用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构制造技术

本实用新型专利技术公开了用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，包括Y型刀具架、安装于刀具架前部末端的两个刀具电机、由两个刀具电机分别驱动且位于刀具架下方的两片中心盘，中心盘的四周呈辐射状对称固定有多条绳锯，绳锯的另一端为自由端，该自由端运动形成的回转圆的直径小于两个刀具电机转轴的中心距。本实用新型专利技术双绳锯刀具结构，结构轻，占用空间小；作业时，双绳锯刀具结构使树枝自动进入双绳锯的共同切割区域，有效降低作用于空中机器人的水平不平衡力与力矩，避免刀具与树枝之间的打滑，提高树障清理的效率，相比圆盘锯或链锯切割，绳锯在切割过程中不容易出现过载与卡阻，使用更加安全，更便于空中机器人的姿态稳定与控制。

Double rope saw tool structure for tree obstacle clearing Aerial Robot

The utility model discloses a double-wire saw cutter structure for an Aerial Robot for clearing tree barriers, which comprises a Y-type cutter holder, two cutter motors mounted at the front end of the cutter holder, two center disks driven by two cutter motors and located under the cutter holder, and a plurality of wire saws are fixed symmetrically and radially around the center disks. The other end of the wire saw is a free end. The diameter of the rotary circle formed by the movement of the free end is less than the center distance of the rotating shaft of the two cutter motors. The double rope saw cutter structure of the utility model has the advantages of light structure and small occupation space; when working, the double rope saw cutter structure enables the branch to enter the common cutting area of the double rope saw automatically, effectively reduces the horizontal unbalanced force and torque acting on the aerial robot, avoids the slip between the cutter and the branch, and improves the efficiency of clearing the tree barrier. Compared with the circular saw or chain saw, the wire saw is not easy to overload and block in the cutting process. It is safer to use and more convenient for the attitude stability and control of the aerial robot.

【技术实现步骤摘要】
用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构
本技术涉及一种用于电力线路树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，属于输电线路树障清理装置

技术介绍
空中机器人在对电力线路通道树障进行清理时，所用刀具应能快速切割树枝，同时又能避免对空中机器人本体姿态的影响，并且具有防卡阻等安全保护措施。目前园林修剪树枝多采用单锯类型的清理刀具，若将该类刀具直接安装于空中机器人上进行树障清理，刀具的水平受力不对称，易给空中机器人带来航向推斥力矩，一方面影响空中机器人力与力矩的平衡，另一方面造成刀具与树枝之间的打滑，导致切割效率不高。此外，常用的圆盘锯或链锯多为金属材质，结构较重，占用空间较大，空中机器人的续航能力影响较大。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是：提供一种用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，以解决现有技术中存在的问题。本技术采取的技术方案为：用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，包括Y型刀具架、左右对称安装于刀具架前部末端的两个刀具电机、由两个刀具电机分别驱动且位于刀具架下方的两片中心盘，中心盘的四周呈辐射状对称固定有多条绳锯，绳锯的另一端为自由端，该自由端运动形成的回转圆的直径小于两个刀具电机转轴的中心距。优选的，上述用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，还包括固定于或内置于刀具架的刀具控制器。优选的，上述用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，还包括位于刀具架后部并与空中机器人机械臂连接的接头。优选的，上述绳锯为钢丝绳锯、耐磨复合材料绳锯。优选的，上述双锯刀具结构的外侧设有防止枝叶飞溅或锯片碎裂后飞射的安全保护罩。优选的，上述刀具电机内置感知绳锯转速的转速传感器。优选的，上述转速传感器连接到刀具控制器，刀具控制器内置有检测刀具电机工作电流的电流传感器，刀具控制器连接到空中机器人的飞行控制器。本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术的效果如下：1)本技术双绳锯刀具结构，结构轻，占用空间小；作业时，刀具整体一边向树障推进，一边驱动双绳锯向内相向同速旋转，使树枝自动进入双绳锯的共同切割区域，从而有效降低作用于空中机器人的水平不平衡力与力矩，避免刀具与树枝之间的打滑，提高树障清理的效率，相比圆盘锯或链锯切割，绳锯具有一定的柔性，具备自动退让功能，切割过程中更加不容易出现过载、卡阻及损伤状态，使用更加安全，重量更轻，更便于控制空中机器人的姿态和稳定性；2)采用转速监测，能够实时判断刀具运行状态是否良好，提高作业安全性，刀具控制器通过采集刀具电机的转速和电流，判断绳锯的过载与卡阻状态，有利于实现刀具与空中机器人的保护性退避，并实现双绳盘锯作业的动态平衡；3)模块化的接头方式，可实现刀具的快速更换，且装卸收纳运输方便，而且接头起到机械连接和电气连接的双重作用，结构更加紧凑。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的俯视结构示意图；图3为本技术的三片绳锯结构示意图。图中，1—刀具架，2—刀具电机，3—绳锯，4—刀具控制器，5—接头，6—中心盘。具体实施方式下面，结合附图及具体的实施例对本技术进行进一步介绍。实施例1：如图1-图3所示，用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，包括Y型刀具架1、左右对称安装于刀具架1前部末端的两个刀具电机2、由两个刀具电机2分别驱动且位于刀具架1下方的两片中心盘6，中心盘6的四周呈辐射状对称固定有多条绳锯3，绳锯3的另一端为自由端，该自由端运动形成的回转圆的直径小于两个刀具电机2转轴的中心距。优选的，上述用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，还包括固定于或内置于刀具架1的刀具控制器4。优选的，上述用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，还包括位于刀具架1后部并与空中机器人机械臂连接的接头5；接头5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，因此接头5具有机械和电气双重连接功能，结构紧凑，可实现刀具的快速更换。优选的，上述绳锯3为钢丝绳锯、耐磨复合材料绳锯。优选的，上述双锯刀具结构的外侧设有防止枝叶飞溅或锯片碎裂后飞射的安全保护罩。优选的，上述刀具电机2内置感知绳锯3转速的转速传感器，通过转速传感器能够实时监控作业刀具的转速情况，从而判断作业刀具的运行状态，提高操作安全性。优选的，上述转速传感器连接到刀具控制器4，刀具控制器4内置有检测刀具电机2工作电流的电流传感器，刀具控制器4连接到空中机器人的飞行控制器；通过转速传感器以及电流传感器，刀具控制器4可实时监控绳锯3的转速和电机电流，判断两个绳锯3的工作状态，做出正常进给或回退保护或双锯动态切割平衡的调整，同时将该状态信息发送到飞行控制器，飞行控制器据此实施空中机器人的进给或退出微调，自动实现刀具的切割保护和有效切割。上述转速传感器可采用光电编码器或霍尔传感器，电流传感器可采用电流互感器；刀具控制器4定制设有针对上述具体类型传感器的模拟量(电压或电流)或数字量(包括总线)、脉冲量、频率量等类型接口。双绳刀具结构通过接头5从空中机器人平台获取刀具控制指令与驱动电源，送入刀具控制器4，以驱动刀具电机2旋转并控制其转速；树障清理时，两条绳锯3向内相向等速旋转，以自动卷入被清理树枝并实施切割。实施例2：一种用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构的控制方法，该方法为：刀具控制器4通过采集刀具电机2的转速和电流，①实时评估绳锯3的过载与卡阻状态，一旦评估值超过预定门限，即向刀具电机2输出刹车指令，然后驱动两条绳锯3同时反转，以使被清理树枝退出刀具，同时向空中机器人的飞行控制器发送回退指令，从而对空中机器人及刀具实施保护性退避；②对双刀具的平衡作业状态进行检测并实施补偿保护。优选的，上述评估绳锯运行状态的方法采用多传感器数据门限判定算法，算法如下：1)若当前绳锯3转速N≤其过载阈值Noverload，或电机电流I≥其过载阈值Ioverload，判定绳锯3处于过载状态，刀具控制器4据此做出反旋回退控制；2)若当前绳锯3转速N≤其卡阻阈值Nblocking，且电机电流I≥其卡阻阈值Iblocking，判定绳锯3处于卡阻状态，其中，Nblocking<Noverload，Iblocking≥Ioverload，刀具控制器4据此做出反旋回退控制；3)若当前绳锯3转速N≥其空切阈值Nempty，判定绳锯3处于空切状态，其中，Nempty≤绳锯3的给定转速，刀具控制器4据此做出绳锯3停转控制；4)不属于上述情况时，判定绳锯3当前工作在正常状态，刀具控制器4据此做出正常的正旋进给控制。优选的，上述评估绳锯运行状态的方法采用多传感器数据融合检测算法，算法如下：设绳锯3转速的下限阈值为N1、上限阈值为N2，电机电流的下限阈值为I1、上限阈值为I2，绳锯3工作状态综合指数为：其中，CN、CIT分别为绳锯3的转速权重和电机电流权重；设置区间阈值f1、f2、f3，且有0≤f1<f2<f3；当F≤f1时，则判定绳锯3工作于空切状态，刀具控制器4据此做出绳锯3停转控制；当f1＜F≤f2时，则判定绳锯3工作于正常状态，刀具控制器4据此实施清障进给控制；当f2＜F≤f3时，则判定绳锯3工作于过载状态，刀具控制器4据此做出反旋回退控制；当F＞f3时，则判定绳锯3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，其特征在于：包括Y型刀具架(1)、左右对称安装于刀具架(1)前部末端的两个刀具电机(2)、由两个刀具电机(2)分别驱动且位于刀具架(1)下方的两片中心盘(6)，中心盘(6)的四周呈辐射状对称固定有多条绳锯(3)，绳锯(3)的另一端为自由端，该自由端运动形成的回转圆的直径小于两个刀具电机(2)转轴的中心距。

【技术特征摘要】
1.用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，其特征在于：包括Y型刀具架(1)、左右对称安装于刀具架(1)前部末端的两个刀具电机(2)、由两个刀具电机(2)分别驱动且位于刀具架(1)下方的两片中心盘(6)，中心盘(6)的四周呈辐射状对称固定有多条绳锯(3)，绳锯(3)的另一端为自由端，该自由端运动形成的回转圆的直径小于两个刀具电机(2)转轴的中心距。2.根据权利要求1所述的用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，其特征在于：还包括固定于或内置于刀具架(1)的刀具控制器(4)。3.根据权利要求1所述的用于树障清理空中机器人的双绳锯刀具结构，其特征在...

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