基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法，巡检机器人包括多旋翼飞行器和巡检机械手；多旋翼飞行器包括机架、无刷电机、控制电路模块、GPS模块和脚架；控制电路模块和GPS模块与机架固定连接，无刷电机均匀固定连接在机架上；巡检机械手包括固定杆、伺服电机、转轴和三个图像传感器模块。巡检机器人通过在巡检过程中向控制电路模块实时发送图像和位置信息，控制电路模块分析相邻图像是否有异常找出电力线的故障点，并记录故障点处图像和位置信息。本发明专利技术通过巡检机械手，可对电力线进行巡检，同时可以将巡检视频、GPS数据、故障点位置、故障点图像等都保存到控制电路模块中，后期将人工复检并修复。

Intelligent electric inspection robot based on multi rotor aircraft and its application

【技术实现步骤摘要】
基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法
本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法。
技术介绍
当前，电力线由于暴露在室外，受到风吹雨晒的作用很容易出现故障，这容易最终导致电力线断裂或者故障点引起发热起火等事故。为了防止事故发生，我们常常需要对电力线进行巡检以维护。由于电力线在室外往往很高，人工攀登上去查看故障一般不现实，也不安全。随着航空、遥感以及信息处理等技术的快速发展，电力行业积极开展线路施工及运维检修新技术研究，其中无人机在线路架设牵引及线路巡检上方式灵活、成本低，不仅能够发现杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷，还能够发现金具锈蚀、销与螺栓螺帽缺失、查找闪络故障点等人工巡检难以发现的缺陷，可与直升机和人工巡检方式协同配合，成为线路运检技术发展的重点方向之一。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中人工电力巡检危险性大且安全性较低的缺陷，本专利技术公开了一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法，通过巡检机械手，可对电力线进行巡检，同时可以将巡检视频、GPS数据、故障点位置、故障点图像等都保存到控制电路模块中，以备后期人工复检并修复。技术方案：本专利技术公开了一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人及使用方法，巡检机器人包括多旋翼飞行器和巡检机械手；多旋翼飞行器包括机架、若干无刷电机、用于电力线巡检结果处理的控制电路模块、GPS模块和脚架；所述控制电路模块和GPS模块与机架固定连接，若干无刷电机均匀分布在机架上，且与机架固定连接，脚架设于机架上；巡检机械手包括固定杆、伺服电机、转轴、第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和第三图像传感器模块，所述固定杆一端与伺服电机相连，伺服电机与第一图像传感器模块通过转轴相连，第一图像传感器模块分别与第二图像传感器模块和第三图像传感器模块相连；巡检机械手上固定杆的另一端与多旋翼飞行器固定连接。优选地，所述第一图像传感器模块包括第一底板、第一图像传感器和第一白板；第一白板一端与第一底板的一端连接，第一图像传感器安装于第一底板上；所述第一底板通过转轴连接在伺服电机上，伺服电机转动时带动转轴同步转动，进而带动第一底板转动；所述第二图像传感器模块包括第二底板、第一电机转轴、第二图像传感器、第二白板和第二电机转轴；所述第二底板的一端通过第一电机转轴与第一白板的另一端连接，第二图像传感器安装在第二底板上，第二底板的另一端通过第二电机转轴与第二白板连接；所述第三图像传感器模块包括第三底板、第三图像传感器、第三白板和第三电机转轴；第三白板的一端与第一底板的另一端连接，第三白板的另一端通过第三电机转轴与第三底板连接，第三底板上设有第三图像传感器。优选地，所述第一电机转轴包括转轴伺服电机、电机转子和转子转轴；转轴伺服电机和电机转子通过转子转轴连接，所述转轴伺服电机与第一白板固定连接，电机转子与第二底板固定连接。优选地，所述第二电机转轴和第三电机转轴结构与第一电机转轴相同。优选地，所述第一底板的两端分别与第一白板的一端和第三白板的一端固定连接，连接角度为度；所述第一白板的另一端与第二底板的一端活动连接，活动连接角度范围为度-度；第二底板的另一端与第二白板活动连接，活动连接角度范围为度-度；第三白板的另一端与第三底板活动连接，活动连接角度范围为度-度。优选地，所述多旋翼飞行器还包括减震板和若干减震柱，所述减震板通过减震柱与机架固定连接，控制电路模块设于减震板上。优选地，所述控制电路模块包括微处理器模块和与其相连接的电机驱动模块、图像处理模块和存储器模块；所述电机驱动模块与伺服电机和第一电机转轴、第二电机转轴、第三电机转轴内的转轴伺服电机相连，图像处理模块与第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和第三图像传感器模块相连。一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人的使用方法，包括以下步骤：步骤A、巡检机器人角度初始化设置：设置第一白板与第二底板之间角度为度，第二底板与第二白板之间角度为度，第三白板与第三底板之间角度为度；步骤B、巡检机器人从地面起飞并搜寻电力线位置：巡检机器人调整自身位置并通过第一图像传感器摄取图像，直至第一图像传感器图像中出现电力线；步骤C、调整多旋翼飞行器位置：调整多旋翼飞行器位置，至电力线水平成像到第一图像传感器的中间位置，巡检机器人靠近电力线，直至电力线在第一图像传感器中成像适中；步骤D、合拢巡检机械手：设置第一白板与第二底板之间角度为度，第二底板与第二白板之间角度为度，第三白板与第三底板之间角度为度，此时第二白板与第三底板之间角度也为度，巡检机械手合拢为正六边形，第一图像传感器、第二图像传感器和第三图像传感器正对电力线；步骤E、调整巡检机械手位置：调整多旋翼飞行器位置直至电力线位于巡检机械手中间位置，控制伺服电机，使得电力线与巡检机械手所在平面垂直；步骤F、巡检机器人进行电力巡检并反馈结果：控制电路模块接收图像传感器与GPS模块发送的实时数据，对电力线出现异常处悬停，并记录相应故障图像和GPS数据，将结果存储于控制电路模块中，继续巡检电力线；步骤G、巡检结束后召回巡检机器人：电力线巡检完毕后，巡检机械手张开并脱离电力线，巡检机器人返回至地面降落。优选地，所述步骤F还包括：步骤F1、巡检机器人前进巡检：巡检机器人前进，进行电力线巡检，第一图像传感器、第二图像传感器和第三图像传感器实时获取电力线图像，并将拍摄结果与GPS模块数据发送至控制电路模块；步骤F2、当巡检机器人发现故障时悬停：控制电路模块对相邻前后帧图像进行比对处理，对比出现异常的图像判定为故障点，多旋翼飞行器悬停，控制电路模块记录故障点的位置和图像信息，便于后期人工检修；步骤F3、巡检机器人继续前进巡检：巡检机器人继续前进，直至巡检完毕。有益效果：1、本专利技术通过巡检机械手，可对电力线进行巡检，同时可以将巡检视频、GPS数据、故障点位置、故障点图像等都保存到控制电路模块中，以备后期人工复检并修复；2、本专利技术设置巡检机械手可以有效对电力线各个方位进行巡检，巡检机械手可以通过控制电机转轴控制三个图像传感器模块的相对角度位置变化，使得在电力巡检时巡检机械手可以合拢，便于三个图像传感器模块获取完整电力线图像，可以将电力线一周区域内无死角的全部成像信息发送至控制电路模块进行分析处理，大大提高巡检机器人的实用性；3、本专利技术还设有减震板，将控制电路模块设于减震板上，提高控制电路模块内部元器件安全性，同时提高电力巡检机器人的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的总结构示意图；其中1为机架，2为无刷电机，3为减震板，4为减震柱，5为控制电路模块，6为GPS模块，7为脚架，8为固定杆，9为伺服电机，10为转轴，11为第一底板，12为第一图像传感器，13为第一白板，14为第二底板，15为第一电机转轴，16为第二图像传感器，17为第二白板，18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：包括多旋翼飞行器(27)和巡检机械手(28)；/n所述多旋翼飞行器(27)包括机架(1)、若干无刷电机(2)、用于电力线巡检结果处理的控制电路模块(5)、GPS模块(6)和脚架(7)；所述控制电路模块(5)和GPS模块(6)与机架(1)固定连接，若干无刷电机(2)均匀分布在机架(1)上，且与机架(1)固定连接，脚架(7)设于机架(1)上；/n所述巡检机械手(28)包括固定杆(8)、伺服电机(9)、转轴(10)、第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和第三图像传感器模块，所述固定杆(8)一端与伺服电机(9)相连，伺服电机(9)与第一图像传感器模块通过转轴(10)相连，第一图像传感器模块分别与第二图像传感器模块和第三图像传感器模块相连；/n所述巡检机械手(28)上固定杆(8)的另一端与多旋翼飞行器(27)固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：包括多旋翼飞行器(27)和巡检机械手(28)；
所述多旋翼飞行器(27)包括机架(1)、若干无刷电机(2)、用于电力线巡检结果处理的控制电路模块(5)、GPS模块(6)和脚架(7)；所述控制电路模块(5)和GPS模块(6)与机架(1)固定连接，若干无刷电机(2)均匀分布在机架(1)上，且与机架(1)固定连接，脚架(7)设于机架(1)上；
所述巡检机械手(28)包括固定杆(8)、伺服电机(9)、转轴(10)、第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和第三图像传感器模块，所述固定杆(8)一端与伺服电机(9)相连，伺服电机(9)与第一图像传感器模块通过转轴(10)相连，第一图像传感器模块分别与第二图像传感器模块和第三图像传感器模块相连；
所述巡检机械手(28)上固定杆(8)的另一端与多旋翼飞行器(27)固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：所述第一图像传感器模块包括第一底板(11)、第一图像传感器(12)和第一白板(13)；第一白板(13)一端与第一底板(11)的一端连接，第一图像传感器(12)安装于第一底板(11)上；所述第一底板(11)通过转轴(10)连接在伺服电机(9)上，伺服电机(9)转动时带动转轴(10)同步转动，进而带动第一底板(11)转动；
所述第二图像传感器模块包括第二底板(14)、第一电机转轴(15)、第二图像传感器(16)、第二白板(17)和第二电机转轴(18)；所述第二底板(14)的一端通过第一电机转轴(15)与第一白板(13)的另一端连接，第二图像传感器(16)安装在第二底板(14)上，第二底板(14)的另一端通过第二电机转轴(18)与第二白板(17)连接；
所述第三图像传感器模块包括第三底板(20)、第三图像传感器(22)、第三白板(19)和第三电机转轴(21)；第三白板(19)的一端与第一底板(11)的另一端连接，第三白板(19)的另一端通过第三电机转轴(21)与第三底板(20)连接，第三底板(20)上设有第三图像传感器(22)。


3.根据权利要求2所述的一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：所述第一电机转轴(15)包括转轴伺服电机(24)、电机转子(25)和转子转轴(26)；转轴伺服电机(24)和电机转子(25)通过转子转轴(26)连接，所述转轴伺服电机(24)与第一白板(13)固定连接，电机转子(25)与第二底板(14)固定连接。


4.根据权利要求3所述的一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：所述第二电机转轴(18)和第三电机转轴(21)结构与第一电机转轴(15)相同。


5.根据权利要求2所述的一种基于多旋翼飞行器的智能电力巡检机器人，其特征在于：所述第一底板(11)的两端分别与第一白板(13)的一端和第三白板(19)的一端固定连接，连接角度为120度；所述第一白板(13)的另一端与第二底板(14)的一端活动连接，活动连接角度范围为120度-150度；第二底板(14)的另一端与第二白板(17)活动连接，活动连接角度范围为120度-180度；第三白板(19)的另一端与第三底板(20)活动连接，活动连接角度范围为120度-180度。


6.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪阳，杨红莉，杨降龙，郑子超，邱航，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32