CN205219129U - 一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，包括机械臂、无人机和图像采集设备，机械臂和图像采集设备均设置于所述无人机上，机械臂包括机械单元和第一控制单元，无人机包括机械单元和第二控制单元，第一控制单元包括步进电机、第一驱动电路、第一微控制器和第一通信模块，第二控制单元包括第二微控制器、传感器模块、第二驱动电路、第二通信模块、电机、无线通信模块和定位模块。本实用新型具有无人机、机械臂和图像采集设备，通过操作无人机和机械臂，配合图像采集设备，在带电情况下，可以实现在地面上操作无人机遥控器即可消除架空线路上的异物，不需要作业人员进行高空作业，从根本上保证了作业人员的人身安全。

Description

一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***

技术领域

本实用新型涉及电力检修设备领域，尤其是涉及一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***。

背景技术

随着社会经济的高速发展和城乡建设速度的加快，架空输电线路所处的地理环境发生了很大的变化，原本偏僻的旷野和农田现在变成了居民区和开发区，人类活动的增多引起了输电线路隐患的增多，直接导致了外力破坏跳闸次数的增长。导电异物是目前造成输电线路跳闸的重要原因之一。在大风气候下，风筝、广告条幅、塑料薄膜等漂流物经常被吹到输电线路接地线杆塔上，极易造成输电线路相间短路或单相接地短路，导致跳闸事故。由于架空输电线路具有点多、线长、面广、野外、高空等特点，所以此类隐患和事故分布面广，不确定性强，其防范处理难度较大。

目前国内发现异物缺陷后的处理方法主要有以下两种方法：

1、停电处理法

对于已经跳闸线路和垂直排列的导线等带电处理安全距离不够的情况，就只能采用停电后登塔处理的方法，应首先向调度中心申请停电，然后由作业人员出线或使用滑梯到达异物缠挂处摘除异物。但停电会影响到社会和用户正常用电并造成一定的电量和经济的损失，而且停电处理的方法也受到停电时间和运行方式的限制，另一个方面，由于停电处理异物，需要申请线路停电，增加了输电线路非计划停运次数，严重影响到了供电可靠性。

2、带电处理法

（1）悬挂软梯处理法

对于异物缠挂处距地面较高且距杆塔较远的情况，多采用等电位悬挂软梯进行处理。采用等电位软梯法清除导地线异物时，首先需要在缠绕异物的接地线上安装绝缘软梯，然后由等电位作业人员攀登软梯进入电场进行异物处理。

（2）穿全套屏蔽服处理法

对于多***导线，等电位作业人员目前多采用吊篮法、载人旋转式平梯法或直接沿耐张绝缘子串进入强电场。当进入电场后，再通过走线到达异物缠挂处，进行清除工作，等电位作业过程中要求作业人员身穿全套试验合格的屏蔽服，并始终保持安全距离。

申请号为：201420414674.1的实用新型专利，公开了一种带电清理悬挂物专用工器具，包括绝缘空心杆，绝缘空心杆的顶端固定有竖直杆，竖直杆的端部固定有第一弧形爪，竖直杆上铰接有水平杆，水平杆的一端固定有第二弧形爪，水平杆的另一端和第一弧形杆铰接，第一弧形杆的另一端伸进绝缘空心杆，与拉杆的顶端固定，空心杆的尾端铰接有7字型把手，7字型把手的拐弯处和第二弧形杆的一端固定，第二弧形杆的另一端伸进绝缘空心杆，与拉杆的底端固定，拉杆的底端还和绝缘空心杆内的弹簧固定。此实用新型提供的带电清理悬挂物专用工器具能方便有效的夹住导线和设备上的悬挂物，降低了工作人员的劳动强度，减少了工作人员的劳动时间，但是使用此工具仍然需要作业人员在高空进行清理操作，无法从根本上保证作业人员的人身安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，解决了现有技术需要作业人员进行高空作业以及作业人员人身安全无法保证的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，包括机械臂、无人机和图像采集设备，所述机械臂和图像采集设备均设置于所述无人机上，所述机械臂包括机械单元和第一控制单元，所述无人机包括机械单元和第二控制单元，所述第一控制单元包括步进电机、第一驱动电路、第一微控制器和第一通信模块，所述第一微控制器通过第一驱动电路与所述步进电机电连接，所述第一通信模块的一端与所述第一微控制器电连接；所述第二控制单元包括第二微控制器、传感器模块、第二驱动电路、第二通信模块、电机、无线通信模块和定位模块，所述第二微控制器通过第二驱动电路与所述电机电连接，所述传感器模块通过信号调理电路与所述第二微控制器电连接，所述定位模块与所述第二微控制器电连接，所述第二通信模块的一端与所述第二微控制器电连接，所述第二通信模块的另一端分别与所述第一通信单元和所述图像采集设备的信号端电连接，所述无线通信模块与所述第二微控制器电连接。

优选的，所述传感器模块包括角度传感器和高度传感器，所述角度传感器和高度传感器的信号输出端均与所述信号调理电路电连接。

优选的，所述第一微控制器和第二微控制器均采用ARM控制器。

优选的，所述无线通信模块采用4G无线通信模块。

优选的，所述图像采集设备采用高清摄像机。

优选的，所述第一驱动电路包括脉冲信号分配电路和功率驱动电路，所述脉冲信号分配电路的输出端与功率驱动电路的输入端电连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型具有无人机、机械臂和图像采集设备，通过操作无人机和机械臂，配合图像采集设备，在带电情况下，可以实现在地面上操作无人机遥控器即可消除架空线路上的异物，不需要作业人员进行高空作业，从根本上保证了作业人员的人身安全。

2、本实用新型的无线传输模块采用4G无线通信模块，视频数据和控制信号通过4G网络无线传送，覆盖的范围更大，传送速度更快，监控更及时，保证了操作的实时性和准确性。

3、本实用新型的传感器模块具有角度传感器和高度传感器，可以实时监测无人机的飞行状态，并且为遥控操作提供数据支持，保证了操作的准确性。

4、本实用新型机械臂中的步进电机由第一驱动电路驱动，第一驱动电路包括脉冲信号分配电路和功率驱动电路，具有较高的驱动能力和抗干扰能力，保证步进电机动作的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的组成结构框图；

图2为本实用新型实施例2的组成结构框图；

图3为本实用新型机械部分的组成结构示意图；

图中：1-第一微控制器、2-第一通信模块、3-第一驱动电路、4-步进电机、5-第二微控制器、6-第二通信模块、7-无线通信模块、8-定位模块、9-传感器模块、10-信号调理电路、11-电机、12-第二驱动电路、13-无人机、14-图像采集设备、15-机械臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1：

如图1、图3所示，本实用新型包括机械臂15、无人机13和图像采集设备14。图像采集设备14采用具有视频输出端口的高清摄像机，高清摄像机通过可拆卸云台设置于无人机13其中一个机翼的下端。

机械臂15可转动的设置于无人机13的下部，机械臂15与无人机13的接触部位经过绝缘处理，机械臂15包括机械单元和第一控制单元；第一控制单元包括步进电机4、第一驱动电路3、第一微控制器1和第一通信模块2，第一微控制器1通过第一驱动电路3与步进电机4电连接，第一驱动电路3包括脉冲信号分配电路和功率驱动电路，脉冲信号分配电路的输出端与功率驱动电路的输入端电连接，功率驱动电路的输出端与步进电机4的输入端连接，第一通信模块2的一端与第一微控制器1的通信端口连接，第一微控制器1采用ARM控制器。

无人机13包括机械单元和第二控制单元，第二控制单元包括第二微控制器5、传感器模块9、第二驱动电路12、第二通信模块6、电机11、无线通信模块7和定位模块8，第二微控制器5通过第二驱动电路12与电机11电连接，电机11采用无刷电机，第二驱动电路12内部具有电子调速器，电子调速器用于控制无人机13旋翼的转动速度；传感器模块9包括角度传感器和高度传感器，角度传感器和高度传感器的信号输出端均与信号调理电路10电连接，信号调理电路10包括信号放大电路和A/D转换电路，信号放大电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接，角度传感器和高度传感器的模拟量信号经过信号调理电路10的调理后，将模拟量信号调理为第二微控制器5能够识别的数字信号；定位模块8采用GPS模块，GPS模块的信号输出端与第二微控制器5电连接；第二通信模块6的一端与第二微控制器5电连接，第二通信模块6的另一端分别与第一通信单元和图像采集设备14的视频输出端连接；无线通信模块7采用4G无线通信模块，4G无线通信模块的信号输出端与第二微控制器5的信号输入端连接；第二微控制器5采用ARM控制器。

本实用新型利用无人机13携带机械臂15和图像采集设备14，通过地面控制设备与第二控制单元中的无线通信模块7进行无线通信，一方面，可以实现对无人机13和机械臂15的控制，另一方面，可将图像采集设备14采集的图像信息实时传送给地面控制设备来进行显示。使用时，在架空线带电情况下，无人机13携带机械臂15和图像采集设备14进入现场，通过查看图像采集设备14采集的实时图像信息，通过操作地面控制设备，实现控制无人机13的飞行状态和机械臂15采取相应的动作，实现了带电清除架空线路上导电异物的目的。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，传感器模块9包括角度传感器、气压传感器和高度传感器，角度传感器、气压传感器和高度传感器均为电子式传感器，其内部均自带A/D转换模块，角度传感器和高度传感器的信号输出端均与第二微控制器5的信号输入端连接，将无人机13的飞行高度和飞行方向转换为数字量信号传送给第二微控制器5进行数据处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，包括机械臂、无人机和图像采集设备，所述机械臂和图像采集设备均设置于所述无人机上，所述机械臂包括机械单元和第一控制单元，所述无人机包括机械单元和第二控制单元，其特征在于：所述第一控制单元包括步进电机、第一驱动电路、第一微控制器和第一通信模块，所述第一微控制器通过第一驱动电路与所述步进电机电连接，所述第一通信模块的一端与所述第一微控制器电连接；所述第二控制单元包括第二微控制器、传感器模块、第二驱动电路、第二通信模块、电机、无线通信模块和定位模块，所述第二微控制器通过第二驱动电路与所述电机电连接，所述传感器模块通过信号调理电路与所述第二微控制器电连接，所述定位模块与所述第二微控制器电连接，所述第二通信模块的一端与所述第二微控制器电连接，所述第二通信模块的另一端分别与所述第一通信单元和所述图像采集设备的信号端电连接，所述无线通信模块与所述第二微控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，其特征在于：所述传感器模块包括角度传感器和高度传感器，所述角度传感器和高度传感器的信号输出端均与所述信号调理电路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，其特征在于：所述第一微控制器和第二微控制器均采用ARM控制器。

4.根据权利要求1所述的一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，其特征在于：所述无线通信模块采用4G无线通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，其特征在于：所述图像采集设备采用高清摄像机。

6.根据权利要求1所述的一种应用于定点巡视与带电清理平台的机械臂控制***，其特征在于：所述第一驱动电路包括脉冲信号分配电路和功率驱动电路，所述脉冲信号分配电路的输出端与功率驱动电路的输入端电连接。