本发明专利技术公开了一种基于多旋翼飞行器的高压输电线路巡检机器人，包括四旋翼飞行器和巡检系统，双电源模块为四旋翼飞行器和巡检系统供电，所述四旋翼飞行器包括机器人本体、四个旋翼、四个旋翼电机、四个旋翼电机驱动器，各旋翼、旋翼电机和旋翼驱动器匹配使用，四个旋翼固定安装在各自的旋翼电机上，四个驱动器分别与各自的旋翼电机3连接；巡线系统对高压输电线路进行拍摄和数据传输。本发明专利技术基于四旋翼空中飞行巡检，具有高的空中飞行稳定性和较好的巡检速度。通过无线摄像控制，可以将可见光摄像仪移动到疑似故障点附近，实现高压输电线路可疑故障点的重点检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力线路巡检维护
，特别是。
技术介绍
输电线路是电力系统重要组成部分，它的安全稳定直接关系到电力系统的可靠性，由于我国输电线路走廊地理环境复杂，且电力线及杆塔附近等长期暴露在野外，容易受各种因素影响而发生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不能及时修复更换，会导致严重事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。所以必须对输电线路进行定期巡检，以便及时发现并消除隐患，确保供电安全。 目前普遍采用人工巡检方法进行巡检，由人在地面沿线逐塔巡视，这种检测方法存在效率低、危险性高、可靠性差、费用高及漏检等诸多缺陷。为此，有必要开发一种代替人工巡检的输电线路自动巡检机器人，以及时发现输电线路故障，提高工作效率，达到确保输电线路安全运行的目的。专利200320116747. O公开了一种自动巡线机器人单体的设计，可实现在输电线上稳定行走、跨越障碍物、紧急刹车等功能。专利201010596347. 9公开了一种高压线路运行状态智能巡检行走装置。现有高压线路巡检机器人具有重量轻、结构简单合理、具有一定越障能力等特点而受到广泛关注和研究，但是同时存在巡检速度慢，续航能力不强，挂线不方便等不足。专利201110006723. 9公开了一种电力线路巡检方法。无人机采用直升机,体积大,重量也大，飞行稳定性不够好，巡线时的事故对高压线路造成极大隐患和威胁，而且功耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种基于多旋翼飞行器的高压输电线路巡检机器人，包括四旋翼飞行器和巡检系统，双电源模块为四旋翼飞行器和巡检系统供电，所述四旋翼飞行器包括机器人本体、四个旋翼、四个旋翼电机、四个旋翼电机驱动器，各旋翼、旋翼电机和旋翼驱动器匹配使用，四个旋翼固定安装在各自的旋翼电机上，四个驱动器分别与各自的旋翼电机3连接；其中机器人本体包括四个支撑臂、四个起落支架以及本体控制单元，四个支撑臂的一端连接在一起，本体控制单元和巡线系统设置在四个支撑臂连接处上，四个旋翼电机、四个驱动器、四个起落支架分别设置在各自的支撑臂的另一端；巡线系统对高压输电线路进行拍摄和数据传输。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)本专利技术机器人基于四旋翼空中飞行巡检，具有高的空中飞行稳定性和较好的巡检速度。通过无线摄像控制，可以将可见光摄像仪移动到疑似故障点附近，实现高压输电线路可疑故障点的重点检测。(2)四旋翼飞行器通过本体控制单元能够实现自动控制飞行，电磁传感器能够保证飞行器与高压输电线路一直保持一定安全距离，机器人可以自主避障和导航，也能通过遥控单元发送控制命令，控制方式灵活、高效。(3)本专利技术采用人工/自主共享控制方法，将自主系统与人工发送的控制命令在巡线机器人控制器中融合，自主控制与人工控制共享机器人的自由度，调整机器人的位置和姿态，完成巡线任务。(4)本专利技术采用红外成像仪和可见光摄像仪，能够拍摄清晰的图像和视频，并通过无线传输方式输送给地面图像处理单元进行处理，结合GPS模块的使用，能够很好的记录故障的坐标信息。(5)巡线系统的可调节装置能够保证可见光摄像仪在三维空间的移动，从而可以对疑似故障点进行重点检测，为故障排除提供了准确的信息。(6)双电源模块由无接触互感器电源对蓄电池在线实时补充电能，保证了机器人的实时在线工作能力。(7)本装置结构紧凑、设计合理、操作简单，具有良好的应用价值和使用前景。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明 图I为本专利技术的四旋翼飞行器结构示意图。图2为飞行控制单元各部件连接示意图。图3为可调节装置的结构示意图。图4为图像数据处理系统的连接示意图。图5为双电源结构示意图。图6为人工/自主共享控制流程示意图。图7为高压输电线路巡检流程图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术基于多旋翼飞行器的高压输电线路巡检机器人，包括四旋翼飞行器和巡检系统，双电源模块为四旋翼飞行器和巡检系统供电，所述四旋翼飞行器包括机器人本体I、四个旋翼2、四个旋翼电机3、四个旋翼电机驱动器4，各旋翼2、旋翼电机3和旋翼驱动器4匹配使用，四个旋翼2固定安装在各自的旋翼电机3上，四个驱动器4分别与各自的旋翼电机3连接，上位机16或遥控装置18发送控制命令给机器人本体I实现对高压输电线路的巡检。其中机器人本体I包括四个支撑臂5、起落支架6以及本体控制单元7，四个支撑臂5的一端连接在一起，本体控制单元7和巡线系统设置在四个支撑臂5连接处上(以设置在支撑臂5的中央位置为最佳位置)，四个旋翼电机3、四个驱动器4、四个起落支架6分别设置在各自的支撑臂5的另一端；巡线系统对高压输电线路进行拍摄和数据传输。具体而言，四个旋翼电机3、四个驱动器4设置在支撑臂5另一端上面，起落支架6安装在支撑臂5另一端下面。四个支撑臂5展开时相邻的两个支撑臂之间的夹角为70° SA彡90。，处于同一个平面，且可以折叠，方便携带。四旋翼飞行器整体呈“X”形状，可以采用碳纤维材料，重量轻刚性好。如图2所示，本体控制单元7包括单片机控制器8、三轴陀螺仪9、三轴加速度计10、气压传感器11，三轴陀螺仪9、三轴加速度计10、气压传感器11与单片机控制器8连接，三轴陀螺仪9和三轴加速度计10用于感知机器人的运动状态和本体姿态，并反馈给单片机控制器8，单片机控制器8通过飞行器控制算法(如PID)解算出四个电机转速，使飞行器能够按照发送的控制命令稳定飞行；气压传感器11用于测量机器人的高度，配合三轴陀螺仪9和三轴加速度计10 (根据三轴陀螺仪9和三轴加速度计10测得的运动状态和本体姿态，由单片机控制器8调整四个电机转速相等)，将使机器人悬停在疑似故障处，进行重点检测。本体控制单元7还包括超声波传感器12、GPS模块13、电磁传感器14，超声波传感器12、GPS模块13、电磁传感器14与单片机控制器8连接，超声波传感器12用于测量机器人本体I与前方障碍物(如杆塔、树枝等)的距离，通过串口传输给单片机控制器8，用于机器人的自主避障；GPS模块13用于机器人的定位和自主导航，可以使机器人按照规划的路线自主巡线，并记录疑似故障处的位置信息；电磁传感器14用于测量机器人本体I与高压输电线路的距离，为了飞行安全，机器人本体I必须与高压线路保持一定安全距离；当下一个航点超过安全距离时，单片机控制器8根据评价函数100=800+1100重新规划出新的航迹，调节四个电机转速使其处于安全距离。这是一个从初始点向目标不断启发的自主控制过程，其中g(x)为起点到当前待扩展航·点X的航迹代价，启发因子U(X)为航点X到目标位置的实际代价估计值。代价函数 I_=I.署A IWjfJyI1为起点到航点X间第i个航迹段的长度，hi为航Λ迹段i的平均高度，A为航迹段i的威胁程度，是关于航迹段i与高压线之间距离的函数。与本体控制单元7相配合的是地面控制系统，本体控制单元7和地面控制系统构成了总控制系统，来控制整个飞行器的空中飞行、悬停、定位和姿态控制，地面控制系统包括上位机16、无线数据收发模块15和遥控装置18。本体控制单元7的单片机控制器8通过无线数据收发模块15实时接收发送机器人的各种飞行数据并在上位机16上显示，包括电池电压、坐标、高度、姿态、飞行时间、飞行速度、飞行路径、距离起飞点本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多旋翼飞行器的高压输电线路巡检机器人，其特征在于包括四旋翼飞行器和巡检系统，双电源模块为四旋翼飞行器和巡检系统供电，所述四旋翼飞行器包括机器人本体（1）、四个旋翼（2）、四个旋翼电机（3）、四个旋翼电机驱动器（4），各旋翼（2）、旋翼电机（3）和旋翼驱动器（4）匹配使用，四个旋翼（2）固定安装在各自的旋翼电机（3）上，四个驱动器（4）分别与各自的旋翼电机（3）连接；其中机器人本体（1）包括四个支撑臂（5）、四个起落支架（6）以及本体控制单元（7），四个支撑臂（5）的一端连接在一起，本体控制单元（7）和巡线系统设置在四个支撑臂（5）连接处上，四个旋翼电机（3）、四个驱动器（4）、四个起落支架（6）分别设置在各自的支撑臂（5）的另一端；巡线系统对高压输电线路进行拍摄和数据传输。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，杜姗姗，孙国辛，陈楠森，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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