CN114014156B - 一种采用无人机高空精准吊装的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用无人机高空精准吊装的装置，包括无人机、起吊挂钩、高空悬吊组件和绝缘操作绳，无人机上设有两个脱钩器，脱钩器上设有连接绝缘绳，起吊挂钩包括连接部，以及悬挂段，悬挂段上设有限位部，绝缘操作绳的一端悬挂在需挂设的工器具或装置上；本发明的优点：由于在需挂设的工器具或装置上悬挂的绝缘操作绳，因此在无人机飞行过程中，无人机能带动绝缘连接绳实现整个吊装装置的转向，因此能有效的控制高空作业中控制吊装装置的方向姿态，而且能通过绝缘操作绳来控制工器具或装置的空中摆动，从而提高了安全性能，另外，本发明还提供了一种采用无人机高空精准吊装的方法，采用上述的装置。

Description

一种采用无人机高空精准吊装的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种采用无人机高空精准吊装的装置及方法。

背景技术

随着无人机技术发展，无人机在高空作业中的应用越来越广泛，包括运输工器具、挂设装置等作业，利用无人机可将工器具、装置等直接送至高空作业点位，方便快捷，然而，无人机在高空作业中的控制方法尚有缺漏，其负责装置运输、挂设、拆除等任务时，仅是只使用绳索等吊起装置，无法实现有效控制起吊装置空中姿态和方向，仍需高空作业人员配合，或由地面人员暴力拆除，安全风险大。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种采用无人机高空精准吊装的装置，无人机在高空作业中能有效控制吊装装置的姿态方向，从而提高了装置的挂设质量。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种采用无人机高空精准吊装的装置，包括无人机、起吊挂钩、高空悬吊组件和绝缘操作绳，所述无人机上设有两个脱钩器，且两个脱钩器关于竖直轴线对称的设置在无人机上，所述脱钩器上设有与起吊挂钩相连的连接绝缘绳，所述起吊挂钩包括与连接绝缘绳相连的连接部，以及与高空悬吊组件相连的悬挂段，所述连接部设置在悬挂段上，所述悬挂段上设有防止高空悬吊组件脱落的限位部，所述绝缘操作绳的一端悬挂在需挂设的工器具或装置上，所述绝缘操作绳的另一端延伸至地面，操作人员通过所述绝缘操作绳来控制工器具或装置的摆动。

优选的，所述高空悬吊组件包括圆环，所述圆环固定在需挂设的工器具或装置上。

优选的，所述连接部包括水平横档和连接环，所述水平横档的两端均设有一个连接环，所述悬挂段包括支撑段和挂钩段，所述支撑段的顶端与水平横档相连，所述限位部设置支撑段和挂钩段之间。

优选的，所述限位部为形成在支撑段和挂钩段之间的U形限位环，所述U形限位环上设有限位槽，所述限位槽的深度为3～4cm。

优选的，所述支撑段包括两根相互平行的支撑杆，所述支撑杆的顶端设有与水平横档相连的翻边，所述支撑杆的底端与U形限位环的一端相连，所述挂钩段包括两根倾斜杆和封闭环，所述倾斜杆的一端与U形限位环的另一端相连，所述倾斜杆的另一端通过封闭环连接，且所述倾斜杆与水平轴线之间设有夹角a，且所述夹角a等于30～40°。

优选的，所述限位槽的内壁与圆环外侧壁之间具有1～2mm的单边间隙。

优选的，所述连接环与水平横档为一体式结构，且所述水平横档的长度为L，其中L＝30～60cm,所述连接环的直径等于连接绝缘绳的直径。

优选的，所述圆环的直径为D1，且所述D1＝20～60cm。

优选的，所述连接绝缘绳的直径不大于绝缘操作绳的直径。

另外，本发明还提供了一种采用无人机高空精准吊装的方法，采用上述所述采用无人机高空精准吊装的的装置，所述方法依次包括以下步骤：

步骤一：将高空悬吊组件和绝缘操作绳分别安装在需挂设的工器具或装置上；

步骤二：将连接绝缘绳的一端安装在起吊挂钩上，连接绝缘绳的另一端安装在无人机的脱钩器上；

步骤三：将步骤一安装后的高空悬吊组件安装在步骤二安装后的起吊挂钩上，并使工器具或装置与无人机的重心保持在一条垂直线上；

步骤四：将步骤三安装后的无人机进行起飞操作，地面操作人员通过辅助的无人机或摄像机确定作业位置、无人机的飞行状态及装置的空中姿态，并引导无人机飞行至导线的相应位置；

步骤五：通过控制无人机的位置以及控制装置的方向将装置对准挂设导线完成挂设；

步骤六：调节无人机的位置使连接绝缘绳松弛，使起吊挂钩脱出高空悬吊组件后无人机返回地面。

综上所述，本发明的优点：通过起吊挂钩将安装有高空悬吊组件的工器具或装置进行起吊，然后通过连接绝缘绳将起吊挂钩与无人机相连，由于在需挂设的工器具或装置上悬挂的绝缘操作绳，因此在无人机飞行过程中，无人机能带动连接绝缘绳实现整个吊装装置的转向，因此能有效的控制高空作业中控制吊装装置的方向姿态，而且能通过绝缘操作绳来控制工器具或装置的空中摆动，从而提高了安全性能，其次，在无人机上设置与连接绝缘绳的脱钩器，当无人机在空中失控或其他意外情况发生时，可立即打开脱钩器，使绳索脱出，随即稳住无人机，避免进一步意外发生，而且脱钩器设置有两个，可以控制吊装装置的转向，且设置成对称设置在无人机上，能保持无人机重心的平衡，整个吊装过程无需人员登杆作业，降低高空作业风险，减员增效明显，也可适用在水塘或复杂地形地区，拓展了高空作业的适用场景，而且通过高空悬吊组件与工器具及装置相连，能根据不同类型的工器具及装置选择高空悬吊组件的不同连接方式，通用性强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种采用无人机高空精准吊装的装置的结构示意图；

图2为本发明中高空悬吊组件的结构示意图；

图3为本发明中起吊挂钩的左视图；

图4为本发明中起吊挂钩的主视图。

附图标记：

1无人机、2起吊挂钩、21连接部、211水平横档、212连接环、22悬挂段、221支撑段、222挂钩段、223支撑杆、224翻边、225倾斜杆、226封闭环、23限位部、231限位槽、3高空悬吊组件、31圆环、4绝缘操作绳、5脱钩器、6连接绝缘绳、7导线。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2、图3和图4所示，一种采用无人机高空精准吊装的装置，包括无人机1、起吊挂钩2、高空悬吊组件3和绝缘操作绳4，本实施例中的无人机1采用大疆M600六旋翼无人机1，载重量为6kg，而且绝缘操作绳4为至少一根，所述无人机1上设有两个脱钩器5，且两个脱钩器5关于竖直轴线对称的设置在无人机1上，两个脱钩器5之间间隔越大，无人机1提供的扭矩越大，控制转向的效果越好，所述脱钩器5上设有与起吊挂钩2相连的连接绝缘绳6，所述起吊挂钩2包括与连接绝缘绳6相连的连接部21，以及与高空悬吊组件3相连的悬挂段22，所述连接部21设置在悬挂段22上，所述悬挂段22上设有防止高空悬吊组件3脱落的限位部23，所述绝缘操作绳4的一端悬挂在需挂设的工器具或装置上，所述绝缘操作绳4的另一端延伸至地面，操作人员通过所述绝缘操作绳4来控制工器具或装置的摆动。

通过起吊挂钩2将安装有高空悬吊组件3的工器具或装置进行起吊，然后通过连接绝缘绳将起吊挂钩2与无人机1相连，由于在需挂设的工器具或装置上悬挂的绝缘操作绳4，因此在无人机1飞行过程中，无人机1能带动连接绝缘绳实现整个吊装装置的转向，因此能有效的控制高空作业中控制吊装装置的方向姿态，而且能通过绝缘操作绳4来控制工器具或装置的空中摆动，其次，在无人机1上设置与连接绝缘绳的脱钩器5，当无人机1在空中失控或其他意外情况发生时，可立即打开脱钩器5，使绳索脱出，随即稳住飞机，避免进一步意外发生，而且脱钩器5设置有两个，可以控制吊装装置的转向，且设置成对称设置在无人机1上，能保持无人机1重心的平衡，整个吊装过程无需人员登杆作业，降低高空作业风险，减员增效明显，也可适用在水塘或复杂地形地区，拓展了高空作业的适用场景，而且通过高空悬吊组件3与工器具及装置相连，能根据不同类型的工器具及装置选择高空悬吊组件3的不同连接方式，通用性强。

所述高空悬吊组件3包括圆环31，所述圆环31通过基座32固定在需挂设的工器具或装置上，本实施例中的圆环31可通过焊接方式固定在挂设的工器具或装置上，也可以在圆环31的底端设置开口，通过开口卡接工器具或装置，然后通过螺钉固定安装，提高了高空悬吊组件3的固定质量，而且能减少工器具或装置在高空悬吊组件3上的晃动，所述圆环31的直径为D1，且所述D1＝20～60cm，当D1小于20cm时，受到空中风力舞动及无人机1定位摆动的影响，起吊挂钩2难以进入高空悬吊组件3，当D1大于60cm时，高空悬吊组件3对装置重心影响过大，且无人机1转动时更易使高空悬吊组件3弯曲，难以控制装置，本实施例中的圆环31采用铁制备而成，所述连接绝缘绳的直径不大于绝缘操作绳4的直径，本实施例中的连接绝缘绳采用φ4mm×7m的绝缘绳，能大大减少连接绝缘绳的重量，从而减少无人机1的的吊装重量，进一步提高无人机1的飞行效率，由于绝缘操作绳4为操作人员手动控制装置的摆动，因此，通过重量大的绝缘操作绳4，能良好的控制摆动质量，另外，本装置可适用于非带电作业，当在非带电作业条件下，本实施例中的连接绝缘绳和绝缘操作绳可通过普通绳子代替。

所述连接部21包括水平横档211和连接环212，所述水平横档211的两端均设有一个连接环212，所述悬挂段22包括支撑段221和挂钩段222，所述支撑段221的顶端端与水平横档211相连，所述限位部23设置支撑段221和挂钩段222之间，本实施例中的连接部21和悬挂段22均采用铁丝制备而成，能有效的减轻重量，而且能保证强度，将连接部21设置成水平横档211和连接环212，连接环212能实现连接绝缘绳6的快速固定，本实施例中的连接环212中的通孔为竖直通孔，方便连接绝缘绳6的穿入固定，水平横档211的设置，能使整个连接部21具有良好的扭矩，将悬挂段22设置成支撑段221和挂钩段222，通过支撑段221实现对水平横档211的支撑固定，能提高整个水平横档211的强度，减少水平横档211的弯曲，提高了使用寿命，所述限位部23为形成在支撑段221和挂钩段222之间的U形限位环，所述U形限位环上设有限位槽231，所述限位槽231的深度为h，且h＝3～4cm，将限位部23设置成U形限位环，能实现支撑段221和挂钩段222的快速连接，而且能提高限位质量，限位槽231的深度h设置成3～4cm，起吊过程中圆环31不易脱出。

所述支撑段221包括两根相互平行的支撑杆223，所述支撑杆223的顶端设有与水平横档211相连的翻边224，翻边224不仅能增大支撑杆223与水平横档211的接触面积，提高支撑杆223与水平横档211的固定质量，而且能对水平横档211起到一定的支撑功能，保证水平横档211的直线度，所述支撑杆223的底端与U形限位环的一端相连，所述挂钩段222包括两根倾斜杆225和封闭环226，所述倾斜杆225的一端与U形限位环的另一端相连，所述倾斜杆225的另一端通过封闭环226连接，且所述倾斜杆225与水平轴线之间设有夹角a，且所述夹角a等于30～40°，将挂钩段222包括两根倾斜杆225和封闭环226，由于封闭环226将两个倾斜杆225形成一个封闭式的结构，能防止挂钩不能良好挂设到高空悬吊组件3中，倾斜杆225能方便整个悬挂段22进入圆环31内，所述限位槽231的内壁与圆环31外侧壁之间具有1～2mm的单边间隙，不仅能快速的实现圆环31安装在限位槽231内，而且能减少圆环31与限位槽231之间的晃动，方便挂设后圆环31与限位槽231的快速分离。

所述连接环212与水平横档211为一体式结构，且所述水平横档211的长度为L，其中L＝30～60cm,所述连接环212的直径等于连接绝缘绳的直径，将连接环212与水平横档211设置成一体式结构，能简化连接环212与水平横档211之间的安装工艺，提高连接环212与水平横档211之间的连接强度，避免吊装过程中连接环212的分离，提高吊装的安全性能，将水平横档211的长度L设置成30～60cm，当L小于30cm时，扭矩不够无法带动装置，当L大于60cm时，由于重量挂设在中心位置，两端起吊，横档有可能弯曲。

实施例二

本实施例还公开了一种采用无人机高空精准吊装的方法，采用实施例一所述采用无人机高空精准吊装的的装置，所述方法依次包括以下步骤：

步骤一：将高空悬吊组件3和绝缘操作绳4分别安装在需挂设的工器具或装置上；

步骤二：将连接绝缘绳的一端安装在起吊挂钩2上，连接绝缘绳的另一端安装在无人机1的脱钩器5上；

步骤三：将步骤一安装后的高空悬吊组件3安装在步骤二安装后的起吊挂钩2上，并使工器具或装置与无人机1的重心保持在一条垂直线上；

步骤四：将步骤三安装后的无人机1进行起飞操作，地面操作人员通过辅助的无人机或摄像机确定作业位置、无人机1的飞行状态及装置的空中姿态，并引导无人机1飞行至导线的相应位置；

步骤五：通过控制无人机1的位置以及控制装置的方向将装置对准挂设导线7完成挂设；

步骤六：调节无人机1的位置使连接绝缘绳松弛，使起吊挂钩2脱出高空悬吊组件3后无人机1返回地面。

以500kV线路导线上安装拆除起重滑车作业过程为例：高空作业人员登塔手动挂设装置时：登塔并转位至横担15分钟，进入导线到达作业位置10分钟，挂设传递滑车5分钟，拆除滑车5分钟，离开导线8分钟，转位返回地面10分钟，共计53分钟，其中，登塔转位过程中，作业人员需要多次调整位置，并与地面人员配合，避免下挂绝缘绳缠绕塔材，采用本发明时：无人机1起飞完成挂设8分钟，无人机1起飞拆除5分钟，共计10分钟，与原作业方式相比，塔上作业人员人数由2人配合作业降至0人，时间减少43分钟。

当需要拆除工器具或装置时，只需将无人机1与起吊挂钩2通过连接绝缘绳相连，然后在起吊挂钩2上悬挂一根绝缘操作绳4，通过地面人员控制绝缘操作绳4而防止起吊挂钩2在空中的摆动，然后借助辅助无人机确定作业位置、无人机1飞行状态及起吊挂钩2空中姿态，并引导无人机1飞行至相应位置，通过连接绝缘绳调整起吊挂钩2的方向，以及控制无人机1的位置将起吊挂钩2挂入装置主体顶端高空悬吊组件3内，吊起装置返回地面，实现拆除。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种采用无人机高空精准吊装的装置，其特征在于：包括无人机、起吊挂钩、高空悬吊组件和绝缘操作绳，所述无人机上设有两个脱钩器，且两个脱钩器关于竖直轴线对称的设置在无人机上，所述脱钩器上设有与起吊挂钩相连的连接绝缘绳，所述起吊挂钩包括与连接绝缘绳相连的连接部，以及与高空悬吊组件相连的悬挂段，所述连接部设置在悬挂段上，所述悬挂段上设有防止高空悬吊组件脱落的限位部，所述绝缘操作绳的一端悬挂在需挂设的工器具或装置上，所述绝缘操作绳的另一端延伸至地面，操作人员通过所述绝缘操作绳来控制工器具或装置的摆动，所述高空悬吊组件包括圆环，所述圆环固定在需挂设的工器具或装置上，所述连接部包括水平横档和连接环，所述水平横档的两端均设有一个连接环，所述悬挂段包括支撑段和挂钩段，所述支撑段的顶端与水平横档相连，所述限位部设置支撑段和挂钩段之间，所述限位部为形成在支撑段和挂钩段之间的U形限位环，所述U形限位环上设有限位槽，所述限位槽的深度为h，且h=3～4cm，所述支撑段包括两根相互平行的支撑杆，所述支撑杆的顶端设有与水平横档相连的翻边，所述支撑杆的底端与U形限位环的一端相连，所述挂钩段包括两根倾斜杆和封闭环，所述倾斜杆的一端与U形限位环的另一端相连，所述封闭环用于连接两根倾斜杆的另一端，且所述倾斜杆与水平轴线之间设有夹角a，且所述夹角a=30～40°，所述连接绝缘绳的直径不大于绝缘操作绳的直径。

2.根据权利要求1所述的一种采用无人机高空精准吊装的装置，其特征在于：所述限位槽的内壁与圆环外侧壁之间具有1～2mm的单边间隙。

3.根据权利要求1所述的一种采用无人机高空精准吊装的装置，其特征在于： 所述连接环与水平横档为一体式结构，且所述水平横档的长度为L，其中L=30～60cm,所述连接环的直径等于连接绝缘绳的直径。

4.根据权利要求1所述的一种采用无人机高空精准吊装的装置，其特征在于：所述圆环的直径为D1，且所述D1=20～60cm。

5.一种采用无人机高空精准吊装的方法，采用权利要求1-4任一项所述的装置，所述方法依次包括以下步骤：

步骤一：将高空悬吊组件和绝缘操作绳分别安装在需挂设的工器具或装置上；

步骤二：将连接绝缘绳的一端安装在起吊挂钩上，连接绝缘绳的另一端安装在无人机的脱钩器上；

步骤三：将步骤一安装后的高空悬吊组件安装在步骤二安装后的起吊挂钩上，并使工器具或装置与无人机的重心保持在一条垂直线上；

步骤四：将步骤三安装后的无人机进行起飞操作，地面操作人员通过辅助 的无人机或摄像机确定作业位置、无人机的飞行状态及装置的空中姿态，并引导无人机飞行至导线的相应位置；

步骤五：通过控制无人机的位置以及控制装置的方向将装置对准挂设导线完成挂设；

步骤六：调节无人机的位置使连接绝缘绳松弛，使起吊挂钩脱出高空悬吊组件后无人机返回地面。