一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，包括平台主体和作业刀具，平台主体上设置多个垂直涵道，每个垂直涵道内设置有旋翼组件，平台主体前端通过作业臂连接到作业刀具，作业刀具连接有刀具电机，刀具电机固定连接在作业臂的前端，作业臂上设有使其纵向折弯的内置驱动电机的纵向弯曲关节。本发明专利技术通过机体安装旋翼组件以及在作业臂上设置纵向弯曲关节，可使作业臂在纵向平面内弯曲，确保作业刀具垂直于待清理树枝，有效提升树障清理效率，减少刀具打滑。通过空中机器人清理树障，效率高，避免操作人员靠近树障处的高压输电线，操作更加安全，可有效降低操作风险，解决了现有技术中存在的人工清理效率不高和安全风险大的问题。

A longitudinal curved culvert structure barrier for clearing aerial robots

The invention discloses a vertical curved culvert structure tree barrier cleaning air robot, including a platform body and a working tool. A plurality of vertical culverts are arranged on the platform body, and a rotor assembly is arranged in each vertical culvert. The front end of the platform is connected to the working tool through the operating arm, and the working tool is connected with a tool motor. The cutting tool motor is fixedly connected to the front end of the operation arm, and the working arm is provided with a longitudinal bending joint of the built-in driving motor which is longitudinally bent. By installing the rotor assembly and setting the longitudinal bending joint on the working arm, the invention can make the working arm bend in the longitudinal plane, ensuring that the working tool is perpendicular to the cleaning branch, effectively improving the cleaning efficiency of the tree barrier and reducing the skidding of the tool. Through the aerial robot cleaning tree barrier, high efficiency, avoid the operator close to the tree barrier high voltage transmission line, the operation is more safe, can effectively reduce the operation risk, and solve the problems of low artificial cleaning efficiency and great safety risk in the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人
本专利技术涉及一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，属于输电线路树障清理装置

技术介绍
树障是输电线路通道存在的一种安全隐患，表现为通道内树木的不断增生逐渐威胁到输电线路的运行安全。为此，各级电力部门每年都要投入大量的人力、物力与财力对辖区内的通道树障进行清理整治。目前的树障清理主要依赖于人工清理，存在着效率不高，安全风险大的不足，因此亟需一种电力线路通道树障自动清理空中机器人。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提供一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，具有防碰撞功能，以解决现有技术中存在的人工清理效率不高和安全风险大问题。本专利技术采取的技术方案为：一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，包括平台主体和作业刀具，平台主体上设置多个垂直涵道，每个垂直涵道内设有旋翼组件，平台主体前端通过作业臂连接到作业刀具，作业刀具连接有刀具电机，刀具电机固定连接在作业臂的前端，作业臂上设有使其纵向折弯的内置驱动电机的纵向弯曲关节。优选的，上述作业臂包括机械臂和刀具杆，机械臂一端固定连接在平台主体上，另一端固定连接刀具杆。优选的，上述作业臂包括从前到后依次连接的前臂、中臂和后臂，前臂通过纵向弯曲关节与中臂连接，中臂和后臂采用折叠结构或伸缩结构连接。优选的，上述中臂的后端通过折叠关节连接于后臂的前端。优选的，上述中臂的后端活动地套接在后臂的前端并采用锁紧器锁紧。优选的，上述作业臂为两段结构，并通过保护关节连接为一体，保护关节包括固定叉、十字轴、活动叉、圆柱套、弹簧和螺钉，固定叉、活动叉、圆柱套均为中空圆柱形，十字轴分别通过轴承与固定叉的前部、活动叉的后部连接，由此构成万向节，固定叉的后部与作业臂的后段固连，圆柱套的前部与作业臂的前段固连，圆柱套的后部以可轴向滑动、可相对旋转的套筒形式与活动叉的前部连接，弹簧为圆柱形，以包裹形式安装于固定叉、活动叉和圆柱套的外部，弹簧的两端通过两螺钉分别与固定叉和圆柱套固连。优选的，上述平台主体的尾部安装有电池组。优选的，上述旋翼组件包括旋翼和旋翼电机，旋翼固定连接在旋翼电机的输出轴上，旋翼电机固定连接在旋翼支撑臂上，旋翼支撑臂固定连接于平台主体。优选的，上述折叠关节包括设置在中臂后端的前拐臂、设置在后臂前端的后拐臂和锁定装置，前拐臂与后拐臂通过铰接轴铰接并采用锁定装置锁定；锁定装置包括固连在后臂的前端并与后臂共轴的台阶轴、固连在中臂的后端并与中臂共轴的螺杆和套接在台阶轴上的锁定螺母，锁定螺母的内孔后端设有内凸台阶，台阶轴的前端设有防止锁定螺母脱落的外凸台阶，锁定螺母可将台阶轴与螺杆共轴对接并锁定。该折叠关节结构简单，易于实现，能有效避免振动导致的锁定松脱，可对作业臂进行快速伸展锁定或折叠收纳。优选的，上述平台主体底部设置有起落架。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的效果如下：1)本专利技术在机体安装旋翼组件并在作业臂上设置纵向弯曲关节，通过纵向平面内弯曲作业臂，尽可能使作业刀具垂直于待清理树枝进行作业，从而有效提升树障清理效率，减少刀具打滑；采用该空中机器人清理树障，可避免操作人员靠近树障处的高压输电线，有效降低风险提高作业安全性，解决了现有技术中存在的人工清理效率不高和安全风险大的问题；2)空中机器人采用整体涵道结构设计，外形扁平，其旋翼组件具有防碰撞能力，能有效防止树枝和树叶卷进旋翼或螺旋桨而导致设备损坏或机器人坠毁，有利于空中机器人进入紧凑空间作业，安全性好，作业效率高；3)空中机器人由旋翼组件提供升力并实施姿态稳定与位置控制，作业时结合纵向弯曲关节的同步控制以实现清障进给，系统结构与控制方式简单，易于工程实现；4)空中机器人总体结构扁平，配合纵向弯曲关节和摄像头观察带来的可视化作业刀具变向，相比单纯的水平进给方式，可在对树障实施精准切割的同时减少空中机器人深入枝叶茂密区域的几率，从而降低了作业风险；5)空中机器人中臂与后臂之间采用折叠方式或伸缩方式连接，有效缩小了整机尺寸，便于收纳与携带，伸缩方式也便于重心位置的调整；6)所设置的保护关节具有四个方向的机械缓冲自由度，可有效减弱树障反作用力或力矩以及作业刀具的振动对空中机器人飞行姿态的影响；7)将电池组置于空中机器人的后部，起到良好的配重作用，同时作业臂相对机体可前后调节，可实现空中机器人重心快速调节；8)本专利技术采用的折叠关节结构简单，易于实现，能有效避免振动导致的锁定松脱，可对作业臂进行快速伸展锁定或折叠收纳9)本空中机器人可用于对大型设备与建筑物进行高空安装、清洁或维修等作业。附图说明图1为本专利技术的结构示意图(伸缩式作业臂)；图2为本专利技术的结构示意图(折叠式作业臂)；图3为折叠关节结构示意图(伸展使用状态)；图4为折叠关节结构示意图(折叠收纳状态)；图5为保护关节结构示意图；图6为保护关节整体示意图。图中，1—旋翼，2—旋翼电机，3—旋翼支撑臂，4—平台主体，5—飞行控制器，6—电池组，7—锁紧器，8—中臂，9—纵向弯曲关节，10—折叠关节，11—前臂，12—保护关节，13—刀具杆，14—刀具电机，15—作业刀具，16—接头，17—后臂，18—垂直涵道，19—机械臂，20—作业臂；1001—前拐臂，1002—后拐臂，1003—铰接轴，1004—台阶轴，1005—锁定螺母，1006—螺杆；1201—固定叉，1202—十字轴，1203—活动叉，1204—圆柱套，1205—弹簧，1206—螺钉。具体实施方式下面，结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。实施例1：如图1―图6所示，一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，包括平台主体4和作业刀具15；平台主体4上设置有对称的多个垂直涵道18，每个垂直涵道18内设有旋翼组件；平台主体4前端通过作业臂20连接到作业刀具15，作业刀具15连接有刀具电机14，刀具电机14固定连接在作业臂20的前端；作业臂20上安装有使其纵向折弯的内置驱动电机的纵向弯曲关节9；平台主体4中心部位安装有飞行控制器5，平台主体4后部安装有电池组6，飞行控制器5内置惯性测量单元(IMU)、卫星导航接收机、气压高度计和飞行控制计算机，还包括安装于平台主体4上用于传输飞行数据与机载图像的通信模块。优选的，刀具电机14连接有驱动其旋转的刀具控制器，刀具控制器内置于作业臂20或平台主体4内，并与飞行控制器连接；刀具电机14内置感知作业刀具15转速的转速传感器，刀具控制器内置有感知刀具电机14工作电流的电流传感器，转速传感器采用光电编码器或霍尔传感器，电流传感器采用电流互感器，二者均与刀具控制器连接；刀具控制器定制设有对应上述具体类型传感器的模拟量或数字量、脉冲量、频率量等类型接口。优选的，上述作业臂20包括机械臂19和刀具杆13，机械臂19一端固定连接在平台主体4上，另一端通过接头16固定连接刀具杆13；接头16具有机械与电气双重连接功能，便于快速装卸或更换，收纳更方便，接头16采用法兰盘连接或螺帽-螺杆快速连接，相应的连接部位设有电气接插头。优选的，上述机械臂19包括从前到后依次连接的前臂11、中臂8和后臂17，前臂11与中臂8通过纵向弯曲关节9连接，中臂8和后臂17采用折叠结构或伸缩结构连接；伸缩结构可使空中机器人的整体重心与平台主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：包括平台主体(4)和作业刀具(15)，平台主体(4)上设置多个垂直涵道(18)，每个垂直涵道(18)内设有旋翼组件，机平台主体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，作业刀具(15)连接有刀具电机(14)，刀具电机(14)固定连接在作业臂(20)的前端，作业臂(20)上设有使其纵向折弯的内置驱动电机的纵向弯曲关节(9)。

【技术特征摘要】
1.一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：包括平台主体(4)和作业刀具(15)，平台主体(4)上设置多个垂直涵道(18)，每个垂直涵道(18)内设有旋翼组件，机平台主体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，作业刀具(15)连接有刀具电机(14)，刀具电机(14)固定连接在作业臂(20)的前端，作业臂(20)上设有使其纵向折弯的内置驱动电机的纵向弯曲关节(9)。2.根据权利要求1所述的一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：作业臂(20)包括机械臂(19)和刀具杆(13)，机械臂(19)一端固定连接在平台主体(4)上，另一端固定连接刀具杆(13)。3.根据权利要求2所述的一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：机械臂(19)包括从前到后依次连接的前臂(11)、中臂(8)和后臂(17)，前臂(11)通过纵向弯曲关节(9)与中臂(8)连接，中臂(8)和后臂(17)采用折叠结构或伸缩结构连接。4.根据权利要求3所述的一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：中臂(8)的后端通过折叠关节(10)连接于后臂(17)的前端。5.根据权利要求3所述的一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：中臂(8)的后端活动地套接在后臂(17)的前端并采用锁紧器(7)锁紧。6.根据权利要求1所述的一种可纵向弯曲的涵道结构树障清理空中机器人，其特征在于：作业臂(20)为两段结构，并通过保护关节(12)连接为一体，保护关节(12)包括固定叉(1201)、十字轴(1202)、活动叉(1203)、圆柱套(1204)、弹簧(1205)和螺钉(1206)，固定叉(1201)、活动叉(1203)、圆柱套(1204)均为中空圆柱形，十字轴(1202)分别通过轴承与固定叉(1201)的前部、活动叉(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秋雁，杨忠，曾华荣，徐浩，王炜，陶坤，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52