CN116014656B - 一种基于无人机控制的输电线路除冰装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无人机控制的输电线路除冰装置及方法，属于基于无人机控制的输电线路除冰技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于无人机控制的输电线路除冰装置结构及除冰方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：在无人机的底部挂载有吊舱，吊舱上还设置有边缘计算装置，在吊舱的底部左右对称设置有一对固定机械臂、一对除冰机械臂、一对检测机械臂，各机械臂具体安装在吊舱底部设置的可伸缩的滑轨上，吊舱的内部还设置有用于驱动滑轨伸缩的滑轨电机；边缘计算装置还通过导线分别与无人机、固定机械臂、除冰机械臂、检测机械臂、滑轨电机、超声波定位传感器的控制端相连；本发明应用于输电线路除冰。

Description

一种基于无人机控制的输电线路除冰装置及方法

技术领域

本发明提供一种基于无人机控制的输电线路除冰装置及方法，属于基于无人机控制的输电线路除冰技术领域。

背景技术

近年来极端天气频发，雨雪冰冻天气影响范围和程度逐年增加，应对输电线路的覆冰灾害成为冬季保障电力安全供应的一项重要工作，输电线路覆冰将增大线路的机械载荷，并引发导线舞动、断线、倒塔以及绝缘子冰闪等现象，进而发展成大范围跳闸停电事故，给输电电网的正常运行带来严重威胁。

现阶段由于覆冰线路不受区域和时间限制，要求现场除冰人员克服环境因素，及时到达输电网的覆冰区段，人工除冰难度大，工作强度和危险系数高，且不能保证除冰质量，除冰效率低。

随着无人机和人工智能技术的快速发展，无人机及相关技术已在输电线路运维检修领域广泛应用，极大提升了巡检作业质效，因此将无人机与现有输电线路防冰技术融合应用，是未来解决线路覆冰的发展趋势。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于无人机控制的输电线路除冰装置结构及除冰方法的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于无人机控制的输电线路除冰装置，包括无人机，所述无人机的底部挂载有吊舱，所述吊舱上还设置有边缘计算装置，在吊舱的底部左右对称设置有一对固定机械臂、一对除冰机械臂、一对检测机械臂，各机械臂具体安装在吊舱底部设置的可伸缩的滑轨上，所述吊舱的内部还设置有用于驱动滑轨伸缩的滑轨电机；

在吊舱的两端还设置有超声波定位传感器；

所述边缘计算装置还通过导线分别与无人机、固定机械臂、除冰机械臂、检测机械臂、滑轨电机、超声波定位传感器的控制端相连。

所述无人机的底部还设置有多个连杆，所述连杆上还设置有电磁铁，所述电磁铁能够通过通断电控制连杆与吊舱接触和分离；

所述电磁铁通过导线与边缘计算装置相连。

所述连杆具体为空心杆，所述吊舱上还设置有多个盘线器，所述无人机的底部向下延伸设置有牵引绳，所述牵引绳的延伸端穿过连杆的空心部后缠绕在盘线器上。

在除冰机械臂的延伸端安装有超声波振动发生器，所述超声波振动发生器的延伸端与可旋转的机械轮盘相连，所述机械轮盘的内部设置有用于驱动机械轮盘旋转的第一轮盘电机；

在机械轮盘的外侧安装有阶梯形变幅杆、悬链形变幅杆、指数形变幅杆和位置探测杆，在各变幅杆的前端均安装有碎冰振子，所述碎冰振子的表面设置有斜式花纹；

所述位置探测杆的后端还设置有第一压力传感器；

所述边缘计算装置具体通过导线分别与超声波振动发生器、第一轮盘电机、第一压力传感器的控制端相连。

在检测机械臂的延伸端安装有检测轮盘，所述检测轮盘的内部设置有用于驱动检测轮盘旋转的第二轮盘电机；

在检测轮盘的外侧安装有超声波覆冰厚度检测探头、耦合剂涂抹探头和冰面打磨探头，在各探头的后端均安装有第二压力传感器；

所述耦合剂涂抹探头的内部设置有耦合剂存储箱、推动电机、机械推杆；

所述边缘计算装置具体通过导线分别与第二轮盘电机、第二压力传感器、推动电机的控制端相连。

所述检测机械臂具体为标定机械臂，所述检测机械臂的延伸端安装有能够旋转的标定仓，所述标定仓具体为漏斗形状，所述标定仓的上方开口，标定仓的下方设置有切削装置，所述切削装置的一端还设置有覆冰厚度检测探头；

所述边缘计算装置具体通过导线分别与切削装置、覆冰厚度检测探头的控制端相连。

一种基于无人机控制的输电线路除冰方法，包括如下输电线路除冰步骤：

步骤一：在天气良好时，对目标线路进行三维点云建模，在此基础上规划自主作业路径，选择无人机作业起始位置在导线侧绝缘子挂点2米以外，与线路距离不超过3m的任意位置，线路覆冰时，上传需除冰线路的航线，无人机自主起飞，飞向作业起始点，切换控制方式，从既定航线控制无人机转变为以线路相对位置控制无人机；

步骤二：控制无人机挂载的吊舱上设置的超声波定位传感器采集以下距离数据：

吊舱左侧前端传感器到覆冰导线的距离S1；

吊舱脚架前端左侧传感器到覆冰导线的距离S2；

吊舱左侧后端传感器到覆冰导线的距离S3；

吊舱脚架后端左侧传感器到覆冰导线的距离S4；

吊舱右侧前端传感器到覆冰导线的距离S5；

吊舱脚架前端右侧传感器到覆冰导线的距离S6；

吊舱右侧后端传感器到覆冰导线的距离S7；

吊舱脚架后端右侧传感器到覆冰导线的距离S8；

吊舱下侧面前端左侧传感器到覆冰导线的距离S9；

吊舱下侧面前端右侧传感器到覆冰导线的距离S10；

吊舱下侧面后端左侧传感器到覆冰导线的距离S11；

吊舱下侧面后端右侧传感器到导线的距离S12；

基于采集到的上述距离数据控制无人机执行相应操作：

当检测到S1＜S2，控制无人机向上飞行；

当检测到S1＞S2时，且S1-S2＞2m时，且S9＞0时，控制无人机向左飞行；

当检测到S2=S6，或S4=S8，控制无人机停止左右移动，控制无人机机身水平转动；

当检测到S2=S6且S4=S8时，控制无人机脚架朝两边收起，缓慢下落；

当检测到S9=S10=18cm或S11=S12=18cm时，判断无人机到达除冰位置，由边缘计算装置控制固定机械臂伸长，通过液压装置，使固定机械臂与覆冰导线固定牢靠；

步骤三：控制电磁铁断电，此时盘线器松线，将无人机与吊舱脱离，控制检测机械臂对导线上覆冰厚度的检测，然后控制除冰机械臂除冰，在第一次除冰后，再次进行覆冰厚度的检测，如果仍有覆冰，则控制除冰机械臂继续除冰，直到检测到导线上无覆冰；

步骤四：控制检测机械臂和除冰机械臂收起到吊舱下方，转动盘线器，收紧牵引绳，控制电磁铁上电，恢复无人机与吊舱的连接，然后松开并收回固定机械臂，并控制无人机飞离作业区段，回到规划航线点，切换为航线飞行模式，飞往下一作业位置或返航。

所述步骤三中控制除冰机械臂除冰的具体步骤为：

控制一对除冰机械臂伸长，控制机械轮盘转动，将位置探测杆转到主工作位，当位置探测杆接触冰面后，且由第一压力传感器测量到的压力大于1N后，记录除冰机械臂伸长长度，然后收缩除冰机械臂，控制机械轮盘转动，将相应的变幅杆转到主工作位，再按照记录的长度，伸长除冰机械臂，使碎冰振子与覆冰冰面接触，开始除冰；

此时控制超声波振动发生器依次发出25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz的超声波，每个频率15s，在进行两次循环后，振动停止，控制检测机械臂对线路覆冰进行检测，如覆冰已消除，则控制收回除冰机械臂。

所述步骤三中控制检测机械臂检测覆冰厚度的具体步骤为：

检测前需测算声波在当前覆冰的中的速度，在吊舱与覆冰导线固定后，控制标定机械臂伸长，控制标定仓进行90度旋转，使标定仓位于除冰机械臂正下方；

然后控制除冰机械臂伸长，对目标线路进行超声波除冰，当冰掉落到标定仓漏斗内时，控制切削装置将冰切成5mm厚，然后进行超声波检测，可以得到超声波在当前覆冰中的速度：

设定超声波激发的时间为t1，第一次接受回波的时间为t2，则声波速度的计算公式为：

v=（t2-t1）/5；

在标定结束后，收回标定机械臂，本次覆冰将无需再进行标定；

然后控制检测机械臂沿导线一周，对覆冰进行360°检测。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明通过无人机携带的超声测冰厚装置对导地线覆冰进行直接测量，可以使覆冰检测更加贴合实际覆冰情况，避免覆冰脱落后融化和碎裂带来的测量误差，同时采用航线规划与超声定位结合的作业路径自主判断方法，既可以避免航线规划带来的误差，使装置自主靠近导线，也可在遇到绝缘子、间隔棒、杆塔等障碍时自动越过，使整个测量及除冰过程不需要人工操作，提升了作业的效率，即使在视线不清楚的环境中，依然能够完成作业，此外，本发明采用可变频率的超声波振动除冰能够将机械效能、空化效应及热效能充分发挥，提高除冰效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明吊舱底部的结构示意图；

图3为本发明除冰机械臂的结构示意图；

图4为本发明检测机械臂的结构示意图；

图5为本发明标定机械臂的结构示意图；

图中：10为无人机、11为吊舱、12为边缘计算装置、13为滑轨、14为连杆、15为电磁铁、16为盘线器、17为牵引绳、100为超声波定位传感器；

21为固定机械臂、22为除冰机械臂、23为检测机械臂；

221为超声波振动发生器、222为机械轮盘、223为阶梯形变幅杆、224为悬链形变幅杆、225为指数形变幅杆、226为位置探测杆、227为碎冰振子、228为第一压力传感器；

231为检测轮盘、232为超声波覆冰厚度检测探头、233为耦合剂涂抹探头、234为冰面打磨探头、235为第二压力传感器、236为耦合剂存储箱、237为推动电机、238为机械推杆；

240为标定仓、241为切削装置、242为覆冰厚度检测探头。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明提供一种基于无人机控制的输电线路除冰装置及方法，检测除冰系统具体包括无人机、机械臂、吊舱、超声振动器、超声测厚仪、传感器组等部件，通过无人机携带边缘计算装置，计算分析无人机相对位置、计算覆冰厚度，控制无人机自主靠近目标导线，自主开展冰厚检测及除冰工作，在完成导线除冰后，自主飞离导线。

进一步的，本发明包括无人机和相应的操作机械臂，在无人机下方装有作业吊舱，吊舱下方安装6个机械臂，该机械臂均可以折叠收到吊舱下方。分别为前后两个固定机械臂，靠中间两个为除冰机械臂（分别为第一除冰机械臂和第二除冰机械臂），中间的检测机械臂，检测机械臂和除冰机械臂中间有1个检测标定臂。吊舱内部装有电机和伸缩导轨，电机驱动伸缩导轨可以控制吊舱伸长和缩短。

吊舱与无人机用四根连杆连接，分别在吊舱4个顶角，连杆一端与无人机固定，另一端装有电磁铁，通过控制电磁铁电路的通断，可以控制无人机与吊舱的链接，控制电磁铁失电，然后牵引绳松开，无人机与吊舱分离，控制电磁铁上电，牵引绳收紧，无人机与吊舱恢复连接。

所述吊舱内部相对安装有两个破冰机械臂，破冰机械臂上安装有超声波除冰装置，该机械臂后端设置有压电式超声波振动发生器，压电式超声波振动发生器功率可设置多个档位（本装置为25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz）超声波振动发生器一端与机械臂相连，另一端与可旋转球形机械轮盘连接，机械轮盘内有电机，可按指令进行旋转，转到位后有限位装置，将轮盘位置固定，防止作业时转动。该轮盘上装有三种形状的变幅杆和一根位置探测杆，变幅杆分别为阶梯形、悬链形、指数形，根据覆冰类型进行转动切换，变幅杆的前端装有碎冰振子，振子有斜式花纹，防止在振动式打滑，也能更好的贴合冰面，传导能量，位置探测传导杆后段有压力传感器。

吊舱的中间装有一个5轴机械臂，机械臂内部装有传感器，结合边缘计算装置，可以得到机械臂端头在吊舱内的相对位置和端头朝向。

检测机械臂前端上装有机械轮盘，机械轮盘内部有电机，可按照指令进行旋转，转到位后有限位装置，将轮盘位置固定，防止作业时转动。轮盘上装有超声波覆冰厚度检测探头、耦合剂涂抹探头、冰面打磨探头，探头的后端均装有压力传感器。耦合剂涂抹探头内部有耦合剂存储箱、驱动电机和机械推杆，探头为多孔橡胶。冰面打磨探头表面为金刚砂，驱动内部电机，可高速旋转，打磨覆冰表面，使冰面平整。

检测机械臂的一侧设置有标定机械臂，机械臂前端为方形标定仓，标定仓可以进行90°旋转，朝上方开口为漏斗形，漏洞下方为电动切削装置，可将冰切成设定的厚度的冰片。切削装置一端装有超声厚度检测装置。通过多次检测可测得声音在当前覆冰中的传播速度。

为获取相应的距离数据，本发明在吊舱相应位置设置有超声波定位传感器，具体在吊舱两侧前后位置各有一个超声波定位器，吊舱下方前后靠左右两侧各有一个超声波定位器，安装在吊舱上的无人机脚架底部前后位置各安装一个超声波定位器。

本发明在进行覆冰导线的除冰和检测时，如果是可见度非常差不清楚线路具体覆冰位置或是全线均有覆冰，则可采用全自主作业方式；在天气良好时，对目标线路进行三维点云建模，并在此基础上规划自主作业路径，选择无人机作业起始位置在导线侧绝缘子挂点2米以外，与线路距离不超过3m的任意位置。覆冰时无人机依规划的线路自主起飞，飞到起始点后，切换控制方式，从既定航线控制无人机转变为以线路相对位置控制无人机。

如果清楚覆冰具体位置，则由作业人员操控无人机飞到覆冰区段，在线路侧方靠近目标导线3m左右位置，切换控制方式，从既定航线控制无人机转变为以线路相对位置控制无人机。

控制超声波定位传感器定义并采集如下距离数据：

S1为吊舱左侧前端传感器到导线的距离；

S2为吊舱脚架前端左侧传感器到导线的距离；

S3为吊舱左侧后端传感器到导线的距离；

S4为吊舱脚架后端左侧传感器到导线的距离；

S5为吊舱右侧前端传感器到导线的距离；

S6为吊舱脚架前端右侧传感器到导线的距离；

S7为吊舱右侧后端传感器到导线的距离；

S8为吊舱脚架后端右侧传感器到导线的距离；

S9为吊舱下侧面前端左侧传感器到导线的距离；

S10为吊舱下侧面前端右侧传感器到导线的距离；

S11为吊舱下侧面后端左侧传感器到导线的距离；

S12为吊舱下侧面后端右侧传感器到导线的距离；

并根据上述距离数据执行以下操作：

当检测出S1＜S2，无人机向上飞行，当S1＞S2时，且S1-S2＞2m时，且S9＞0时，无人机向左飞行。

当S2=S6，或S4=S8，时无人机停止左右移动，机身水平转动。

当S2=S6且S4=S8时，脚架朝两边收起，无人机缓慢下落，

当S9=S10=18cm或S11=S12=18cm，无人机到达除冰位置，边缘计算装置控制固定机械臂伸长，通过液压装置，使机械臂与导线固定牢靠。

然后无人机与吊舱连接的电磁铁断电，同时盘线器松线，将无人机与吊舱脱离，防止无人机晃动对测量的影响。首先进行覆冰厚度检测，然后开始除冰，第一次除冰后，再进行冰厚检测，如果仍有覆冰，则由除冰机械臂继续除冰，如无覆冰，则将检测机臂和除冰机臂收起到吊舱下方，转动盘线器，收紧牵引绳，将无人机与吊舱连接，连接电磁体上电，恢复无人机与吊舱的连接，然后松开并收回固定机械臂，无人机向上飞高0.5m，然后向右侧飞行，回到规划航线点，切换为航线飞行模式，飞往下一作业位置或返航。

在进行除冰作业时，除冰第一机械臂和第二机械臂伸长，同时机械轮盘进行转动，将位置探测杆转到主工作位，当探测杆接触冰面后，且压力传奇器测量压力大于1N后，记录机械臂伸长长度，然后收缩机械臂，机械轮盘转动，将变幅杆转到主工作位，再按照记录的长度，伸长机械臂，使除冰振子与冰面接触，开始除冰。

压电式超声波振动发生器依次发出25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz超声波，每个频率15s，进行两次循环后，振动停止，由检测机械臂对线路覆冰进行检测，如覆冰已消除。则收回机械臂。

雨淞一般选择指数型变幅杆，雾凇一般选择阶梯型变幅杆，混合淞一般选择悬链形变幅杆，除冰时，也可根据具体除冰效果转化变幅杆。

为准确测量覆冰厚度，在检测冰层厚度前，需要测算声波在当前覆冰的中的速度，吊舱与除冰导线固定后，检测标定臂伸长，标定仓进行90度旋转，将旋转仓位于第一除冰机械臂正下方。第一除冰机械臂伸长，对目标线路进行超声波除冰。当冰掉落到方形标定仓漏斗内，电动切削装置将冰切成5mm厚，然后进行超声波检测，可以得到超声在当前覆冰中的速度。超声波激发的时间为t1，第一次接受回波的时间为t2，声波速度为v，计算公式为v=（t2-t1）/5。

标定结束后，收回标定机械臂，本次覆冰将无需再进行标定。

测算完毕后开始检测，检测机械臂可沿导线一周，对覆冰进行360°检测，以检测4次为例，第一次为与水平面垂直探头向下，第二次为与地面平行探头向左，第三次为与地面垂直探头向右，第四次为与水平面垂直探头向上。检测时先转动机械轮盘，使冰面打磨探头转到主工作位，机械臂伸长，使探头贴近冰面，当压力传感器为1N时，启动电机，使打磨探头快速旋转，使冰面尽量平整，30S后，回缩机械臂，转动机械轮盘，使耦合剂涂抹探头位于主工作位，然后机械推荐将耦合剂从探头空隙中推出，再控制探头贴近冰面，当压力传感器为1N时，回缩机械臂，转动机械轮盘，使超声波覆冰侧厚探头位于主工作位，伸长机械臂，使探头贴近冰面，压力传感器为1N时，发射超声波，测量10次，取算数平均值，同时通过机械的伸长长度及转动角度，计算探头的位置和角度。检测完毕后，回缩机械臂，控制机械臂运动到第二检测位置开展检测，以此类推，4次检测完毕后，即可得到4个方向的覆冰厚度。还可根据测量精度要求，增加或减少测量点位。

本发明采用无人机搭载的接触式超声波覆冰厚度检测方法，实现了将超声波检测装置与覆冰线路的直接接触，还能围绕线路，对覆冰的形状及尺寸进行测量，测量结果准确真实，既无需通过模拟、仿真、折算、统计等方法进行估算，又能够避免冰块掉落后，形状损失带来的误差，真实反映线路覆冰状态。

采用无人机与吊舱柔性连接的检测结构，在飞行到作业位置后，使吊舱与无人机分离，除冰完成后，又恢复无人机与吊舱的连接，飞往下一位置。保证了作业时检测及融冰设备不会受到无人机悬停不稳定的影响，同时又能在作业完成后或发生意外时，第一时间起飞将设备带走。

采用无人机点云航线规划与超声波定位相结合的方式，控制无人机运动，在无人机起飞、降落和切换作业位置时采用规划的航线进行运动，当靠近导线时，切换为由超声波定位的方式运动，使无人机及吊舱能够精确感知线路相对位置，避免了因点云航线规划不精准导致的撞击和检测位置错位。

采用机械轮盘控制的多种变幅杆，可以根据覆冰的类型，选择对应的变幅杆，使除冰装置不但能够得到足够大的放大系数，使除冰振子获得更高的能量，提高除冰能力，还能保证工作的稳定性。

采用多频率（25-45KHz）混合的除冰方式，频率由低到高，循环两次，可以使超声波引起的机械振动效应、气泡空化效应最大化，同时也保护线路不受损伤。

采用安装压力传感器的探头，可使各类探头与覆冰表面紧密接触。

检测前采用打磨探头先将覆冰表面整平，再涂抹耦合剂，克服了因表面不平整，造成的耦合不充分造成的测量误差。

检测前采用标定的方式，将当前覆冰切割成给定的尺寸，从而计算声波在覆冰中的速度，避免了采用经验估计声速的方法，使检测更加准确。

采用先检测覆冰厚度再除冰，再检测的方式，可以自主判断除冰效果，无需人工观察。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于无人机控制的输电线路除冰装置，包括无人机（10），所述无人机（10）的底部挂载有吊舱（11），其特征在于：所述吊舱（11）上还设置有边缘计算装置（12），在吊舱（11）的底部左右对称设置有一对固定机械臂（21）、一对除冰机械臂（22）、一对检测机械臂（23），各机械臂具体安装在吊舱（11）底部设置的可伸缩的滑轨（13）上，所述吊舱（11）的内部还设置有用于驱动滑轨（13）伸缩的滑轨电机；

在吊舱（11）的两端还设置有超声波定位传感器（100）；

所述边缘计算装置（12）还通过导线分别与无人机（10）、固定机械臂（21）、除冰机械臂（22）、检测机械臂（23）、滑轨电机、超声波定位传感器（100）的控制端相连；

所述无人机（10）的底部还设置有多个连杆（14），所述连杆（14）上还设置有电磁铁（15），所述电磁铁（15）能够通过通断电控制连杆（14）与吊舱（11）接触和分离；

所述电磁铁（15）通过导线与边缘计算装置（12）相连；

所述连杆（14）具体为空心杆，所述吊舱（11）上还设置有多个盘线器（16），所述无人机（10）的底部向下延伸设置有牵引绳（17），所述牵引绳（17）的延伸端穿过连杆（14）的空心部后缠绕在盘线器（16）上。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机控制的输电线路除冰装置，其特征在于：在除冰机械臂（22）的延伸端安装有超声波振动发生器（221），所述超声波振动发生器（221）的延伸端与可旋转的机械轮盘（222）相连，所述机械轮盘（222）的内部设置有用于驱动机械轮盘（222）旋转的第一轮盘电机；

在机械轮盘（222）的外侧安装有阶梯形变幅杆（223）、悬链形变幅杆（224）、指数形变幅杆（225）和位置探测杆（226），在各变幅杆的前端均安装有碎冰振子（227），所述碎冰振子（227）的表面设置有斜式花纹；

所述位置探测杆（226）的后端还设置有第一压力传感器（228）；

所述边缘计算装置（12）具体通过导线分别与超声波振动发生器（221）、第一轮盘电机、第一压力传感器（228）的控制端相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机控制的输电线路除冰装置，其特征在于：在其中一个检测机械臂（23）的延伸端安装有检测轮盘（231），所述检测轮盘（231）的内部设置有用于驱动检测轮盘（231）旋转的第二轮盘电机；

在检测轮盘（231）的外侧安装有超声波覆冰厚度检测探头（232）、耦合剂涂抹探头（233）和冰面打磨探头（234），在各探头的后端均安装有第二压力传感器（235）；

所述耦合剂涂抹探头（233）的内部设置有耦合剂存储箱（236）、推动电机（237）、机械推杆（238）；

所述边缘计算装置（12）具体通过导线分别与第二轮盘电机、第二压力传感器（235）、推动电机（237）的控制端相连。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人机控制的输电线路除冰装置，其特征在于：另一个检测机械臂（23）具体为标定机械臂，所述标定机械臂的延伸端安装有能够旋转的标定仓（240），所述标定仓（240）具体为漏斗形状，所述标定仓（240）的上方开口，标定仓（240）的下方设置有切削装置（241），所述切削装置（241）的一端还设置有覆冰厚度检测探头（242）；

所述边缘计算装置（12）具体通过导线分别与切削装置（241）、覆冰厚度检测探头（242）的控制端相连。

5.采用如权利要求4所述的一种基于无人机控制的输电线路除冰装置进行除冰的方法，其特征在于：包括如下输电线路除冰步骤：

步骤一：在进行覆冰导线的除冰和检测时，如果是可见度非常差不清楚线路具体覆冰位置或是全线均有覆冰，则可采用全自主作业方式；

在天气良好时，对目标线路进行三维点云建模，在此基础上规划自主作业路径，选择无人机作业起始位置在导线侧绝缘子挂点2米以外，与线路距离不超过3m的任意位置，线路覆冰时，上传需除冰线路的航线，无人机依规划的线路自主起飞，飞到起始点后，切换控制方式，从既定航线控制无人机转变为以线路相对位置控制无人机；

如果清楚覆冰具体位置，则由作业人员操控无人机飞到覆冰区段，在线路侧方靠近目标导线3m左右位置，切换控制方式，从既定航线控制无人机转变为以线路相对位置控制无人机；

步骤二：控制无人机挂载的吊舱（11）上设置的超声波定位传感器（100）采集以下距离数据：

吊舱左侧前端传感器到覆冰导线的距离S1；

吊舱脚架前端左侧传感器到覆冰导线的距离S2；

吊舱左侧后端传感器到覆冰导线的距离S3；

吊舱脚架后端左侧传感器到覆冰导线的距离S4；

吊舱右侧前端传感器到覆冰导线的距离S5；

吊舱脚架前端右侧传感器到覆冰导线的距离S6；

吊舱右侧后端传感器到覆冰导线的距离S7；

吊舱脚架后端右侧传感器到覆冰导线的距离S8；

吊舱下侧面前端左侧传感器到覆冰导线的距离S9；

吊舱下侧面前端右侧传感器到覆冰导线的距离S10；

吊舱下侧面后端左侧传感器到覆冰导线的距离S11；

吊舱下侧面后端右侧传感器到导线的距离S12；

基于采集到的上述距离数据控制无人机（10）执行相应操作：

当检测到S1＜S2，控制无人机（10）向上飞行；

当检测到S1＞S2时，且S1-S2＞2m时，且S9＞0时，控制无人机（10）向左飞行；

当检测到S2=S6，或S4=S8，控制无人机（10）停止左右移动，控制无人机（10）机身水平转动；

当检测到S2=S6且S4=S8时，控制无人机（10）脚架朝两边收起，缓慢下落；

当检测到S9=S10=18cm或S11=S12=18cm时，判断无人机（10）到达除冰位置，由边缘计算装置（12）控制固定机械臂（21）伸长，通过液压装置，使固定机械臂（21）与覆冰导线固定牢靠；

步骤三：控制电磁铁（15）断电，此时盘线器（16）松线，将无人机（10）与吊舱（11）脱离，控制检测机械臂（23）对导线上覆冰厚度的检测，然后控制除冰机械臂（22）除冰，在第一次除冰后，再次进行覆冰厚度的检测，如果仍有覆冰，则控制除冰机械臂（22）继续除冰，直到检测到导线上无覆冰；

步骤四：控制检测机械臂（23）和除冰机械臂（22）收起到吊舱（11）下方，转动盘线器（16），收紧牵引绳（17），控制电磁铁（15）上电，恢复无人机（10）与吊舱（11）的连接，然后松开并收回固定机械臂（21），并控制无人机飞离作业区段，回到规划航线点，切换为航线飞行模式，飞往下一作业位置或返航。

6.根据权利要求5所述的一种除冰方法，其特征在于：所述步骤三中控制除冰机械臂（22）除冰的具体步骤为：

控制一对除冰机械臂（22）伸长，控制机械轮盘（222）转动，将位置探测杆（226）转到主工作位，当位置探测杆（226）接触冰面后，且由第一压力传感器测量到的压力大于1N后，记录除冰机械臂（22）伸长长度，然后收缩除冰机械臂（22），控制机械轮盘（222）转动，将相应的变幅杆转到主工作位，再按照记录的长度，伸长除冰机械臂（22），使碎冰振子（227）与覆冰冰面接触，开始除冰；

此时控制超声波振动发生器（221）依次发出25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz的超声波，每个频率15s，在进行两次循环后，振动停止，控制检测机械臂（23）对线路覆冰进行检测，如覆冰已消除，则控制收回除冰机械臂（22）。

7.根据权利要求5所述的一种除冰方法，其特征在于：所述步骤三中控制检测机械臂（23）检测覆冰厚度的具体步骤为：

检测前需测算声波在当前覆冰的中的速度，在吊舱（11）与覆冰导线固定后，控制标定机械臂伸长，控制标定仓（240）进行90度旋转，使标定仓（240）位于除冰机械臂（22）正下方；

然后控制除冰机械臂（22）伸长，对目标线路进行超声波除冰，当冰掉落到标定仓（240）漏斗内时，控制切削装置（241）将冰切成5mm厚，然后进行超声波检测，可以得到超声波在当前覆冰中的速度：

设定超声波激发的时间为t1，第一次接受回波的时间为t2，则声波速度的计算公式为：

v=（t2-t1）/5；

在标定结束后，收回标定机械臂，本次覆冰将无需再进行标定；

然后控制检测机械臂（23）沿导线一周，对覆冰进行360°检测。