CN208133070U - 一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置。该装置包括无人机、机载摄像头、机载支架以及通过机载支架安装在无人机下方的绝缘增长杆；机载支架包括斜向固定在无人机上的支撑杆以及与支撑杆底端固定连接的绝缘增长杆；绝缘增长杆前端设置有多自由度机械臂和手机，后端设置有配重平衡箱和用于给多自由度机械臂供电的动力电池；多自由度机械臂的自由端铰接有剪刀；所述剪刀包括刀架和可拆式设置在刀架上的刀片。本实用新型利用无人机作为运载工具，通过多自由度机械臂剪刀对电力线路的飘挂物进行清除作业，减轻了劳动强度，具有工作效率高、清障方式灵活的优点。

Description

一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置

技术领域

本实用新型属于无人机清扫装置技术领域。更具体地，涉及一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置。

背景技术

电力线路在野外郊区易发生带线风筝等异物缠绕到导线或地线导致线路短路的事故。电力线路突发飘挂物于线路上是令设备运行人员十分头疼的事情，由于飘挂物可能有各种来源，无法有效预防，只能待发现后处理。而且飘挂物可能是各种材料，如果是导电材料，有可能引起线路跳闸，严重威胁线路运行的安全。处理这种事故隐患的常规手段是采取绝缘工具拉拽的方式或者登塔走线，如异物缠绕复杂，清除工作将非常困难。

目前，清除飘挂物的主要设备有喷火设备、激光清障仪等。这些设备一般重量大，携带不方便，不能适应山地作业；而且喷火设备喷出的火焰、激光清障仪发射出来的激光都有可能损伤输电线路导线、金具等结构，同时这两种设备造价普遍很高。激光清障仪的射程还有限制，超过射程无法有效清除飘挂物。因此迫切需要研制一种便携、高效、易操作的高空线路清理装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置。利用无人机作为运载工具到达缺陷点进行清除飘挂物，具有排除事故隐患效率高、清除干净彻底、容易操作等特点，能够在很大程度上减轻人员劳动强度，保障人身安全。

本实用新型上述目的通过以下技术方案实现：

一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，包括无人机、机载摄像头、机载支架以及通过机载支架安装在无人机下方的绝缘增长杆；所述绝缘增长杆前端设置有多自由度机械臂和手机，后端设置有配重平衡箱和用于给多自由度机械臂供电的动力电池；所述多自由度机械臂的自由端铰接有剪刀，所述剪刀包括刀架和可拆式设置在刀架上的刀片。

优选地，机载支架包括斜向固定在无人机机臂上的个支撑杆，每个支撑杆的底端均与绝缘增长杆的中部固定连接。

优选地，所述绝缘增长杆4上还设有用于支撑手机8的手机支架7。

本实用新型的绝缘增长杆延长操作距离的同时质量较轻，可以满足无人机的搭载要求，同时可以实现可视化精细操作，可用于切除电力线路上的飘挂物。多自由度机械臂与无人机搭载的摄像头有一定距离，在不影响摄像头工作的同时，满足操作无盲点的要求，在无人机粗定位后，调整多自由度机械臂的位置以实现剪刀精准剪切。绝缘增长杆后端的配重平衡箱，不仅可以平衡无人机的重量，而且可以根据实际需要加载各类工具仪器，为以后的二度开发做准备，极大地提高清障工作的效率以及安全性。

本实用新型的无人机可利用现有的各种多旋翼无人机机型改装而成，便捷度高，实用性强。

优选地，所述手机通过无线网络与地面控制终端无线连接；所述手机还通过WIFI信号发射模块与多自由度机械臂的控制器无线连接。多自由度机械臂的操控使用WIFI信号源，由安装在机械臂附近的手机移动数据热点提供。地面控制终端以手机为中介来操控多自由度机械臂的运动，可实现远距离操控机械臂。

优选地，所述多自由度机械臂的控制器包括WIFI信号接受模块和MCU中央处理器；所述多自由度机械臂的WIFI信号接受模块与所述手机的WIFI信号发射模块信号连接。

优选地，所述地面控制终端为智能手机或平板电脑。

优选地，所述手机为具有GPS定位模块及陀螺仪的智能手机。

优选地，所述绝缘增长杆的材质为纤维增强复合材料。在强度方面，纤维增强复合材料能满足前端安装剪刀，后端安装配重平衡箱的重量要求。

优选地，所述绝缘增长杆为多节伸缩式绝缘增长杆；所述多自由度机械臂为六自由度机械臂。

优选地，所述刀片的外侧周面上由内至外涂覆有类金刚石碳涂层和荧光材料涂层。该剪刀具有良好的耐腐蚀性，防止刀片受到酸碱化学物质的腐蚀，有效地提高了剪刀的使用寿命；同时能在光线不足的环境中发出微光，提高清障效率。

优选地，所述剪刀还包括设置在所述刀架一端与所述多自由度机械臂铰接的连接手柄。

优选地，所述刀架由相互交叉设置的两个剪切体构成，两剪切体的纵向中部通过转轴连接；刀架上设置由用于安装固定刀片的刀槽，刀槽上设有用于对刀片进行固定的锁紧螺钉。

优选地，剪切体上设置有用于配合锁紧螺钉对刀片进行夹紧固定的支撑块，支撑块由剪切体凸起并包扣于刀片的刀背形成。支撑块与刀片刃口保留一定高度，不影响两刀片的交错咬合。

优选地，所述锁紧螺钉至少沿刀片纵向均匀设置两个。可有效保证刀片的夹紧固定，使剪刀结构稳固，利于使用。

与现有技术相比，本实用新型具有以下突出优点：

本实用新型利用无人机作为运载工具，通过多自由度机械臂剪刀对电力线路的飘挂物进行清除作业，不但减轻人员劳动强度，还避免了检修人员爬高进行近距离带电操作的危险性，具有工作效率高、清障方式灵活的优点，有利于输电线路的安全性运行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为剪刀的结构示意图。

图3为图2中A-A处剖视图。

图4为多自由度机械臂控制系统的结构框图。

其中，1为无人机、2为机载摄像头、3为机载支架、4为绝缘增长杆、5为动力电池、6为配重平衡箱、7为手机支架、8为手机、9为多自由度机械臂、10为剪刀、11为刀架、12为刀片、13为剪切体、14为刀槽、15为支撑块、16为锁紧螺钉、17为连接手柄。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，包括无人机1、机载摄像头2、机载支架3以及通过机载支架3安装在无人机1下方的绝缘增长杆4；该绝缘增长杆4是采用材质为纤维增强复合材料的多节伸缩式绝缘增长杆。

机载支架3包括斜向固定在无人机机臂上的4个支撑杆，每个支撑杆的底端均与绝缘增长杆4的中部固定连接；绝缘增长杆4前端设置有多自由度机械臂9、手机8和用于支撑手机8的手机支架7，后端设置有配重平衡箱6和用于给多自由度机械臂9供电的动力电池5；多自由度机械臂9的固定端与绝缘增长杆4铰接，自由端铰接有剪刀10。该多自由度机械臂9为六自由度机械臂。

如图2和图3所示，该剪刀10包括刀架11和可拆式设置在刀架11上的刀片12；该剪刀10还包括设置在刀架11一端与多自由度机械臂9铰接的连接手柄17；刀架11由相互交叉设置的两个剪切体13构成，两剪切体13的纵向中部通过转轴连接；刀架11上设置由用于安装固定刀片12的刀槽14，刀槽14上设有用于对刀片12进行固定的锁紧螺钉16；沿刀片12纵向均匀设置有3个锁紧螺钉16；剪切体13上设置有用于配合锁紧螺钉16对刀片12进行夹紧固定的支撑块15，支撑块15由剪切体13凸起并包扣于刀片12的刀背形成。

刀片12的外侧周面上由内至外涂覆有类金刚石碳涂层和荧光材料涂层。该剪刀具有良好的耐腐蚀性，防止刀片受到酸碱化学物质的腐蚀，有效地提高了剪刀的使用寿命；同时能在光线不足的环境中发出微光，提高清障效率。

如图4所示，手机8通过无线网络（移动网络）与地面控制终端无线连接，该地面控制终端可以为智能手机或者平板电脑；该手机8再通过WIFI信号发射模块与多自由度机械臂9的控制器无线连接；多自由度机械臂9的控制器包括WIFI信号接受模块和MCU中央处理器；多自由度机械臂9的WIFI信号接受模块与手机8的WIFI信号发射模块信号连接。

多自由度机械臂9的操控使用WIFI信号源，由安装在机械臂附近的手机8移动数据热点提供。地面控制终端的远程遥控信号发射模块通过无线网络与信号接收终端（即手机8）相连接，手机8的WIFI信号发射模块与多自由度机械臂9控制器的WIFI信号接受模块信号连接，手机8通过WIFI信号发射模块将遥控信息传递给多自由度机械臂9控制器的WIFI信号接受模块，再由WIFI信号接受模块传递给中央处理器。

操作地面控制终端的控制页面，操作信号通过无线网络和手机8后被多自由度机械臂9控制器的WIFI信号接受模块接收，再到达多自由度机械臂9的中央处理器，由中央处理器控制多自由度机械臂9进行相应功能操作，实现机械臂的移动、伸缩等操作。

本实用新型的工作过程，包括以下步骤：

S1：通过遥控器操作无人机飞临电力线路上空悬停；

S2：调整无人机悬停位置使剪刀正对飘挂物；

S3：通过遥控器的控制使机载摄像机拍摄电力线路飘挂物的画面回传到地面，在无人机粗定位后，通过地面控制终端的遥控操作调整多自由度机械臂的位置，以实现剪刀精准剪切缠绕在线路上的飘挂物；

S4：当一段电力线路的飘挂物清除干净后，遥控无人机前移到下一段电力线路上方悬停，重复上述步骤直至整个电力线路上的飘挂物清除完毕。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，包括无人机（1）、机载摄像头（2）、机载支架（3）以及通过机载支架（3）安装在无人机（1）下方的绝缘增长杆（4）；所述绝缘增长杆（4）前端设置有多自由度机械臂（9）和手机（8），后端设置有配重平衡箱（6）和用于给多自由度机械臂（9）供电的动力电池（5）；所述多自由度机械臂（9）的自由端铰接有剪刀（10）；所述剪刀（10）包括刀架（11）和可拆式设置在刀架（11）上的刀片（12）。

2.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述刀片（12）的外侧周面上由内至外涂覆有类金刚石碳涂层和荧光材料涂层。

3.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述剪刀（10）还包括设置在所述刀架（11）一端与所述多自由度机械臂（9）铰接的连接手柄（17）。

4.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述刀架（11）由相互交叉设置的两个剪切体（13）构成，两剪切体（13）的纵向中部通过转轴连接；刀架（11）上设置由用于安装固定刀片（12）的刀槽（14），刀槽（14）上设有用于对刀片（12）进行固定的锁紧螺钉（16）。

5.根据权利要求4所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，剪切体（13）上设置有用于配合锁紧螺钉（16）对刀片（12）进行夹紧固定的支撑块（15），支撑块（15）由剪切体（13）凸起并包扣于刀片（12）的刀背形成。

6.根据权利要求4所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述锁紧螺钉（16）至少沿刀片（12）纵向均匀设置两个。

7.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述手机（8）通过无线网络与地面控制终端无线连接；所述手机（8）还通过WIFI信号发射模块与多自由度机械臂（9）的控制器无线连接。

8.根据权利要求7所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述多自由度机械臂（9）的控制器包括WIFI信号接受模块和MCU中央处理器；所述多自由度机械臂（9）的WIFI信号接受模块与手机（8）的WIFI信号发射模块信号连接。

9.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述绝缘增长杆（4）上还设有用于支撑手机（8）的手机支架（7）。

10.根据权利要求1所述的无人机搭载多自由度机械臂剪刀的线路清理装置，其特征在于，所述绝缘增长杆（4）的材质为纤维增强复合材料。