-挂载云台、5-行走轮组件、51-行走轮、52-安装杆、53-连接杆、6-旋翼组件、61-第一驱动电机、62-旋翼叶片、7-机臂、71-第一连接段、72-第二连接段。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种输电线路巡检飞行器结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种输电线路巡检飞行器俯视图，如图1和图2所示，该输电线路巡检飞行器包括机身本体1、机臂7、旋翼组件6、起落架2、行走轮组件5、挂载云台4和检测装置3。本申请实施例中的输电线路巡检飞行器可以为四旋翼飞行器或者六旋翼飞行器等，可以根据起飞重量和巡航距离等因素确定，本文以四旋翼飞行器为例进行描述。

该输电线路巡检飞行器环绕机身本体1外周均匀设置有四根机臂7，每根机臂7自机身本体1朝向外侧延伸，且在远离机身的末端设置有旋翼组件6，四个旋翼组件6处于正方形四角顶点的位置。

旋翼组件6包括第一驱动电机61和旋翼叶片62，第一驱动电机61固定安装于机臂7，旋翼叶片62安装于第一驱动电机61的输出轴，旋翼叶片62在第一驱动电机61的作用下绕轴高速旋转，以驱动输电线路巡检飞行器运动。定义旋翼叶片62的转动轴线为第一轴线，第一轴线即第一驱动电机61输出轴的轴线；定义机臂7所在直线为第一直线，第一轴线垂直于第一直线。

四根机臂7中至少一根机臂7为可弯折的可弯折机臂，例如在图2所示的实施例中，横向延伸的两根机臂7均为可弯折机臂，而纵向延伸的两根机臂7均为不可弯折的机臂7。

图3为可弯折机臂的结构示意图，如图3所示，可弯折机臂包括第一连接段71和第二连接段72，第一连接段71固定安装于机身本体1，第二连接段72通过第一转轴可转动安装于第一连接段71远离机身本体1的末端，旋翼组件6设置于第二连接段72远离第一连接段71的末端。定义第一转轴所在轴线为第二轴线，第二轴线也即第二连接段72相对于第一连接段71转动的转动轴线。第二轴线垂直于第一轴线，且垂直于第一直线。

第二连接段72在第一转轴作用下可相对于第一连接段71绕第二轴线弯折，可弯折机臂在弯折过程中具有第二连接段72与第一连接段71平齐的平直状态，以及第二连接段72朝向第一连接段71下方转动设定角度后的弯折状态，图3中可弯折机臂所处的状态即平直状态，图4中可弯折机臂所处的状态即弯折状态。前文所述的第一直线即可弯折机臂处于平直状态时所在的延伸直线。

请继续参考图3和图4，可弯折机臂处于平直状态时，旋翼组件6所处位置定义为飞行位置，处于飞行位置的旋翼组件6可以产生竖直方向的驱动力。可弯折机臂处于平直状态时，旋翼组件6所处位置定义为行走位置，处于行走位置的旋翼组件6能够产生水平方向的驱动力。

输电线路巡检飞行器设置有驱动第二连接段72在平直状态和弯折状态之间切换的切换装置，切换装置包括第二驱动电机和传动机构，第二驱动电机安装于机身本体1或者第一连接段71，通过传动机构带动第二连接段72相对于第一连接段71绕第二轴线转动，以实现可弯折机臂在平直状态和弯折状态之间切换。

本实施例中，传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮固定设置于第二连接段72靠近第一连接段71的一端，且与第一转轴同轴设置。第二齿轮与第一齿轮啮合配合，且第二齿轮安装于第二驱动电机的输出轴，第二驱动电机带动第一齿轮转动，第一齿轮转动带动第二齿轮转动，即带动第二连接段72转动。

为了限制第二连接段72的转动范围，第二连接段72和第二连接段72之间设置有第一限位结构，在第一限位结构的限制下，第二连接段72仅能在平直状态和弯折状态之间转动，以此保证该输电线路巡检飞行器运动的可靠性。

在一种可能的实施方式中，传动机构包括第一弹性件、牵引绳和收线轮，第一弹性件设置于第一连接段71和第二连接段72之间，在第一弹性件弹性力的作用下，可弯折机臂处于平直状态。牵引绳一端连接于第二连接段72，另一端连接于收线轮；收线轮可转动安装于第一连接段71或者机身本体1，第二驱动电机安装于收线轮的一侧，并驱动收线轮正反转动，正反转动的收线轮能够收放牵引绳，收紧牵引绳的过程中带动第二连接段72克服第一弹性件的弹性力弯折，以使可弯折机臂切换至弯折状态；在释放牵引绳的过程，第二连接段72在第一弹性件的作用下切换至平直状态。

请继续参考图1，机身本体1上设置有朝向下方的起落架2，起落架2将机身本体1支撑于地面一定高度，以方便输电线路巡检飞行器的起飞和降落。机身本体1的下方位置连接有挂载云台4，挂载云台4位于机身本体1下方起落架2之间的位置，检测装置3安装于挂载云台4，且在挂载云台4的带动下检测角度可调，从而提高检测装置3检测的灵活性。

输电线路的巡检通常包括红外热成像检测、紫外成像检测和可见光检测。

红外热成像检测可以检测各种致热型设备的温度，或者明火现象，实时监测物体表面温度变化，从而检测火花放电或电弧放电阶段的发热缺陷；

紫外成像检测通过检测和记录电晕和表面放电过程中辐射的紫外线，能够直观有效地检测到电晕、电弧等放电现象。

可见光检测则通过拍照的方式检测输电线路的外观状态。

基于此，检测装置3包括红外热成像仪、紫外成像仪和可见光成像仪。

上述检测装置3挂载于该输电线路巡检飞行器，输电线路巡检飞行器将检测装置3提升至目标高度，并在目标高度通过检测装置3对输电线路进行巡检，通过输电线路巡检飞行器能够拉近检测装置3与检测对象的距离，近距离的检测能够提高检测结果的准确性。

机身本体1中设置有蓄电池、控制芯片、无线通信装置和第一连接端子。在检测装置3与挂载云台4连接时，检测装置3上的第二连接端子与第一连接端子配合，以实现与机身本体1的信号和电力传输。控制芯片控制该输电线路巡检飞行器的运动，并控制挂载云台4和检测装置3工作。控制芯片同时接收到检测装置3的检测结果，并通过无线通信装置发出。

蓄电池用于存储供该输电线路巡检飞行器工作的电能。可选的，机身本体1的外周面还设置有太阳能板，太阳能板与蓄电池相连，可以利用太阳能对蓄电池进行充电。

行走轮组件5设置于机身本体1的上方，且位于两可弯折机臂之间。图5为行走轮组件的结构示意图，如图5所示，该行走轮组件5包括连接杆53和安装杆52，连接杆53一端与机身本体1相连，另一端连接有安装杆52。安装杆52设置于连接杆53的一侧，且在中间位置通过第二转轴安装于连接杆53的顶端，第二转轴的轴线与第二轴线平行。安装杆52对应第二转轴的两侧，在远离连接杆53的侧面设置有两个行走轮51，行走轮51的转动轴线平行于第二轴线，也就是说，行走轮51的行走方向垂直于第二轴线。行走轮51的外周面具有V型槽，如此设计可悬挂于于输电线缆，并在输电线缆上行走。

使用时，控制输电线路巡检飞行器飞行至输电线缆附近，且行走轮51位于输电线缆上方的位置后，控制各旋翼组件6停止旋转，在重力作用下，行走轮51的V型槽卡在输电线缆上方，输电线路巡检飞行器在输电线缆上悬挂，处于悬挂状态的输电线路巡检飞行器可控制检测装置3进行检测工作，既拉近了与检测对象之间的距离，提高检测性能，还能降低输电线路巡检飞行器的飞行功耗，延长工作时长。

输电线路巡检飞行器在输电线缆上方悬挂时，还可以控制可弯折机臂运动至弯折状态，处于弯折状态的可弯折机臂上的旋翼组件6运动至行走位置，控制处于行走位置的旋翼组件6转动，其他机臂7上的旋翼组件6停止转动，转动的旋翼组件6可产生驱动力，该驱动力驱动输电线路巡检飞行器通过行走轮51在输电线缆上的行走，实现检测位置的调整，或者移动至下一巡检位置，从而提高输电线路巡检飞行器的灵活性。

通过上述描述可知，处于行走位置的旋翼组件6产生驱动输电线路巡检飞行器通过行走轮51在输电线缆上行走的驱动力，优选的，旋翼组件6的第一轴线朝向斜上方，以产生斜向下的驱动力，该驱动力一方面驱动输电线路巡检飞行器通过行走轮51在输电线缆上行走的驱动力，另一方面将输电线路巡检飞行器抵压在输电线缆上，保证运行的可靠性。

在一种可能的实施方式中，连接杆53沿高度方向滑动安装于机身本体1，机身本体1和连接杆53之间设置有第二弹性件，第二弹性件拉动连接杆53处于收回位置；行走轮51挂载于输电线缆后，连接杆53克服第二弹性件的弹性力被拉出。机身本体1还设置有位置传感器，连接杆53被拉出至设定位置后位置传感器被触发，依次检测该输电线路巡检飞行器挂载状态，保证飞行控制的可靠性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，上文所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路巡检飞行器，其特征在于：包括机身本体、机臂、旋翼组件、切换装置、行走轮组件和检测装置；

所述检测装置安装于所述机身本体，且包括紫外成像仪、红外热成像仪和可见光成像仪；

所述行走轮组件包括安装于所述机身本体顶部的连接杆以及安装于所述连接杆顶端的行走轮，所述行走轮可悬挂行走于输电线缆；

所述机身本体外周设置有多根所述机臂，每根所述机臂的末端均设置有所述旋翼组件；至少一根所述机臂为可弯折机臂，所述旋翼组件在随所述可弯折机臂弯折过程中具有飞行位置和行走位置，处于所述飞行位置的所述旋翼组件驱动所述输电线路巡检飞行器飞行，处于所述行走位置的所述旋翼组件驱动所述输电线路巡检飞行器通过所述行走轮在所述输电线缆行走；

所述切换装置驱动所述可弯折机臂弯折以使所述旋翼组件在所述飞行位置和所述行走位置之间切换。

2.根据权利要求1所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述旋翼组件包括第一驱动电机和旋翼叶片，所述第一驱动电机驱动所述旋翼叶片绕第一轴线转动；所述可弯折机臂绕第二轴线弯折；所述第二轴线垂直于所述第一轴线；所述行走轮的转动轴线平行于所述第二轴线，且垂直于所述第一轴线。

3.根据权利要求2所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述可弯折机臂包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段安装于所述机身本体，所述第二连接段绕所述第二轴线可转动安装于所述第一连接段，所述可弯折机臂在转动过程中具有平直状态和弯折状态；所述旋翼组件在所述可弯折机臂运动至所述平直状态时处于所述飞行位置，在所述可弯折机臂运动至所述弯折状态时处于所述行走位置。

4.根据权利要求3所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述切换装置包括第二驱动电机和传动机构，所述第二驱动电机安装于所述第一连接段或所述机身本体；所述传动机构设置于所述第二连接段和所述第二驱动电机之间，所述第二驱动电机通过所述传动机构驱动所述第二连接段转动。

5.根据权利要求4所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述传动机构包括啮合配合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定安装于所述第二连接段，且以所述第二轴线为中轴线；所述第二齿轮安装于所述第二驱动电机的输出轴。

6.根据权利要求4所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述传动机构包括第一弹性件、牵引绳和收线轮；所述第一弹性件设置于所述第一连接段和所述第二连接段之间，所述可弯折机臂在所述第一弹性件的作用下运动至所述平直状态；所述牵引绳一端连接于所述第二连接段，另一端连接于所述收线轮，所述第二驱动电机驱动所述收线轮正反转以收放所述牵引绳。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述行走轮组件包括所述连接杆、所述行走轮和安装杆，所述连接杆底端与所述机身本体相连；所述安装杆绕与所述第二轴线平行的轴线可转动安装于所述连接杆的顶端，所述安装杆在远离所述连接杆的一侧设置有两个所述行走轮，两个所述行走轮分置于所述安装杆转动位置的两侧。

8.根据权利要求1所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述机身本体上悬挂有挂载云台，所述检测装置安装于所述挂载云台，所述挂载云台调整改变所述检测装置的检测方向。

9.根据权利要求1所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述机身本体包括蓄电池、控制芯片和无线通信装置，所述控制芯片控制所述输电线路巡检飞行器运动和所述检测装置工作，接收所述检测装置的检测结果并通过所述无线通信装置发出。

10.根据权利要求9所述的输电线路巡检飞行器，其特征在于：所述机身本体外周面上设置有与所述蓄电池连接的太阳能板。

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