CN209267004U - 输电线路异物清除喷火多旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，包括无人机、机载喷火装置、所述机载喷火装置通过固定架可拆卸的固定在无人机机腹下方；所述无人机包括机身、飞行控制单元、多组惯性测量单元、多组旋翼组件、多组旋翼支臂、多组旋翼倾斜角度调节装置，所述惯性测量单元设置在机身上用于监测机身的实时姿态，所述旋翼支臂可拆卸的连接机身，所述旋翼组件与旋翼支臂另一端铰接，所述旋翼倾斜角度调节装置设置在旋翼支臂上且与旋翼组件连接用于调整旋翼组件的倾斜角度。通过调整旋翼组件的倾斜角度，调节无人机的姿态保证正常的清障作业。本实用新型提供的自平衡的无人机电力线路清障装置具有可防止作业抖动、可自动平衡、可靠性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于无人机领域，尤其涉及输电线路异物清除喷火多旋翼无人机。
背景技术
随着国家电力的发展出现越来越多的架空电力线路，当异物出现在带电高压架空线路上，具有很大的危险性，容易导致线路非计划性停运，常规的清除输电线路异物的方法主要有以下几种方案：远程激光清除异物、线路停电人工上线摘除、带电作业人员进行摘除、无人机装载喷火清障装置进行焚烧清除，上述方法中，激光清除异物的方式存在设备成本高、使用受环境条件限制、后期设备维护成本高的问题，另外两种人工清除的方式存在效率低、安全风险高的问题，最后一种无人机装载喷火清障装置进行焚烧清除的方案是现有方案中技术相对成熟、成本较低、效率和安全性最高的清除方案；在设计无人机喷火清障装置时，为了装载无人机的安全，均会采用长管喷头使火源远离无人机，而采用长管喷头使得无人机的重心偏移，需要通过调整多轴无人机的旋翼转速控制无人机的姿态，同时机载喷火装置在高速喷射油料时，会产生反作用力，反作用力作用在无人机上会使得无人机偏离作业位置，在这种情况下同样需要调整多轴无人机的旋翼转速控制无人机的姿态，由于间断的油料喷射和旋翼转速调整的时延使得作业过程中无人机容易出现出现抖动甚至由于抖动导致坠机，另外反复的改变旋翼转速会导致旋翼驱动电机寿命缩短、故障率增高。
实用新型内容
基于现有技术存在上述问题，本实用新型提供输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，包括无人机、机载喷火装置、所述机载喷火装置通过固定架可拆卸的固定在无人机机腹下方；所述无人机包括机身、飞行控制单元、多组惯性测量单元、多组旋翼组件、多组旋翼支臂、多组旋翼倾斜角度调节装置，所述惯性测量单元设置在机身上用于监测机身的实时姿态，所述旋翼支臂可拆卸的连接机身，所述旋翼组件与旋翼支臂另一端铰接，所述旋翼倾斜角度调节装置设置在旋翼支臂上且与旋翼组件连接用于调整旋翼组件的倾斜角度。通过调整旋翼组件的倾斜角度，调节无人机的姿态保证正常的清障作业。本实用新型提供的输电线路异物清除喷火多旋翼无人机具有可防止作业抖动、可自动平衡、可靠性高的优点。
本实用新型通过以下详细技术方案达到目的：
输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，包括无人机、机载喷火装置、所述机载喷火装置通过固定架可拆卸的固定在无人机机腹下方；
所述无人机包括机身、飞行控制单元、多组惯性测量单元、多组旋翼组件、多组旋翼支臂、多组旋翼倾斜角度调节装置，所述惯性测量单元设置在机身上用于监测机身的实时姿态，所述旋翼支臂可拆卸的连接机身，所述旋翼组件与旋翼支臂另一端铰接，所述旋翼倾斜角度调节装置设置在旋翼支臂上且与旋翼组件连接用于调整旋翼组件的倾斜角度；
所述旋翼组件包括旋翼、旋翼驱动电机、旋翼安装座，所述旋翼与旋翼驱动电机输出轴连接并在旋翼驱动电机驱动下转动，所述旋翼与旋翼驱动电机设置在旋翼安装座上，所述旋翼安装座下方设置有转动连杆，所述转动连杆中部与旋翼支臂铰接；
所述旋翼倾斜角度调节装置与转动连杆下端连接通过驱动转动连杆以转动连杆与旋翼支臂的铰接点为原点转动从而调整旋翼组件的倾斜角度，即调整旋翼的倾斜角度；
所述飞行控制单元分别与惯性测量单元、旋翼驱动电机、旋翼倾斜角度调节装置电性连接；
清障作业时，当无人机上的机载喷火装置喷射油料产生反作用力，导致无人机偏离作业位置，惯性测量单元将无人机的姿态信息发送给飞行控制单元，飞行控制单元以无人机重心为参考，控制部分旋翼改变倾斜角度，这一部分倾斜角度发生变化的旋翼在提供无人机悬空推力的同时，提供一个与喷射油料产生的反作用力方向相反的推力，从而抵消喷射油料产生的反作用力，使得无人机保持悬停在作业位置上，使得无人机不会由于间断的油料喷射和旋翼转速调整的时延出现出现抖动，其中上述方案中既可以是调整远离喷头端旋翼的倾斜角度，也可以是调整靠近喷头端旋翼的倾斜角度，只需调整方向与反作用力方向相反既可，而在调整旋翼的倾斜角度时，需考虑到调整旋翼的倾斜角度后，造成垂直方向旋翼提升力减小的影响，这时候可以通过飞行控制单元控制旋翼转速提高，从而维持旋翼在垂直方向的提升力不变；
另一方面利用上述的方法，可以克服油料消耗导致的无人机重心偏移造成的无人机机身倾斜，既油料消耗过程中，在机载喷火装置长管喷头的作用下，无人机整体的重心会向喷头一侧偏移。此时，通过飞行控制单元控制远离喷头端旋翼的改变倾斜角度，提供一个与喷射油料产生的反作用力方向相反的推力，当远离喷头端旋翼的改变倾斜角度时，该部分旋翼的垂直方向提升力减小，使得远离喷头端的机身受到的提升力减小，进而在杠杆作用下抬升喷头的水平位置，保持无人机的水平悬停，其中上述旋翼的倾斜角度调整的大小可以根据无人机的姿态进行设置或者根据喷头不同的喷射速度设定。
其中，所述旋翼倾斜角度调节装置包括电动推杆、调节连杆，所述电动推杆与旋翼支臂固定连接，所述电动推杆推杆前端与调节连杆铰接，所述调节连杆另一端与转动连杆下端铰接，所述电动推杆通过推杆前后活动带动调节连杆活动，从而带动转动连杆以转动连杆与旋翼支臂的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件的倾斜角度，即调整旋翼的倾斜角度；
所述飞行控制单元与电动推杆电性连接；
在需要调整旋翼的倾斜角度时，飞行控制单元控制电动推杆推杆前后滑动，电动推杆推杆通过调节连杆连接转动连杆下端，并在电动推杆推杆前后滑动时，通过转动连杆带动旋翼调节倾斜角度。
其中，另一种方案中，所述旋翼倾斜角度调节装置包括电动推杆、推杆滑块，所述转动连杆下端设置有与转动连杆平行的转动滑槽，所述电动推杆与旋翼支臂固定连接，所述电动推杆推杆前端与推杆滑块铰接，所述推杆滑块滑动设置在转动滑槽内，所述电动推杆通过推杆前后活动带动推杆滑块在转动滑槽内滑动，从而带动转动连杆以转动连杆与旋翼支臂的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件的倾斜角度，即调整旋翼的倾斜角度；
所述飞行控制单元与电动推杆电性连接；
在需要调整旋翼的倾斜角度时，飞行控制单元控制电动推杆推杆前后滑动，电动推杆推杆通过推杆滑块连接转动连杆下端，并在电动推杆推杆前后滑动时，推杆滑块在转动滑槽内滑动并推动转动连杆转动，通过转动连杆带动旋翼调节倾斜角度。
其中，所述无人机底部设置有着陆脚架，所述着陆脚架两端均设置有平衡油箱，所述平衡油箱通过油泵和输油管相互连接并通过油泵抽取平衡油箱内的油料控制陆脚架两端平衡油箱的油料量从而调节无人机的姿态，所述平衡油箱通过油泵和输油管与机载喷火装置储油箱连接，所述机载喷火装置储油箱与平衡油箱内均设置有电子油量计，所述飞行控制单元分别与油泵、电子油量计电性连接；
当机载喷火装置储油箱内油料耗损超过设定限值时，飞行控制单元控制油泵将平衡油箱内的油料输送到机载喷火装置储油箱内进行油料补充，同时通过油泵调整陆脚架两端平衡油箱的油料量可以调节无人机的重心，保证无人机的水平悬停。
其中，所述机载喷火装置连接油泵与喷头的输油管上设置有监测输油管内油料流速的电子流速计，所述飞行控制单元与电子流速计电性连接；
通过电子流速计可以检测到喷头喷射油料的喷射速度，从而飞行控制单元可以根据喷头喷射油料的喷射速度控制旋翼的倾斜角度和转速，进而消除喷射油料产生的反作用力，保证无人机悬停在作业位置上。
本实用新型采用上述的技术方案具有可防止作业抖动、可自动平衡、可靠性高的优点。
附图说明
图1，本实用新型实施例1结构示意图。
图2，图1 A处放大结构示意图。
图3，本实用新型实施例1结构示意图。
图4，本实用新型实施例2结构示意图。
图5，图4 B处放大结构示意图。
图6，本实用新型实施例2结构示意图。
图7，本实用新型实施例连接示意图。
10、机载喷火装置，20、机身，30、飞行控制单元，40、惯性测量单元，50、旋翼组件，51、旋翼，52、旋翼驱动电机，53、旋翼安装座，54、转动连杆，55、转动滑槽，60、旋翼支臂，70、旋翼倾斜角度调节装置，71、电动推杆，72、推杆，73、调节连杆，74、推杆滑块，81、着陆脚架，82、平衡油箱，91、油泵，92、电子油量计，93、电子流速计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细的描述。
实施例1
如附图，输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，包括无人机、机载喷火装置10、所述机载喷火装置10通过固定架可拆卸的固定在无人机机腹下方；
所述无人机包括机身20、飞行控制单元30、六组惯性测量单元40、六组旋翼组件50、六组旋翼支臂60、六组旋翼倾斜角度调节装置70，所述惯性测量单元40设置在机身20上用于监测机身20的实时姿态，所述旋翼支臂60可拆卸的连接机身20，所述旋翼组件50与旋翼支臂60另一端铰接，所述旋翼倾斜角度调节装置70设置在旋翼支臂60上且与旋翼组件50连接用于调整旋翼组件50的倾斜角度；
所述旋翼组件50包括旋翼51、旋翼驱动电机52、旋翼安装座53，所述旋翼51与旋翼驱动电机52输出轴连接并在旋翼驱动电机52驱动下转动，所述旋翼51与旋翼驱动电机52设置在旋翼安装座53上，所述旋翼安装座53下方设置有转动连杆54，所述转动连杆54中部与旋翼支臂60铰接；
所述旋翼倾斜角度调节装置70与转动连杆54下端连接通过驱动转动连杆54以转动连杆54与旋翼支臂60的铰接点为原点转动从而调整旋翼组件50的倾斜角度，即调整旋翼51的倾斜角度；
所述飞行控制单元30分别与惯性测量单元40、旋翼驱动电机52、旋翼倾斜角度调节装置70电性连接；
清障作业时，当无人机上的机载喷火装置10喷射油料产生反作用力，导致无人机偏离作业位置，惯性测量单元40将无人机的姿态信息发送给飞行控制单元30，飞行控制单元30以无人机重心为参考，控制部分旋翼51改变倾斜角度，这一部分倾斜角度发生变化的旋翼51在提供无人机悬空推力的同时，提供一个与喷射油料产生的反作用力方向相反的推力，从而抵消喷射油料产生的反作用力，使得无人机保持悬停在作业位置上，使得无人机不会由于间断的油料喷射和旋翼51转速调整的时延出现出现抖动，其中上述方案中既可以是调整远离喷头端旋翼51的倾斜角度，也可以是调整靠近喷头端旋翼51的倾斜角度，只需调整方向与反作用力方向相反既可，而在调整旋翼51的倾斜角度时，需考虑到调整旋翼51的倾斜角度后，造成垂直方向旋翼51提升力减小的影响，这时候可以通过飞行控制单元30控制旋翼51转速提高，从而维持旋翼51在垂直方向的提升力不变；
另一方面利用上述的方法，可以克服油料消耗导致的无人机重心偏移造成的无人机机身20倾斜，既油料消耗过程中，在机载喷火装置10长管喷头的作用下，无人机整体的重心会向喷头一侧偏移。此时，通过飞行控制单元30控制远离喷头端旋翼51的改变倾斜角度，提供一个与喷射油料产生的反作用力方向相反的推力，当远离喷头端旋翼51的改变倾斜角度时，该部分旋翼51的垂直方向提升力减小，使得远离喷头端的机身20受到的提升力减小，进而在杠杆作用下抬升喷头的水平位置，保持无人机的水平悬停，其中上述旋翼51的倾斜角度调整的大小可以根据无人机的姿态进行设置或者根据喷头不同的喷射速度设定。
作为优选，所述旋翼倾斜角度调节装置70包括电动推杆71、调节连杆73，所述电动推杆71与旋翼支臂60固定连接，所述电动推杆71推杆72前端与调节连杆73铰接，所述调节连杆73另一端与转动连杆54下端铰接，所述电动推杆71通过推杆72前后活动带动调节连杆73活动，从而带动转动连杆54以转动连杆54与旋翼支臂60的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件50的倾斜角度，即调整旋翼51的倾斜角度；
所述飞行控制单元30与电动推杆71电性连接；
在需要调整旋翼51的倾斜角度时，飞行控制单元30控制电动推杆71推杆72前后滑动，电动推杆71推杆72通过调节连杆73连接转动连杆54下端，并在电动推杆71推杆72前后滑动时，通过转动连杆54带动旋翼51调节倾斜角度。
作为优选，所述无人机底部设置有着陆脚架81，所述着陆脚架81两端均设置有平衡油箱82，所述平衡油箱82通过油泵91和输油管相互连接并通过油泵91抽取平衡油箱82内的油料控制陆脚架两端平衡油箱82的油料量从而调节无人机的姿态，所述平衡油箱82通过油泵91和输油管与机载喷火装置10储油箱连接，所述机载喷火装置10储油箱与平衡油箱82内均设置有电子油量计92，所述飞行控制单元30分别与油泵91、电子油量计92电性连接；
当机载喷火装置10储油箱内油料耗损超过设定限值时，飞行控制单元30控制油泵91将平衡油箱82内的油料输送到机载喷火装置10储油箱内进行油料补充，同时通过油泵91调整陆脚架两端平衡油箱82的油料量可以调节无人机的重心，保证无人机的水平悬停，需要说明的是上述油泵91设置有多组。
作为优选，所述机载喷火装置10连接油泵91与喷头的输油管上设置有监测输油管内油料流速的电子流速计93，所述飞行控制单元30与电子流速计93电性连接；
通过电子流速计93可以检测到喷头喷射油料的喷射速度，从而飞行控制单元30可以根据喷头喷射油料的喷射速度控制旋翼51的倾斜角度和转速，进而消除喷射油料产生的反作用力，保证无人机悬停在作业位置上。
实施例2
本实施例与上述实施例的不同之处在于，所述旋翼倾斜角度调节装置70包括电动推杆71、推杆滑块74，所述转动连杆54下端设置有与转动连杆54平行的转动滑槽55，所述电动推杆71与旋翼支臂60固定连接，所述电动推杆71推杆72前端与推杆滑块74铰接，所述推杆滑块74滑动设置在转动滑槽55内，所述电动推杆71通过推杆72前后活动带动推杆滑块74在转动滑槽55内滑动，从而带动转动连杆54以转动连杆54与旋翼支臂60的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件50的倾斜角度，即调整旋翼51的倾斜角度；
所述飞行控制单元30与电动推杆71电性连接；
在需要调整旋翼51的倾斜角度时，飞行控制单元30控制电动推杆71推杆72前后滑动，电动推杆71推杆72通过推杆滑块74连接转动连杆54下端，并在电动推杆71推杆72前后滑动时，推杆滑块74在转动滑槽55内滑动并推动转动连杆54转动，通过转动连杆54带动旋翼51调节倾斜角度。
本实用新型采用上述的实施例具有可防止作业抖动、可自动平衡、可靠性高的优点。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，其特征在于，包括无人机、机载喷火装置(10)、所述机载喷火装置(10)通过固定架可拆卸的固定在无人机机腹下方；
所述无人机包括机身(20)、飞行控制单元(30)、多组惯性测量单元(40)、多组旋翼组件(50)、多组旋翼支臂(60)、多组旋翼倾斜角度调节装置(70)，所述惯性测量单元(40)设置在机身(20)上用于监测机身(20)的实时姿态，所述旋翼支臂(60)可拆卸的连接机身(20)，所述旋翼组件(50)与旋翼支臂(60)另一端铰接，所述旋翼倾斜角度调节装置(70)设置在旋翼支臂(60)上且与旋翼组件(50)连接用于调整旋翼组件(50)的倾斜角度；
所述旋翼组件(50)包括旋翼(51)、旋翼驱动电机(52)、旋翼安装座(53)，所述旋翼(51)与旋翼驱动电机(52)输出轴连接并在旋翼驱动电机(52)驱动下转动，所述旋翼(51)与旋翼驱动电机(52)设置在旋翼安装座(53)上，所述旋翼安装座(53)下方设置有转动连杆(54)，所述转动连杆(54)中部与旋翼支臂(60)铰接；
所述旋翼倾斜角度调节装置(70)与转动连杆(54)下端连接通过驱动转动连杆(54)以转动连杆(54)与旋翼支臂(60)的铰接点为原点转动从而调整旋翼组件(50)的倾斜角度，即调整旋翼(51)的倾斜角度；
所述飞行控制单元(30)分别与惯性测量单元(40)、旋翼驱动电机(52)、旋翼倾斜角度调节装置(70)电性连接。
2.根据权利要求1所述的输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼倾斜角度调节装置(70)包括电动推杆(71)、调节连杆(73)，所述电动推杆(71)与旋翼支臂(60)固定连接，所述电动推杆(71)推杆(72)前端与调节连杆(73)铰接，所述调节连杆(73)另一端与转动连杆(54)下端铰接，所述电动推杆(71)通过推杆(72)前后活动带动调节连杆(73)活动，从而带动转动连杆(54)以转动连杆(54)与旋翼支臂(60)的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件(50)的倾斜角度，即调整旋翼(51)的倾斜角度；
所述飞行控制单元(30)与电动推杆(71)电性连接。
3.根据权利要求1所述的输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼倾斜角度调节装置(70)包括电动推杆(71)、推杆滑块(74)，所述转动连杆(54)下端设置有与转动连杆(54)平行的转动滑槽(55)，所述电动推杆(71)与旋翼支臂(60)固定连接，所述电动推杆(71)推杆(72)前端与推杆滑块(74)铰接，所述推杆滑块(74)滑动设置在转动滑槽(55)内，所述电动推杆(71)通过推杆(72)前后活动带动推杆滑块(74)在转动滑槽(55)内滑动，从而带动转动连杆(54)以转动连杆(54)与旋翼支臂(60)的铰接点为原点转动进而调整旋翼组件(50)的倾斜角度，即调整旋翼(51)的倾斜角度；
所述飞行控制单元(30)与电动推杆(71)电性连接。
4.根据权利要求2或3所述的输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，其特征在于，所述无人机底部设置有着陆脚架(81)，所述着陆脚架(81)两端均设置有平衡油箱(82)，所述平衡油箱(82)通过油泵(91)和输油管相互连接并通过油泵(91)抽取平衡油箱(82)内的油料控制陆脚架两端平衡油箱(82)的油料量从而调节无人机的姿态，所述平衡油箱(82)通过油泵(91)和输油管与机载喷火装置(10)储油箱连接，所述机载喷火装置(10)储油箱与平衡油箱(82)内均设置有电子油量计(92)，所述飞行控制单元(30)分别与油泵(91)、电子油量计(92)电性连接。
5.根据权利要求4所述的输电线路异物清除喷火多旋翼无人机，其特征在于，所述机载喷火装置(10)连接油泵(91)与喷头的输油管上设置有监测输油管内油料流速的电子流速计(93)，所述飞行控制单元(30)与电子流速计(93)电性连接。
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| WO2022000922A1 (zh) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法 |
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| WO2022000922A1 (zh) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190816 Termination date: 20191231 |