CN208836606U - 基于无人机的空中截枝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于无人机的空中截枝装置，包括：通过轻质碳纤维绝缘管与无人机载荷平台连接的电链锯，以及设置在无人机上的第一视角微型摄像头；无人机的飞行控制器分别连接电链锯的电子调速器和步进电机驱动器；所述电子调速器连接无刷电机；所述步进电机驱动器连接步进电机。本实用新型结构精简、成本适当，提出了完备的利用无人机技术进行空中截枝的方案，且截枝效果好，操作方便，效率高，安全可靠。对电力线路走廊超高树木的截枝高度提高到10米以上，降低对成龄树木的伤害，利于电力运维人员和树主及林业部门协调，降低协调成本，同时可代替人工砍伐安全距离不够需停电处理的情况，既安全消除隐患，又免去线路停电造成的不必要麻烦。

Description

基于无人机的空中截枝装置

技术领域

本实用新型属于电力线路走廊超高树木清障领域，尤其涉及一种基于无人机的空中截枝装置。

背景技术

电力线路走廊范围内的树木生长靠近裸露导线，如果小于安全距离会引起带电导线对树木放电，造成线路故障跳闸。输电运维人员需要提前与树主协商进行砍伐，在没有得到树主以及相关林业部门的许可，不能自行砍伐，且现场部分青苗赔偿协调工作难度大。考虑到不触犯林业法的同时又不伤害树主的经济利益，输电运维人员采用对超高树木进行截枝的办法。

现有技术中提供截枝的方法有：

（1）人工利用手锯或者电锯配合梯子、带锯齿脚扣等登高工具进行操作，安全隐患大，且截枝高度通常在4米左右；

（2）使用带伸缩长杆的电动锯、高枝剪，虽然避免人工登高作业的安全隐患，但是截枝高度一般在5米左右，无法达到砍伐立方量小于法律规定盗伐树木标准3立方米的目标；

（3）国外电力线路走廊的超高树木砍伐则借助载人直升机技术，成本太高。

线路通道超高树木截枝作业中存在问题如下：1、人工登高安全隐患大；2、截枝高度不够，无法达到砍伐立方量小于法律规定盗伐树木标准——3立方米的目标、增加输电运维协调成本；3、对于输电运维工作中临时发现的树障隐患点，当无法满足人工砍伐的安全距离时，需要进行停电砍伐，影响用电的可靠性。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型具体采用以下技术方案：

一种基于无人机的空中截枝装置，其特征在于，包括：通过轻质碳纤维绝缘管与无人机载荷平台连接的电链锯，以及设置在无人机上的第一视角微型摄像头；无人机的飞行控制器分别连接电子调速器和步进电机驱动器；所述电子调速器连接无刷电机；所述步进电机驱动器连接步进电机；所述无刷电机和步进电机是电链锯的动力执行部件。

优选地，所述电链锯包括导板、链锯和金属保护齿；所述无刷电机连接链锯，驱动链条转动；所述步进电机连接导板，带动导板完成咬合动作。

优选地，所述金属保护齿的开口角度为60°，同时也配合电链锯导板一起咬合把树枝锯断。

优选地，所述电子调速器和步进电机驱动器分别连接24V锂电池。

优选地，所述电链锯与无人机的距离大于50cm。

优选地，所述导板的长度为15cm。

本实用新型及其优选方案结构精简、成本适当，提出了完备的利用无人机技术进行空中截枝的方案，且截枝效果好，操作方便，效率高，安全可靠。对电力线路走廊超高树木的截枝高度提高到10米以上，降低对成龄树木的伤害，利于电力运维人员和树主及林业部门协调，降低协调成本，同时可代替人工砍伐安全距离不够需停电处理的情况，既安全消除隐患，又免去线路停电造成的不必要麻烦。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型实施例整体装配位置示意图；

图2是本实用新型实施例中电链锯结构示意图；

图3是本实用新型实施例步进电机驱动器电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例整体结构组装示意图；

图中：1-无人机遥控器；2-无人机遥控接收器；3-飞行控制器；4-电子调速器；5-无刷电机；6-电链锯；7-锂电池；8-步进电机驱动器；9-步进电机；61-链锯传动装置；62-链锯摆动装置；63-金属保护齿；64-链锯；200-电路和控制装置；300-轻质碳纤维绝缘管；400-摄像头。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

如图1所示，本实施的整体方案由以电链锯6为主体的空中截枝装置、第一视角摄像头400和无人机本体组成。

其中，电链锯6通过轻质碳纤维绝缘管300与无人机连接，轻质碳纤维绝缘管300具备弹性，可以缓冲电链锯6与树枝碰撞的冲击力并伸出无人机头螺旋桨50cm的距离，可以防止异物对螺旋桨的干扰。

在本实施例中，空中截枝装置选用的是小型电链锯装置，是基于圆盘式旋转电锯旋转的反扭矩会对无人机的稳定飞行造成影响，并且在高空中危险系数较大的考量，其中，导板长度为15cm的高强度电链锯为优选的方案。

如图2所示，本实施例中采用的电链锯的链锯传动装置61包括额定电压24V、额定转速28000转/分钟的无刷电机和相应传动链锯的齿轮；链锯摆动装置62包括连接导板的1N*m扭矩的步进电机，以控制整个金属导板的摆动，从而执行树枝的切削作业；金属保护齿63的作用在于既保护链锯64的锯齿不伤害他人，又与链锯64的锯齿共同受力将树枝锯断。

作为本实施例的一个优选，由于利用第一视角微型摄像头实时采集回来的图片是二维的，操作人员在距离判断上可能存在较大误差，因此金属保护齿的开口角度为60°，以增加切削范围，提高截枝操作的成功率。

电路和控制装置200具体由24V 4Ah的18650型号锂聚合电池（锂电池7）、配套30A的电子调速器4以及步进电机驱动器8构成。如图3、图4所示，电子调速器4将锂电池7的直流电源转换成供给无刷电机5的三相交流电源，而控制线直接连接无人机的飞行控制器3的输出端口，这样就可以利用无人机配置的控制信道来控制无刷电机5的转动，从而操控电链锯6上链锯64的转动。而步进电机驱动器8的电源端也一并连接24V锂电池7，控制端连接无人机的飞行控制器3的输出端口，由无人机的遥控通道控制步进电机9，从而控制电链锯6的导板的摆动。

通过这样的设置，即可以通过无人机遥控器1将对截枝装置无刷电机5和步进电机9操纵的信号发送至，无人机遥控接收器6从而完成整个截枝动作，充分利用了无人机自有的资源，以低成本的方式实现了本实施例的发明目的。

此外，在本实施例中，摄像头400为搭载在无人机的远程第一视角（FPV）摄像装置，可将图像下传至地面操控人员处，助于操控人员更准确地判断砍伐点和相对安全距离，具体为FXH-811型号，SONY机芯，80万像素。

无人机选用大疆S900机型。该机型为6旋翼，具备稳定的数字控制信号系统，包括控制截枝装置正常工作、还有无人机本身的飞行控制稳定、抗干扰的控制信号发射和接受源，载重能力达到3kg以上，飞行稳定。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于无人机的空中截枝装置，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种基于无人机的空中截枝装置，其特征在于，包括：通过轻质碳纤维绝缘管与无人机载荷平台连接的电链锯，以及设置在无人机上的第一视角微型摄像头；无人机的飞行控制器分别连接电子调速器和步进电机驱动器；所述电子调速器连接无刷电机；所述步进电机驱动器连接步进电机。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的空中截枝装置，其特征在于：所述电链锯包括导板、链锯和金属保护齿；所述无刷电机连接链锯；所述步进电机连接导板。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的空中截枝装置，其特征在于：所述金属保护齿的开口角度为60°。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的空中截枝装置，其特征在于：所述电子调速器和步进电机驱动器分别连接24V锂电池。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的空中截枝装置，其特征在于：所述电链锯与无人机的距离大于50cm。

6.根据权利要求2所述的基于无人机的空中截枝装置，其特征在于：所述导板的长度为15cm。