CN115339634B - 一种无人机电力巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机电力巡检装置，包括主体和铰接架；铰接架包括铰接杆、用于设置螺旋桨的连接板、用于支撑主体的支撑杆；支撑杆的上端设置在铰接杆上；支撑杆前后间隔设有两个；支撑杆内设有防止铰接杆转动的自锁组件；自锁组件包括第一滑杆、第二滑杆和齿轮；第一滑杆与第二滑杆沿支撑杆长度方向滑动设置在支撑杆内部；齿轮位于第一滑杆与第二滑杆之间；第一滑杆上设有与齿轮啮合的第一齿条；第二滑杆上设有第二齿轮啮合的第二齿条；铰接杆与主体相互铰接的位置处设有驱使连接板向下转动的扭簧；铰接杆上设有限制连接板向上转动的挡杆；该发明可以保证降落和起飞时的稳定性，避免发生意外侧翻；为巡检工作的进行了整个提供了安全保障。

Description

一种无人机电力巡检装置

技术领域

本发明属于无人机电力巡检设备技术领域，具体涉及一种无人机电力巡检装置。

背景技术

随着科技的发展进步，电力巡检技术得到了飞速发展和长足的进步，诸如无人机等智能巡检设备的普及，使得变电站、电厂、线路设备的运维检修人员在监控设备线路故障时，得到了极大的方便。

如授权公告号为CN214254115U的专利文件，其公开了一种无人机电力巡检装置，包括无人机主体，无人机主体上设有光伏电池板和电力巡检组件，通过光伏电池板可以增加无人机主体的续航能力，通过电力巡检组件可以对无人机经过的地方进行巡检，另外在无人机主体的下方还设置了避障传感器，避障传感器可以对周围的环境做出感应，从而实现对障碍的避让，很好地实现巡检，然而在实际巡检过程中，由于变电站或是高压电线塔通常是设置在野外，其所处的环境相对复杂，特别是在相对崎岖的环境中进行降落时，在接触地面时无人机常常会出现波动，严重时会导致无人机发生侧翻，造成无人机巡检装置的损坏；另外，当无人机处于野外高空时，空气中的飞虫或漂浮的杂质可能会对无人机的螺旋桨造成干扰，影响巡检的正常进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机电力巡检装置，以解决传统的无人机巡检装置在相对崎岖的环境中降落时不够稳定的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机电力巡检装置，包括主体和铰接架；

所述铰接架包括铰接杆、用于设置螺旋桨的连接板、用于支撑主体的支撑杆；所述连接板的一端设置在所述铰接杆上，所述连接板共设有两个且前后对称分别设置在所述铰接杆的前后两端；

所述支撑杆的上端设置在所述铰接杆上；所述支撑杆前后间隔设有两个；所述支撑杆内设有防止所述铰接杆转动的自锁组件；所述自锁组件包括第一滑杆、第二滑杆和齿轮；所述第一滑杆与所述第二滑杆沿所述支撑杆长度方向滑动设置在所述支撑杆内部；所述齿轮位于所述第一滑杆与所述第二滑杆之间；所述第一滑杆上设有与齿轮啮合的第一齿条；所述第二滑杆上设有第二齿轮啮合的第二齿条；所述第一滑杆的顶部可以伸出所述支撑杆上端卡接所述主体，所述第二滑杆的下端位于所述支撑杆的下端外部；所述第二滑杆的顶部设有连接孔，所述连接孔中设有第一弹簧，所述第一弹簧的上端抵接所述支撑杆的顶部内壁，下端抵接所述连接孔的孔底；

所述铰接杆与所述主体相互铰接的位置处设有驱使所述连接板向下转动的扭簧；所述铰接杆上设有限制所述连接板向上转动的挡杆；

所述铰接架设有两个且分别位于所述主体的左右两侧。

进一步优选，所述螺旋桨设置在所述连接板中远离所述铰接杆的一端，所述螺旋桨下方设有保护架，所述保护架的底部设有避免飞虫和杂质吸入所述螺旋桨的滤网；

所述保护架的下侧转动设有旋转杆，所述旋转杆上设有清理所述滤网的毛刷；

所述旋转杆由所述螺旋桨产生的气流带动转动。

进一步优选，所述主体的底部设有防撞板；所述防撞板上设有连接柱，所述主体的底部设有阶梯孔，所述连接柱的上端穿过所述阶梯孔位于所述主体内部，所述连接柱的上端连接有挡板；所述连接柱上套设有第二弹簧；所述第二弹簧的上端抵接所述阶梯孔的阶梯处，下端抵接所述防撞板的上侧面。

进一步优选，所述主体包括铰接轴，所述铰接轴共设有两个且分别设置在所述主体的两侧；所述铰接杆包括第一铰接环和第二铰接环，所述第一铰接环与所述第二铰接环均套设在所述铰接轴上，所述第一铰接环与所述铰接轴之间设有轴承；所述支撑杆的顶部设置在所述第二铰接环上，所述第二铰接环上设有穿过所述第一滑杆的连通孔；所述铰接轴上设有用于所述第一滑杆顶部卡接的卡接槽。

进一步优选，所述第一滑杆的顶部设有球形卡接头，所述卡接槽为球形卡接槽。

进一步优选，所述支撑杆的内部设有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒与所述第二套筒均固定连接在所述支撑杆的内壁上；所述第一滑杆滑动套设在所述第一套筒中，所述第二滑杆滑动套设在第二套筒中。

进一步优选，所述铰接架的还包括支持杆，所述支持杆水平连接在所述铰接架中两个第二滑杆的下端。

进一步优选，所述无人机电力巡检装置还包括控制模块、电源模块和摄像头；所述控制模块与所述电源模块均位于所述主体内部；所述摄像头设置在主体的下半部。

进一步优选，所述主体的顶部设有光伏电池板；所述光伏电池板与所述电源模块电连接。

本发明的有益效果：

该发明中，铰接架可以进行旋转，同时通过落地的过程和起飞的过程对旋转的铰接架进行自锁的解除和自锁，使的整个装置在降落和起飞时更加平缓，特别是在因对意外相对崎岖的环境中时，更是可以保证降落和起飞时的稳定性，避免发生意外侧翻；同时，即使当降落和起飞的控制不够得当或出现控制故障时，铰接架依旧可以发挥作用而不受影响，为巡检工作的进行了整个提供了安全保障。

进一步地，滤网可以保证空气中的飞虫或杂物被吸入到螺旋桨中，避免了对螺旋桨的干扰，保证巡检工作的正常进行。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明整体结构另一角度示意图；

图3是图2中A处局部放大示意图；

图4是本发明中铰接架部分结构示意图；

图5是图4中B处局部放大示意图；

图6是本发明中主体部分结构示意图；

图7是本发明中防撞板与主体连接处局部视图(剖视图)。

图中各标记对应的名称：

1、主体，10、光伏电池板，11、铰接轴，110、球形卡接槽，12、防撞板，120、连接柱，121、挡板，13、摄像头，14、阶梯孔，15、第二弹簧，2、铰接架，20、连接板，21、铰接杆，210、第一铰接环，211、第二铰接环，212、挡杆，22、支撑杆，220、第一滑杆，221、第二滑杆，222、齿轮，223、第二套筒，224、卡接条，225、第一弹簧，226、第一齿条，227、第二齿条，228、球形卡接头，23、支持杆，3、螺旋桨，30、保护架，31、滤网，32、立杆，33、旋转杆，34、活动杆。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的实施例：

如图1-7所示，一种无人机电力巡检装置，包括主体1和铰接架2。

铰接架2共设有两个，两个铰接架2分别位于主体1的左右两侧，本实施例中将对位于右侧的铰接架2的结构进行说明，位于左侧的将不再赘述。铰接架2包括铰接杆21、用于设置螺旋桨3的连接板20、用于支撑主体1的支撑杆22；铰接杆21长度方向沿前后方向设置，铰接板共设有两个，其中一个的左端固定设置在铰接杆21的后端，右端朝向右后方设置，同时向上倾斜，另一个的左端固定设置在铰接杆21的前端，右端朝向右前方设置，也同时向上倾斜；两个连接板20前后对称设置。

如图3-5所示，支撑杆22的上端设置在铰接杆21上；支撑杆22前后间隔设有两个；支撑杆22内设有防止铰接杆21转动的自锁组件；自锁组件包括第一滑杆220、第二滑杆221和齿轮222；第一滑杆220与第二滑杆221沿支撑杆22长度方向滑动设置在支撑杆22内部，具体的，支撑杆22的内部设有第一套筒和第二套筒223，第一套筒与第二套筒223均固定连接在支撑杆22的内壁上；第一滑杆220滑动套设在第一套筒中，第二滑杆221滑动套设在第二套筒223中；齿轮222位于第一滑杆220与第二滑杆221之间；第一滑杆220上设有与齿轮222啮合的第一齿条226；第二滑杆221上设有第二齿轮222啮合的第二齿条227；支撑杆22上端设有用于穿过第一滑杆220顶部的圆孔，第一滑杆220的顶部可以伸出圆孔以卡接主体1，第二滑杆221的下端位于支撑杆22的下端外部；第二滑杆221的顶部设有连接孔，连接孔中设有第一弹簧225，第一弹簧225的上端抵接支撑杆22的顶部内壁，下端抵接连接孔的孔底；第二滑杆221上设有与第二套筒223卡接的卡接条224，用于避免第二滑杆221在第一弹簧225的作用下从支撑杆22的下端滑出。

主体1包括铰接轴11，铰接轴11共设有两个且分别设置在主体1的左右两侧；铰接杆21包括第一铰接环210和第二铰接环211，第一铰接环210与第二铰接环211固定设置在铰接杆21的左侧，第一铰接环210与第二铰接环211均设有两个，两个第一铰接环210、两个第二铰接环211前后间隔排布，其中两个第一铰接环210位于两个第二铰接环211之间。第一铰接环210与第二铰接环211均套设在铰接轴11上，第一铰接环210与铰接轴11之间设有轴承；支撑杆22的顶部设置在第二铰接环211上，第二铰接环211上设有穿过第一滑杆220顶部的连通孔；铰接轴11上设有用于第一滑杆220顶部卡接的卡接槽，在本实施例中，卡接槽为球形卡接槽110；在第一滑杆220的顶部设有球形卡接头228。球形的卡接槽与球形卡接头228的设置，可以使得第一滑杆220和铰接轴11的卡接更加灵敏，保证脱离时和卡接时更加迅速，避免卡接失败或脱离时卡滞的现象发生；另外，球形卡接头228可以保证与铰接轴11为点接触，以最大程度地降低铰接架2转动过程中球形卡接头228对铰接轴11的摩擦。

自然状态下(无人机不接触地面)，第一弹簧225处于压缩状态，在第一弹簧225的作用下，第二滑杆221向下滑动，最终在卡接条224与第二套筒223的卡接作用下停止，在第二滑杆221向下滑动的过程中，第二齿条227带动齿轮222转动，齿轮222通过第一齿条226带动第一滑杆220向上移动，第一滑杆220顶的球形卡接头228伸出支撑杆22顶部的圆孔同时穿过连通孔与铰接轴11相互抵接，此时球形卡接头228与铰接轴11相互接触，当处于适当的铰接位置时，球形卡接头228将会卡接在铰接轴11中的球形卡接槽110中，此时实现自锁，而且仅有在第二滑杆221受到向上的作用力时，才会在齿轮222的作用下重新将第一滑杆220向下滑动，从而解除自锁。

铰接杆21与主体1相互铰接的位置处设有驱使连接板20向下转动的扭簧；铰接杆21上设有限制连接板20向上转动的挡杆212；具体的，扭簧套设在铰接轴11上两个第一铰接环210之间，扭簧的两端分别搭设在主体1和铰接杆21上，自然状态下(无人机不接触地面时)，扭簧驱使连接板20的右端向下转动，即铰接架2顺时针转动，直到球形卡接头228恰好卡接在球形卡接槽110中，此时铰接架2完成自锁，将不会在进行转动。落地时，支持杆23与地面接触，随着主体1地不断降落，支持杆23受到的力越来越大，从而使得第二滑杆221压缩第一弹簧225，使第二滑杆221沿着支撑杆22向上运动，此时第一滑杆220在齿轮222的作用下将会向下运动，而位于第一滑杆220顶部的球形卡接头228将会脱离球形卡接槽110，此时自锁解除，在主体1的不断下降中，主体1自身重力促使铰接架2逆时针转动的作用力大于扭簧促使铰接架2顺时针转动的作用力，使得铰接架2不断逆时针转动，直到挡杆212与主体1接触，此时主体1完全处于降落状态，而铰接架2也会因为挡杆212和主体1的接触、支持杆23与地面的接触而保持静止。在整个过程中，主体1的重心将会缓慢逐渐降低，以保证降落时的稳定性，另外，从自锁解除到挡板121与主体1接触，螺旋桨3与水平面的夹角将会发生变化，假设夹角为θ，螺旋桨3的在气流作用下产生的升力为F，Fsinθ即为F竖直向上的分力，Fcosθ为F水平方向的分力，整个过程中θ从零开始增大，但不超过90°，当F保持不变时，Fsinθ具有逐渐增大的趋势，但下降过程中，F逐渐减小，且F降低的影响要大于Fsinθ增大的影响，此时Fsinθ相对会减缓F的减小过程，使其减小过程中的变化更加平缓，即使升力F的减小过程控制地不够恰当，也可以通过Fsinθ的作用来进行缓冲，特别是在应对相对崎岖的环境时，该技术方案更能有效降低无人机侧翻的几率。

当主体1准备上升时，支持杆23上的外力逐渐减小，第一弹簧225对第二滑杆221起主导地位，使第二滑杆221向下滑动，第一滑杆220在齿轮222的作用下向上滑动，使得球形卡接头228抵接在铰接轴11的表面，与此同时，扭簧对铰接架2形成的顺时针转动的作用力逐渐大于主体1重力对铰接架2形成的逆时针转动的作用力，使得铰接架2顺时针转动，直到球形卡接头228恰好卡接在球形卡接槽110中实现自锁，铰接架2将不会在进行转动。整个过程中，升力F逐渐增大，此时的θ将会逐渐减小为零，即Fsinθ逐渐减小，Fsinθ减小的作用将会缓冲F的增大，但F增大的效果要大于Fsinθ减小的效果，进而使得无人机在进行起飞时更加地稳定。需要说明的时，自锁的一瞬间，θ已经变为零，其并不会影响无人机在空中飞行时的效果。

螺旋桨3设置在连接板20的右端，在本实施例中，为了避免飞虫和杂质吸入螺旋桨3中干扰螺旋桨3的运动，在螺旋桨3的下方设置了保护架30，保护架30的轮廓为圆柱状，保护架30的底部设有滤网31，滤网31的疏密程度以不影响无人机起飞为准；保护架30的下侧转动设有旋转杆33，旋转杆33上设有清理滤网31的毛刷；旋转杆33由螺旋桨3产生的气流带动转动；旋转杆33的中部为圆环结构，旋转杆33通过圆环结构套设在驱动螺旋桨3转动的电机的外壳上，且两者之间设有轴承，在其他实施例中，也可以在电机的外壳上卡接两个卡接圆环来搭建供旋转杆33转动的环形槽。需要说明的是，旋转杆33具有螺旋桨3类似的结构，其可以在气流的作用下实现旋转。保护架30的侧面设置了若干立杆32，用于防止意外碰撞损坏螺旋桨3，在旋转杆33的端部垂直向上设置了活动杆34，当旋转杆33转动时，活动杆34会在若干立杆32的外侧进行环绕，进一步避免杂物的干扰。

如图7所示，主体1的底部设有防撞板12；防撞板12上设有连接柱120，主体1的底部设有阶梯孔14，连接柱120的上端穿过阶梯孔14位于主体1内部，连接柱120的上端连接有挡板121；连接柱120上套设有第二弹簧15；第二弹簧15的上端抵接阶梯孔14的阶梯处，下端抵接防撞板12的上侧面，若在相对崎岖的地面上降落过程中出现意外时，防撞板12在接触物体时，会在第二弹簧15的作用下实现回弹，从而起到一定的缓冲作用，以保护主体1不受损，需要说明的是，防撞板12不会在接触物体的时候进行往复的回弹，主体1的重力以及碰撞的作用力会使防撞板12抵紧主体1下侧面，保持静止，其只是在接触的瞬间减缓相应的冲击力。本实施例中，连接柱120、阶梯孔14、第二弹簧15均对应设有六组。

如图6所示，在本实施例中，无人机电力巡检装置还包括控制模块、电源模块和摄像头13；控制模块与电源模块均位于主体1内部；摄像头13设置在主体1的下半部。控制模块可以通过信号与地面的计算机或是遥控器进行连接，同时会将摄像头13采集的视频信息进行收集，以此来判断电厂或电线塔中是否存在某一部位的故障，从而实现巡检的目的，需要说明的时，控制模块、电源模块和摄像头13之间的作用关系为现有技术，在无人机领域已经较为常见，在本实施例中将不再过多赘述。

主体1的顶部设有光伏电池板10；光伏电池板10与电源模块电连接，以增加整个无人机巡检装置的巡航能力。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机电力巡检装置，其特征在于：包括主体和铰接架；所述铰接架包括铰接杆、用于设置螺旋桨的连接板、用于支撑主体的支撑杆；所述连接板的一端设置在所述铰接杆上，所述连接板共设有两个且前后对称分别设置在所述铰接杆的前后两端；所述支撑杆的上端设置在所述铰接杆上；所述支撑杆前后间隔设有两个；所述支撑杆内设有防止所述铰接杆转动的自锁组件；所述自锁组件包括第一滑杆、第二滑杆和齿轮；所述第一滑杆与所述第二滑杆沿所述支撑杆长度方向滑动设置在所述支撑杆内部；所述齿轮位于所述第一滑杆与所述第二滑杆之间；所述第一滑杆上设有与齿轮啮合的第一齿条；所述第二滑杆上设有第二齿轮啮合的第二齿条；所述第一滑杆的顶部可以伸出所述支撑杆上端卡接所述主体，所述第二滑杆的下端位于所述支撑杆的下端外部；所述第二滑杆的顶部设有连接孔，所述连接孔中设有第一弹簧，所述第一弹簧的上端抵接所述支撑杆的顶部内壁，下端抵接所述连接孔的孔底；所述铰接杆与所述主体相互铰接的位置处设有驱使所述连接板向下转动的扭簧；所述铰接杆上设有限制所述连接板向上转动的挡杆；所述铰接架设有两个且分别位于所述主体的左右两侧；所述主体包括铰接轴，所述铰接轴共设有两个且分别设置在所述主体的两侧；所述铰接杆包括第一铰接环和第二铰接环，所述第一铰接环与所述第二铰接环均套设在所述铰接轴上，所述第一铰接环与所述铰接轴之间设有轴承；所述支撑杆的顶部设置在所述第二铰接环上，所述第二铰接环上设有穿过所述第一滑杆的连通孔；所述铰接轴上设有用于所述第一滑杆顶部卡接的卡接槽；所述第一滑杆的顶部设有球形卡接头，所述卡接槽为球形卡接槽。

2.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述螺旋桨设置在所述连接板中远离所述铰接杆的一端，所述螺旋桨下方设有保护架，所述保护架的底部设有避免飞虫和杂质吸入所述螺旋桨的滤网；所述保护架的下侧转动设有旋转杆，所述旋转杆上设有清理所述滤网的毛刷；所述旋转杆由所述螺旋桨产生的气流带动转动。

3.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述主体的底部设有防撞板；所述防撞板上设有连接柱，所述主体的底部设有阶梯孔，所述连接柱的上端穿过所述阶梯孔位于所述主体内部，所述连接柱的上端连接有挡板；所述连接柱上套设有第二弹簧；所述第二弹簧的上端抵接所述阶梯孔的阶梯处，下端抵接所述防撞板的上侧面。

4.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述支撑杆的内部设有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒与所述第二套筒均固定连接在所述支撑杆的内壁上；所述第一滑杆滑动套设在所述第一套筒中，所述第二滑杆滑动套设在第二套筒中。

5.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述铰接架的还包括支持杆，所述支持杆水平连接在所述铰接架中两个第二滑杆的下端。

6.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述无人机电力巡检装置还包括控制模块、电源模块和摄像头；所述控制模块与所述电源模块均位于所述主体内部；所述摄像头设置在主体的下半部。

7.根据权利要求6所述的一种无人机电力巡检装置，其特征在于：所述主体的顶部设有光伏电池板；所述光伏电池板与所述电源模块电连接。

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