The invention discloses an unmanned aerial vehicle automatic receiving and releasing device for high voltage transmission line patrol inspection, which belongs to the technical field of unmanned aerial vehicle application and electric power detection. The automatic retracting and placing device of UAV is composed of four parts, which are the automatic opening and closing closed box body, the automatic lifting central apron, the bidirectional push rod type clamping and fixing mechanism installed on the central apron and the closed box body, and the ground control system. In this paper, GPS and visual complementary positioning methods are used and a fast recognition and positioning algorithm with dual graphics is proposed to accomplish the autonomous landing of UAV, which ensures that the UAV can land more accurately on the landing platform composed of lifting apron and flipping door. The invention provides a practical and effective solution for unmanned and intelligent inspection of transmission lines, especially for autonomous release, automatic landing and automatic charging of unmanned aerial vehicles in transmission line inspection, and can be applied to ground carrier robots, automobiles or ground base stations.
【技术实现步骤摘要】
一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置
本专利技术涉及一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，属于无人机应用及电力检测
技术介绍
随着我国综合国力的不断提高以及经济、技术的大力发展，我国对于常规能源(例如电能)的需求仍然很旺盛。但是，根据我国目前的电能供求形式，用电需求大的城市和地区往往并不适合就近建设电厂，这就要求生产电能的各个电厂必须将电能通过各级变电站和输电线路传输到不同的城市和地区，这种远距离的电能传输就给事故的发生埋下了隐患。而且由于输电线路所处环境是野外露天场所，容易受到各种因素影响发生断股、磨损、腐蚀等损伤，如果不能及时的进行修复，一旦发生事故，就会造成极大的经济损失。这就需要及时发现输电线路的隐患和缺陷，并进行修复，防患于未然，因此，为保证正常的输电、供电，必须对输电线路进行定期的巡检。目前，国内电力行业对于输电线路的巡检工作仍普遍采用人工巡检的方式，由巡检人员在地面沿线逐塔(输电铁塔)巡检，这种巡检方式的主要问题是巡检效率低、可靠性差、存在一定的危险性、费用较高，并且随机性较大，容易出现漏检、错检等问题。四旋翼无人机具有成本低廉、远...
【技术保护点】
1.一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：该装置由可自动开闭的翻板式封闭箱体、可自动升降的中心停机坪、安装在中心停机坪上和翻板式封闭箱体上的双向推杆式夹持固定机构以及地面控制系统四个部分组成；可自动开闭的翻板式封闭箱体由无人机收纳仓、翻板式仓门和仓门运动单元构成，仓门运动单元连接无人机收纳仓和翻板式仓门，并且能够带动翻板式仓门开闭；可自动升降的中心停机坪由升降运动单元、中心升降平台以及喷涂在中心升降平台上的无人机视觉定位识别标志构成，升降运动单元驱动中心升降平台上升或下降；双向推杆式夹持固定机构由A组双向推杆夹持固定单元、A组双向推杆夹持固定延长单元和B组双...
【技术特征摘要】
1.一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：该装置由可自动开闭的翻板式封闭箱体、可自动升降的中心停机坪、安装在中心停机坪上和翻板式封闭箱体上的双向推杆式夹持固定机构以及地面控制系统四个部分组成；可自动开闭的翻板式封闭箱体由无人机收纳仓、翻板式仓门和仓门运动单元构成，仓门运动单元连接无人机收纳仓和翻板式仓门，并且能够带动翻板式仓门开闭；可自动升降的中心停机坪由升降运动单元、中心升降平台以及喷涂在中心升降平台上的无人机视觉定位识别标志构成，升降运动单元驱动中心升降平台上升或下降；双向推杆式夹持固定机构由A组双向推杆夹持固定单元、A组双向推杆夹持固定延长单元和B组双向推杆夹持固定单元构成，A组双向推杆夹持固定单元和B组双向推杆夹持固定单元安装在中心升降平台上，A组双向推杆夹持固定延长单元安装在翻板式仓门上，A组双向推杆夹持固定单元和A组双向推杆夹持固定延长单元配合动作；地面控制系统由运动控制单元、充电控制单元和通信单元构成，运动控制单元用于对无人机收放装置上的电机及其他运动单元进行控制，充电控制单元用于对无人机的电池进行接触式快速充电，通信单元用于与无人机进行状态数据和控制命令的传输。2.根据权利要求1的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：可自动开闭的翻板式封闭箱体由无人机收纳仓、翻板式仓门和仓门运动单元构成；无人机收纳仓是顶部开口的正方体箱体结构，翻板式仓门由第一翻板式仓门和第二翻板式仓门组成，翻板式仓门分别与无人机收纳仓竖直壁顶端铰链连接并能够自动开闭，从而形成封闭式的无人机收纳箱。3.根据权利要求2的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：仓门运动单元由第一仓门运动驱动电机、第一仓门运动连杆、第一仓门运动滑槽、第二仓门运动驱动电机、第二仓门运动连杆和第二仓门运动滑槽构成；第一仓门运动驱动电机和第二仓门运动驱动电机安装在无人机收纳仓的竖直仓壁外侧并呈对称分布；第一仓门运动连杆和第二仓门运动连杆均为直角形状，第一仓门运动连杆一端与第一仓门运动驱动电机的电机轴连接，第一仓门运动连杆另一端安装在第一仓门运动滑槽内；第二仓门运动连杆一端与第二仓门运动驱动电机的电机轴连接，第二仓门运动连杆另一端安装在第二仓门运动滑槽内；第一仓门运动滑槽和第二仓门运动滑槽安装在翻板式仓门外侧；运动驱动电机带动运动连杆一端作旋转运动，运动连杆另一端在运动滑槽内作滑动运动，从而带动翻板式仓门打开或关闭。4.根据权利要求1的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：升降运动单元由升降驱动电机、丝杠、运动丝杠螺母构成；升降驱动电机安装在无人机收纳仓内侧底面，丝杠通过联轴器与升降驱动电机连接，运动丝杠螺母安装在中心升降平台上；升降驱动电机通过丝杠带动运动丝杠螺母和中心升降平台作上升或下降运动；无人机视觉定位识别标志采用易于识别的单色图形，喷涂在中心升降平台上，为无人机的自主降落提供引导标识。5.根据权利要求1的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：定义沿第一推杆、第二推杆运动方向为Y轴方向并且沿第二推杆远离中心的运动方向为Y轴正方向；沿第三推杆、第四推杆运动方向为X轴方向并且沿第三推杆远离中心的运动方向为X轴正方向；中心升降平台的中心点为原点；A组双向推杆夹持固定单元由第一双出轴步进电机、第二双出轴步进电机、第一双出轴步进电机丝杠、第二双出轴步进电机丝杠、第一推杆、第二推杆和第一双向推杆连接件构成；第一双出轴步进电机丝杠包括第一双出轴步进电机丝杠A和第一双出轴步进电机丝杠B，第一双出轴步进电机丝杠A和第一双出轴步进电机丝杠B分别通过联轴器安装在第一双出轴步进电机两端，并且在第一双出轴步进电机丝杠A的远电机端设有凸起，在第一双出轴步进电机丝杠B的远电机端设有凹槽；第二双出轴步进电机丝杠包括第二双出轴步进电机丝杠A和第二双出轴步进电机丝杠B，第二双出轴步进电机丝杠A和第二双出轴步进电机丝杠B分别通过联轴器安装在第二双出轴步进电机两端，并且在第二双出轴步进电机丝杠A的远电机端设有凹槽，在第二双出轴步进电机丝杠B的远电机端设有凸起；第一推杆通过两个安装在两端的连接件与第一双出轴步进电机丝杠A和第二双出轴步进电机丝杠A轴连接；第二推杆通过另外两个安装在两端的连接件与第一双出轴步进电机丝杠B和第二双出轴步进电机丝杠B轴连接；连接件一端与第一推杆或第二推杆固定连接，另一端开有螺纹孔并与丝杠轴连接；第一双出轴步进电机和第二双出轴步进电机固定安装在中心升降平台下方并且其轴线方向与推杆垂直，第一推杆和第二推杆安装在中心升降平台上方，连接件穿过中心升降平台与推杆连接；第一双出轴步进电机和第二双出轴步进电机同步转动，带动第一双出轴步进电机丝杠和第二双出轴步进电机丝杠同时旋转，通过连接件带动第一推杆和第二推杆同时从中心升降平台两端向中心移动或从中心向两端移动，并且当运动到两推杆间距离等于无人机起落架宽度时停止，从而实现对无人机Y方向的位置调整并进行固定；A组双向推杆夹持固定延长单元由第一双出轴步进电机延长丝杠A、第一双出轴步进电机延长丝杠B、第二双出轴步进电机延长丝杠A、第二双出轴步进电机延长丝杠B和轴承座构成；第一双出轴步进电机延长丝杠A和第二双出轴步进电机延长丝杠A通过轴承座安装在第一翻板式仓门外侧，并且在第一双出轴步进电机延长丝杠A的远轴承座端设有凹槽，在第二双出轴步进电机延长丝杠A的远轴承座端设有凸起；当第一翻板式仓门打开至与中心升降平台水平位置时，第一双出轴步进电机延长丝杠A与第一双出轴步进电机丝杠A处于同一轴线方向并且第一双出轴步进电机延长丝杠A的凹槽与第一双出轴步进电机丝杠A的凸起完全锲合，第二双出轴步进电机延长丝杠A与第二双出轴步进电机丝杠A处于同一轴线方向并且第二双出轴步进电机延长丝杠A的凸起与第二双出轴步进电丝杠A的凹槽完全锲合；同样的，第一双出轴步进电机延长丝杠B和第二双出轴步进电机延长丝杠B通过轴承座安装在第二翻板式仓门外侧，并且在第一双出轴步进电机延长丝杠B的远轴承座端设有凸起，在第二双出轴步进电机延长丝杠B的远轴承座端设有凹槽；当第二翻板式仓门打开至与中心升降平台水平位置时，第一双出轴步进电机延长丝杠B与第一双出轴步进电机丝杠B处于同一轴线方向并且第一双出轴步进电机延长丝杠B的凸起与第一双出轴步进电机丝杠B的凹槽完全锲合，第二双出轴步进电机延长丝杠B与第二双出轴步进电机丝杠B处于同一轴线方向并且第二双出轴步进电机延长丝杠B的凹槽与第二双出轴步进电丝杠B的凸起完全锲合；当第一双出轴步进电机转动时，第一双出轴步进电机延长丝杠A与第一双出轴步进电机丝杠A同步旋转，第一双出轴步进电机延长丝杠B与第一双出轴步进电机丝杠B同步旋转；当第二双出轴步进电机转动时，第二双出轴步进电机延长丝杠A与第二双出轴步进电机丝杠A同步旋转，第二双出轴步进电机延长丝杠B与第二双出轴步进电机丝杠B同步旋转；从而使得第一推杆和第二推杆的运动范围由中心升降平台分别向两端延伸到第一翻板式仓门和第二翻板式仓门，扩大了无人机的降落范围，使无人机能够在由中心升降平台、第一翻板式仓门和第二翻板式仓门组成的无人机起落平台上降落，而不仅仅限于中心升降平台；B组双向推杆夹持固定单元由第三双出轴步进电机、第四双出轴步进电机、第三双出轴步进电机丝杠、第四双出轴步进电机丝杠、第三推杆、第四推杆和第二双向推杆连接件构成；第三双出轴步进电机丝杠包括第三双出轴步进电机丝杠A和第三双出轴步进电机丝杠B，分别通过联轴器安装在第三双出轴步进电机两端，并且在第三双出轴步进电机丝杠A和第三双出轴步进电机丝杠B的远电机端安装有轴承座；同样的，第四双出轴步进电机丝杠包括第四双出轴步进电机丝杠A和第四双出轴步进电机丝杠B，分别通过联轴器安装在第四双出轴步进电机两端，并且在第四双出轴步进电机丝杠A和第四双出轴步进电机丝杠B的远电机端安装有轴承座；连接件一端与推杆固定连接，另一端开有螺纹孔并与丝杠轴连接；第三推杆通过两个安装在两端的连接件与第三双出轴步进电机丝杠A和第四双出轴步进电机丝杠A轴连接；第四推杆通过两个安装在两端的连接件与第三双出轴步进电机丝杠B和第四双出轴步进电机丝杠B轴连接；第三双出轴步进电机和第四双出轴步进电机固定安装在中心升降平台下方并且其轴线方向与推杆垂直，第三推杆和第四推杆安装在中心升降平台上方，连接件穿过中心升降平台与推杆连接；第三双出轴步进电机和第四双出轴步进电机的轴线方向与第一双出轴步进电机和第二双出轴步进电机的轴线方向垂直；第三双出轴步进电机和第四双出轴步进电机同步转动，带动第三双出轴步进电机丝杠和第四双出轴步进电机丝杠同时旋转，通过连接件带动第三推杆和第四推杆同时从中心升降平台两端向中心移动或从中心向两端移动，并且当运动到两推杆间距离等于无人机起落架宽度时停止，从而实现对无人机X方向的位置调整并对其进行固定。6.根据权利要求1的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：地面控制系统由运动控制单元、充电控制单元和通信单元构成；运动控制单元用于控制无人机收放装置上的第一仓门运动驱动电机、第二仓门运动驱动电机、升降驱动电机、第一双出轴步进电机、第二双出轴步进电机、第三双出轴步进电机、第四双出轴步进电机及其他运动单元；充电控制单元用于对无人机进行电池在位接触式快速充电，充电控制单元的输出端正极分别与第一推杆、第三推杆上的充电金属接触片连接，充电控制单元的输出端负极分别与第二推杆、第四推杆上的充电金属接触片连接，当无人机降落并进行固定保护后，通过第一推杆和第二推杆或者第三推杆和第四推杆与无人机电池形成回路，从而对无人机进行快速充电；通信单元用于与无人机进行状态数据和控制命令的传输。7.根据权利要求1的一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置，其特征在于：充电金属接触点沿y轴方向对称安装在无人机起落架的下端，且共有四个充电金属接触点，可以与推杆上安装的充电金属接触片可靠接触；步骤1：准备放飞，解除对无人机保护；首先由充电控制单元检测无人机电池电量是否达到起飞阈值，如果无人机电池电量低于起飞阈值，继续对无人机进行充电；如果无人机电池电量达到起飞阈...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐咏生，孟学斌，李永亭，刘利强，崔啸鸣，孙广泽，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15
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