CN114865699A - 一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法，涉及电机能量回馈控制技术领域。控制方法涉及以下步骤：开发板实时，但不同时获取独立供电的旋翼电机母线和行走电机当前工作电压，确定电机工作状态，根据回馈能量不同电压值，控制电路切换装置切换电路到相应的回馈能量控制电路。其中若回馈能量电压低于设定值，则通过高阻值电阻消耗，产生的热量供驱动器辅助加热；否则两种电机产生的回馈能量相互反馈到供电电池中。若电池满电，回馈能量供传感器使用。本发明提出了多电机能量回馈控制方法，解决了飞走巡检机器人多个电机在飞走模式频繁切换时，电机制动而产生能量回馈，对电机驱动器造成损害的问题，提高了机器人能量利用率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法，属于高压输电线巡检机器人电机能量回馈控制技术领域。
背景技术
高压输电线作为电力高质量传输媒介，有着十分重要的作用。而由于其具有一定的危险性，按照国家规定，在野外常采用铁塔承载高空架线的方式，极易受到外界环境影响而产生损坏，威胁人民生命财产安全，阻碍正常用电需求。因此需要对输电线路进行定期的巡检工作，目前更多的采用人工和巡检机器人巡检。
由于野外环境的不确定性以及高空线路巡检的不便性，人工巡检危险性很大，随着机器人技术的发展，巡检机器人巡检逐渐取代人工。而巡检机器人的安全性和续航能力是巡检工作能否顺利高效开展的关键。由于巡检线路上存在多种障碍，主要为塔头、防震锤等，飞走巡检机器人需要频繁切换沿线行走和飞行越障的模式。在模式切换时，行走电机和旋翼电机快速减速运行，由于频繁快速制动，电机短时间内有很大的能量回馈，会产生很高的泵升电压。由于驱动器和电机之间基本以线路直接相连，如果此时系统没有配备消耗电阻或者能量回馈单元，能量就没有消耗的地方，产生的回馈能量就有可能冲高驱动器实时工作电压，超出驱动器允许的最大电压值，导致驱动器损坏，威胁巡检机器人安全，不符合电力线巡检工作的安全要求。
对于具有多个电机工作的飞走巡检机器人，回馈的能量将更为复杂，用于处理回馈能量的线路将更为复杂，电机产生的回馈能量电压有时无法达到锂电池的充电电压，若以过低电压对锂电池进行充电，则会造成锂电池损坏。因此不同的回馈能量需要进行相应不同处理。而目前采用的处理方式较为单一，且效率不高。单纯利用电阻对回馈能量进行消耗，会使系统整体能量利用效率降低，机器热量增加，且热量得不到有效的利用，而单纯增加能量回馈电路无法对复杂的回馈能量进行高效利用，还会对锂电池产生危害，严重制约了机器的实际使用时长，威胁机器安全性能。
对于共用一个驱动器的多个电机同时制动时，可能处于不同工作状态，部分电机处于电动机工作状态，需要进行正常供电，而部分电机处于发电运行状态，会产生回馈能量，无法进行有效的均衡；
传统巡检机器人多采用一套锂电池供电系统，而由于锂电池不可同时处于充电和放电状态，阻碍回馈能量的回收；
对电机能量回馈状态的判断需要对电机工作电压进行检测，而检测方法多采用额外的电压检测器，增加了机器成本；
因此为提高飞走巡检机器人安全性能和续航能力，降低飞走巡检机器人成本，需要对其产生的回馈能量采用更适合的控制方法，更合理的供电系统和电压检测方法。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法，旨在解决飞走巡检机器人频繁切换行走和飞行两种模式时，电机短时间内有很大的能量回馈，产生很高的泵升电压，损害电机驱动器的问题。同时优化供电系统和电压检测方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
提出一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法：飞走巡检机器人正常运行，当飞行至正确位置降落到电力线后，飞走巡检机器人采用旋翼电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；之后飞走巡检机器人正常沿线行走过程中，需要飞行跃过电力线塔架时，飞走巡检机器人采用行走电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；
所述旋翼电机能量回馈控制方法，包括以下步骤：
S1：飞走巡检机器人处于正常运行状态，当降落到电力线后，开发板(317)发送控制信号，六个旋翼电机制动，行走电机(315)待启动；
S2：开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态。当确定共用母线工作电压方向为负即六个旋翼电机总体处于发电运行状态，开发板(317)对共用母线上回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于行走电机供电锂电池(311)充电电压，若否则执行步骤S3，若是则执行步骤S4；
S3：开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗。温度传感器(323)对预启动的行走电机驱动器(312)的温度进行检测，若行走电机驱动器(312)温度低于设定温度，启动加热系统对行走电机驱动器(312)进行加热，由高阻值消耗电路中高阻值电阻(322)产生的热量供行走电机驱动器(312)辅助加热使用；若行走电机驱动器(312)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S4：开发板(317)实时检测并判断行走电机供电锂电池(311)电压是否为满电电压。若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至行走电机供电电池充电控制电路，旋翼电机回馈能量先经过共享母线，剩余能量过稳压器3(313)、稳流器3(314)后，回馈到行走电机供电锂电池(311)中，对行走电机供电锂电池(311)进行充电，之后执行S6；若是，则执行步骤S5；
S5：开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器2(318)、稳流器2(319)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S6：开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态。当确定工作电压值为0即旋翼电机处于停止工作状态，或电压方向为正即六个旋翼电机总体处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止；
所述的行走电机能量回馈控制方法包括以下步骤：
S7：飞走巡检机器人处于正常运行状态，飞走巡检机器人沿线行走过程中，需要飞行跃过电力线塔架时，开发板(317)发送控制信号，行走电机(315)制动，六个旋翼电机待启动；
S8：开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过当前工作电压方向确定行走电机(315)工作状态。当确定电压方向为负即行走电机(315)处于发电运行状态，开发板(317)对回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于旋翼电机供电锂电池(301)充电电压，若否则执行步骤S9，若是则执行步骤S10；
S9、开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗。温度传感器(323)对预启动的旋翼电机驱动器(302)的温度进行检测，若旋翼电机驱动器(302)温度低于设定温度，则启动加热系统对旋翼电机驱动器(302)进行加热，由高阻值消耗电路中的高阻值电阻(322)产生的热量供旋翼电机驱动器(302)辅助加热使用；若旋翼电机驱动器(302)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S10、开发板(317)实时检测并判断旋翼电机供电锂电池(301)电压是否为满电电压。若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至旋翼电机供电锂电池充电控制电路，回馈能量先经过稳压器1(303)、稳流器1(304)后，回馈到旋翼电机供电锂电池(301)中，对旋翼电机供电锂电池(301)进行充电，之后执行S12；若是，则执行步骤S11；
S11、开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器3(313)、稳流器3(314)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S12、开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过工作电压方向确定行走电机(315)工作状态。当确定工作电压值为0即行走电机(315)处于停止工作状态，或电压方向为正即行走电机(315)处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止；
所述控制方法，基于一种飞走巡检机器人，包含：飞行模块、行走模块、检测模块、控制模块和能量回馈模块。所述飞行模块包括：机舱(202)、机臂(203)、旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、六个旋翼电机、旋翼(206)、多种传感器(320)；所述行走模块包括：支架(201)、挂线臂(204)、行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、行走电机(315)和行走轮(205)；所述检测模块包括：开发板(317)；所述控制模块包括：传感器供电锂电池(316)、开发板(317)、电路切换装置(321)；所述能量回馈模块包括：稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(314)、高阻值电阻(322)；所述六个旋翼电机包括：旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)；所述传感器包括：机载全球定位仪(GPS)、数据传输器、图像传输器和温度传感器(323)；所述开发板(317)既属于检测模块，也属于控制模块；
进一步地，所述机臂(203)以所述机舱(202)为中心对称布置，每个机臂(203)远离机舱的一端分别安装所述的旋翼电机和旋翼(206)；
进一步地，所述挂线臂(204)底端安装在所述的机舱(202)的上表面，所述行走轮(205)安装在所述挂线臂(204)的上端，所述行走轮(205)由安装于行走轮(205)内部的行走电机(315)驱动；
进一步地，所述机载全球定位仪(GPS)、数据传输器和图像传输器安装于所述机舱上表面；
进一步地，所述旋翼电机驱动器(302)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(313)、开发板(317)安装于机舱(202)内，所述温度传感器(323)安装于所述旋翼电机驱动器(302)和所述行走电机驱动器(312)上表面；
进一步地，所述支架(201)安装在所述机舱(202)下表面，所述机器人行走电机供电锂电池(311)、旋翼电机供电锂电池(301)和传感器供电锂电池(316)安装于支架(201)上；
进一步地，所述飞走巡检机器人的电子元器件组成六种电路，所述六种电路分别为：行走电机供电电路、旋翼电机供电电路、高阻值消耗电路、行走电机供电锂电池充电控制电路、旋翼电机供电锂电池充电控制电路、传感器供电控制电路。所述六种电路均与所述电路切换装置相连；
进一步地，所述行走电机供电电路元器件连接顺序依次为：行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、行走电机(315)；
进一步地，所述旋翼电机供电电路元器件连接顺序依次为：旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、电路切换装置(321)、共用母线、六个旋翼电机。六个旋翼电机包括旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)均连接在共用母线上。当旋翼电机工作在电动机工作状态时，旋翼电机从母线上获取电能；当旋翼电机工作在发电工作状态时，回馈能量通过共用母线收集；
进一步地，所述高阻值消耗电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、高阻值电阻(322)；
进一步地，所述行走电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序为：电路切换装置(321)、稳压器(313)、稳流器(314)、行走电机供电锂电池(311)；
进一步地，所述旋翼电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、旋翼电机供电锂电池(301)；
进一步地，所述传感器供电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、多种传感器(320)；
进一步地，所述传感器供电锂电池(316)提供开发板(317)、温度传感器(323)、电路切换装置(321)的供电；同时，当多种传感器(320)不经回馈能量供电时，由传感器供电锂电池(316)提供供电；当多种传感器(320)经回馈能量供电时，则传感器供电锂电池(316)停止对多种传感器(320)供电；
进一步地，所述开发板(317)用于检测旋翼电机共用母线工作电压、行走电机(315)工作电压、回馈能量电压值、行走电机供电锂电池(311)电压、旋翼电机供电电池(301)电压，并判断六个旋翼电机总体工作状态、行走电机(315)工作状态，还用于行走电机驱动器(312)、旋翼电机驱动器(302)、多种传感器(320)、电路切换装置(321)的控制。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
解决了飞走巡检机器人因巡检时需要频繁切换沿线行走和飞行越障的模式，在模式切换时，行走电机和旋翼电机快速减速运行，由于频繁快速制动，电机短时间内有很大的能量回馈，产生很高的泵升电压，对相应驱动器造成损害的问题；
通过对不同电压的回馈能量进行相应的处理，避免了低电压能量对锂电池造成的危害；同时通过高阻值电阻对低电压的回馈能量进行消耗时产生热量的进一步利用，提升了回馈能量的利用率，提高飞走巡检机器人安全性能；
对于共用一个驱动器的六个旋翼电机在同时制动时可能处于不同工作状态。将六个旋翼电机采取共用母线连接，在确保电动机工作状态的电机正常供电的同时，可以对处于发电运行状态的电机产生的回馈能量进行均衡。在共用母线产生能量回馈即六个旋翼电机整体能量处于回馈状态时，可以方便对回馈能量进行回收做进一步处理；
采用电路切换装置对线路进行切换控制，简化了能量回馈线路，避免了回馈能量对驱动器造成的损害；
采用多套供电系统，将回馈能量进行系统间相互回馈，避免了锂电池不能同时处于充电和放电状态而无法进能量回馈的情况，在保证系统正常工作的同时，使得回馈能量的回收利用更为方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例沿线行走和飞行越障模式切换示意图。
图2为本发明包含电机能量回馈控制模块的飞走巡检机器人实施例的结构示意图。
图3为本发明实施例的电子元器件连接示意图。
图4为本发明实施例的各元器件间能量流动示意图。
图5为本发明电机能量回馈控制方法实施例的流程示意图。
图中标号说明：201、支架；202、机舱；203、机臂；204、挂线臂；205、行走轮；206、机翼；301、旋翼电机供电锂电池；302、旋翼电机驱动器；303、稳压器1；304、稳流器1；305、旋翼电机1；306、旋翼电机2；307、旋翼电机3；308、旋翼电机4；309、旋翼电机5；310、旋翼电机6；311、行走电机供电锂电池；312、行走电机驱动器；313、稳压器3；314、稳流器3；315、行走电机；316、传感器供电锂电池；317、开发板；318、稳压器2；319、稳流器2；320、多种传感器；321、电路切换装置；322、高阻值电阻；323、温度传感器。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种飞走巡检机器人工况，本实施例中包括：起飞落线至电力线后，六个旋翼电机制动，行走电机(315)启动，机器人沿线行走巡检，在遇到电力塔塔头时机器人行走电机(315)制动，六个旋翼电机启动，机器人飞越障碍或塔头。之后，机器人重复巡检步骤，直至收到巡检结束命令，机器人飞行脱离电力线，降落到地面；
如图2所示，本发明提供一种飞走巡检机器人，本实施例中包括：飞行模块、行走模块、检测模块、控制模块和能量回馈模块。飞行模块包括：机舱(202)、机臂(203)、旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、六个旋翼电机、旋翼(206)、多种传感器(320)；行走模块包括：支架(201)、挂线臂(204)、行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、行走电机(315)和行走轮(205)；检测模块包括：开发板(317)；控制模块包括：传感器供电锂电池(316)、开发板(317)、电路切换装置(321)；能量回馈模块包括：稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(314)、高阻值电阻(322)；六个旋翼电机包括：旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)；多个传感器包括：机载全球定位仪(GPS)、数据传输器、图像传输器和温度传感器(323)；开发板(317)既属于检测模块，也属于控制模块；
本实施例的机臂(203)以机舱(202)为中心对称布置，每个机臂(203)远离机舱的一端分别安装旋翼电机和旋翼(206)；
本实施例的挂线臂(204)底端安装在机舱(202)的上表面，行走轮(205)安装在挂线臂(204)的上端，行走轮(205)由安装于行走轮(205)内部的行走电机(315)驱动；
本实施例的机载全球定位仪(GPS)、数据传输器和图像传输器安装于机舱上表面；
本实施例的旋翼电机驱动器(302)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(313)、开发板(317)安装于机舱(202)内，温度传感器(323)安装于旋翼电机驱动器(302)和行走电机驱动器(312)上表面；
本实施例的支架(201)安装在机舱(202)下表面，机器人行走电机供电锂电池(311)、旋翼电机供电锂电池(301)和传感器供电锂电池(316)安装于支架(201)上；
如图3所示，为本发明飞走巡检机器人电子元器件连接示意图，包含有六种电路为：行走电机供电电路、旋翼电机供电电路、高阻值消耗控电路、行走电机供电锂电池充电控制电路、旋翼电机供电锂电池充电控制电路、传感器供电控制电路。六种电路均与所述电路切换装置相连；
本实施例的行走电机供电电路元器件连接顺序依次为：行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、行走电机(315)；
本实施例的旋翼电机供电电路元器件连接顺序依次为：旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、电路切换装置(321)、共用母线、六个旋翼电机。六个旋翼电机包括旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)均连接在共用母线上。当旋翼电机工作在电动机工作状态时，旋翼电机从母线上获取电能；当旋翼电机工作在发电工作状态时，回馈能量通过共用母线收集；
本实施例的高阻值消耗电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、高阻值电阻(322)；
本实施例的行走电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序为：电路切换装置(321)、稳压器(313)、稳流器(314)、行走电机供电锂电池(311)；
本实施例的旋翼电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、旋翼电机供电锂电池(301)；
本实施例的传感器供电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、多种传感器(320)；
本实施例的传感器供电锂电池(316)提供开发板(317)、温度传感器(323)、电路切换装置(321)的供电；同时，当多种传感器(320)不经回馈能量供电时，由传感器供电锂电池(316)提供供电；当多种传感器(320)经回馈能量供电时，则传感器供电锂电池(316)停止对多种传感器(320)供电；
本实施例的开发板(317)用于检测旋翼电机共用母线工作电压、行走电机(315)工作电压、回馈能量电压值、行走电机供电锂电池(311)电压、旋翼电机供电电池(301)电压，并判断六个旋翼电机总体工作状态、行走电机(315)工作状态，还用于行走电机驱动器(312)、旋翼电机驱动器(302)、多种传感器(320)、电路切换装置(321)的控制；
本实施例的一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法如下：飞走巡检机器人正常运行，当飞行至正确位置降落到电力线后，飞走巡检机器人采用旋翼电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；之后飞走巡检机器人正常沿线行走过程中，需要飞行跃过电力线塔架时，飞走巡检机器人采用行走电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；本实施例中，旋翼电机能量回馈控制方法，包括以下步骤：
S1、飞走巡检机器人处于正常运行状态，当降落到电力线后，开发板(317)发送控制信号，六个旋翼电机制动，行走电机(315)待启动；
S2、开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态。当确定共用母线工作电压方向为负即六个旋翼电机总体处于发电运行状态，开发板(317)对共用母线上回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于行走电机供电锂电池(311)充电电压，若否则执行步骤S3，若是则执行步骤S4；
S3、开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗。温度传感器(323)对预启动的行走电机驱动器(312)的温度进行检测，若行走电机驱动器(312)温度低于设定温度，启动加热系统对行走电机驱动器(312)进行加热，由高阻值消耗电路中高阻值电阻(322)产生的热量供行走电机驱动器(312)辅助加热使用；若行走电机驱动器(312)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S4、开发板(317)实时检测并判断行走电机供电锂电池(311)电压是否为满电电压。若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至行走电机供电锂电池充电控制电路，旋翼电机回馈能量先经过共享母线，再经过稳压器3(313)、稳流器3(314)后，回馈到行走电机供电锂电池(311)中，对行走电机供电锂电池(311)进行充电，若是，则执行步骤S5；
S5、开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器2(318)、稳流器2(319)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S6、开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态。当确定工作电压值为0即旋翼电机处于停止工作状态，或电压方向为正即六个旋翼电机总体处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止；
在本实施例中，行走电机能量回馈控制方法包含以下步骤：
S7、飞走巡检机器人处于正常运行状态，飞走巡检机器人沿线行走过程中，需要飞行跃过电力线塔架时，开发板(317)发送控制信号，行走电机(315)制动，六个旋翼电机待启动；
S8、开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过当前工作电压方向确定行走电机(315)工作状态。当确定电压方向为负即行走电机(315)处于发电运行状态，开发板(317)对回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于旋翼电机供电锂电池(301)充电电压，若否则执行步骤S9，若是则执行步骤S10；
S9、开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗。温度传感器(323)对预启动的旋翼电机驱动器(302)的温度进行检测，若旋翼电机驱动器(302)温度低于设定温度，则启动加热系统对行走电机驱动器(302)进行加热，由高阻值消耗电路中的高阻值电阻(322)产生的热量供旋翼电机驱动器(302)辅助加热使用；若行走电机驱动器(302)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S10、开发板(317)实时检测并判断旋翼电机供电锂电池(301)电压是否为满电电压。若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至旋翼电机供电锂电池充电控制电路，回馈能量先经过稳压器1(303)、稳流器1(304)后，回馈到旋翼电机供电锂电池(301)中，对旋翼电机供电锂电池(301)进行充电，之后执行S12；若是，则执行步骤S11；
S11、开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器3(313)、稳流器3(314)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S12、开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过工作电压方向确定行走电机(315)工作状态。当确定工作电压值为0即行走电机(315)处于停止工作状态，或电压方向为正即行走电机(315)处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止。
解决了飞走巡检机器人因巡检时需要频繁切换沿线行走和飞行越障的模式，在模式切换时，行走电机和旋翼电机快速减速运行，由于频繁快速制动，电机短时间内有很大的能量回馈，产生很高的泵升电压，对相应驱动器造成损害的问题，具有安全性能高的优点；
通过对不同电压的回馈能量进行相应的处理，避免了低电压能量对锂电池造成的危害；同时通过高阻值电阻对低电压的回馈能量进行消耗时产生热量的利用，提升了回馈能量的利用率；
对于共用一个驱动器的六个旋翼电机在同时制动时可能处于不同工作状态，将六个旋翼电机采取共用母线连接，在确保电动机工作状态的电机正常供电的同时，可以对处于发电运行状态的电机产生的回馈能量进行均衡。在共用母线产生能量回馈即六个旋翼电机整体能量处于回馈状态时，方便对回馈能量做进一步处理；
采用电路切换装置对线路进行切换控制，简化了能量回馈线路，避免了回馈能量对驱动器造成的损害；
采用多套供电系统，将回馈能量进行系统间相互回馈，避免了锂电池不能同时处于充电和放电状态而无法进能量回馈的情况，在保证系统正常工作的同时，使得回馈能量的回收利用更为方便。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法，其特征在于，飞走巡检机器人正常运行，当飞行至正确位置降落到电力线后，飞走巡检机器人采用旋翼电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；之后飞走巡检机器人正常沿线行走过程中，需要飞行跃过电力线塔架时，飞走巡检机器人采用行走电机能量回馈控制方法对回馈能量进行处理；所述旋翼电机能量回馈控制方法包含以下步骤：
S1：开发板(317)发送控制信号，六个旋翼电机制动，行走电机(315)待启动；开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态；当确定共用母线工作电压方向为负即六个旋翼电机总体处于发电运行状态，开发板(317)对共用母线上回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于行走电机供电锂电池(311)充电电压，若否则执行步骤S2，若是则执行步骤S3；
S2：开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗；温度传感器(323)对预启动的行走电机驱动器(312)的温度进行检测，若行走电机驱动器(312)温度低于设定温度值，启动加热系统对行走电机驱动器(312)进行加热，由高阻值消耗电路中的高阻值电阻(322)产生的热量供行走电机驱动器(312)辅助加热使用；若行走电机驱动器(312)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S3：开发板(317)实时检测并判断行走电机供电锂电池(311)电压是否为满电电压；若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至行走电机供电锂电池充电控制电路，旋翼电机回馈能量先经过共享母线，再经过稳压器3(313)、稳流器3(314)后，回馈到行走电机供电锂电池(311)中，对行走电机供电锂电池(311)进行充电，之后执行S5；若是，则执行步骤S4；
S4：开发板(317)控制电路切换装置(321)将旋翼电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器2(318)、稳流器2(319)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S5：开发板(317)实时检测并获取当前六个旋翼电机共用母线工作电压，并判断当前工作电压方向，通过工作电压方向确定六个旋翼电机总体是否处于能量回馈状态；当确定工作电压值为0即旋翼电机处于停止工作状态，或电压方向为正即六个旋翼电机总体处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止；
所述行走电机能量回馈控制方法包含以下步骤：
S6：开发板(317)发送控制信号，行走电机(315)制动，六个旋翼电机待启动；开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过当前工作电压方向确定行走电机(315)工作状态；当确定电压方向为负即行走电机(315)处于发电运行状态，开发板(317)对回馈能量电压进行检测，并判断当前电压值是否等于或高于旋翼电机供电锂电池(301)充电电压，若否则执行步骤S7，若是则执行步骤S8；
S7：开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至高阻值消耗电路，将回馈能量通过高阻值电阻(322)进行完全消耗；温度传感器(323)对预启动的旋翼电机驱动器(302)的温度进行检测，若旋翼电机驱动器(302)温度低于设定温度，则启动加热系统对旋翼电机驱动器(302)进行加热，由高阻值消耗电路中的高阻值电阻(322)产生的热量供旋翼电机驱动器(302)辅助加热使用；若旋翼电机驱动器(302)温度等于或高于设定温度，则加热系统不启动，高阻值电阻(322)所产生的热量通过导热铜管散热；
S8：开发板(317)实时检测并判断旋翼电机供电锂电池(301)电压是否为满电电压；若否，开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至旋翼电机供电锂电池充电控制电路，回馈能量先经过稳压器1(303)、稳流器1(304)后，回馈到旋翼电机供电锂电池(301)中，对旋翼电机供电锂电池(301)进行充电，之后执行步骤S10；若是，则执行步骤S9；
S9：开发板(317)控制电路切换装置(321)将行走电机供电电路切换至传感器供电电路，经稳压器3(313)、稳流器3(314)后，用于多种传感器(320)供电使用；
S10：开发板(317)实时检测并获取当前行走电机(315)工作电压，并判断行走电机(315)当前工作电压方向，通过工作电压方向确定行走电机(315)工作状态；当确定工作电压值为0即行走电机(315)处于停止工作状态，或电压方向为正即行走电机(315)处于电动机工作状态时，能量回馈控制停止。
2.根据权利要求1所述的一种飞走巡检机器人多电机能量回馈控制方法，基于一种飞走巡检机器人，包含：飞行模块、行走模块、检测模块、控制模块和能量回馈模块；所述飞行模块包括：机舱(202)、机臂(203)、旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、六个旋翼电机、旋翼(206)、多种传感器(320)；所述行走模块包括：支架(201)、挂线臂(204)、行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、行走电机(315)和行走轮(205)；所述检测模块包括：开发板(317)；所述控制模块包括：传感器供电锂电池(316)、开发板(317)、电路切换装置(321)；所述能量回馈模块包括：稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(314)、高阻值电阻(322)；所述六个旋翼电机包括：旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)；所述传感器包括：机载全球定位仪(GPS)、数据传输器、图像传输器和温度传感器(323)；所述开发板(317)既属于检测模块，也属于控制模块；
所述机臂(203)以所述机舱(202)为中心对称布置，每个机臂(203)远离机舱的一端分别安装所述的旋翼电机和旋翼(206)；
所述挂线臂(204)底端安装在所述的机舱(202)的上表面，所述行走轮(205)安装在所述挂线臂(204)的上端，所述行走轮(205)由安装于行走轮(205)内部的行走电机(315)驱动；
所述机载全球定位仪(GPS)、数据传输器和图像传输器安装于所述机舱上表面；
所述旋翼电机驱动器(302)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、稳压器3(313)、稳流器3(313)、开发板(317)安装于机舱(202)内，所述温度传感器(323)安装于所述旋翼电机驱动器(302)和所述行走电机驱动器(312)上表面；
所述支架(201)安装在所述机舱(202)下表面，所述机器人行走电机供电锂电池(311)、旋翼电机供电锂电池(301)和传感器供电锂电池(316)安装于支架(201)上；
所述飞走巡检机器人的电子元器件组成六种电路，所述六种电路分别为：行走电机供电电路、旋翼电机供电电路、高阻值消耗电路、行走电机供电锂电池充电控制电路、旋翼电机供电锂电池充电控制电路、传感器供电控制电路；所述六种电路均与所述电路切换装置相连；
所述行走电机供电电路元器件连接顺序依次为：行走电机供电锂电池(311)、行走电机驱动器(312)、电路切换装置(321)、行走电机(315)；
所述旋翼电机供电电路元器件连接顺序依次为：旋翼电机供电锂电池(301)、旋翼电机驱动器(302)、电路切换装置(321)、共用母线、六个旋翼电机；六个旋翼电机包括旋翼电机1(305)、旋翼电机2(306)、旋翼电机3(307)、旋翼电机4(308)、旋翼电机5(309)、旋翼电机6(310)均连接在共用母线上；当旋翼电机工作在电动机工作状态时，旋翼电机从母线上获取电能；当旋翼电机工作在发电工作状态时，回馈能量通过共用母线收集；
所述高阻值消耗电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、高阻值电阻(322)；
所述行走电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器(313)、稳流器(314)、行走电机供电锂电池(311)；
所述旋翼电机供电锂电池充电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器1(303)、稳流器1(304)、旋翼电机供电锂电池(301)；
所述传感器供电控制电路元器件连接顺序依次为：电路切换装置(321)、稳压器2(318)、稳流器2(319)、多种传感器(320)；
所述开发板(317)用于检测旋翼电机共用母线工作电压、行走电机(315)工作电压、回馈能量电压值、行走电机供电锂电池(311)电压、旋翼电机供电锂电池(301)电压，并判断六个旋翼电机总体工作状态、行走电机(315)工作状态，还用于行走电机驱动器(312)、旋翼电机驱动器(302)、多种传感器(320)、电路切换装置(321)的控制。
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