一种可调节激光除障的无人机及其除障方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节激光除障的无人机及其除障方法，无人机包括设有飞行机构的机体、设在所述机体内的无线通信模块和主控模块，还包括设在所述机体底部的摄像头和激光除障装置，所述摄像头安装在所述机体底部的云台上，所述机体内设有云台控制模块和除障装置控制模块，所述摄像头连接到主控模块，所述主控模块通过无线通信模块连接到控制中心，所述激光除障装置包括激光发生器、激光器位移机构和接近开关，所述激光器位移机构包括一对激光器支架、电控伸缩杆和旋转驱动机构。本发明专利技术能有效减少操控无人机除障时对周围电线等财产的损坏，大大提高了除障的准确性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节激光除障的无人机及其除障方法
本专利技术涉及无人机领域，具体涉及一种可调节激光除障的无人机及其除障方法。
技术介绍
随着科技的不断进步，物质生活也不断丰富，人们在不经意间往往会在电线、房檐等地方造成许多障碍物(或者由于自然原因)，从而对电线或其他地方造成了安全隐患，从而造成很多不必要的危险和麻烦。传统的除障方法都是依靠人力去解决一些障碍物，而对于电线等一些危险的地方，很容易发生事故，造成人员伤亡。现有的无人机除障技术都是对悬挂在电线上的障碍物进行清除，使用的激光除障装置都是统一功率大小来对不同的障碍物进行清除，可能造成清除不干净或激光功率过大损坏电线等弊端，同时由于无人机操控对电线除障需要较高技巧，稍有不慎也会损伤电线。如专利号为201521022932.2的技术专利公开了一种无人机激光除障装置，虽然解决了透明或浅色障碍物不易被清除的问题，但是无人机不便操控，激光强度不能调节，因此直接用激光发生器发射激光除障已损坏电线的缺点并未克服。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可调节激光除障的无人机及其除障方法，以解决现有技术中无人机操控用于对除去附在电线上的障碍物风险大，不易操控从而易于损坏电线的缺陷。所述的可调节激光除障的无人机，包括设有飞行机构的机体、设在所述机体内的无线通信模块和主控模块，还包括设在所述机体底部的摄像头和激光除障装置，所述摄像头安装在所述机体底部的云台上，所述机体内设有云台控制模块和除障装置控制模块，所述摄像头连接到主控模块，所述主控模块通过无线通信模块连接到控制中心，所述激光除障装置包括激光发生器、激光器位移机构和接近开关，所述激光器位移机构包括一对激光器支架、电控伸缩杆和旋转驱动机构，所述激光器支架对称固定在所述电控伸缩杆两端，所述电控伸缩杆通过固定基座安装在所述机体底部，所述激光器支架外侧通过转轴安装有可旋转安装板，所述激光发生器安装在所述可旋转安装板外侧，所述接近开关安装在所述可旋转安装板内侧并且检测端朝内，所述可旋转安装板与所述旋转驱动机构相连受其驱动旋转，所述旋转驱动机构的驱动电机安装在所述机体底部并与所述除障装置控制模块电连接，所述激光发生器、所述接近开关和所述电控伸缩杆都电连接到所述除障装置控制模块。优选的，所述旋转驱动机构还包括驱动连杆、传动连杆和固定连杆，所述驱动连杆一端安装在所述驱动电机输出端，另一端与传动连杆端部铰接，所述传动连杆另一端铰接到固定连杆输出端，所述固定连杆另一端与所述可旋转安装板连为一体。优选的，所述激光除障装置还包括测距仪，所述测距仪安装在所述机体底部并位于所述可旋转安装板之间，所述测距仪的检测端朝下并与所述除障装置控制模块电连接。优选的，所述激光除障装置还包括激光器导向探头，所述激光发生器的发射头朝向所述可旋转安装板前方，所述激光器导向探头安装在所述可旋转安装板上并且与所述发射头朝向一致，所述激光器导向探头电连接到所述除障装置控制模块。优选的，所述激光器支架中的一个与所述电控伸缩杆的固定段相连，所述电控伸缩杆的固定段固定安装在所述固定基座上，所述激光器支架中的另一个安装在所述电控伸缩杆的移动段。优选的，所述激光发生器的相位控制部分设有电流调节器以控制激光强度，所述电流调节器的相位控制部分连接到所述除障装置控制模块。本专利技术还提供了一种可调节激光除障的无人机的除障方法包括如下步骤：S1、所述控制中心通过无线通信模块向无人机机体中的主控模块发送飞控信息，操纵无人机到达电线上方；S2、控制中心通过云台控制模块操纵摄像头的位置状态，摄像头获取电线的图像信息并经主控模块发送到控制中心，控制中心通过图像信息判断电线上障碍物的种类和形状，并操控无人机到达有障碍物的电线正上方；S3、操控无人机移动令障碍物位于激光发生器的发射头前方再下降，通过测距仪检测无人机到电线的距离，当距离达到安全距离时无人机自动停止下降；S4、水平移动无人机让与机体固定连接的激光器支架内侧的接近开关靠近电线，靠近到安全距离后发出信号控制中心停止无人机移动；S5、控制中心启动电控伸缩杆收缩，当与电控伸缩杆的移动段相连的激光器支架内侧的接近开关靠近电线达到安全距离后发出信号，除障装置控制模块自动停止电控伸缩杆收缩；S6、控制中心通过激光器导向探头观察发射头是否瞄准了障碍物，如果没有瞄准或者发现会影响电线或有其他危险因素，重新调整无人机的位置和姿态保证除障安全；S7、保证除障安全后通过除障装置控制模块调整激光强度启动激光发生器，再启动驱动电机带动激光发生器转动，用激光清除障碍物，过程中随时通过激光器导向探头观察激光发射的方向是否有不安全因素；S8、用激光清除障碍物后升起无人机通过摄像头观察是否还有障碍物，有则重复步骤S2到S7，没有则操纵无人机返回。本专利技术的优点在于：电线所处位置可能情况比较复杂，除了直接被激光照射处，其他地方可能在激光切割障碍物后被穿过的激光照射到，可能由此造成其他电线损伤又或者损害到其他电气部件。因此本专利技术切割障碍物时尽可能接近电线，并通过激光器导向探头实际观测发射头前方激光照射方向是否有电线或其他危险因素，以避免切割时造成损害。为了接近电线，通过测距仪、接近开关等感应器以避免接近时接触电线造成危险，同时切割时通过旋转驱动机构整体旋转激光发生器，保持激光器导向探头与发射头方向保持一致，实现切割过程持续监控，避免误操作损坏电线，即使发生误操作导致损伤也能及时发现立即止损。因此本专利技术能通过观察到障碍物由控制中心判断障碍物种类，制定相应的激光强度，保证有效破坏障碍物的同时，防止激光强度过高对远处的其他电气部件造成影响，与激光除障装置本身的驱动结构配合后能有效减少操控无人机除障时对周围电线等财产的损坏，大大提高了除障的准确性和安全性。附图说明图1为本专利技术中无人机在使用过程中的结构示意图；图2为本专利技术中无人机系统各模块的模块连接结构示意图；图3为本专利技术中激光除障装置各部分与除障装置控制模块的信号连接结构图；图4为本专利技术中激光除障装置的结构示意图；图5为本专利技术中激光除障装置使用时另一视角的结构示意图，虚线部分为障碍物。1、机体，11、主控模块，12、云台控制模块，13、除障装置控制模块，14、无线通信模块，2、激光除障装置，21、激光发生器，211、发射头，22、电控伸缩杆，23、驱动电机，231、驱动连杆，232、传动连杆，233、固定连杆，24、测距仪，25、激光器导向探头，26、接近开关，27、激光器支架，28、可旋转安装板，3、摄像头，4、电线，5、障碍物。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1-图5所示，本专利技术提供了一种可调节激光除障的无人机，包括设有飞行机构的机体1、设在所述机体1内的无线通信模块14和主控模块11，还包括设在所述机体1底部的摄像头3和激光除障装置2。所述摄像头3安装在所述机体1底部的云台上，所述机体1内设有云台控制模块12和除障装置控制模块13，所述摄像头3信号连接到主控模块11，所述主控模块11通过无线通信模块14连接到控制中心。所述云台控制模块12通过云台控制摄像头3的姿态和相对无人机机体1的位置，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节激光除障的无人机，包括设有飞行机构的机体(1)、设在所述机体(1)内的无线通信模块(14)和主控模块(11)，其特征在于：还包括设在所述机体(1)底部的摄像头和激光除障装置(2)，所述摄像头安装在所述机体(1)底部的云台上，所述机体(1)内设有云台控制模块(12)和除障装置控制模块(13)，所述摄像头连接到主控模块(11)，所述主控模块(11)通过无线通信模块(14)连接到控制中心，所述激光除障装置(2)包括激光发生器(21)、激光器位移机构和接近开关(26)，所述激光器位移机构包括一对激光器支架(27)、电控伸缩杆(22)和旋转驱动机构，所述激光器支架(27)对称固定在所述电控伸缩杆(22)两端，所述电控伸缩杆(22)通过固定基座安装在所述机体(1)底部，所述激光器支架(27)外侧通过转轴安装有可旋转安装板(28)，所述激光发生器(21)安装在所述可旋转安装板(28)外侧，所述接近开关(26)安装在所述可旋转安装板(28)内侧并且检测端朝内，所述可旋转安装板(28)与所述旋转驱动机构相连受其驱动旋转，所述旋转驱动机构的驱动电机(23)安装在所述机体(1)底部并与所述除障装置控制模块(13)电连接，所述激光发生器(21)、所述接近开关(26)和所述电控伸缩杆(22)都电连接到所述除障装置控制模块(13)。...

【技术特征摘要】
1.一种可调节激光除障的无人机，包括设有飞行机构的机体(1)、设在所述机体(1)内的无线通信模块(14)和主控模块(11)，其特征在于：还包括设在所述机体(1)底部的摄像头和激光除障装置(2)，所述摄像头安装在所述机体(1)底部的云台上，所述机体(1)内设有云台控制模块(12)和除障装置控制模块(13)，所述摄像头连接到主控模块(11)，所述主控模块(11)通过无线通信模块(14)连接到控制中心，所述激光除障装置(2)包括激光发生器(21)、激光器位移机构和接近开关(26)，所述激光器位移机构包括一对激光器支架(27)、电控伸缩杆(22)和旋转驱动机构，所述激光器支架(27)对称固定在所述电控伸缩杆(22)两端，所述电控伸缩杆(22)通过固定基座安装在所述机体(1)底部，所述激光器支架(27)外侧通过转轴安装有可旋转安装板(28)，所述激光发生器(21)安装在所述可旋转安装板(28)外侧，所述接近开关(26)安装在所述可旋转安装板(28)内侧并且检测端朝内，所述可旋转安装板(28)与所述旋转驱动机构相连受其驱动旋转，所述旋转驱动机构的驱动电机(23)安装在所述机体(1)底部并与所述除障装置控制模块(13)电连接，所述激光发生器(21)、所述接近开关(26)和所述电控伸缩杆(22)都电连接到所述除障装置控制模块(13)。2.根据权利要求1所述的一种可调节激光除障的无人机，其特征在于：所述旋转驱动机构还包括驱动连杆(231)、传动连杆(232)和固定连杆(233)，所述驱动连杆(231)一端安装在所述驱动电机(23)输出端，另一端与传动连杆(232)端部铰接，所述传动连杆(232)另一端铰接到固定连杆(233)输出端，所述固定连杆(233)另一端与所述可旋转安装板(28)连为一体。3.根据权利要求2所述的一种可调节激光除障的无人机，其特征在于：所述激光除障装置(2)还包括测距仪(24)，所述测距仪(24)安装在所述机体(1)底部并位于所述可旋转安装板(28)之间，所述测距仪(24)的检测端朝下并与所述除障装置控制模块(13)电连接。4.根据权利要求3所述的一种可调节激光除障的无人机，其特征在于：所述激光除障装置(2)还包括激光器导向探头(25)，所述激光发生器(21)的发射头(211)朝向所述可旋转安装板(28)前方，所述激光器导向探头(25)安装在所述可旋转安装板(28)上并且与所述发射头(211)朝向一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨光，刘铭青，叶茂林，陈建伟，
申请(专利权)人：广东容祺智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44