一种涵道结构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涵道结构的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，平台主体尾端安装有纵向推进器，机平台主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。本发明专利技术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，采用整体涵道结构，旋翼组件、纵向推进器具有防碰撞能力，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。

A kind of culvert structure barrier for clearing aerial robots

The invention discloses an Aerial Robot for clearing tree barriers with culvert structure, which comprises a platform body and a working cutter, a plurality of vertical culverts are arranged on the platform body, a rotor assembly is arranged in each vertical culvert, a longitudinal propeller is installed at the tail end of the platform body, and the front end of the platform body is connected to the working cutter through the working arm. The longitudinal thruster is mounted toward the working tool direction, and the working tool is connected with the cutting tool motor, which is fixed at the front end of the working arm. The invention can realize the rapid clearance of the tree barrier in the air of the transmission line, avoid the operator near the high-voltage transmission line at the tree barrier, operate safely, effectively improve the efficiency of the cleaning operation and reduce the operational risk, adopt the integral culvert structure, the rotor assembly and the longitudinal propeller have the anti-collision ability, and effectively prevent the tree. Branches and leaves involved in the rotor or propeller, resulting in equipment damage or robot crash, is conducive to the air robot into a compact space operation, good security, high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种涵道结构的树障清理空中机器人
本专利技术涉及一种涵道结构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：提供一种涵道结构的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的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种涵道结构的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，平台主体尾端安装有纵向推进器，平台主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。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，上述纵向推进器还可安装在平台主体左右两侧。优选的，上述机械臂采用折叠结构或伸缩结构，包括相互连接的前臂和后臂。优选的，上述前臂的后端通过折叠关节连接在后臂的前端。优选的，上述前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，上述纵向推进器的推力轴线与作业刀具的旋转平面重合。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前臂后端的前拐臂、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前端并与后臂共轴的台阶轴、固连在前臂后端并与前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。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)空中机器人采用整体涵道结构设计，外形扁平，其旋翼组件、纵向推进器具有防碰撞能力，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)采用旋翼组件加纵向推进器组合驱动方式，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进给与保护退出控制，控制方式解耦，十分有利于工程实现；4)空中机器人前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；5)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及作业刀具的振动对空中机器人飞行姿态的影响；6)将纵向推进器的推力轴线设置与作业刀具的旋转平面重合，使得纵向推进器的进给推力正向施加在作业刀具上，避免对空中机器人的俯仰姿态产生附加力矩，从而有利于空中机器人的稳定与控制；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(纵向推进器位于平台主体两侧)；图3为本专利技术的结构示意图(折叠式作业臂)；图4为折叠关节结构示意图(伸展使用状态)；图5为折叠关节结构示意图(折叠收纳状态)；图6为保护关节结构示意图；图7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—纵向推进器，8—纵向推进电机，9—纵向推进螺旋桨，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—锁紧器，18—垂直涵道，19—机械臂，20—作业臂，21—后臂；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7所示，一种涵道结构的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上设置左右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尾端安装有提供推进或后退动力且左右对称的两个纵向推进器7，机平台主体4前端通过作业臂20连接到作业刀具15；纵向推进器7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；平台主体4中心部位安装有飞行控制器5，平台主体4后部中间位置设有电池组6，电池组6位于两个纵向推进器7中间；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。纵向推进器7的中心固定着输出轴安装有纵向推进螺旋桨9的纵向推进电机8，纵向推进螺旋桨9可正向或反向旋转，从而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动力。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；刀具控制器为定制设计，设有对应上述具体类型传感器的模拟量或脉冲量、数字量等类型接口。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-螺杆快速连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涵道结构的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，平台主体(4)尾端安装有纵向推进器(7)，平台主体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，纵向推进器(7)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。

【技术特征摘要】
1.一种涵道结构的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，平台主体(4)尾端安装有纵向推进器(7)，平台主体(4)前端通过作业臂(20)连接到作业刀具(15)，纵向推进器(7)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。2.根据权利要求1所述的一种涵道结构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)一端固定连接在平台主体(4)上，另一端固定连接刀具杆(13)。3.根据权利要求1所述的一种涵道结构的树障清理空中机器人，其特征在于：纵向推进器(7)还可安装在平台主体(4)左右两侧。4.根据权利要求2所述的一种涵道结构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，包括相互连接的前臂(11)和后臂(21)。5.根据权利要求4所述的一种涵道结构的树障清理空中机器人，其特征在于：前臂(11)的后端通过折叠关节(10)连接在后臂(21)的前端。6.根据权利要求4所述的一种涵道结构的树障清理空中机器人，其特征在于：前臂(11)的后端活动地套接在后臂(21)的前端并采用锁紧器(17)锁紧。7.根据权利要求1所述的一种涵道结构的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)...

【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，李劲松，朱家远，
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