一种输电线路巡线飞行避让装置及多旋翼巡线无人机制造方法及图纸

本发明专利技术适用于通信领域，提供了一种输电线路巡线飞行避让装置及多旋翼巡线无人机，该装置包括：超声波传感器；测距单元，用于根据反射电信号的接收时间计算飞行避让装置与障碍物之间的距离；飞行控制单元，用于根据距离确定飞行状态，生成相应的飞行控制指令；飞行动力单元，用于根据飞行控制指令执行对应的飞行状态。本发明专利技术通过超声波分别对无人机的六个方向的障碍物进行测距，通过回波接收时间解算与障碍物之间的距离，再分别控制机臂上的电子调速计来调整电机转速，从而调整每一个机臂的升力，进行紧急避障，控制六旋翼无人机悬停、后退、旋转或者左右飞行，避免无人机不会碰撞障碍物导致飞机失控坠毁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，尤其涉及一种输电线路巡线飞行避让装置及多旋翼巡线无人机。
技术介绍
近年来，我国国民经济的持续快速发展对电力工业提出越来越高的要求。我国目前已形成华北、东北、华中、西北和南方电网共6个跨省区电网，超过70万km的输电线路。然而由于我国国土辽阔，地形复杂，平原少、丘陵及山区较多，气象条件复杂，瓷绝缘子质量不够稳定等，为了安全和可靠地供电，巡线维护自动化和现代化已日益显示出其迫切性。目前其一是采用有限车载的方法，用车把人员运送到离预先判定的故障点较近的位置，再由人员徒步前往排查地点，但是这种方法不仅在时间上不能满足紧急故障的排除要求，而且人员即使到达了故障地点也难以对高塔、高压等设备进行排查分析。其二是采用有人驾驶的直升机进行巡线，但是目前有人直升机数量少，并且需要临时申请，调度时间长且维护费用昂贵，人身安全风险也较大；其三是采用无人机实现电力巡线，但是现有无人机并不具备紧急避让装置，在空中作业过程中，难免会遇到交跨线、树木、建筑物以及山体等障碍物，虽然无人机通过GPS导航具有沿地势飞行功能，但是由于GPS存在误差，在执行任务的过程中可能会出现偏离预定航向的情况，并且在远距离飞行时，由于飞行航线上的地势差很大，变化频率较高，常常会导致撞山的严重后果；在近距离飞行时，也常因线路过密，无法及时避让线路导致碰线路摔机现象，无法安全、高效地实现输电线路的巡线维护。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种输电线路巡线飞行避让装置，旨在解决现有无人机在电力巡线过程中，突遇障碍物无法及时避让，导致摔机的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种输电线路巡线飞行避让装置，所述装置包括：超声波传感器，用于根据发射电信号发射超声波，并将接收到的反射回波转换为反射电信号；测距单元，用于生成所述发射电信号以及接收反射电信号，并根据所述反射电信号的接收时间计算飞行避让装置与所述障碍物之间的距离，所述测距单元的发射端与所述超声波传感器的输入端连接，所述测距单元的反射端与所述超声波传感器的输出端连接；飞行控制单元，用于根据所述距离确定飞行状态，生成相应的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括悬停信号、后退信号、前进信号、转弯信号；所述飞行控制单元的输入端与所述测距单元的输出端连接；飞行动力单元，用于根据所述飞行控制指令执行对应的飞行状态，所述飞行动力单元的输入端与所述飞行控制单元的输出端连接。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种多旋翼巡线无人机，包括飞机主体和多个机臂，所述无人机还包括上述实施例中的输电线路巡线飞行避让装置；其中，飞行控制单元处于所述飞机主体中，每一所述机臂均设置有一超声波传感器、一测距单元和一飞行动力单元。本专利技术实施例在六旋翼无人机的每一个机臂上分别装有超声波传感器和测距单元，通过超声波分别对无人机的六个方向的障碍物进行测距，通过回波接收时间解算与障碍物之间的距离，再分别控制六个机臂上的六个电子调速计来调整六个电机转速，从而调整每一个机臂的升力，进行紧急避障，控制六旋翼无人机悬停、后退、旋转或者左右飞行，避免无人机不会碰撞障碍物导致飞机
失控坠毁。该装置采用器件成本低廉，各种数据之间换算原理简单，易于实现和普及，并且不受环境光线的影响，对于较远障碍物能够快速识别，对较近障碍物也能有效避让，避免了无人机在巡线过程中由于GPS存在误差，导致偏离预定航向，在经过交跨线时造成与输电线路发生碰撞、摔机，提高了巡线维护的安全性和效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的输电线路巡线飞行避让装置的结构图；图2为本专利技术实施例提供的输电线路巡线飞行避让装置中测距单元的结构图；图3为本专利技术实施例提供的输电线路巡线飞行避让装置中超声波发射控制模块的示例电路图；图4为本专利技术实施例提供的输电线路巡线飞行避让装置中超声波接收转换模块的示例电路图；图5为本专利技术实施例提供的多旋翼巡线无人机中一旋翼的侧视结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术实施例通过超声波分别对无人机的六个方向的障碍物进行测距，通过回波接收时间解算与障碍物之间的距离，再分别控制机臂上的电子调速计来调整电机转速，从而调整每一个机臂的升力，进行紧急避障，控制六旋翼无人机悬停、后退、旋转或者左右飞行，避免无人机不会碰撞障碍物导致飞机失控坠毁。以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细描述：图1示出了本专利技术实施例提供的输电线路巡线飞行避让装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分。作为本专利技术一实施例，该输电线路巡线飞行避让装置可以应用于任何无人机中，特别是六旋翼巡线无人机中，该输电线路巡线飞行避让装置包括：超声波传感器11，用于根据发射电信号发射超声波，并将接收到的反射回波转换为反射电信号；在本专利技术实施例中，超声波传感器11可以包括发送器和接收器，具有发送和接收超声波的双重作用。作为本专利技术一实施例，超声波传感器11可以采用压电式超声波换能器实现。压电式超声波换能器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波发射，在接收回波的时候，则将超声振动转换成电信号。测距单元12，用于生成发射电信号以及接收反射电信号，并根据反射电信号的接收时间计算飞行避让装置与障碍物之间的距离，测距单元12的发射端与超声波传感器11的输入端连接，测距单元12的反射端与超声波传感器11的输出端连接；飞行控制单元13，用于根据距离确定飞行状态，生成相应的飞行控制指令，飞行控制指令包括悬停信号、后退信号、前进信号、转弯信号；飞行控制单元13的输入端与测距单元12的输出端连接；飞行动力单元14，用于根据飞行控制指令执行对应的飞行状态，飞行动力单元14的输入端与飞行控制单元13的输出端连接。飞行动力单元14可以包括电机、螺旋桨以及调速计等装置。在本专利技术实施例中，无人机在进行对输电线路进行巡查时，当超声波传感器11探测到所在方向上障碍物时，超声波经障碍物反射形成回波，超声波传感器11接收到反射回波后发出反射电信号给测距单元12，测距单元12根据反射
电信号的接收时间与发射电信号的时间差计算无人机与障碍物之间的距离，并把该距离以电信号的形式发送给飞行控制单元13，飞行控制单元13解算该距离信号，根据该距离信号的变化，控制飞行动力单元14中的电子调速计来调整电机转速，进而调整每一个机臂的升力，进行紧急避障。当然，飞行动力单元14还可以控制无人机进行悬停、前进、后退以及转弯等状态变化，从而有效避让障碍物。当超声波传感器11探测到障碍物越来越远时，飞行控制单元13不改变现有飞行指令，当超声波传感器11探测到障碍物越来越近时，则飞行控制单元13输出紧急避障指令，控制飞行动力单元14做出悬停或者远离障碍物的动作，即当距离障碍物越来越近时，飞行控制单元13会对探测到障碍物的超声波传感器11所在机臂的电子调速计增大电流的指令，探测到障碍物的超声波传感器11所在机臂的电机转速会变大，增加升力，从而达到悬停或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路巡线飞行避让装置，其特征在于，所述装置包括：超声波传感器，用于根据发射电信号发射超声波，并将接收到的反射回波转换为反射电信号；测距单元，用于生成所述发射电信号以及接收反射电信号，并根据所述反射电信号的接收时间计算飞行避让装置与所述障碍物之间的距离，所述测距单元的发射端与所述超声波传感器的输入端连接，所述测距单元的反射端与所述超声波传感器的输出端连接；飞行控制单元，用于根据所述距离确定飞行状态，生成相应的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括悬停信号、后退信号、前进信号、转弯信号；所述飞行控制单元的输入端与所述测距单元的输出端连接；飞行动力单元，用于根据所述飞行控制指令执行对应的飞行状态，所述飞行动力单元的输入端与所述飞行控制单元的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路巡线飞行避让装置，其特征在于，所述装置包括：超声波传感器，用于根据发射电信号发射超声波，并将接收到的反射回波转换为反射电信号；测距单元，用于生成所述发射电信号以及接收反射电信号，并根据所述反射电信号的接收时间计算飞行避让装置与所述障碍物之间的距离，所述测距单元的发射端与所述超声波传感器的输入端连接，所述测距单元的反射端与所述超声波传感器的输出端连接；飞行控制单元，用于根据所述距离确定飞行状态，生成相应的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括悬停信号、后退信号、前进信号、转弯信号；所述飞行控制单元的输入端与所述测距单元的输出端连接；飞行动力单元，用于根据所述飞行控制指令执行对应的飞行状态，所述飞行动力单元的输入端与所述飞行控制单元的输出端连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声波传感器为压电式超声波换能器。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测距单元包括：超声波驱动模块，用于生成超声波驱动频率；处理模块，用于根据所述超声波驱动频率生成发射控制信号，所述处理模块的选择端与所述超声波驱动模块的输出端连接，所述处理模块的串口通信端为所述测距单元的输出端与所述飞行控制单元无线连接；超声波发射控制模块，用于根据所述发射控制信号生成发射电信号，所述超声波发射控制模块的输入端与所述处理模块的输出端连接，所述超声波发射控制模块的输出端为所述测距单元的发射端；超声波接收转换模块，用于将接收的反射电信号转换为反射处理信号，以供所述处理模块根据所述发射控制信号和反射处理信号计算超声波反射时间和障碍物距离，所述超声波接收转换模块的输入端为所述测距单元的接收端，所
\t述超声波接收转换模块的输出端与所述处理模块的输入端连接。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述超声波驱动模块包括：电容C5、电容C6和晶振；所述晶振的一端为所述超声波驱动模块的输出端与所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端接地，所述晶振的另一端通过所述电容C5接地。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述超声波发射控制模块包括：电阻R1、电阻R2、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门和第五与非门；所述第一与非门的输入端为所述超声波发射控制模块的输入端同时与所述第二与非门的输入端和所述第五与非门的输入端连接，所述第一与非门的输出端同时与所述第三与非门的输入端和所述第四与非门的输入端连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳一雄，范首东，石振江，高昌盛，徐晓峰，刘星，梁照敏，李钊，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司防城港供电局，航天科工深圳集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45