CN215043757U - 密闭空间巡检无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种密闭空间巡检无人机，包括机体及安装于机体的机载电脑、惯性测量单元、激光雷达系统、飞控模块和动力系统；惯性测量单元及激光雷达系统均与机载电脑连接，并分别将在密闭空间内测量的数据传输至机载电脑；机载电脑接收并处理形成机体的POS数据；飞控模块与机载电脑连接，并依据机载电脑提供的POS数据控制动力系统调整机体的飞行路线及飞行姿态。该密闭空间巡检无人机能够实现在密闭空间中进行精准作业。

Description

密闭空间巡检无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种密闭空间巡检无人机。

背景技术

随着我国无人机技术的发展，无人机技术已经渗透到各个领域，大至国防领域，小至娱乐领域，都不乏无人机的身影。对于工业领域，无人机也渐渐凭借自身高效率、安全性及独特的作业角度优势，渐渐替代了人力作业。

针对诸如隧道、矿井、锅炉等密闭工作环境的巡检作业，由于空间狭窄，地形复杂，大型检测辅助设备无法进入，目前主要是依赖人力，需要作业人员深入密闭空间内部进行作业，不但存在效率低下、容易有疏漏等问题，还存在工作环境差、作业人员安全性不足的问题。针对空旷庞大的腔体容器的巡检作业，势必涉及到停工或部分停工的问题，临时布设辅助设备必定会浪费大量时间，大大增加停工成本。如果利用无人机在密闭空间的巡检作业，则可以很好地解决上述问题。

但是，现有的无人机，在工作时，需要通过卫星定位水平位置，及通过卫星与气压计定位垂直位置，来辅助增稳无人机，使之相对悬停于空中一点。在密闭空间中，由于遮挡和空气流通等因素，导致无人机无法获取卫星信号及稳定的气压值，从而无法准确知道自己所处的位置，无法进行作业任务。

因此，有必要设计一种密闭空间巡检无人机，以解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种密闭空间巡检无人机，能够实现在密闭空间中进行精准作业。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种密闭空间巡检无人机，包括机体及安装于所述机体的机载电脑、惯性测量单元、激光雷达系统、飞控模块和动力系统；

所述惯性测量单元及所述激光雷达系统均与所述机载电脑连接，并分别将在密闭空间内测量的数据传输至所述机载电脑；所述机载电脑接收并处理形成所述机体的POS数据；

所述飞控模块与所述机载电脑连接，并依据所述机载电脑提供的POS数据控制所述动力系统调整所述机体的飞行路线及飞行姿态。

进一步地，还包括用于采集图视数据的信息采集系统，所述信息采集系统与所述机载电脑连接，并将采集的图视数据传输至所述机载电脑；所述机载电脑接收并同步输入所述机体的POS数据。

进一步地，所述信息采集系统包括至少一个云台红外相机。

进一步地，还包括用于对所述云台红外相机进行辅助照明的照明系统，所述照明系统与所述机载电脑连接。

进一步地，还包括用于向所述机载电脑、所述激光雷达系统、所述动力系统及所述飞控模块供电的高压锂电池。

进一步地，所述激光雷达系统包括分设于所述机体的前、后、左、右、上、下方向的多个激光雷达。

进一步地，所述动力系统包括四个动力组件，每个动力组件分别位于所述机体的四个机臂上，并包括电机、电子调速器及螺旋桨；所述螺旋桨安装于所述电机的输出端；所述电机外端通过卡扣与所述机臂卡接；所述电子调速器电连接所述电机及所述飞控模块。

进一步地，所述机体采用碳纤维材料及尼龙材料相结合而成。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的密闭空间巡检无人机，利用惯性测量单元测量机体的加速度及角速度并传输给机载电脑，利用激光雷达系统感测机体的位置并传输给机载电脑，经机载电脑处理形成机体的POS数据；飞控模块依据机载电脑提供的POS数据控制动力系统调整机体的飞行路线及飞行姿态，从而实现在无卫星定位及气压条件不稳定的密闭空间中进行精准定位，进而达到巡检作业目的。

附图说明

图1是本实用新型提供的密闭空间巡检无人机的结构框图；

图2是本实用新型提供的密闭空间巡检无人机的结构示意图。

图中：10-机体；11-机臂；20-机载电脑；30-惯性测量单元；40-激光雷达系统；50-飞控模块；60-动力系统；61-电机；62-螺旋桨；70-信息采集系统；80-照明系统。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至2所示，一种密闭空间巡检无人机，包括机体10及安装于机体10的机载电脑20、惯性测量单元30、激光雷达系统40、飞控模块50、动力系统60、信息采集系统70及照明系统80。

具体的，该密闭空间巡检无人机中，机体10采用碳纤维材料与3D打印用高强度尼龙材料相结合而成，以实现在满足刚度及强度的要求同时尽量做到轻量化设计。机体10上的装配方式可根据各部位强度要求及使用程度的不同，采用栓接、铆接、胶结等方式搭配使用，在满足使用需求的情况下，尽量降低不必要的重量，为载荷及续航提供更大的冗余空间。

该密闭空间巡检无人机中，惯性测量单元30及激光雷达系统40均与机载电脑20连接。其中，惯性测量单元30用于测量机体10在密闭空间内的加速度及角速度并传输给机载电脑20；激光雷达系统40用于在密闭空间内感测机体10的位置并传输给机载电脑20；机载电脑20接收并处理形成机体10的POS数据；飞控模块50与机载电脑20连接，依据机载电脑20提供的POS数据控制动力系统60调整机体10的飞行路线及飞行姿态。

其中，激光雷达系统40包括分设于机体10的前、后、左、右、上、下方向的多个激光雷达。飞控模块50采用现有技术，在此不再详细描述其结构。

如图2所示，该密闭空间巡检无人机中，动力系统60包括四个动力组件，每个动力组件分别位于机体10的四个机臂11上，并包括电机61、电子调速器及螺旋桨62；螺旋桨62安装于电机61的输出端；电机61外端通过卡扣与机臂11卡接；电子调速器电连接电机61及飞控模块50。该动力系统60中，螺旋桨62采用了快拆设计，可缩短作业前期准备时间。

进一步地，该动力系统60中，采用了FOC电子调速器，搭配经过匹配的电机61及螺旋桨62使用。与普通的动力系统相比，本实用新型的动力系统60在减速时能自动回收能量，实现更低能耗、更高效率、矢量控制、正弦驱动、转矩脉动小、电机噪音小、能量回馈制动及减速制动更快等优势。

该密闭空间巡检无人机中，信息采集系统70与机载电脑20连接，用于采集密闭空间内的图视数据，并将采集的图视数据传输至机载电脑20；机载电脑20接收并同步输入机体10的POS数据，以便于后期处理拍摄位置信息。

进一步地，该信息采集系统70包括固定于机体10上的至少一个云台红外相机。在巡检过程中，利用云台红外相机可以拍摄照片或视频进行存储和实时图像回传。另外，该云台红外相机可在光线较暗或检测物外部性状不明显的情况下，通过温度差异找出故障点位置。

该密闭空间巡检无人机中，照明系统80与机载电脑20连接，用于对云台红外相机进行辅助照明，以使辅助云台红外相机能够拍摄稳定清晰的画面。优选的，该照明系统80包括多个LED灯。

该密闭空间巡检无人机中，机体10上还安装有电池盒，电池盒内的供电电池可用于向机载电脑20、激光雷达系统40、动力系统及飞控模块50等用电设备进行供电。该供电电池优选为6S高压锂电池，其能量密度较普通锂电池高，在电池重量不变的情况下，可以提成电池的续航时间。另外，供电电池的接口设置在机体10内部，可以有效提高电源的IP防护等级。

巡检任务时，先将将折叠好的无人机携带进入作业场所，再伸展机臂11并固定，然后将电池盒插入机体10中并固定，然后再对无人机进行调试。调试成功后，断开电源，将任务载荷及快拆螺旋桨安装到无人机上，再次接通电源，即可正常使用无人机按照任务目标进行作业，如拍摄照片、视频及密闭空间建模等。

本实用新型的密闭空间巡检无人机，可在无卫星定位及气压不稳定的密闭空间中进行精准定位，从而达到作业目的。相比于传统的密闭空间巡检手段，该无人机巡检方式具有效力高、安全性高、巡检内容后期二次处理、前期准备工作简单等优点；另外，无人机本身可折叠，体积小，方便携带，后期维护保养成本低廉。通过挂载不同载荷，可实现多种功能，既可以可见光巡检，又可以红外热成像巡检，搭配高精度激光点云雷达可以对腔体内壁进行厘米级精度建模工作。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种密闭空间巡检无人机，其特征在于，包括机体（10）及安装于所述机体（10）的机载电脑（20）、惯性测量单元（30）、激光雷达系统（40）、飞控模块（50）和动力系统（60）；

所述惯性测量单元（30）及所述激光雷达系统（40）均与所述机载电脑（20）连接，并分别将在密闭空间内测量的数据传输至所述机载电脑（20）；所述机载电脑（20）接收并处理形成所述机体（10）的POS数据；

所述飞控模块（50）与所述机载电脑（20）连接，并依据所述机载电脑（20）提供的POS数据控制所述动力系统（60）调整所述机体（10）的飞行路线及飞行姿态。

2.根据权利要求1所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，还包括用于采集图视数据的信息采集系统（70），所述信息采集系统（70）与所述机载电脑（20）连接，并将采集的图视数据传输至所述机载电脑（20）；所述机载电脑（20）接收并同步输入所述机体（10）的POS数据。

3.根据权利要求2所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，所述信息采集系统（70）包括至少一个云台红外相机。

4.根据权利要求3所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，还包括用于对所述云台红外相机进行辅助照明的照明系统（80），所述照明系统（80）与所述机载电脑（20）连接。

5.根据权利要求1所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，还包括用于向所述机载电脑（20）、所述激光雷达系统（40）、所述飞控模块（50）及所述动力系统（60）供电的供电电池。

6.根据权利要求1-5任一项所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，所述激光雷达系统（40）包括分设于所述机体（10）的前、后、左、右、上、下方向的多个激光雷达。

7.根据权利要求1-5任一项所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，所述动力系统（60）包括四个动力组件，每个动力组件分别位于所述机体（10）的四个机臂（11）上，并包括电机（61）、电子调速器及螺旋桨（62）；所述螺旋桨（62）安装于所述电机（61）的输出端；所述电机（61）外端通过卡扣与所述机臂（11）卡接；所述电子调速器电连接所述电机（61）及所述飞控模块（50）。

8.根据权利要求1-5任一项所述的密闭空间巡检无人机，其特征在于，所述机体（10）采用碳纤维材料及尼龙材料相结合而成。

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