CN112711265B - 移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法,该巡检装备中包括载具控制部和载具承载部,载具承载部内包括电源***、网络***、计算机***和多无人机轮转***;载具承载部包括操作区和自动化设备区,自动化设备区内包括无人机存放区、无人机放飞升降区和无人机换电升降区,无人机存放区、无人机放飞升降区和无人机换电升降区共同组成多无人机轮转***。多无人机智能轮转***能够通过***内各功能完全解放操作人员对无人机和无人机的电池的直接操作,提高巡检作业效率,增强***对于复杂环境的适应性。实现移动式输电线路自动巡检***工作的高度智能化,降低巡检工作的人员数量需求以及巡检人员的技能需求。
Description
技术领域
本发明涉及电力***检测技术领域,具体的说是移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法。
背景技术
预计到2020年,国家电网110kV及以上架空输电线路长度将达129万公里。传统人工巡检存在巡检效率低、巡检质量不稳定、危险性高、劳动强度大等缺点。国网公司输电线路运检队伍持续存在总量缺员和结构性缺员并存的严峻局面,目前架空线路运检人员缺员率达47%,输电运检人员储备严重不足,“断档”问题突出,设备规模持续增长与巡检人员相对不足之间的矛盾日益突出。另外传统人工巡视作业难以满足电网运维需求,受地形条件、环境因素、人员素质等多方面因素制约,存在巡检困难、巡视范围不全面、巡检效率低等问题,难以适应设备精益化管理和电网高质量发展需求。
近年来,无人机巡检已成为输电线路的重要巡检手段,巡检效益和质量较传统人工巡检有显著提高。但现有的无人机巡检需要安装无人机起飞台,以保障无人机正常飞行,但无人机起飞台安装时往往会受到地形条件、环境因素的影响,且固定式,难以移动,导致无人机巡检难以实行,同时,现有的无人机巡检没有配套的***,一次只能完成一架无人机巡检工作,巡检效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法,能够实现多无人机的巡检任务,巡检装备能够实现多无人机的自动放飞、回收、换电和存储;通过无人机资产管理***和无人机电池管理***能够对无人机和无人机电池组进行管理;通过该种移动式多无人机智能巡检方法能够自动采集巡检区域画面,并对缺陷点画面自动采集。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:载具包括载具控制部和载具承载部,所述的载具承载部内包括电源***、网络***、计算机***和多无人机轮转***;所述的载具承载部包括操作区和自动化设备区,所述的自动化设备区内包括无人机存放区、无人机放飞升降区和无人机换电升降区,所述的无人机存放区、无人机放飞升降区和无人机换电升降区共同组成多无人机轮转***,所述的无人机存放区包括竖直设置分布的若干存放机位,所述的存放机位用于存放并固定无人机,所述的存放机位一侧开有对位槽,另一侧开有换电对接口;所述的无人机放飞升降区位于存放机位开有对位槽一侧,所述的无人机放飞升降区用于提供倾斜角度可调的升降式捕捉放飞平台和出入库机械手***,所述的出入库机械手***用于将回收至升降式捕捉放飞平台上的无人机位移至存放机位完成回收,或将存放机位内的无人机位移至升降式捕捉放飞平台上实现放飞;所述的无人机换电升降区位于存放机位开有换电对接口一侧,所述的无人机换电升降区用于提供换电机械手总成和电池存放***;所述的换电机械手总成用于为不同高度的存放机位内的无人机更换电池总成,所述的电池存放***用于存放电池总成并为电池总成充电提供电量支持。
所述的载具承载部为箱状结构,载具承载部内还设置有环境监测装置,所述的电源***为设置在载具承载部的主电柜***,所述的主电柜用于为无人机放飞升降区、无人机存放区、无人机换电升降区、操作区提供电量;所述的环境监测装置包括设置在载具承载部顶部边缘的车载微型气象站,所述的载具承载部顶部边缘还安装有车载定位天线、遥控器天线;所述的载具承载部四周均分别安装有车外监控摄像头。
所述的无人机存放区和无人机放飞升降区共同组成无人机自动化智能出入库***,所述的无人机自动化智能出入库***包括多机位立体机库,所述的多机位立体机库包括升降井框架和立体机库框架,所述的升降井框架设置在无人机放飞升降区内,所述的升降井框架内设置有升降式捕捉放飞平台,所述的升降式捕捉放飞平台上表面固定安装有出入库机械手***,所述的升降式捕捉放飞平台两侧均分别与升降***传动连接;所述的立体机库框架内由上至下依次固定安装有若干层无人机停机板,所述的无人机停机板上表面设置有无人机固定装置;所述的升降式捕捉放飞平台用于停放入库或出库的无人机;所述的无人机固定装置用于对停放在无人机停机板上表面的无人机进行固定;所述的升降***用于带动升降式捕捉放飞平台在竖直方向往复运动,所述的升降***还用于在升降井框架倾斜时带动升降式捕捉放飞平台倾斜至水平状态;所述的出入库机械手***用于调整入库无人机姿态并将调整好姿态的无人机由升降式捕捉放飞平台位移至无人机停机板上表面,所述的出入库机械手***还用于将无人机停机板上表面的无人机位移至升降式捕捉放飞平台。
所述的升降式捕捉放飞平台为水平板状结构,所述的出入库机械手***包括伸缩装置和姿态调整***,所述的姿态调整***包括对中***和倾角调整***,所述的对中***用于将位于升降式捕捉放飞平台表面的无人机置于升降式捕捉放飞平台表面的预设位置,所述的倾角调整***用于调升降式捕捉放飞平台的倾斜方向和倾斜角度,所述的倾角调整***与升降***传动连接。
所述的伸缩装置用于带动对中***实现伸缩运动,所述的伸缩装置设置在升降式捕捉放飞平台两侧,所述的对中***包括多自由度抓取左机械臂和多自由度抓取右机械臂,所述的多自由度抓取左机械臂尾端与上齿条安装板通过连接板固定连接,所述的上齿条安装板下表面固定安装有上齿条,所述的上齿条安装板两端通过多自由度抓取左机械臂滑块与对中导轨滑动连接;所述的多自由度抓取右机械臂尾端与下齿条安装板通过连接板固定连接,所述的下齿条安装板上表面固定安装有下齿条,所述的下齿条安装板两端通过多自由度抓取右机械臂滑块与对中导轨滑动连接;所述的对中导轨与机械臂横向平移支架固定连接;所述的上齿条和下齿条相互平行,所述的上齿条和下齿条均与对中齿轮啮合传动,所述的上齿条和下齿条分别设置在对中齿轮中心轴的上下两侧,所述的对中齿轮与对中电机的输出轴传动连接;所述的多自由度抓取左机械臂和多自由度抓取右机械臂的相对面均设置有可相对或相向运动的前抓手和后抓手。
所述的倾角调整***包括分别固定安装在升降式捕捉放飞平台底面两侧的活动支撑座和固定支撑座,所述的活动支撑座顶端面固定安装有第一固定座,所述的第一固定座顶端通过第一转轴与第一连接块可转动连接,所述的第一连接块顶面通过线性导轨滑块与线性导轨滑动连接,所述的线性导轨固定安装在升降式捕捉放飞平台底面,所述的固定支撑座顶端面固定安装有第二固定座,所述的第二固定座顶端通过第二转轴与第二连接块可转动连接,所述的第二连接块固定安装在升降式捕捉放飞平台底面;所述的线性导轨的延伸方向与第一转轴的中心轴延伸方向垂直,所述的第一转轴的中心轴和第二转轴的中心轴平行;所述的活动支撑座和固定支撑座均与升降***传动连接,所述的升降***用于分别独立带动活动支撑座和固定支撑座在竖直方向运动。
所述的立体机库框架设置在无人机存放区内,所述的无人机停机板上表面设置有固定限位器和无人机锁定装置,所述的固定限位器位于远离升降井框架一侧,所述的固定限位器用于对无人机停入无人机停机板的行程提供行程终点并对无人机一侧进行限位固定,所述的无人机锁定装置用于对被固定限位器限位固定的无人机另一侧进行限位固定。
所述的无人机换电升降区包括骨架总成、升降***总成、换电机械手总成和电池存放***,所述的骨架总成为框架式制成结构,所述的骨架总成内安装有升降***总成,所述的换电机械手总成与升降***总成传动连接,所述的升降***总成用于带动换电机械手总成在竖直方向上实现位移,所述的电池存放***与骨架总成侧壁固定连接,所述的换电机械手总成用于换电对接口对无人机内的电池总成进行更换,所述的电池存放***用于存放无人机电池总成;
所述的换电机械手总成包括托盘总成和对中机械手总成,所述的托盘总成通过伸缩装置和旋转装置与对中机械手总成传动连接,所述的伸缩装置用于带动对中机械手总成伸缩运动,所述的旋转装置用于带动对中机械手总成相对托盘总成转动,所述的对中机械手总成包括用于抓取无人机电池总成的机械手,所述的对中机械手总成用于控制机械手对无人机电池的夹取和脱离。
所述的换电机械手总成还包括一级平台总成、二级平台总成和旋转台总成;
所述的二级平台总成与对中机械手总成传动连接,所述的二级平台总成用于带动对中机械手总成伸缩运动;
所述的旋转台总成与一级平台总成固定连接,所述的旋转台总成用于带动二级平台总成伸缩运动,所述的旋转台总成用于带动一级平台总成和二级平台总成相对转动;
所述的一级平台总成与托盘总成传动连接,所述的托盘总成用于带动一级平台总成伸缩运动;
所述的托盘总成与升降***总成传动连接,所述的升降***总成用于电动托盘总成在竖直方向往复运动。
所述的电池存放***包括若干块电池总成,每块电池总成均可分离的嵌入电池舱内,所述的电池总成的两侧设置用用于固定电池总成的电池固定板,电池定位板一侧固定安装有若干适配器总成和若干电池充电器,所述的适配器总成和电池充电器用于为嵌入电池舱内的电池总成充电,所述的电池总成边缘设置有电池舱开关总成,所述的电池舱开关总成用于对嵌入电池舱内的电池总成进行限位。
所述对中机械手总成包括对中架总成,所述的对中架总成为框架结构,所述的对中架总成的底部通过对中机械手总成移动滑块与对中机械手总成平移导轨滑动连接,所述的中架总成底部还固定安装有对中机械手平移螺母,所述的对中机械手平移螺母与对中机械手总成驱动丝杠螺纹连接,所述的机械手固定安装在对中架总成内,所述的对中架总成上固定安装有光电感应器总成,所述的机械手上方固定安装有光电感应片,所述的光电感应片和光电感应器总成用于对机械手的机械臂的行程终端进行限位,所述的对中架总成上固定安装有对中电机总成,所述的对中电机总成与机械手的机械臂传动连接并用于控制机械手的机械臂的工作状态。
所述的机械手包括左取电机械手和右取电机械手,所述的左取电机械手通过左撑板与上齿条固定连接,所述的右取电机械手通过右撑板与下齿条固定连接,所述的上齿条与上线性导轨滑动连接,所述的下齿条与下线性导轨滑动连接,所述的上线性导轨和下线性导轨相对设置且均与对中架总成固定连接,所述的下齿条和上齿条相对设置且分布在对中齿轮两侧,所述的下齿条和上齿条均与对中齿轮啮合传动连接,所述的对中齿轮与对中电机总成的输出轴传动连接。
一种移动式多无人机智能巡检方法,其特征在于:能够在移动载具内下发无人机巡检任务,通过自动控制无人机循环放飞、回收、换电,直至完成对目标区域的自主精细化巡检,具体步骤如下:
步骤1,接收中央管控***下发的巡检任务,对巡检任务进行解析,解析后的巡检任务包括巡检地点、执行巡检任务的无人机编号、使用的无人机电池编号、每个无人机的飞行路线和巡检作业行为;
步骤2,驱使无人机智能巡检作业载具行驶至巡检地点;
步骤3,载具中的无人机换电升降区内的自动轮转设备根据任务自动将满电电池总成装在无人机上,随后无人机放飞升降区内的机械手调取无人机存放区中存放机位内对应的无人机,并放置在升降式捕捉放飞平台上;
步骤4,将解析后的巡检任务下发无人机自主精细化巡塔地面站,无人机自主精细化巡塔地面站操纵无人机放飞,放飞后的无人机按照设定的飞行路线飞至对应的巡检杆塔以执行巡检作业,并在巡检作业执行完毕后,操纵无人机按照设定的降落路线返回并降落在升降式捕捉放飞平台上;
步骤5,自动轮转设备将完成巡检任务的无人机存储至无人机存储舱,并通过自动换电设备卸下无人机电池,对更换下来的待充电电池进行充电。
步骤6,从完成巡检任务的无人机上下载作业结果,将下载的作业结果反馈至中央管控***。
所述的步骤1中执行巡检任务的无人机编号由无人机资产管理***控制管理,所述的无人机资产管理***包括设置在无人机上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、云端数据库以及无人机控制模块,所述的无人机控制模块获取无人机编号,并将无人机编号作为唯一ID用于无人机轮转识别码,多无人机轮转***根据无人机控制模块指令,对符合要求的相应ID的无人机进行放飞或回收入库,同时实时将数据同步至车载管控***。
所述的步骤1中无人机电池编号由无人机电池管理***控制管理,所述的无人机电池管理***包括设置在无人机电池上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、电压采集模块以及无人机电池控制模块,所述的无人机电池控制模块获取无人机电池编号,并将无人机电池编号作为唯一ID用于无人机电池轮转识别码,所述的无人机电池管理***控制无人机换电升降区内机械手依据无人机电池编号及电池舱位号,记录无人机电池使用的次数及充电的时长,并将数据同步至车载管控***。
所述的步骤4中放飞后的无人机通过输电线路边缘计算***实现巡检作业,所述的输电线路边缘计算***包括辅助摄影模块、实时识别模块、多传感器融合计算模块、数据交互模块,所述的辅助摄影模块包括设置在无人机内的辅助摄影定位单元、成像质量优化单元和照片实时拼接单元,所述的辅助摄影定位单元用于识别拍摄目标,并通过控制云台姿态将拍摄目标调整在画面中间,所述的成像质量优化单元用于判断拍摄到的照片是否有模糊、重影、变形、漏拍,并进行补拍,所述的照片实时拼接单元用于通道巡检过程中,对巡检照片进行实时快拼;所述的实时识别模块包括可见光缺陷识别单元和红外异常识别单元,所述的可见光缺陷识别单元用于对可见目标缺陷的实时诊断和快速预警;所述的红外异常识别单元用于对拍摄到红外图像温度异常点就行识别与预警;所述的多传感器融合计算模块包括即时定位与绕障单元和视觉引导计算单元,所述的即时定位与绕障单元用于控制无人机绕开障碍物,保证巡检过程安全可靠;所述的视觉引导计算单元用于;实时处理视觉标识的位姿求解和无人机相对目标位置偏差计算,进行无人机运动控制,实现精准降落;所述的数据交互模块包括云端互动单元,所述的云端互动单元用于机载AI与云端实时互动,可进行远程控制。
该种移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法能够产生的有益效果为:
第一,通过将多无人机智能巡检成套装备设置在移动载具内,保证了设备的机动性,极大的提高了对于山区等地形复杂地区内的巡检效率。
第二,通过设置无人机存放区、无人机放飞升降区、无人机换电升降区,完成无人机的存放、放飞升降和换电工作的自动化操作,整体集约化程度高,***性强,为无人机巡检工作提供充分保障,降低巡检工作的人员数量需求以及巡检人员的技能需求,大大提升巡检效率。
第三,为每架无人机设置独立的通道,实现无人机互不干扰运动,并对无人机进行条码识别,按照作业指令对无人机实现统一的存取管理,达到无人机的智能存储以及“点位”式智能拣选效果,实现无人机快速、精准的出入库功能,通过优化存取无人机的流程,达到无人机巡检作业零延时的目标。
第四,通过多传感器***对机械结构的稳定性进行检测,对异常状况及时进行纠正,并且自动推送检修任务,为换电设备的持续稳定运行提供必要保证。
第五,无人机上的电池组卡扣与电池组的相对位置、取电池开关轴与电池舱的相对位置均和对中机械手与装卸电池手指的相对位置相同,因此,通过舵机总成控制装卸电池手指能够推动无人机上的电池组卡扣或取电池开关轴,保证电池组能够顺利由电池舱或无人机内取出。
第六,通过姿态调整***、出入库机械手***、无人机锁定装置、升降式捕捉放飞平台、多机位立体机库的相互配合,很好地实现了无人机自动捕捉、姿态调整、送入机库、立体存储等操作,不受地形和气候条件的限制,无人机可以以任意姿态停落到升降式捕捉放飞平台上,通过出入库机械手***和姿态调整***实现无人机出入库预定位置的精确调整,可以实现任意姿态降落的无人机也可以自动规整到预定位置,完全实现无人化作业,大大提升使用效率。进一步的,该***和方法满足了各种载具在崎岖地形或任何不平整工况下,确保升降式捕捉放飞平台实现无人机在垂直起降时始终保持水平。
第七,通过移动式多无人机智能巡检方法,能够自动化的采集巡查区域的目标图像,车载主控***则能够通过分析无人机采集到的目标图像数据,对巡检区域的缺陷进行精准判断和定位,极大提高了巡检效率的同时节省了巡检所需人力物力要求。
附图说明
图1为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备的载具***原理图。
图2为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中载具承载部的***原理图。
图3为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中自动化设备区的结构原理图。
图4为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中操作区内操作台的结构原理图。
图5为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中操作区的工作示意图。
图6为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中载具的侧视图。
图7为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中载具的俯视图。
图8为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中无人机自动化智能出入库***的结构原理图。
图9为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中多机位立体机库的结构原理图。
图10为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中无人机入库示意图。
图11为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中无人机出库示意图。
图12为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中固定限位器的结构原理图。
图13为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中无人机锁定装置的结构原理图。
图14为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中升降式捕捉放飞平台水平状态示意图。
图15为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中升降式捕捉放飞平台非水平状态示意图。
图16为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中活动支撑座的结构原理图。
图17为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中固定支撑座的结构原理图。
图18为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中出入库机械手***的结构原理图。
图19为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中出入库机械手***的局部结构图。
图20为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中多自由度抓取左机械臂的结构原理图。
图21为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中出入库机械手***与升降式捕捉放飞平台的连接结构示意图。
图22为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中无人机换电升降区内的结构原理图。
图23为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中骨架总成的结构原理图。
图24为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中升降***总成的结构原理图。
图25为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中换电机械手总成的结构原理图。
图26为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中托盘总成的结构原理图。
图27为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中一级平台总成的结构原理图。
图28为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中二级平台总成的结构原理图。
图29为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中旋转台总成的结构原理图。
图30为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中机械手总成的结构原理图。
图31为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中电池存放***的结构原理图。
图32为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中电池舱开关总成的结构原理图。
图33为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中门线性模组总成的结构原理图。
图34为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中升降组总成下方与骨架总成连接结构示意图。
图35为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中升降组总成上方与骨架总成连接结构示意图。
图36为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中换电机械手总成与升降***总成连接结构示意图。
图37为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备中电池组装配***与骨架总成连接结构示意图。
图38为本发明移动式多无人机智能巡检成套装备的结构示意图。
图39为本发明移动式多无人机智能巡检方法的流程图。
图40为本发明移动式多无人机智能巡检方法中输电线路边缘计算***的***示意图。
说明书附图标记:1、载具控制部;2、载具承载部;3、操作区;4、自动化设备区;41、无人机存放区; 414、对位槽;415、换电对接口;416、存放机位;42、无人机放飞升降区; 43、无人机换电升降区; 431、骨架总成,432、升降***总成,433、换电机械手总成,434、电池存放***,4310、电池箱立柱, 4311、电池箱上横梁,4312、丝杆轴承座安装板,4313、骨架上横梁,4314、骨架固定立柱,4315、骨架侧纵梁,4316、骨架中横梁,4317、骨架下横梁,4318、基座安装板,4319 、左支撑架总成,43110、右支撑架总成,43111、光幕,4320、丝杆轴承座,4321、丝杆,4324、分减速器,4326、轴联轴器,4327、传动轴,4329、主减速器,43210、电机总成,43211、法兰螺母,4330、托盘总成,43301、托举台,43302、一级平台平移电机,43303、电机安装支架, 43304、一级平台平移驱动丝杠,43305、一级平台平移丝杠底座,43306、一级平台平移导轨,4331、一级平台总成,43310、一级平台平移螺母, 43311、一级平台平移滑块,4332、二级平台总成,43320、装卸电池手指,43321、电池导向板总成,43322、二级平台停机坪,43323、对中机械手总成平移电机, 43324、对中机械手总成驱动皮带,43325、对中机械手总成驱动丝杠,43326、对中机械手总成平移导轨,43327、二级平台平移滑块,43328、舵机安装支架总成,43329、舵机总成,4333、旋转台总成,43330、二级平台平移丝杠,43331、二级平台平移导轨,43332、二级平台平移电机,43333、二级平台驱动皮带,43334、旋转台驱动电机总成,43335、旋转台驱动蜗轮蜗杆,4334、对中机械手总成,43340、对中电机总成,43341、对中架总成,43342、光电感应片,43343、光电感应器总成,43345、下线性导轨,43346、右撑板,43347、右取电机械手,43348、对中机械手平移螺母,43349、左取电机械手,43350、左撑板,43351、对中机械手总成移动滑块,43352、对中齿轮,43353、上齿条,43354、下齿条,43355、上线性导轨,4340、适配器总成,4341、电池定位板,4342、电池充电器,4343、电池总成,4344、电池舱开关总成,4345、电池固定板,43440、电池舱旋转臂,43441、取电池开关轴,43442、回位弹簧,43443、固定转轴,43444、活动转轴,435、门线性模组总成,4350、门电机总成,4351、门电机同步带,4352、门总成,4353、移动门丝杆,4354、移动门导轨;45、主电柜;50、车外监控摄像头;51、车载定位天线;52、遥控器天线;53、车载微型气象站;54、车顶天窗;55、车顶天窗打开区域;56、遮阳棚;57、车顶过线孔;6、多机位立体机库;60、无人机锁定装置;61、固定限位器;62、无人机停机板;63、升降丝杆;64、升降同步带;66、升降井框架;67、立体机库框架;68、限位传感器;601、防滑垫;602、锁舌;603、转动轴;604、推杆;605、滑动块;610、触碰传感器;611、机架限位槽;612、限位推板;7、升降式捕捉放飞平台;8、出入库机械手***、80、机械臂横向平移支架;81、左纵向平移支架;82、右纵向平移支架;83、多自由度抓取左机械臂;84、多自由度抓取右机械臂;801、对中支架;802、对中导轨;803、对中齿轮;804、对中电机;805、前后平移电机;806、前后平移电机支架;807、多自由度抓取右机械臂滑块;808、多自由度抓取左机械臂滑块;809、上齿条安装版;810、上齿条;811、下齿条安装版;812、下齿条;813、前后平移丝杆螺母座;814、前后平移线性导轨;815、前后平移;816、对中同步带轮;817、对中同步带;830、连接板;831、增强版; 832、抓手导轨;833、抓手运动电机;834、抓手同步主动轮;835、抓手同步带;836、后抓手;837、前抓手;838、前抓手同步带固定块;839、后抓手同步带固定块;8340、抓手同步从动轮;8341、抓手运动电机固定板;8342、抓手同步从动轮固定板;9、姿态调整***、90、线性导轨;91、线性导轨滑块;92、带轴承座的支撑座;93、活动支撑座;94、固动支撑座。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图3所示,移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:载具包括载具控制部1和载具承载部2,所述的载具承载部2内包括电源***、网络***、计算机***和多无人机轮转***;所述的载具承载部2包括操作区3和自动化设备区4,所述的自动化设备区4内包括无人机存放区41、无人机放飞升降区42和无人机换电升降区43,所述的无人机存放区41、无人机放飞升降区42和无人机换电升降区43共同组成多无人机轮转***,所述的无人机存放区41包括竖直设置分布的若干存放机位416,所述的存放机位416用于存放并固定无人机,所述的存放机位416一侧开有对位槽414,另一侧开有换电对接口415;所述的无人机放飞升降区42位于存放机位416开有对位槽414一侧,所述的无人机放飞升降区42用于提供倾斜角度可调的升降式捕捉放飞平台7和出入库机械手***8,所述的出入库机械手***8用于将回收至升降式捕捉放飞平台7上的无人机位移至存放机位416完成回收,或将存放机位416内的无人机位移至升降式捕捉放飞平台7上实现放飞;所述的无人机换电升降区43位于存放机位416开有换电对接口415一侧,所述的无人机换电升降区43用于提供换电机械手总成433和电池存放***434;所述的换电机械手总成433用于为不同高度的存放机位416内的无人机更换电池总成4343,所述的电池存放***434用于存放电池总成4343并为电池总成4343充电提供电量支持。
本实施例中,如图4至图7所示,载具承载部2为箱状结构,载具承载部2内还设置有环境监测装置,所述的电源***为设置在载具承载部2的主电柜45***,所述的主电柜45用于为无人机放飞升降区42、无人机存放区41、无人机换电升降区43、操作区3提供电量;所述的环境监测装置包括设置在载具承载部2顶部边缘的车载微型气象站53,所述的载具承载部2顶部边缘还安装有车载定位天线51、遥控器天线52;所述的载具承载部2四周均分别安装有车外监控摄像头50。
进一步的,一般载具采用箱式货车,车内布局共分3个区,包括车前部的载具控制部1、车中部的操作区3、以及车后部的自动化设备区4,载具控制部1、操作区3、自动化设备区4之间相互独立。载具控制部1主要用于车辆行驶时人员乘坐并控制载具运行;操作区3用于作业任务时人员的操作空间以及各种车载软件***设备的存放,自动化设备区4为自动化执行设备的安装、固定区域。在车外布局方面,分为车顶区、车尾区、车底区,车顶区设置有全自动车载微型气象站53、全向天线、RTK天线、监控摄像设备等,载具承载部2上方设有车顶天窗54和车顶天窗打开区域55,用于实现无人机的回收和放飞,车顶各设备的信号线及电源线由两个集中的出线口和车内设备相通并经过防水处理,车顶为可上人面;车顶侧方设有遮阳棚56;载具控制部1顶部设有车顶过线孔57,用于线路的穿过。车尾区配备登车爬梯,能上达至车顶,登车爬梯间距适当, 做抛光处理,为考虑登车顶安全,在车顶后部设计扶手。所有车外接口均进行防水、设备接地及电磁兼容处理,车外信息接口窗采用密封条密封,保证在不使用状态下有良好的防水防腐蚀能力,每个插座另安装橡胶衬垫进一步保证水汽的入侵,每个插座都自带一个防尘帽。遥控器天线布置于车辆顶部,站立式布置。由于天线布置位置较高,有益于接受、传输控制信号;遥控器天线布置于车辆顶部,两两之间间隔均大于1.5米,可有效降低多组天线间的相互干扰。车载RTK天线,其位于四组遥控器天线之间的相对开阔位置,可有效提高巡检装备作业的定位精度。车载微型气象站,其布置于车辆前端顶部,可实时监测巡检装备周围的气象变化,为巡检装备作业提供有效环境数据,提高巡检装备作业冗余。车辆顶部四角设置监控摄像头,摄像头防护等级满足IP67。前端摄像头镜头向后、后端摄像头镜头向前,摄像头角度需满足车身占据监控画面1/4区域。
操作区3内及车外的电源线槽及各种信号线槽分开,避免电磁干扰和增加安全性能,所有的线缆在每一端做上标签线缆标识,并在线缆中间不同位置,如导线端头、主干接线点、拉线盒处附加线缆标签,便于车辆检修。车顶电源线及弱电信号线分开布线,车顶与操作区3采用弯管走线,走线弯管与车体联接处涂密封胶,并用密封胶填涂所有螺栓孔后再安装螺栓进行紧固,螺栓紧固后再在外部加涂密封胶,绝对避免水汽进入车体内部,车顶平台设有漏水孔,防止雨水积聚。如图5所示,操作区3作为操作人员的巡检作业区,区域内包括前隔断、操作台、工作座椅等主要部件。如图4所示,安卓面板的离地高度为1650mm,确保操作人员正常站立时,安卓面板处于其目视的水平高度。无人机遥控器RC离地高度为1330mm,其高度位于操作人员正常站立操作时较为舒适的高度。操作台面的离地高度为750mm。操作台内部搭载底置空调、转换模块、服务器、路由器、交换机、电源模块等电气***设备,各设备与车体之间采用有效减震措施,对设备进行减震,保证各设备的安全。操作台作为操作人员的主要工作区域。主要用于操作人员针对作业任务进行任务的派发以及实时监控无人机作业情况。操作台面内嵌用于操作人员使用的键鼠***,旨在便于操作人员开展相应工作,操作台面配备USB 5V低压电源和220V市电电源,操作台的柜体表面依照选定的免漆板样式进行制作。其中,结合现场使用需求及考虑使用环境,针对操作键鼠***采用工业键盘+无线键鼠套装的方式进行,工业键盘:直接将金属键盘内嵌于操作台面内,通过有线方式进行连接;无线键鼠套装:操作桌面采用部分上翻转机构,翻转桌面下方为储物格用于收纳无线设备,关闭后保证桌面的平整度。根据操作人员及现场作业的实际需求情况,为保证操作人员手动接管无人机时,操作人员能够以第一视角接管无人机,确定采用将屏幕放置于RC正上方,并确保屏幕与遥控器一一对应。图4中4个遥控器HDMI口输出图传信号,再通过HDMI 4进1出模块,输出到一个显示屏上。安卓平板放在遥控器上方,与遥控器一一对应。
进一步的,车内设备通过网线连接至网络***,以实现作业车内设备之间的数据传输。同时,车载网络***也可通过4G或5G网络实现单个作业车与中央管控***的通讯。
如图8所示,无人机存放区41和无人机放飞升降区42共同组成无人机自动化智能出入库***,所述的无人机自动化智能出入库***包括多机位立体机库6,所述的多机位立体机库6包括升降井框架66和立体机库框架67,所述的升降井框架66设置在无人机放飞升降区42内,所述的升降井框架66内设置有升降式捕捉放飞平台7,所述的升降式捕捉放飞平台7上表面固定安装有出入库机械手***8,所述的升降式捕捉放飞平台7两侧均分别与升降***传动连接;如图9所示,所述的立体机库框架67内由上至下依次固定安装有若干层无人机停机板62,所述的无人机停机板62上表面设置有无人机固定装置;所述的升降式捕捉放飞平台7用于停放入库或出库的无人机;所述的无人机固定装置用于对停放在无人机停机板62上表面的无人机进行固定;所述的升降***用于带动升降式捕捉放飞平台7在竖直方向往复运动,所述的升降***还用于在升降井框架66倾斜时带动升降式捕捉放飞平台7倾斜至水平状态;所述的出入库机械手***8用于调整入库无人机姿态并将调整好姿态的无人机由升降式捕捉放飞平台7位移至无人机停机板62上表面,所述的出入库机械手***8还用于将无人机停机板62上表面的无人机位移至升降式捕捉放飞平台7。
本实施例中,升降式捕捉放飞平台7为水平板状结构,所述的出入库机械手***8包括伸缩装置和姿态调整***9,所述的姿态调整***9包括对中***和倾角调整***,所述的对中***用于将位于升降式捕捉放飞平台7表面的无人机置于升降式捕捉放飞平台7表面的预设位置,所述的倾角调整***用于调升降式捕捉放飞平台7的倾斜方向和倾斜角度,所述的倾角调整***与升降***传动连接。
进一步的,如图18和图21所示,伸缩装置包括设置在升降式捕捉放飞平台7上表面两侧的左纵向平移支架81和右纵向平移支架82,所述的左纵向平移支架81和右纵向平移支架82内均设置有前后平移丝杆815、前后平移线性导轨814和前后平移丝杆螺母座813,所述的前后平移丝杆螺母座813与前后平移丝杆815螺纹连接,机械臂横向平移支架80的两端分别与两组前后平移丝杆螺母座813固定连接,所述的机械臂横向平移支架80的两端还与分别与两组前后平移线性导轨814滑动连接,所述的前后平移丝杆815的一端固定安装有对中同步带轮816,相邻两前后平移丝杆815的中同步带轮816之间通过对中同步带817传动连接,所述的对中同步带817还与前后平移电机805传动连接。
左纵向平移支架81内的前后平移丝杆815、前后平移线性导轨814与右纵向平移支架82内的前后平移丝杆815、前后平移线性导轨814相互平行,此时两组前后平移线性导轨814能够为机械臂横向平移支架80的移动起到支撑和导向的作用,前后平移电机805通过对中同步带817带动两组前后平移丝杆815同步转动,进而保持机械臂横向平移支架80两端同速运动,保持机械臂横向平移支架80运行稳定;前后平移电机805通过前后平移电机支架806规定安装在机械臂横向平移支架80内,前后平移电机805作为动力源与机械臂横向平移支架80同步运行。
如图18和图19所示,对中***包括多自由度抓取左机械臂83和多自由度抓取右机械臂84,所述的多自由度抓取左机械臂83尾端与上齿条安装板809通过连接板830固定连接,所述的上齿条安装板809下表面固定安装有上齿条810,所述的上齿条安装板809两端通过多自由度抓取左机械臂滑块808与对中导轨802滑动连接;所述的多自由度抓取右机械臂84尾端与下齿条安装板811通过连接板830固定连接,所述的下齿条安装板811上表面固定安装有下齿条812,所述的下齿条安装板811两端通过多自由度抓取右机械臂滑块807与对中导轨802滑动连接;所述的对中导轨802与机械臂横向平移支架80固定连接;所述的上齿条810和下齿条812相互平行,所述的上齿条810和下齿条812均与对中齿轮803啮合传动,所述的上齿条810和下齿条812分别设置在对中齿轮803中心轴的上下两侧,所述的对中齿轮803与对中电机804的输出轴传动连接。
对中***中上齿条安装板809、上齿条810、下齿条安装板811和下齿条812相互平行,由于上齿条810和下齿条812分别分布在对中齿轮803的两侧,所以通过控制对中齿轮803正转或反转即可控制上齿条810和下齿条812相对运动或相向运动,对中导轨802设置两条,分别与上齿条安装板809和下齿条安装板811平行,对中导轨802能够为上齿条安装板809和下齿条安装板811提供支撑和导向。上齿条810和下齿条812的运动方向分别与上齿条810和下齿条812的延伸方向平行,上齿条810和下齿条812均与前后平移丝杆815垂直。
如图18和图20所示,多自由度抓取左机械臂83和多自由度抓取右机械臂84结构相同且对称设置,均包括抓手同步主动轮834和抓手同步从动轮8340,所述的抓手同步主动轮834和抓手同步从动轮8340分别设置在多自由度抓取机械臂两端,所述的抓手同步主动轮834与抓手运动电机833输出轴传动连接,所述的抓手同步主动轮834和抓手同步从动轮8340之间通过抓手同步带835传动连接,所述的抓手同步主动轮834和抓手同步从动轮8340中心轴所在平面将抓手同步带835分为抓手同步带上段和抓手同步带下段,所述的抓手同步带上段通过后抓手同步带固定块839与后抓手836固定连接,所述的抓手同步带下段通过前抓手同步带固定块838与前抓手837固定连接。
连接板830通过增强板831提高机械臂与齿条安装板连接处的强度,抓手运动电机833通过抓手运动电机固定板8341与机械臂固定连接,抓手同步主动轮834则固定安装在抓手运动电机固定板8341一侧并以抓手运动电机固定板8341为支撑装置,同理,抓手同步从动轮8340通过抓手同步从动轮固定板8342固定安装在机械臂的另一端。后抓手同步带固定块839和前抓手同步带固定块838的底端均与抓手导轨832滑动连接,抓手导轨832为后抓手同步带固定块839和前抓手同步带固定块838的位移提供了导向和支撑的功能,此时,抓手同步带835进传输水平方向的动力,解决了同步带传动支撑力有限的缺陷。由于抓手同步带上段和抓手同步带下段的高度不同,因此,后抓手同步带固定块839和前抓手同步带固定块838需要适应性高度,保证前抓手837和后抓手836底端面与升降式捕捉放飞平台7上表面有较小狭缝即可。该种结构也能够在抓手运动电机833正转或反转时控制同一抓手同步带上的前抓手837和后抓手836相向运动或相对运动。前抓手837和后抓手836的运动方向与前后平移丝杆螺母座813的运动方向平行,与上齿条810和下齿条812的运动方向相反,因此,前抓手837和后抓手836能够实现无人机Y轴方向的对中,上齿条810和下齿条812的运动能够带动多自由度抓取左机械臂83和多自由度抓取右机械臂84实现无人机X轴方向的对中。
如图14、图15、图16和图17所示,倾角调整***包括分别固定安装在升降式捕捉放飞平台7底面两侧的活动支撑座93和固定支撑座94,所述的活动支撑座93顶端面固定安装有第一固定座96,所述的第一固定座96顶端通过第一转轴95与第一连接块92可转动连接,所述的第一连接块92顶面通过线性导轨滑块91与线性导轨90滑动连接,所述的线性导轨90固定安装在升降式捕捉放飞平台7底面,所述的固定支撑座94顶端面固定安装有第二固定座99,所述的第二固定座99顶端通过第二转轴98与第二连接块97可转动连接,所述的第二连接块97固定安装在升降式捕捉放飞平台7底面;所述的线性导轨90的延伸方向与第一转轴95的中心轴延伸方向垂直,所述的第一转轴95的中心轴和第二转轴98的中心轴平行;所述的活动支撑座93和固定支撑座94均与升降***传动连接,所述的升降***用于分别独立带动活动支撑座93和固定支撑座94在竖直方向运动。
活动支撑座93和固定支撑座94在升降式捕捉放飞平台7两侧的独立升降运动能够分别控制升降式捕捉放飞平台7两侧的高度,进而控制升降式捕捉放飞平台7的倾斜角度,一般情况下,活动支撑座93和固定支撑座94的连线方向与载具的前进方向平行,此时,如果载具停在斜坡上导致倾斜,可通过分别调整活动支撑座93和固定支撑座94高度,实现升降式捕捉放飞平台7的调平。进一步的,当升降式捕捉放飞平台7倾斜时,由于活动支撑座93和固定支撑座94水平方向的距离不变,所以活动支撑座93与升降式捕捉放飞平台7连接点的位置与固定支撑座94与升降式捕捉放飞平台7连接点的位置会边长,因此,需要设置线性导轨90用于调整活动支撑座93与升降式捕捉放飞平台7连接点位置。
图8中还公开了升降***结构,升降***包括第一升降装置和第二升降装置,每组升降装置均包括竖直设置的升降丝杆63、升降同步带64和升降电机65,所述的升降丝杆63固定安装在升降井框架66侧壁,所述的升降丝杆63一端通过升降同步带64与升降电机65的输出轴传动连接,升降丝杆63与升降螺栓座螺纹连接,与第一升降装置中升降丝杆63螺纹连接的升降螺栓座与活动支撑座93固定连接,与第二升降装置中升降丝杆63螺纹连接的升降螺栓座与固定支撑座94固定连接。
如图9所示,无人机停机板62上表面设置有固定限位器61和无人机锁定装置60,所述的固定限位器61位于远离升降井框架66一侧,所述的固定限位器61用于对无人机停入无人机停机板62的行程提供行程终点并对无人机一侧进行限位固定,所述的无人机锁定装置60用于对被固定限位器61限位固定的无人机另一侧进行限位固定。
如图12和图13所示,固定限位器61包括固定安装在无人机停机板62上表面的限位推板612,所述的限位推板612朝向升降井框架66一侧开有机架限位槽611,所述的机架限位槽611的槽底固定安装有触碰传感器610;所述的无人机锁定装置60包括锁舌602,所述的锁舌602设置在无人机停机板62表面的凹槽内,所述的锁舌602通过转动轴603与凹槽侧壁可转动连接,所述的转动轴603与转动电机传动连接。
锁舌602与无人机的接触面表面还贴覆有防滑垫601,锁舌602远离无人机的背面与推杆604一端转动连接,推杆604另一端与滑动块605转动连接,所述的滑动块605镶嵌在无人机停机板62凹槽内的滑槽里,滑动块605与滑槽滑动连接,滑槽的延伸方向与锁舌602的反转方向平行,滑槽的两端确定了滑动块605的行程终端,也确定了锁舌602翻转的运动范围。
如图22所示,无人机换电升降区43内包括骨架总成431、升降***总成432、换电机械手总成433和电池存放***434,所述的骨架总成431为框架式制成结构,所述的骨架总成431内安装有升降***总成432,所述的换电机械手总成433与升降***总成432传动连接,所述的升降***总成432用于带动换电机械手总成433在竖直方向上实现位移,所述的电池存放***434与骨架总成431侧壁固定连接,所述的换电机械手总成433用于对无人机内的电池组进行更换,所述的电池存放***434用于存放无人机电池组;
所述的换电机械手总成433包括托盘总成4330和对中机械手总成4334,所述的托盘总成4330通过伸缩装置和旋转装置与对中机械手总成4334传动连接,所述的伸缩装置用于带动对中机械手总成4334伸缩运动,所述的旋转装置用于带动对中机械手总成4334相对托盘总成4330转动,所述的对中机械手总成4334包括用于抓取无人机电池组的机械手,所述的对中机械手总成4334用于控制机械手对无人机电池的夹取和脱离。
如图25所示,本实施例中,换电机械手总成433还包括一级平台总成4331、二级平台总成4332和旋转台总成4333;所述的二级平台总成4332与对中机械手总成4334传动连接,所述的二级平台总成4332用于带动对中机械手总成4334伸缩运动;所述的旋转台总成4333与一级平台总成4331固定连接,所述的旋转台总成4333用于带动二级平台总成4332伸缩运动,所述的旋转台总成4333用于带动一级平台总成4331和二级平台总成4332相对转动;所述的一级平台总成4331与托盘总成4330传动连接,所述的托盘总成4330用于带动一级平台总成4331伸缩运动;所述的托盘总成4330与升降***总成432传动连接,所述的升降***总成432用于电动托盘总成4330在竖直方向往复运动。
托盘总成4330与一级平台总成4331之间的伸缩装置、旋转台总成4333与二级平台总成4332之间的伸缩装置以及对中机械手总成4334 内控制机械手的伸缩装置共同组成了三级伸缩结构,极大减小机械手结构的所占的空间尺寸,同时还时机械手的运动行程范围得到了保证。旋转台总成4333的设置则能够使机械手在位于不同侧面的无人机和电池舱之间往复运动。
如图24所示,本实施例中,升降***总成432包括四根竖直设置的丝杆4321,相邻丝杆4321 相互平行,每根丝杆4321的一端与分减速器4324的输出轴传动连接,丝杆4321的另一端通过轴承座4320与骨架总成431固定连接,分减速器4324的输入轴与相邻分减速器4324的输出轴传动连接或与主减速器4329的输出轴传动连接,所述的主减速器4329的输入轴与电机总成43210的输出轴传动连接。
分减速器4324的输入轴与相邻分减速器4324的输出轴之间通过传动轴4327传动连接,传动轴4327两端均通过联轴器4326与分减速器4324的输出轴或输入轴固定连接。
进一步的,主减速器4329的输出轴一般为一根或两根,当主减速器4329的输出轴为两根时,可以主减速器4329的输出轴可以同时为两组分减速器4324提供动力,剩余的两组分减速器4324由相邻分减速器4324顺次提供动力,最终使各个分减速器4324与丝杆4321连接的输出轴转速相同。同理当主减速器4329的输出轴为一根时,也可通过将剩余分减速器4324的顺次提供动力,实现各个分减速器4324与丝杆4321连接的输出轴转速相同。
进一步的,通过丝杆4321驱动对中机械手总成4334在竖直方向上移动并不是唯一实施方案,包括但不限于气压驱动、液压驱动等现有同步驱动方案均可被认为落入本申请保护范围内。
如图23所示,本实施例中,骨架总成431包括若干根竖直设置的骨架固定立柱4314,相邻骨架固定立柱4314之间设置有骨架侧纵梁4315或中横梁4316实现连接加固,所述的骨架固定立柱4314的底端固定安装有骨架下横梁4317,所述的骨架固定立柱4314的顶端固定安装有骨架上横梁4313,所述的骨架总成431的顶端内边缘均匀设置有若干个丝杆轴承座安装板4312,所述的丝杆轴承座安装板4312数量与丝杆4321数量相同,所述的丝杆4321一端的轴承座4320固定安装在丝杆轴承座安装板4312下表面,所述的骨架总成431的底部两侧均固定安装有基座安装板4318,两组基座安装板4318相对边的边缘分别固定安装有左支撑架总成4319和右支撑架总成43110,所述的基座安装板4318、左支撑架总成4319和右支撑架总成43110用于固定主减速器4329、电机总成43210和分减速器4324;所述的骨架总成431的两侧设置有电池箱立柱4310,所述的电池箱立柱4310的顶端通过电池箱上横梁4311与骨架固定立柱4314固定连接,所述的电池箱立柱4310内用于存放电池存放***4。
竖直设置的骨架固定立柱4314构成了骨架总成431的外框架主体,同一侧的骨架固定立柱4314相邻之间通过骨架侧纵梁4315固定连接,提高结构强度,位于两侧的骨架固定立柱4314之间顶部通过骨架上横梁4313连接,底部通过骨架下横梁4317连接,中间位置则通过位于后侧的中横梁1436实现连接加固,外框架主体前侧面则不存在加固件,为对中机械手总成4334留出了位移空间。
如图26所示,本实施例中,托盘总成4330包括托盘底板,所述的托盘底板的两侧向外延伸形成托举台43301,所述的丝杆4321与法兰螺母43211螺纹连接,所述的法兰螺母43211与托举台43301固定连接,所述的丝杆4321转动时通过带动法兰螺母43211相对丝杆4321转动进而带动托举台43301在竖直方向上移动,如图36所示,所述的托盘底板的上表面上方设置有一级平台平移驱动丝杠43304,所述的一级平台平移驱动丝杠43304的两端通过一级平台平移丝杠底座43305固定安装在托盘底板上表面,所述的一级平台平移驱动丝杠43304一端与一级平台平移电机43302的输出轴传动连接,所述的一级平台平移驱动丝杠304的两侧设置有一级平台平移导轨43306,所述的一级平台平移电机43302通过电机安装支架43303固定安装在托盘底板上表面,所述的一级平台平移导轨43306与一级平台平移驱动丝杠43304平行。
如图27所示,本实施例中,一级平台总成4331包括一级平台基板,所述的一级平台基板的下表面固定安装有平移螺母43310,所述的平移螺母43310与一级平台平移驱动丝杠43304螺纹连接,所述的平移螺母43310的两侧设置有平移滑块43311,所述的平移滑块43311与一级平台平移导轨43306滑动连接。
一级平台总成4331作为连接旋转台总成4333和托盘总成4330的过度装置,一级平台总成4331底部连接托盘总成4330的伸缩结构,顶部连接旋转台总成4333的旋转结构,保证了两种传动结构的平顺连接。
如图29所示,本实施例中,旋转台总成4333包括固定平台和旋转平台,所述的旋转平台通过旋转轴固定安装在固定平台的上方,所述的旋转平台通过旋转台驱动蜗轮蜗杆43335与旋转台驱动电机总成43334传动连接,所述的固定平台与一级平台总成4331的一级平台基板固定连接,所述的旋转平台上方固定安装有二级平台平移丝杠43330,所述的二级平台平移丝杠43330的一端与二级平台平移电机43332的输出轴传动连接,所述的二级平台平移丝杠43330的两侧设置有二级平台平移导轨43331。所述的二级平台平移丝杠43330的两端通过轴承座固定安装在旋转平台表面,二级平台平移丝杠43330的一端通过二级平台驱动皮带43333与二级平台平移电机43332的输出轴传动连接,所述的二级平台平移导轨43331与二级平台平移丝杠43330平行设置。
旋转台总成4333的旋转平台的行程重点为电池存放***434,电池舱竖直排列,保证了机械手位于正面时,能够对中实现对无人机内电池组的抓取,位于侧面时,能够对电池舱内的电池组进行抓取。
如图28所示,本实施例中,二级平台总成4332包括二级平台停机坪43322,所述的二级平台停机坪43322下表面固定安装有与二级平台平移丝杠43330螺纹连接的二级平台平移螺母,所述的二级平台平移螺母的两侧固定安装有二级平台平移滑块43327,所述的二级平台平移滑块43327与二级平台平移导轨43331滑动连接,所述的二级平台停机坪43322前端向外延伸形成电池导向板总成43321,所述的电池导向板总成43321上表面固定安装有装卸电池手指43320,所述的二级平台停机坪43322的上方通过舵机安装支架总成43328与舵机总成43329固定连接,所述的舵机总成43329与装卸电池手指43320传动连接并用于控制装卸电池手指43320的工作状态,所述的二级平台停机坪43322的侧面还固定安装有对中机械手总成平移导轨43326和对中机械手总成驱动丝杠43325,所述的对中机械手总成驱动丝杠43325一端与对中机械手总成平移电机43323的输出轴传动连接。所述的对中机械手总成驱动丝杠43325两端均通过轴承座固定安装在二级平台停机坪43322的侧面,所述的对中机械手总成驱动丝杠43325一端通过对中机械手总成驱动皮带43324与对中机械手总成平移电机43323的输出轴传动,两组对中机械手总成平移导轨43326分别设置在二级平台停机坪43322的两侧,对中机械手总成平移导轨43326均与对中机械手总成驱动丝杠43325平行。
如图30所示,本实施例中,对中机械手总成4334包括对中架总成43341,所述的对中架总成43341为框架结构,所述的对中架总成43341的底部通过对中机械手总成移动滑块43351与对中机械手总成平移导轨43326滑动连接,所述的中架总成43341底部还固定安装有对中机械手平移螺母43348,所述的对中机械手平移螺母43348与对中机械手总成驱动丝杠43325螺纹连接,所述的机械手固定安装在对中架总成43341内,所述的对中架总成43341上固定安装有光电感应器总成43343,所述的机械手上方固定安装有光电感应片43342,所述的光电感应片43342和光电感应器总成43343用于对机械手的机械臂的行程终端进行限位,所述的对中架总成43341上固定安装有对中电机总成43340,所述的对中电机总成43340与机械手的机械臂传动连接并用于控制机械手的机械臂的工作状态。
机械手包括左取电机械手43349和右取电机械手43347,所述的左取电机械手43349通过左撑板43350与上齿条43353固定连接,所述的右取电机械手43347通过右撑板43346与下齿条43354固定连接,所述的上齿条43353与上线性导轨43355滑动连接,所述的下齿条43354与下线性导轨43345滑动连接,所述的上线性导轨43355和下线性导轨43345相对设置且均与对中架总成43341固定连接,所述的下齿条43354和上齿条43353相对设置且分布在对中齿轮43352两侧,所述的下齿条43354和上齿条43353均与对中齿轮43352啮合传动连接,所述的对中齿轮43352与对中电机总成43340的输出轴传动连接。
进一步的,一级平台平移驱动丝杠43304、二级平台平移丝杠43330和对中机械手总成驱动丝杠43325相互平行,均能够在对应的电机控制器的驱动下做精准的伸缩运动,多组伸缩装置的采用不仅减小了换电机械手总成433的轴向尺寸,三组驱动电机的同步工作还能够提高机械手的位移效率。机械手上方安装的光电感应片43342和光电感应器总成43343能够使两组机械臂精准稳定的夹取无人机电池组,能够防止较大机械臂在夹取电池时的较大的驱动力造成机械臂或电池组的损伤。下齿条43354和上齿条43353相对设置且分布在对中齿轮43352两侧并对中齿轮43352啮合传动连接,保证了下齿条43354和上齿条43353在对中齿轮43352转动时能够朝向相反的方向移动,同时带动左取电机械手43349和右取电机械手43347执行夹取运动或松开运动。
进一步的,该装置中通过采用驱动电机作为驱动装置使丝杠、齿条等执行件实现伸缩运动或旋转运动并不是唯一实施方案,包括但不限于气压驱动、液压驱动等现有可往复驱动方案均可被认为落入本申请保护范围内。
如图35所示,本实施例中,机械手的上方固定安装有光幕43111,所述的光幕43111固定安装在骨架上横梁4313边缘,所述的光幕43111用于检测无人机是否安全位于正确位置。
在控制过程中,光幕43111用于检测无人机电机的端面是否越过光幕43111,在无人机对中之后,越过光幕43111的电池组能够被同样对中后的机械手抓取。进一步的,该种光幕43111能够检测竖直方向上的所有位置,即使该种换电装置能够为位于不同高度的无人机进行换电。
如图31所示,本实施例中,电池存放***434包括若干块电池总成4343,每块电池总成4343均可分离的嵌入电池舱内,所述的电池总成4343的两侧设置用用于固定电池总成4343的电池固定板4345,电池定位板4341一侧固定安装有若干适配器总成4340和若干电池充电器4342,所述的电池固定板4345和电池总成4343设置在电池定位板4341另一侧,所述的适配器总成4340和电池充电器4342用于为嵌入电池舱内的电池总成4343充电,所述的电池总成4343边缘设置有电池舱开关总成4344,所述的电池舱开关总成4344用于对嵌入电池舱内的电池总成4343进行限位。
如图32所示,本实施例中,电池舱开关总成4344包括电池舱旋转臂43440,所述的电池舱旋转臂43440的中部穿过固定转轴43443,所述的电池舱旋转臂43440能够围绕固定转轴43443转动,所述的电池舱旋转臂43440一端与电池总成4343端面接触,另一端通过活动转轴43444与取电池开关轴43441可转动连接,所述的取电池开关轴43441一端与回位弹簧43442同轴固定连接。
当左取电机械手43349和右取电机械手43347对中运动到电池舱前方时,舵机总成43329推动装卸电池手指43320一端,此时杠杆结构的装卸电池手指43320另一端向前探出,推动取电池开关轴43441,并使回位弹簧43442处于压缩状态,此时取电池开关轴43441向内运动,带动电池舱旋转臂43440向外转动并使电池舱旋转臂43440一端脱离电池组端面,电池舱旋转臂43440的限位功能消失,此时,左取电机械手43349和右取电机械手43347相向运动夹紧电池组侧壁可将电池组由电池舱内取出。同理,机械手也可以采用同样的方式将电池组由无人机内取出。
如图33所示,本实施例中,电池舱开口端外侧设置有门总成4352,所述的门总成4352的顶端边缘与门线性模组435传动连接,所述的门线性模组435的驱动端与门电机总成4350的输出端传动连接,所述的门电机总成4350通过驱动门线性模组435进而带动门总成4352沿门线性模组435轴线方向滑动,实现门总成4352对电池舱开口端的遮挡或暴露。所述的门线性模组435包括移动门丝杆4353,所述的,门总成4352通过门平移螺母与移动门丝杆4353传动连接,所述的门平移螺母与移动门丝杆4353螺纹连接,所述的门总成4352与通过边缘滑块与移动门导轨4354滑动连接,所述的移动门导轨4354与移动门丝杆4353相互平行,所述的门电机总成4350的包括驱动电机和减速器,所述的驱动电机的输出轴与减速器的输入轴传动连接,减速器的输出轴与移动门丝杆4353一端通过门电机同步带4351传动连接。
进一步的,如图38所示,改装车体上的电源***、网络***、计算机管控***、无人机自主精细化巡检地面站、环境检测装置、无人机管理***等共同组成多无人机智能巡检成套装备。在硬件设备上安装有相关控制软件,通过计算机管控***对各硬件实现协调控制,以实现无人机智能巡检。其中,计算机管控***可对无人机任务进行分配,协调多架无人机同时作业,并收集各架无人机的巡检数据、上传至中央管控***。此外,计算机管控***还可监控作业车的周边环境以及车上各设备的运行状态,为巡检人员提供可视化操作界面,并对其它硬件设备进行协调控制。电源***是为整个输电线路无人机智能巡检作业车的车上设备提供动力的模块,是整个巡检***得以运行的基础。网络***是智能巡检作业车内各个设备数据互通的必要模块。车体内各个独立模块在网络***连接下实现数据交互。此外,网络***还可通过例如4G卡的无线通讯模块实现将整套***与云端中央管控***的连接,从而实现从终端到中心的网络组建。无人机管理***用于实现无人机和无人机电池的存储、以及日常管理,如电池的充电、使用次数统计等,便于计算机管控***合理调度无人机和无人机电池,确保无人机电池的使用寿命。无人机自主精细化巡检地面站是直接控制无人机执行巡检任务的模块,地面站布置在车内并配有显示屏,实现对无人机实时飞行状态进行监控;车头布置地面站差分定位模块,利用实时动态差分法完成输电线路无人机自主精细化巡检;车顶布置地面站天线,以实现作业车与无人机的通讯。地面站可接收计算机管控***分配的无人机巡检任务,并根据任务信息控制无人机进行巡检作业,实现无人机自主精细化巡检。此外,该模块还支持自动下载无人机巡检数据、并上传至计算机管控***的功能。起降平台与计算机管控***相连,根据无人机作业任务状态实现起降平台的自主起降。此外,起降平台还搭载Mark标记点以及位置对中传感器,实现无人机精准降落与回收。环境检测装置包括车体差分定位模块、微气象站以及拍摄装置等设备,能够对天气状态及车体周围环境进行检测,并实时反馈至计算机管控***,为操作人员判断作业任务是否开展提供依据。车体差分定位模块提供车辆当前位置的厘米级高精度定位,配合无人机自主精细化巡检地面站,实现了输电线路无人机自主精细化巡检。
如图39所示,一种移动式多无人机智能巡检方法,其特征在于:能够在移动载具内下发无人机巡检任务,通过自动控制无人机循环放飞、回收、换电,直至完成对目标区域的自主精细化巡检,具体步骤如下:
步骤1,接收中央管控***下发的巡检任务,对巡检任务进行解析,解析后的巡检任务包括巡检地点、执行巡检任务的无人机编号、使用的无人机电池编号、每个无人机的飞行路线和巡检作业行为;
步骤2,驱使无人机智能巡检作业载具行驶至巡检地点;
步骤3,载具中的无人机换电升降区43内的自动轮转设备根据任务自动将满电电池总成4343装在无人机上,随后无人机放飞升降区42内的机械手调取无人机存放区41中存放机位416内对应的无人机,并放置在升降式捕捉放飞平台7上;
步骤4,将解析后的巡检任务下发无人机自主精细化巡塔地面站,无人机自主精细化巡塔地面站操纵无人机放飞,放飞后的无人机按照按照设定的飞行路线飞至对应的巡检杆塔以执行巡检作业,并在巡检作业执行完毕后,操纵无人机按照设定的降落路线返回并降落在升降式捕捉放飞平台7上;
步骤5,自动轮转设备将完成巡检任务的无人机存储至无人机存储舱,并通过自动换电设备卸下无人机电池,对更换下来的待充电电池进行充电。
步骤6,从完成巡检任务的无人机上下载作业结果,将下载的作业结果反馈至中央管控***。
本实施例中,步骤1中执行巡检任务的无人机编号由无人机资产管理***控制管理,所述的无人机资产管理***包括设置在无人机上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、云端数据库以及无人机控制模块,所述的无人机控制模块获取无人机编号,并将无人机编号作为唯一ID用于无人机轮转识别码,多无人机轮转***根据无人机控制模块指令,对符合要求的相应ID的无人机进行放飞或回收入库,同时实时将数据同步至车载管控***。
本实施例中,步骤1中无人机电池编号由无人机电池管理***控制管理,所述的无人机电池管理***包括设置在无人机电池上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、电压采集模块以及无人机电池控制模块,所述的无人机电池控制模块获取无人机电池编号,并将无人机电池编号作为唯一ID用于无人机电池轮转识别码,所述的无人机电池管理***控制无人机换电升降区43内机械手依据无人机电池编号及电池舱位号,记录无人机电池使用的次数及充电的时长,并将数据同步至车载管控***。
如图40所示,本实施例中,步骤4中放飞后的无人机通过输电线路边缘计算***实现巡检作业,所述的输电线路边缘计算***包括辅助摄影模块、实时识别模块、多传感器融合计算模块、数据交互模块,所述的辅助摄影模块包括设置在无人机内的辅助摄影定位单元、成像质量优化单元和照片实时拼接单元,所述的辅助摄影定位单元用于识别拍摄目标,并通过控制云台姿态将拍摄目标调整在画面中间,所述的成像质量优化单元用于判断拍摄到的照片是否有模糊、重影、变形、漏拍,并进行补拍,所述的照片实时拼接单元用于通道巡检过程中,对巡检照片进行实时快拼;所述的实时识别模块包括可见光缺陷识别单元和红外异常识别单元,所述的可见光缺陷识别单元用于对可见目标缺陷的实时诊断和快速预警;所述的红外异常识别单元用于对拍摄到红外图像温度异常点就行识别与预警;所述的多传感器融合计算模块包括即时定位与绕障单元和视觉引导计算单元,所述的即时定位与绕障单元用于控制无人机绕开障碍物,保证巡检过程安全可靠;所述的视觉引导计算单元用于;实时处理视觉标识的位姿求解和无人机相对目标位置偏差计算,进行无人机运动控制,实现精准降落;所述的数据交互模块包括云端互动单元,所述的云端互动单元用于机载AI与云端实时互动,可进行远程控制。
该移动式多无人机智能巡检成套装备具备较高智能化和自主化的***,多无人机智能轮转***能够通过***内各功能完全解放操作人员对无人机和无人机的电池的直接操作,简化作业流程,提高巡检作业效率,增强***对于复杂环境的适应性。多无人机智能轮转***是具备较高智能化和自主化的***。通过开发输电线路多无人机智能轮转***,实现移动式输电线路自动巡检***工作的高度智能化,包括实现多架无人机的自动化轮转以及多无人机的全自动更换电池功能,降低巡检工作的人员数量需求以及巡检人员的技能需求。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:载具包括载具控制部(1)和载具承载部(2),所述的载具承载部(2)内包括电源***、网络***、计算机***和多无人机轮转***;
所述的载具承载部(2)包括操作区(3)和自动化设备区(4),所述的自动化设备区(4)内包括无人机存放区(41)、无人机放飞升降区(42)和无人机换电升降区(43),所述的无人机存放区(41)、无人机放飞升降区(42)和无人机换电升降区(43)共同组成多无人机轮转***,所述的无人机存放区(41)包括竖直设置分布的若干存放机位(416),所述的存放机位(416)用于存放并固定无人机,所述的存放机位(416)一侧开有对位槽(414),另一侧开有换电对接口(415);
所述的无人机放飞升降区(42)位于存放机位(416)开有对位槽(414)一侧,所述的无人机放飞升降区(42)用于提供倾斜角度可调的升降式捕捉放飞平台(7)和出入库机械手***(8),所述的出入库机械手***(8)用于将回收至升降式捕捉放飞平台(7)上的无人机位移至存放机位(416)完成回收,或将存放机位(416)内的无人机位移至升降式捕捉放飞平台(7)上实现放飞;
所述的无人机换电升降区(43)位于存放机位(416)开有换电对接口(415)一侧,所述的无人机换电升降区(43)用于提供换电机械手总成(433)和电池存放***(434);所述的换电机械手总成(433)用于为不同高度的存放机位(416)内的无人机更换电池总成(4343),所述的电池存放***(434)用于存放电池总成(4343)并为电池总成(4343)充电提供电量支持;
所述的无人机存放区(41)和无人机放飞升降区(42)共同组成无人机自动化智能出入库***,所述的无人机自动化智能出入库***包括多机位立体机库(6),所述的多机位立体机库(6)包括升降井框架(66)和立体机库框架(67),所述的升降井框架(66)设置在无人机放飞升降区(42)内,所述的升降井框架(66)内设置有升降式捕捉放飞平台(7),所述的升降式捕捉放飞平台(7)上表面固定安装有出入库机械手***(8),所述的升降式捕捉放飞平台(7)两侧均分别与升降***传动连接;
所述的立体机库框架(67)内由上至下依次固定安装有若干层无人机停机板(62),所述的无人机停机板(62)上表面设置有无人机固定装置;
所述的升降式捕捉放飞平台(7)用于停放入库或出库的无人机;所述的无人机固定装置用于对停放在无人机停机板(62)上表面的无人机进行固定;所述的升降***用于带动升降式捕捉放飞平台(7)在竖直方向往复运动,所述的升降***还用于在升降井框架(66)倾斜时带动升降式捕捉放飞平台(7)倾斜至水平状态;所述的出入库机械手***(8)用于调整入库无人机姿态并将调整好姿态的无人机由升降式捕捉放飞平台(7)位移至无人机停机板(62)上表面,所述的出入库机械手***(8)还用于将无人机停机板(62)上表面的无人机位移至升降式捕捉放飞平台(7)。
2.根据权利要求1所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的载具承载部(2)为箱状结构,载具承载部(2)内还设置有环境监测装置,所述的电源***为设置在载具承载部(2)的主电柜(45)***,所述的主电柜(45)用于为无人机放飞升降区(42)、无人机存放区(41)、无人机换电升降区(43)、操作区(3)提供电量;所述的环境监测装置包括设置在载具承载部(2)顶部边缘的车载微型气象站(53),所述的载具承载部(2)顶部边缘还安装有车载定位天线(51)、遥控器天线(52);所述的载具承载部(2)四周均分别安装有车外监控摄像头(50)。
3.根据权利要求2所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的升降式捕捉放飞平台(7)为水平板状结构,所述的出入库机械手***(8)包括伸缩装置和姿态调整***(9),所述的姿态调整***(9)包括对中***和倾角调整***,所述的对中***用于将位于升降式捕捉放飞平台(7)表面的无人机置于升降式捕捉放飞平台(7)表面的预设位置,所述的倾角调整***用于调升降式捕捉放飞平台(7)的倾斜方向和倾斜角度,所述的倾角调整***与升降***传动连接。
4.根据权利要求3所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的伸缩装置用于带动对中***实现伸缩运动,所述的伸缩装置设置在升降式捕捉放飞平台(7)两侧,所述的对中***包括多自由度抓取左机械臂(83)和多自由度抓取右机械臂(84),所述的多自由度抓取左机械臂(83)尾端与上齿条安装板(809)通过连接板(830)固定连接,所述的上齿条安装板(809)下表面固定安装有上齿条(810),所述的上齿条安装板(809)两端通过多自由度抓取左机械臂滑块(808)与对中导轨(802)滑动连接;所述的多自由度抓取右机械臂(84)尾端与下齿条安装板(811)通过连接板(830)固定连接,所述的下齿条安装板(811)上表面固定安装有下齿条(812),所述的下齿条安装板(811)两端通过多自由度抓取右机械臂滑块(807)与对中导轨(802)滑动连接;所述的对中导轨(802)与机械臂横向平移支架(80)固定连接;所述的上齿条(810)和下齿条(812)相互平行,所述的上齿条(810)和下齿条(812)均与对中齿轮(803)啮合传动,所述的上齿条(810)和下齿条(812)分别设置在对中齿轮(803)中心轴的上下两侧,所述的对中齿轮(803)与对中电机(804)的输出轴传动连接;所述的多自由度抓取左机械臂(83)和多自由度抓取右机械臂(84)的相对面均设置有可相对或相向运动的前抓手(837)和后抓手(836)。
5.根据权利要求4所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的倾角调整***包括分别固定安装在升降式捕捉放飞平台(7)底面两侧的活动支撑座(93)和固定支撑座(94),所述的活动支撑座(93)顶端面固定安装有第一固定座(96),所述的第一固定座(96)顶端通过第一转轴(95)与第一连接块(92)可转动连接,所述的第一连接块(92)顶面通过线性导轨滑块(91)与线性导轨(90)滑动连接,所述的线性导轨(90)固定安装在升降式捕捉放飞平台(7)底面,所述的固定支撑座(94)顶端面固定安装有第二固定座(99),所述的第二固定座(99)顶端通过第二转轴(98)与第二连接块(97)可转动连接,所述的第二连接块(97)固定安装在升降式捕捉放飞平台(7)底面;所述的线性导轨(90)的延伸方向与第一转轴(95)的中心轴延伸方向垂直,所述的第一转轴(95)的中心轴和第二转轴(98)的中心轴平行;所述的活动支撑座(93)和固定支撑座(94)均与升降***传动连接,所述的升降***用于分别独立带动活动支撑座(93)和固定支撑座(94)在竖直方向运动。
6.根据权利要求2所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的立体机库框架(67)设置在无人机存放区(41)内,所述的无人机停机板(62)上表面设置有固定限位器(61)和无人机锁定装置(60),所述的固定限位器(61)位于远离升降井框架(66)一侧,所述的固定限位器(61)用于对无人机停入无人机停机板(62)的行程提供行程终点并对无人机一侧进行限位固定,所述的无人机锁定装置(60)用于对被固定限位器(61)限位固定的无人机另一侧进行限位固定。
7.根据权利要求1所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的无人机换电升降区(43)包括骨架总成(431)、升降***总成(432)、换电机械手总成(433)和电池存放***(434),所述的骨架总成(431)为框架式制成结构,所述的骨架总成(431)内安装有升降***总成(432),所述的换电机械手总成(433)与升降***总成(432)传动连接,所述的升降***总成(432)用于带动换电机械手总成(433)在竖直方向上实现位移,所述的电池存放***(434)与骨架总成(431)侧壁固定连接,所述的换电机械手总成(433)用于换电对接口(415)对无人机内的电池总成(4343)进行更换,所述的电池存放***(434)用于存放无人机电池总成(4343);
所述的换电机械手总成(433)包括托盘总成(4330)和对中机械手总成(4334),所述的托盘总成(4330)通过伸缩装置和旋转装置与对中机械手总成(4334)传动连接,所述的伸缩装置用于带动对中机械手总成(4334)伸缩运动,所述的旋转装置用于带动对中机械手总成(4334)相对托盘总成(4330)转动,所述的对中机械手总成(4334)包括用于抓取无人机电池总成(4343)的机械手,所述的对中机械手总成(4334)用于控制机械手对无人机电池的夹取和脱离。
8.根据权利要求7所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的换电机械手总成(433)还包括一级平台总成(4331)、二级平台总成(4332)和旋转台总成(4333);
所述的二级平台总成(4332)与对中机械手总成(4334)传动连接,所述的二级平台总成(4332)用于带动对中机械手总成(4334)伸缩运动;
所述的旋转台总成(4333)与一级平台总成(4331)固定连接,所述的旋转台总成(4333)用于带动二级平台总成(4332)伸缩运动,所述的旋转台总成(4333)用于带动一级平台总成(4331)和二级平台总成(4332)相对转动;
所述的一级平台总成(4331)与托盘总成(4330)传动连接,所述的托盘总成(4330)用于带动一级平台总成(4331)伸缩运动;
所述的托盘总成(4330)与升降***总成(432)传动连接,所述的升降***总成(432)用于带动 托盘总成(4330)在竖直方向往复运动。
9.根据权利要求7所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的电池存放***(434)包括若干块电池总成(4343),每块电池总成(4343)均可分离的嵌入电池舱内,所述的电池总成(4343)的两侧设置用于固定电池总成(4343)的电池固定板(4345),电池定位板(4341)一侧固定安装有若干适配器总成(4340)和若干电池充电器(4342),所述的适配器总成(4340)和电池充电器(4342)用于为嵌入电池舱内的电池总成(4343)充电,所述的电池总成(4343)边缘设置有电池舱开关总成(4344),所述的电池舱开关总成(4344)用于对嵌入电池舱内的电池总成(4343)进行限位。
10.根据权利要求7所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述对中机械手总成(4334)包括对中架总成(43341),所述的对中架总成(43341)为框架结构,所述的对中架总成(43341)的底部通过对中机械手总成移动滑块(43351)与对中机械手总成平移导轨(43326)滑动连接,所述的对 中架总成(43341)底部还固定安装有对中机械手平移螺母(43348),所述的对中机械手平移螺母(43348)与对中机械手总成驱动丝杠(43325)螺纹连接,所述的机械手固定安装在对中架总成(43341)内,所述的对中架总成(43341)上固定安装有光电感应器总成(43343),所述的机械手上方固定安装有光电感应片(43342),所述的光电感应片(43342)和光电感应器总成(43343)用于对机械手的机械臂的行程终端进行限位,所述的对中架总成(43341)上固定安装有对中电机总成(43340),所述的对中电机总成(43340)与机械手的机械臂传动连接并用于控制机械手的机械臂的工作状态。
11.根据权利要求10所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:所述的机械手包括左取电机械手(43349)和右取电机械手(43347),所述的左取电机械手(43349)通过左撑板(43350)与上齿条(43353)固定连接,所述的右取电机械手(43347)通过右撑板(43346)与下齿条(43354)固定连接,所述的上齿条(43353)与上线性导轨(43355)滑动连接,所述的下齿条(43354)与下线性导轨(43345)滑动连接,所述的上线性导轨(43355)和下线性导轨(43345)相对设置且均与对中架总成(43341)固定连接,所述的下齿条(43354)和上齿条(43353)相对设置且分布在对中齿轮(43352)两侧,所述的下齿条(43354)和上齿条(43353)均与对中齿轮(43352)啮合传动连接,所述的对中齿轮(43352)与对中电机总成(43340)的输出轴传动连接。
12.一种移动式多无人机智能巡检方法,使用权利要求1-11任一所述的移动式多无人机智能巡检成套装备,其特征在于:能够在移动载具内下发无人机巡检任务,通过自动控制无人机循环放飞、回收、换电,直至完成对目标区域的自主精细化巡检,具体步骤如下:
步骤1,接收中央管控***下发的巡检任务,对巡检任务进行解析,解析后的巡检任务包括巡检地点、执行巡检任务的无人机编号、使用的无人机电池编号、每个无人机的飞行路线和巡检作业行为;
步骤2,驱使无人机智能巡检作业载具行驶至巡检地点;
步骤3,载具中的无人机换电升降区(43)内的自动轮转设备根据任务自动将满电电池总成(4343)装在无人机上,随后无人机放飞升降区(42)内的机械手调取无人机存放区(41)中存放机位(416)内对应的无人机,并放置在升降式捕捉放飞平台(7)上;
步骤4,将解析后的巡检任务下发无人机自主精细化巡塔地面站,无人机自主精细化巡塔地面站操纵无人机放飞,放飞后的无人机按照设定的飞行路线飞至对应的巡检杆塔以执行巡检作业,并在巡检作业执行完毕后,操纵无人机按照设定的降落路线返回并降落在升降式捕捉放飞平台(7)上;
步骤5,自动轮转设备将完成巡检任务的无人机存储至无人机存储舱,并通过自动换电设备卸下无人机电池,对更换下来的待充电电池进行充电;
步骤6,从完成巡检任务的无人机上下载作业结果,将下载的作业结果反馈至中央管控***;
所述的步骤1中执行巡检任务的无人机编号由无人机资产管理***控制管理,所述的无人机资产管理***包括设置在无人机上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、云端数据库以及无人机控制模块,所述的无人机控制模块获取无人机编号,并将无人机编号作为唯一ID用于无人机轮转识别码,多无人机轮转***根据无人机控制模块指令,对符合要求的相应ID的无人机进行放飞或回收入库,同时实时将数据同步至车载管控***;
所述的步骤1中无人机电池编号由无人机电池管理***控制管理,所述的无人机电池管理***包括设置在无人机电池上的RFID标签、RFID读卡器、本地数据库、电压采集模块以及无人机电池控制模块,所述的无人机电池控制模块获取无人机电池编号,并将无人机电池编号作为唯一ID用于无人机电池轮转识别码,所述的无人机电池管理***控制无人机换电升降区(43)内机械手依据无人机电池编号及电池舱位号,记录无人机电池使用的次数及充电的时长,并将数据同步至车载管控***;
所述的步骤4中放飞后的无人机通过输电线路边缘计算***实现巡检作业,所述的输电线路边缘计算***包括辅助摄影模块、实时识别模块、多传感器融合计算模块、数据交互模块,所述的辅助摄影模块包括设置在无人机内的辅助摄影定位单元、成像质量优化单元和照片实时拼接单元,所述的辅助摄影定位单元用于识别拍摄目标,并通过控制云台姿态将拍摄目标调整在画面中间,所述的成像质量优化单元用于判断拍摄到的照片是否有模糊、重影、变形、漏拍,并进行补拍,所述的照片实时拼接单元用于通道巡检过程中,对巡检照片进行实时快拼;所述的实时识别模块包括可见光缺陷识别单元和红外异常识别单元,所述的可见光缺陷识别单元用于对可见目标缺陷的实时诊断和快速预警;所述的红外异常识别单元用于对拍摄到红外图像温度异常点进行 识别与预警;所述的多传感器融合计算模块包括即时定位与绕障单元和视觉引导计算单元,所述的即时定位与绕障单元用于控制无人机绕开障碍物,保证巡检过程安全可靠;所述的视觉引导计算单元用于实时处理视觉标识的位姿求解和无人机相对目标位置偏差计算,进行无人机运动控制,实现精准降落;所述的数据交互模块包括云端互动单元,所述的云端互动单元用于机载AI与云端实时互动,可进行远程控制。
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KR102379326B1 (ko) * | 2021-09-03 | 2022-03-30 | 대한민국 | 특수차량기반 재난조사시스템 및 이를 활용한 재난조사 방법 |
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CN116620596A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-22 | 国网四川省电力公司成都供电公司 | 无人机用智能机场控制方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110032121A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-19 | 深圳市多翼创新科技有限公司 | 一种无人机机场*** |
CN110103800A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-09 | 江苏方天电力技术有限公司 | 适于输电线路的无人机智能巡检作业车和巡检方法 |
CN110409899A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-05 | 上海复亚智能科技有限公司 | 多机循环式无人机自动化机库 |
CN110492607A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-22 | 广东电网有限责任公司 | 一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测*** |
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Family Cites Families (1)
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Patent Citations (7)
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---|---|---|---|---|
CN110770129A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-02-07 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 基站及具有其的车辆 |
CN209852272U (zh) * | 2019-02-22 | 2019-12-27 | 上海复亚智能科技有限公司 | 一种独立式无人机定位机构的电池更换执行机构 |
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