专利汇可以提供电力线路巡检机器人飞机及其控制系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种电 力 线路巡检 机器人 飞机及其控制系统,飞机结构采用共轴双螺旋桨反向驱动结构,采用两个 发动机 分别驱动两个螺旋桨反向旋转,通过控制两个发动机的转速比控制飞机 机身 的稳定;使用GPS系统(17)与GIS系统(14)确定飞机的飞行轨迹,使用基于32位的精简指令集计算机处理器ARM的 嵌入式系统 进行飞行 姿态 调整,使用 蓄 电池 为发动机 电机 、检测 传感器 以及数据链路系统提供电源。控制系统由电力线路巡检机器人飞机 导航系统 、飞行路径自主规划系统、数据链路系统、基于多传感器融合的在线检测系统构成。优点在于:有效的改善电力线路的监控 质量 ,保障输 电网 络的安全平稳运行,并且安全、可靠、适应性好,监测速度快。,下面是电力线路巡检机器人飞机及其控制系统专利的具体信息内容。
1、一种电力线路巡检机器人飞机,其特征在于:由飞机起落架(1)、前置发动机(2)、 输出减速驱动机构(3)、电荷耦合器CCD摄像机(4)、内部组件固定支架(5)、后 置发动机(6)、后置发动机燃料储存配给系统(7)、下螺旋桨(8)、检测传感器信 号接收及发送组件(9)、俯仰姿态控制机构(10)、偏航姿态控制机构(11)、蓄电 池(12)、嵌入式计算机控制系统(13)、GIS系统(14)、下螺旋桨偏转机构(15)、 上螺旋桨偏转机构(16)、GPS系统(17)、自动巡航状态与人工控制接口模块(18)、上 螺旋桨(19)、前置发动机燃料储存配给系统(20)组成;其结构采用共轴双螺旋桨下螺 旋桨(8)和上螺旋桨(19)反向驱动结构,采用两个发动机前置发动机(2)和后置发动 机(6)分别驱动两个螺旋桨反向旋转,通过控制两个发动机的转速比控制飞机机身的稳定; 使用GPS系统(17)与GIS系统(14)确定飞机的飞行轨迹,使用基于32位的精简指令集 计算机处理器ARM的嵌入式系统进行飞行姿态调整,使用蓄电池为发动机电机、检测传感 器以及数据链路系统提供电源;前置发动机(2)和后置发动机(6)分别通过一对输出减 速驱动机构(3)驱动下螺旋桨(8)和上螺旋桨(19)为飞机提供动力,蓄电池(12)作 为电源,后置发动机燃料储存配给系统(7)和前置发动机燃料储存配给系统(20)为飞机 提供燃料;输出减速驱动机构(3),后置发动机燃料储存配给系统(7),俯仰姿态控制 机构(10),偏航姿态控制机构(11),嵌入式计算机控制系统(13),GIS系统(14)、 下螺旋桨偏转机构(15),上螺旋桨偏转机构(16),GPS系统(17),自动巡航状态与人 工控制接口模块(18)组成导航及路径自主规划系统;地面控制站作为地面控制系统;电 荷耦合器CCD摄像机(4)与地面控制站的接收器构成数据链路系统;检测系统包括检测传 感器信号接收及发送组件(9)。
2、按照权利要求1所述的机器人飞机,其特征在于:飞机起落架(1)由四个弹性臂 组成,四个弹性臂分别固定在机器人飞机的支撑架和一个环形的加强环上;机器人飞机的 内部组件固定支架(5)是机器人飞机的骨架,巡检机器人的所有动力系统、导航系统、数 据链路系统以及检测系统都通过相应的螺栓和螺钉固定在内部组件固定支架(5)上。
3、按照权利要求1或2所述的机器人飞机,其特征在于:机器人飞机的上螺旋桨(19) 和下螺旋桨(8)以不同的转速旋转,各自对机身产生的扭矩互相抵消;同时由于采用双螺 旋桨共轴反向驱动,取消了直升飞机的尾部的平衡补偿螺旋桨。
4、按照权利要求1或2所述的机器人飞机,其特征在于:后置发动机燃料储存配给系 统(7)和前置发动机燃料储存配给系统(20)连通,这样两个油箱的燃油可以互相补偿, 提高飞机的飞行时间,燃油在进入发动机之前必须经过燃油配给系统进行雾化,然后进入 嵌入式控制系统(13)。
5、一种用于权利要求1所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征 在于:由电力线路巡检机器人飞机导航及路径自主规划系统、机器人飞机地面监控系统、 数据链路系统、基于双传感器融合的在线检测系统构成;
a、采用基于ARM微控制器的嵌入式系统进行控制,使用电信号直接控制飞机发动机 转速和旋翼偏转,产生悬停,前进,后退,上升,下降,左转,右转,加速,减速等飞行 动作;
b、智能化电力线路检测控制系统通过陀螺传感器反馈的飞机姿态信息,控制稳定器 的旋转,保持飞行平稳,并将上述操作封装,向上提供用户使用接口;
c、智能化电力线路检测控制系统依据任务规划系统提供的飞行轨迹飞行,从GPS获 得飞机实时高度,空速,空间位置信息,从罗盘获得飞机飞行方向信息,并利用上述信息 完成机器人飞机的导航定位;根据实时定位和预先规划飞行轨迹确定飞行误差,进行飞行 轨迹修正;
d、智能化电力线路检测控制系统还读取视觉传感器信息,使用机器视觉算法确定障 碍物大小,方位,移动速度,并根据避障算法生成避障飞行路径,插入原飞行计划,生成 新的飞行轨迹,依此飞行,完成实时避障。
e、在线检测系统采用多传感器信息融合的方式进行电力线路检测;使用红外线探测 器生成电力线路的红外图像分布图,通过图像处理,可确定电力线温度异常点的坐标;分 析视觉传感器生成的视频信息,可检查导线松弛、覆冰和舞动。多个传感器获得的信息通 过专家知识库系统的处理,判断出电力线故障可能的类型,并返回给操作员。
6、按照权利要求5所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征在于: 电力线路巡检机器人飞机导航系统使用全球定位系统GPS(17),地理信息系统GIS(14), 视觉导航和传统技术相结合,能够精确的确定机器人飞机的空间位置,飞行方向状态信息; 机器人飞机的地理信息系统GIS(14)保存着将要被检测的高压电缆的分布位置信息,它 作为电力线巡检机器人飞机飞行路径的基本信息,机器人飞机在飞行过程中通过全球定位 系统GPS(17)确定机器人飞机的实时位置,并与地理信息系统的数据比较,不断校正机 器人飞机的位置,保证机器人飞机的飞行轨迹始终沿着电力线的走向;嵌入式控制系统 (13)通过路径规划的结果产生控制指令,使力矩控制电机产生相应的转角,通过连杆带 动偏转盘偏转;偏转盘推动俯仰姿态控制机构(10)、下螺旋桨偏转机构(15)、上螺 旋桨偏转机构(16)改变螺旋桨的相对机身的姿态,从而改变机器人飞机的飞行速度、飞 行方向、飞行姿态;燃油在进入发动机之前必须经过后置发动机燃料储存配给系统(7) 或前置发动机燃料储存配给系统(20)进行雾化,然后嵌入式控制系统(13)根据机身姿 态反馈信号和控制算法产生的指令控制进入每个发动机的油量,从而控制两个发动机的转 速,从而控制飞机的两个螺旋桨的转速的比值,实现机身的稳定;在特殊工作情况下,可 以通过自动巡航模式与人工控制模式转换接口模块(18)使优先级更高的人工控制模式取 代自动控制模式,以保证飞机和人员的安全。
7、按照权利要求5所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征在于: 电力线路巡检机器人飞机飞行路径自主规划系统使用GIS提供的电力线分布信息,自主完 成路径规划,并且在飞行巡线过程中,利用外界反馈自动修正。
8、按照权利要求5所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征在于: 电力线路巡检机器人飞机地面控制系统在地面控制系统和机器人飞机之间提供双向的数 据通信通道,机器人飞机和地面数据终端之间的通讯采用数字式数据链,即数据链采用数 字式载波调制,包括上行链路和下行链路;地面数据终端与地面控制站之间使用标准的局 域网技术连接,支持多种传输媒介;除了基本数据的传输,数据链路系统还提供数据压缩, 抗干扰数据处理功能;该系统可把机器人发回的数据实时显示,向操作员提供飞行状态、 外界环境、电力线路状态信息,并为操作员控制机器人飞机提供人机接口;地面控制站通 过人机接口界面,向操作员即时提供飞机的飞行状态以及电力线检测的线路情况,操作员 可以通过操作界面向机器人飞机发出飞行控制信息,遥控飞机的飞行,地面控制站还具有 任务规划系统,自动完成检测任务的预规划,生成相应的操作信息。
9、按照权利要求5所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征在于: 电力线路巡检机器人飞机数据链路系统使用微波通讯系统及天线,在地面监控系统和机器 人飞机之间提供双向的数据通信通道;电荷耦合器CCD摄像机(4)在飞机飞行过程中拍 摄飞机飞行轨迹下方的电力线的图像,通过无线通讯发送器将图像信息发送回地面控制站 的接收器,并保存在地面控制站的存储设备中;使用微波通讯系统及天线,在地面控制系 统和机器人飞机之间提供双向的数据通信通道;机器人飞机和地面数据终端之间的通讯采 用数字式数据链,即数据链采用数字式载波调制,包括上行链路和下行链路;地面数据终 端与地面控制站之间使用标准的局域网技术连接,支持多种传输媒介;除了基本数据的传 输,数据链路系统还提供数据压缩,抗干扰数据处理功能。
10、按照权利要求5所述的机器人飞机的智能化电力线路检测控制系统,其特征在 于:基于多传感器融合的在线检测系统使用视觉检测、红外线探测器检测相结合的多传感 器系统,可在不停电的情况下对电力线路的状态进行检测以及故障判断;机器人飞机的检 测传感器信号接收及发送组件(9)内部装有红外探测传感器,可以检测高压电缆的温度 变化;通过温度的变化可以确定电缆的状况;检测传感器信号接收及发送组件(9)内部 的信号发送装置可以把检测到的信号传送到地面控制站加以分析。
本发明属于机器人及自动化技术领域,特别是提供了一种电力线路巡检机器人 飞机及其控制系统。
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