一种可转动刀具平面的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转动刀具平面的树障清理空中机器人，包括平台支架和作业刀具，平台支架对称连接在机体上，平台支架上连接有多个旋翼组件，机体上安装有纵向推进器，机体前端通过作业臂连接到作业刀具，纵向推进器朝向作业刀具方向安装，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，作业臂上设有沿其纵向轴线自转的内置驱动电机的旋转关节。本发明专利技术通过机体上安装旋翼组件、纵向推进器以及刀具平面可振动的作业刀具，能够实现输电线路树障的空中快速清理，避免操作人员靠近树障处的高压输电线，操作更加安全，作业臂上设有旋转关节，可使作业刀具绕作业臂的前后轴任意旋转并锁定，因而能够切割任意生长形状的树障枝条，清障效率高。

A tree obstacle clearing robot for flying robot plane

The invention discloses a tree barrier cleaning air robot which can rotate cutting tool plane, including platform support and working tool. The platform bracket is symmetrically connected to the body. A plurality of rotor components are connected to the platform support. The body is mounted with a longitudinal propeller on the body, and the front end of the body is connected to the working tool through the arm, and the longitudinal propulsion is carried out. The device is mounted towards the direction of the working tool, and the tool motor is connected with a tool motor. The tool motor is fixed to the front end of the working arm, and the operating arm is equipped with a rotating joint with a built-in drive motor that rotates along its longitudinal axis. Through the installation of a rotor assembly, a longitudinal propeller and a tool plane that can vibrate, the invention can realize the rapid clearance of the transmission line tree barrier in the air, avoid the operator close to the high pressure transmission line at the tree barrier, operate more safely, and have a rotary joint on the working arm, so that the working tool can be wound around the working arm. The front and rear axles rotate and lock arbitrarily, so that they can cut tree branches with arbitrary growth shape and remove obstacles efficiently.

【技术实现步骤摘要】
一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人
本专利技术涉及一种可转动刀具平面的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：提供一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其刀具可绕作业臂任意转动，以适应各种长势树障枝条的切割任务，从而解决现有技术中人工清理效率不高和安全风险大的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，包括平台支架和作业刀具，平台支架对称连接在机体上，平台支架上连接有多个旋翼组件，机体上安装有纵向推进器，机体前端通过作业臂连接到作业刀具，纵向推进器朝向作业刀具方向安装，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，作业臂上设有沿其纵向轴线自转的内置驱动电机的旋转关节。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机体上，另一端固定连接刀具杆。优选的，上述机械臂采用折叠结构或伸缩结构，包括从前往后依次连接的前臂、中臂和后臂。优选的，上述前臂的后端通过旋转关节连接到中臂的前端。优选的，上述中臂的后端通过折叠关节连接到后臂的前端。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，上述平台支架或机体或作业臂上安装有摄像头，摄像头的镜头朝向作业刀具方向。优选的，上述作业臂通过减振装置连接到机体的下端。优选的，上述作业臂活动地穿过减振装置并在其后端固定连接电池组，或减振装置后端通过伸缩杆固定连接电池组。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平台支架上。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)本专利技术通过在机体上安装旋翼组件、纵向推进器以及作业刀具，能够实现输电线路树障的空中快速清理，避免操作人员靠近树障处的高压输电线，操作更加安全，可有效提升清理作业的效率并降低操作风险，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；2)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；3)作业臂上设有旋转关节，可使作业刀具绕作业臂的前后轴任意旋转并锁定，因而能够切割任意生长形状的树障枝条，清障效率高；4)空中机器人由旋翼组件提供机器人升力并实施姿态稳定与位置控制，由纵向推进器实施清障的作业刀具进给与退出控制，这种组合驱动的控制方式解耦，十分有利于工程实现；5)空中机器人总体结构扁平，适合于进入树障密集或与导线相交区域实施清障作业；6)通过摄像头可对树障的外部形态、树障清理的效果进行近距离观察，实时监视作业刀具的工作状态；7)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；8)通过减振装置可有效滤除作业刀具的振动对机体的影响；9)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或电池组通过伸缩杆连接到机体后部，可实现空中机器人重心快速调节；10)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(折叠式作业臂，保护关节前置)；图2为本专利技术的结构示意图(伸缩式作业臂，保护关节前置)；图3为本专利技术的部分结构示意图(保护关节后置)；图4为减振装置结构示意图；图5为折叠关节结构示意图(伸展使用状态)；图6为折叠关节结构示意图(折叠收纳状态)；图7为保护关节结构示意图。图中，1—旋翼，2—旋翼电机，3—平台支架，4—机体，5—电池组，6—纵向推进器，7—涵道螺旋桨，8—减振装置，9—后臂，10—折叠关节，11—中臂，12—保护关节，13—刀具杆，14—刀具电机，15—作业刀具，16—接头，17—摄像头，18—锁紧器，19—机械臂，20—作业臂，21—旋转关节，22—前臂；801—上板，802—弹簧-阻尼器，803—下板；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7所示，一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，包括平台支架3和作业刀具15，平台支架3对称连接在机体4上，机体4位于平台支架3的中心部位，平台支架3上连接有多个旋翼组件，机体4上安装有提供前后推进动力且左右对称的两个纵向推进器6，机体4的前端通过作业臂20连接到作业刀具15，纵向推进器6朝向作业刀具15方向安装，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上设有沿其纵向轴线自转的内置驱动电机的旋转关节21，旋转关节21类似于机器人机械臂上的旋转关节；还包括安装于平台支架3或机体4上用于空中机器人姿态稳定与轨迹控制的飞行控制器、用于传输飞行数据与机载图像的通信模块，其中飞行控制器与现有的多旋翼无人机飞行控制器硬件相似，包括惯性测量单元(IMU)、气压高度计、卫星导航接收机、飞行控制计算机。纵向推进器6为涵道构型，内置可正反旋转以提供正反推力的涵道螺旋桨7，可在保持空中机器人水平姿态和高度不变的前提下，为其精确清障作业提供前进或后退的动力。优选的，上述作业臂20包括机械臂19和刀具杆13，机械臂19一端固定连接在机体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，上述平台支架3或机体4或作业臂20上安装有摄像头17，摄像头17的镜头朝向作业刀具15方向；摄像头17安装在作业臂20上时采用套接架；摄像头17用于监视前方树障的外部形态、树障的被清理状况、作业刀具15的工作状态，便于进行作业刀具15的进给或退出控制。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或机体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，二者均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：包括平台支架(3)和作业刀具(15)，平台支架(3)对称连接在机体(4)上，平台支架(3)上连接有多个旋翼组件，机体(4)上安装有纵向推进器(6)，机体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，纵向推进器(6)朝向作业刀具(15)方向安装，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)上设有沿其纵向轴线自转的内置驱动电机的旋转关节(21)。

【技术特征摘要】
1.一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：包括平台支架(3)和作业刀具(15)，平台支架(3)对称连接在机体(4)上，平台支架(3)上连接有多个旋翼组件，机体(4)上安装有纵向推进器(6)，机体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，纵向推进器(6)朝向作业刀具(15)方向安装，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)上设有沿其纵向轴线自转的内置驱动电机的旋转关节(21)。2.根据权利要求1所述的一种可转动刀具平面的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)一端固定连接在机体(4)上，另一端固定连接刀具杆(13)。3.根据权利要求2所述的一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：机械臂(19)采用折叠结构或伸缩结构，包括从前往后依次连接的前臂(22)、中臂(11)和后臂(9)。4.根据权利要求3所述的一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：前臂(22)的后端通过旋转关节(21)连接到中臂(11)的前端。5.根据权利要求3所述的一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：中臂(11)的后端通过折叠关节(10)连接到后臂(9)的前端。6.根据权利要求3所述的一种可转动刀具平面的树障清理空中机器人，其特征在于：中臂(11)的后端活动地套接在后臂(9)的前端并采用锁紧器(18)锁紧。7.根据权利要求1所述的一种可转动刀具平面的树障清理...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨忠，徐浩，高承贵，袁正梅，陶坤，王炜，王少辉，常乐，李捷文，
申请(专利权)人：南京太司德智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32