一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置及方法，它包括无人机系统，所述无人机系统上搭载有用于机械除冰的智能机械臂装置和用于喷洒除冰的喷洒装置；所述无人机系统通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。首先利用高性能无人机携带机械臂前往覆冰输电线，遥控并释放机械臂，通过自驱动、智能化的机械臂开展覆冰输电线表层除冰，可避免机械臂与输电线表层铝股的磨耗，然后利用无人机携带化学试剂喷洒进行二次深层除冰，该除冰技术具有速度快、精度高、效果好的优势。

A combined intelligent snow melting and deicing device and method based on high performance UAV

The invention discloses a combined intelligent snow melting deicing device and method based on high performance UAV, which includes a UAV system on which an intelligent mechanical arm device for mechanical deicing and a sprinkler for spraying deicing are carried on the UAV system. The UAV system is transmitted through wireless transmission and field command center. Communicate. First of all, the high performance UAV carries the mechanical arm to the icing transmission line, remotely controls and releases the mechanical arm. Through the self driving and intelligent manipulator, it can deicing the surface of the ice covered transmission line, and can avoid the wear of the aluminum strands on the surface of the mechanical arm and the transmission line. Then the two deep deicing is carried out by using the UAV portability reagents. The de icing technology has the advantages of high speed, high accuracy and good effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置及方法
本专利技术涉及一种基于高性能无人机的组合式、智能化融雪除冰装置及方法，属于架空输电线除冰

技术介绍
输电线路是重要的生命线工程，输电线路的积雪覆冰可引起输电线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪络等电气事故，威胁到电网系统的安全运营，并且会引发输电线的次生灾害，给社会和人民的生命财产造成严重危害。因此，国家每年投入大量资源进行覆冰输电线路检测和融雪除冰。目前，针对输电线的积雪覆冰，传统的除冰手段主要包括机械除冰、热力融冰和自然被动除冰等方式，机械除冰法，由于机械臂与输电线之间存在摩擦，容易造成输电线表面摩擦损耗，影响输电线铝股导电性能。另外，对于架设在大江大河或崇山峻岭之间的输电线路，一旦产生覆冰，工作人员难以在输电线塔输电线上及时架设机械臂装置，影响了除冰效率；热力融冰法对输电线的伏特值要求较高，对绝缘子串和杆塔除冰效果较差，成本相对较高；自然被动除冰法虽简单易行，成本低，但具有较强的偶然性，不能稳定高效地除冰。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，提出一种基于高性能无人机的组合式、智能化融雪除冰技术。首先利用高性能无人机携带机械臂前往覆冰输电线，遥控并释放机械臂，通过自驱动、智能化的机械臂开展覆冰输电线表层除冰，可避免机械臂与输电线表层铝股的磨耗，然后利用无人机携带化学试剂喷洒进行二次深层除冰，该除冰技术具有速度快、精度高、效果好的优势。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，它包括无人机系统，所述无人机系统上搭载有用于机械除冰的智能机械臂装置和用于喷洒除冰的喷洒装置；所述无人机系统通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。所述无人机系统包括无人机机身，所述无人机机身的顶部安装有太阳能电池板和风速传感器，在无人机机身的前端安装有第一双目摄像头和红外探测仪，所述无人机机身的底端安装有强力电磁铁，所述强力电磁铁通过磁吸力与智能机械臂装置和喷洒装置相连；所述无人机机身的后端安装有第一信息接收装置，所述第一信息接收装置通过无线信号传输与现场指挥中心进行通讯。所述智能机械臂装置包括机身，所述机身上安装有传动齿条，所述传动齿条与行走驱动机构相配合，并驱动机身沿传动齿条行走，所述传动齿条的两端安装有用于固定机身的第一固定机械臂组件和第二固定机械臂组件，在第一固定机械臂组件的前端安装有第二双目摄像头，所述机身的底部安装有用于碎冰的碎冰机械手臂组件和用于除冰渣的冰渣清理机械手臂组件，所述机身的顶部安装有第一铁块，所述第一铁块与无人机系统的强力电磁铁相配合，并对机身进行固定；所述机身的顶部安装有第二信息接收装置，所述第二信息接收装置通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。所述行走驱动机构包括主电机，所述主电机的输出轴上安装有主齿轮，所述主齿轮和传动齿条构成齿轮齿条传动。所述喷洒装置包括漏斗，所述漏斗的底部通过导管连接有喷头，所述喷头与设置在漏斗内部的泵体相连通，并进行喷药作业。所述第一固定机械臂组件、第二固定机械臂组件、碎冰机械手臂组件和冰渣清理机械手臂组件采用相同的结构；包括前挡板和后挡板，在两挡板之间安装有电机，所述电机的输出轴上安装有啮合齿轮，所述啮合齿轮的主轴上安装有第二机械手指，所述啮合齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的主轴上安装有第一机械手指；所述第二机械手指上部安装有第一距离感应器。所述碎冰机械手臂组件上安装有用于测量冰层的厚度传感器以及与二机械手指的第一距离感应器相配合的第二距离感应器。所述机身内部安装有蓄电池、线路和控制开关；所述蓄电池通过线路与无人机系统的太阳能电池板相连。所述第一固定机械臂组件、第二固定机械臂组件、碎冰机械手臂组件和冰渣清理机械手臂组件的电机都通过信号线与机身上的第二信息接收装置相连。采用任意一项所述基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置的除冰方法，其特征在于包括以下步骤：Step1：现场指挥中心连接无人机系统和智能机械臂装置；工作人员向无人机系统发出指令，利用高性能无人机携带智能机械臂装置到达覆冰输电线上方，通过无人机的第一双目摄像头，初步判断输电线的覆冰情况，释放智能机械臂到输电线上；Step2：通过现场指挥中心控制智能机械臂装置的第一固定机械臂组件和第二固定机械臂组件的电机，使其机械手指张开，并夹紧固定在输电线上进而对整个机身进行固定；Step3：指挥中心通过无线信号发出指令，开启碎冰机械手臂组件的自动除冰模式；智能机械臂装置利用自带的第二双目摄像头确定好输电线位置，通过厚度传感器探测覆冰厚度，自动设定除冰厚度，调节合适的机械手指夹紧力和自身姿态，开始自驱动爬行除冰；Step5：通过启动智能机械臂装置的冰渣清理机械手臂组件，通过冰渣清理机械手臂组件对破碎之后的覆冰进行二次清除；Step5：机械除冰工作顺利开展后，工作人员操控无人机，用无人机的强力电磁铁连接化学喷洒装置，利用高性能无人机携带喷洒装置进行二次深层除冰，去除输电线的剩余残冰；Step6：利用高性能无人机巡查输电塔和绝缘子的覆冰情况，携带化学喷洒装置开展后续除冰工作。本专利技术有如下有益效果：1、通过采用上述的组合式智能融雪除冰装置，其融雪除冰效果和效率显著提高，首先通过机械臂表层除冰，再进行化学喷洒二次深层除冰，克服了基于无人机技术的单一机械臂和化学喷洒除冰稳定性差，效果欠佳的问题。2、无人机工作性能强，通过双目摄像头，风速传感器等，可以准确，便捷的巡查和判断输电线的覆冰情况，也可为智能机械臂的精准控制夹紧力和化学喷洒装置提供作业平台。3、利用高性能无人，不受地形、气象条件限制，可快速、方便、安全得安装、释放机械臂装置，克服了传统机械装置架设难的问题。4、加设了太阳能充电板，提高了无人机续航能力，克服了传统无人机携带化学喷洒装置除冰的续航问题。5、自驱动、智能化机械臂，不需要无人为其提供前进的驱动力，可感应输电线覆冰厚度，实时调节机械臂力，实现了在覆冰输电线上自爬行除冰，避免了与输电线的机械摩擦，保护了输电线的表层铝股通电性能。6、无人机携带机械臂和喷洒装置成本较低，且可以完成绝缘子串和相间间隔棒等部位的除冰任务。7、高空处的风速与地面风速是不一致的，无人机装有风速传感器，当检测高空风速时，可变式喷头调节喷洒面积大小，提高除冰工作的效率，当风速传感器测得风速较大时，可及时回收无人机和机械臂装置，避免机械损伤。8、本专利技术可利用多台高性能机械臂同时交叉作业，比如携带机械臂无人机、携带喷洒装置无人机、对输电塔除冰的无人机，三种无人机同时开展除冰工作，进一步提高覆冰输电线的除冰效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术搭载智能机械臂装置结构示意图。图2是本专利技术搭载喷洒装置结构示意图。图3是本专利技术无人机系统结构俯视图。图4是本专利技术智能机械臂装置三维图。图5是本专利技术喷洒装置三维图。图6是本专利技术第一固定机械臂组件三维图。图7是本专利技术整体系统结构图。图中：无人机机身1、智能机械臂装置2、强力电磁铁3、第一双目摄像头4、喷洒装置5、太阳能电池板6、红外探测仪7、第一信息接收装置8、风速传感器9、第一铁块10、机身11、第二双目摄像头12、第二信息接收装置13、第一固定机械臂组件14、碎冰机械手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：它包括无人机系统，所述无人机系统上搭载有用于机械除冰的智能机械臂装置（2）和用于喷洒除冰的喷洒装置（5）；所述无人机系统通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：它包括无人机系统，所述无人机系统上搭载有用于机械除冰的智能机械臂装置（2）和用于喷洒除冰的喷洒装置（5）；所述无人机系统通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。2.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰方法，其特征在于：所述无人机系统包括无人机机身（1），所述无人机机身（1）的顶部安装有太阳能电池板（6）和风速传感器（9），在无人机机身（1）的前端安装有第一双目摄像头（4）和红外探测仪（7），所述无人机机身（1）的底端安装有强力电磁铁（3），所述强力电磁铁（3）通过磁吸力与智能机械臂装置（2）和喷洒装置（5）相连；所述无人机机身（1）的后端安装有第一信息接收装置（8），所述第一信息接收装置（8）通过无线信号传输与现场指挥中心进行通讯。3.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：所述智能机械臂装置（2）包括机身（11），所述机身（11）上安装有传动齿条（17），所述传动齿条（17）与行走驱动机构相配合，并驱动机身（11）沿传动齿条（17）行走，所述传动齿条（17）的两端安装有用于固定机身（11）的第一固定机械臂组件（14）和第二固定机械臂组件（18），在第一固定机械臂组件（14）的前端安装有第二双目摄像头（12），所述机身（11）的底部安装有用于碎冰的碎冰机械手臂组件（15）和用于除冰渣的冰渣清理机械手臂组件（16），所述机身（11）的顶部安装有第一铁块（10），所述第一铁块（10）与无人机系统的强力电磁铁（3）相配合，并对机身（11）进行固定；所述机身（11）的顶部安装有第二信息接收装置（13），所述第二信息接收装置（13）通过无线传输与现场指挥中心进行通讯。4.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：所述行走驱动机构包括主电机，所述主电机的输出轴上安装有主齿轮，所述主齿轮和传动齿条（17）构成齿轮齿条传动。5.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：所述喷洒装置（5）包括漏斗（27），所述漏斗（27）的底部通过导管（28）连接有喷头（29），所述喷头（29）与设置在漏斗（27）内部的泵体相连通，并进行喷药作业。6.根据权利要求3所述的一种基于高性能无人机的组合式智能融雪除冰装置，其特征在于：所述第一固定机械臂组件（14）、第二固定机械臂组件（18）、碎冰机械手臂组件（15）和冰渣清理机械手臂组件（16）采用相同的结构；包括前挡板（19）...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪峰，罗振宇，李萌，李春清，刘章军，王丰，刘鸿琳，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42