一种架空线路飞走蛇形巡检机器人的巡检方法技术

本发明专利技术提出一种架空线路飞‑走蛇形巡检机器人的巡检方法。飞走蛇形巡检机器人主要包括：机械部分和控制系统；其中，机械部分由飞行模块、行走模块、前置摄像头、后置摄像头及维修装备搭载平台组成；控制系统用于控制飞‑走蛇形巡检机器人机械部分的运动。所述巡检方法中机器人所要完成的动作包括：飞行上下线、沿线行走、越过障碍、金具检修；其中飞行上线过程包括：飞行上升阶段、遥控寻位阶段以及变构上线阶段；沿线巡线过程包括压紧挂线阶段和沿线行走阶段；越过障碍过程包括障碍物检测阶段和变构态跨越障碍物阶段。本发明专利技术在飞行上下线和越过障碍的过程中均能够变构态，与电缆线贴合性能好，在巡检过程中稳定性好，适应力强，巡检效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种架空线路飞走蛇形巡检机器人的巡检方法
本专利技术涉及架空线路巡检
，尤其涉及一种架空线路飞走蛇形巡检机器人及巡检方法。
技术介绍
架空输电线路是电力输送的中间媒介，其稳定性关系到国计民生。输电线路经常架设在高山、大河、森林等野外恶劣环境，由于长期暴露在室外，遭受风吹，雨淋等恶劣环境影响，因此需要定期进行巡检工作。目前巡检的手段多采用人工巡视，或者使用无人飞行设备进行巡视。随着机器人技术研究的深入，输电线路机器人开始在巡检作业中发挥起重要作用。架空输电线路环境复杂多变，线路上金具的发展日新月异，杆塔结构也是多种多样，作为巡检的机器人应当完成杆塔之间的移动，因此需要其具备越障的能力。输电线路环境复杂，本身存在大量种类的金具，加上人工维修以及更换，而且有时缺乏相应的后期维护文档，导致输电线路的越障工作存在很大难度。像传统的巡线机器人大多采用2臂或3臂的刚性结构，在巡线和越障的过程中机器人的重心非常容易发生偏离，故需要加装沉重的配重箱，该种类型的机器人适合工作在特定结构的金具和杆塔环境，而蛇形机器人具有多自由度的特点可使得机器人更容易适应各类线路环境。目前，对工作在地面的蛇形机器人研究较多，而外攀爬蛇形机器人研究主要集中在对无障碍物环境下直立圆柱攀爬的研究，对越障行为研究相对较少。架空输电线位于高空，且线路上存在包括防震锤、悬垂线夹、接续管等多种障碍物，故解决蛇形机器人上线、越障的问题是把蛇形机器人应用在架空输电线缆的必然要求。在巡检方式上，传统巡检机器人也存在很多不足，如多臂结构的巡检机器人存在的问题主要有：（1）体积大、质量重；（2）自由度少，灵活性不足；因此多臂结构机器人在巡线及越障时很容易产生重心偏移，若挂线防护措施不到位，不但机器人无法完成巡线任务还存在安全隐患；再如旋翼巡检机器人，其越障主要通过飞行越障来实现，大大增加了电量的消耗，使得巡检无人机的续航能力无法得到保证。本专利技术所涉及的架空线路飞走蛇形巡检机器人是一种具有变构态的飞-走两栖蛇形机器人，蛇身由可更换的模块组成，包括飞行模块、行走模块、检修模块和摄像头等，设计充分利用了蛇形结构控制灵活和扩展性强的特点，通过蛇形机器人变构态来完成机器人对线缆的夹紧以及越障动作，大大减弱了机器人重心和电池续航对巡检过程的影响，同时对该机器人如何实现对架空输电线路检修提供了方法，飞走蛇形机器人可以分步骤完成飞行上下线、线上快速行走、线上越障、检修等功能，为架空输电线路的自动化巡检提供了一定参考。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种架空线路飞走蛇形巡检机器人的巡检方法，将无人机技术、蛇形机器人技术融合并应用于输电线路巡检领域，发挥两种技术的各自优势，实现飞-走蛇形巡检机器人飞行上下线、线上快速行走、线上跨越障碍物、电线检修等功能。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，包括前置摄像头（1）、飞行模块（2）、行走模块（3）、维修装备搭载平台（5）、后置摄像头（51）和控制系统。其中，所述前置摄像头（1）和后置摄像头（51）分别安装于机器人前后端，用于识别线缆（4）位置以及扫描并识别线上障碍，为机器人上下线及越障维修提供辅助；维修工具可安装于机器人末端维修装备搭载平台（5）上，能够根据实际需要进行更换。所述飞行模块（2）主要包括偏转组件（231）、步进电机（232）、回转组件（233）、机身（234）、和涵道风机（21）。其中，偏转组件（231）和回转组件（233）能够使飞行模块（2）分别完成偏转、回转动作，由步进电机（232）为回转组件（233）提供动力支持，辅助飞-走蛇形机器人完成巡线、越障、检修等动作；涵道风机（21）为飞-走蛇形机器人飞行上下线提供动力，并能够通过回转组件（233）调整机身（234）角度，以此来调整涵道风机（21）朝向。所述行走模块（3）主要包括偏转组件（231）、步进电机（232）、回转组件（233）、机身（234）、阶梯轴（31）、行走轮（32）、驱动电机（33）和盖板（34）。其中，偏转组件（231）和回转组件（233）能够使行走模块（3）分别完成偏转、回转动作，由步进电机（232）为回转组件（233）提供动力支持，辅助飞-走蛇形机器人完成巡线、越障、检修等动作；行走轮（32）为凹形轮，固定在阶梯轴（31）一端，阶梯轴（31）通过止推轴承安装在机身（234）之中，驱动电机（33）安装在盖板（34）上，并配有齿轮；驱动电机（33）与阶梯轴（31）通过齿轮传动，使行走轮（32）做旋转运动，从而辅助机器人实现线上行走。其中，所述偏转组件（231），其特征在于：包括舵机支撑件（2311）、舵机（2312）、舵盘（2313）和舵盘连接器（2314）；安装方式为:舵机支撑件（2311）连接舵机（2312）和端盖支撑盘（2321），舵盘连接器（2314）连接下一个模块的机身（234），当舵机（2312）转动时，通过舵盘（2313）带动舵盘连接器（2314），从而实现相邻模块的角度偏转。其中，所述回转组件（233），其特征在于：包括端盖支撑盘（2331）、回转连接盘（2332）、内齿轮环（2333）和外齿轮（2334）；安装方式为：端盖支撑盘（2331）与回转连接盘（2332）通过螺母卡在机身（234）端部，内齿轮环（2333）固定在机身（234）上，外齿轮（2334）与步进电机（232）连接，当步进电机（232）转动时，通过齿轮啮合带动端盖支撑盘（2331）转动，实现回转运动。所述飞行模块（2）与行走模块（3）前后对称排列组合，前一模块的舵盘连接器（2314）与后一模块的机身（234）相连接，所述前置摄像头（1）与前端飞行模块（2）连接，位于机器人前端，所述维修装备搭载平台（5）与后端飞行模块（2）连接，位于机器人后端，所述端盖支撑盘（2331）与机身（234）相连，可旋转，所述步进电机（232）与舵机（2312）均固定在端盖支撑盘（2331）上，所述舵盘连接器（2314）与舵机（2312）相连，所述飞行模块（2）的涵道风机（21）安装在机身（234）内部，所述行走模块（3）的盖板（34）固定在机身（234）上，所述行走模块（3）的阶梯轴（31）与驱动电机（33）通过齿轮传动，并固定在盖板（34）之中，所述行走模块（3）的行走轮（32）相互配合夹紧在线缆（4）上。所述飞行模块（2）与行走模块（3）排列能够自由组合，可以通过增加飞行模块（2）提高飞走蛇形机器人在风力影响下的飞行及上下线能力，通过增加行走模块（3）提高机器人巡线、越障和维修作业的稳定性，以此来适应不同的工作环境。所述检修机器人在空中和线上运动时都具有变构态；检修机器人在空中不仅可首尾相接呈环形飞行，也可摆成之字形飞行，同时通过机身（234）的旋转运动可以调整涵道风机（21）朝向，辅助飞行；检修机器人在线缆（4）上具有线上变构态，可实现线上之字缠绕行走、线上等螺旋前进越防震锤、线上半脱离越悬垂线夹。所述控制系统包括：飞行控制模块、行走控制模块、压紧模块、控制模块、障碍物检测模块、OLED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，其特征在于，机器人由机械部分和控制系统组成，其中机械部分包括：前置摄像头（1）、飞行模块（2）、行走模块（3）、维修装备搭载平台（5）及后置摄像头（51）；前置摄像头（1）和后置摄像头（51）分别安装于机器人前后端，用于识别线缆（4）位置以及扫描并识别线上障碍；维修工具可安装于机器人末端维修装备搭载平台（5）上，能够根据实际需要进行更换。/n

【技术特征摘要】
1.一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，其特征在于，机器人由机械部分和控制系统组成，其中机械部分包括：前置摄像头（1）、飞行模块（2）、行走模块（3）、维修装备搭载平台（5）及后置摄像头（51）；前置摄像头（1）和后置摄像头（51）分别安装于机器人前后端，用于识别线缆（4）位置以及扫描并识别线上障碍；维修工具可安装于机器人末端维修装备搭载平台（5）上，能够根据实际需要进行更换。


2.根据权利要求1所述的一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，其特征在于：所述飞行模块（2）主要包括偏转组件（231）、步进电机（232）、回转组件（233）、机身（234）、和涵道风机（21）；其中，偏转组件（231）和回转组件（233）能够使飞行模块（2）分别完成偏转、回转动作，由步进电机（232）为回转组件（233）提供动力支持，辅助飞-走蛇形机器人完成巡线、越障、检修等动作；涵道风机（21）为飞走蛇形机器人飞行上下线提供动力，并能够通过回转组件（233）调整机身（234）角度，以此来调整涵道风机（21）朝向。


3.根据权利要求1所述的一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，其特征在于：所述行走模块（3）主要包括偏转组件（231）、步进电机（232）、回转组件（233）、机身（234）、阶梯轴（31）、行走轮（32）、驱动电机（33）和盖板（34）；其中，偏转组件（231）和回转组件（233）能够使行走模块（3）分别完成偏转、回转动作，由步进电机（232）为回转组件（233）提供动力支持，辅助飞走蛇形机器人完成巡线、越障、检修等动作；行走轮（32）为凹形轮，固定在阶梯轴（31）一端，阶梯轴（31）通过止推轴承安装在机身（234）之中，驱动电机（33）安装在盖板（34）上，并配有齿轮；驱动电机（33）与阶梯轴（31）通过齿轮传动，使行走轮（32）做旋转运动，从而辅助机器人实现线上行走。


4.根据权利要求2-3所述的偏转组件（231）和回转组件（233），其特征在于：所述偏转组件（231）包括舵机支撑件（2311）、舵机（2312）、舵盘（2313）和舵盘连接器（2314），舵机支撑件（2311）连接舵机（2312）和端盖支撑盘（2321），舵盘连接器（2314）连接下一个模块的机身（234），当舵机（2312）转动时，通过舵盘（2313）带动舵盘连接器（2314），从而实现相邻模块的角度偏转；所述的回转组件（233）包括端盖支撑盘（2331）、回转连接盘（2332）、内齿轮环（2333）和外齿轮（2334），端盖支撑盘（2331）与回转连接盘（2332）通过螺母卡在机身（234）端部，内齿轮环（2333）固定在机身（234）上，外齿轮（2334）与步进电机（232）连接，当步进电机（232）转动时，通过齿轮啮合带动端盖支撑盘（2331）转动，实现回转运动。


5.根据权利要求1所述的一种架空线路飞走蛇形巡检机器人，其特征在于，所述控制系统包括：飞行控制模块、行走控制模块、压紧模块、控制模块、障碍物检测模块、OLED液晶显示模块、通讯模块、遥控模块、电源模块和检修模块共10个部分。


6.一种架空线路飞走蛇形巡检机器人的巡检方法，应用于如权利要求1-5任一所述的飞走蛇形巡检机器人；其特征在于，所述方法包括：飞走蛇形巡检机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷金，李兆钧，秦新燕，张杰，贾博，李惠东，李博，阿不都拉·热合曼，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65