專利名稱：適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高壓輸電線路巡檢設(shè)備，特別涉及一種適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
電力傳輸必須靠高壓輸電線路，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的可靠性，由于輸電線路分布點(diǎn)多面廣，例如當(dāng)高壓輸電線路穿越超大面積的水庫(kù)，湖泊和高山峻嶺，高海拔，重冰區(qū)的復(fù)雜地理環(huán)境時(shí)，給線路維護(hù)帶來(lái)極大困難。而電力線及桿塔附件等長(zhǎng)期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力，材料老化的影響而產(chǎn)生斷股，磨損。腐蝕等損傷， 如不及時(shí)修復(fù)更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故。所以，解決如此惡劣的自然環(huán)境條件下輸電線路巡檢維護(hù)工作是當(dāng)務(wù)之急。目前國(guó)內(nèi)超高壓輸電線路的巡檢維護(hù)基本上采用人工目測(cè)，車輛巡線，直升機(jī)巡線，機(jī)器人巡線。人力巡線效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，還受到自然環(huán)境的限制；車輛巡線受地面交通的限制，很多地方無(wú)法實(shí)現(xiàn)車輛巡線；直升機(jī)巡線的費(fèi)用較高，且很難達(dá)到要求的巡視精度；機(jī)器人巡線通過(guò)自身各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)跨越障礙物雖然解決了人工作業(yè)不太安全的問(wèn)題，但是越障過(guò)程比較復(fù)雜，機(jī)器人關(guān)節(jié)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重，操作起來(lái)非常的不方便。攜帶巡線吊艙的智能巡線多旋翼微型飛行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不僅可以減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工作危險(xiǎn)，還極大的便利了供電線路的故障監(jiān)控與檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種操作安全、簡(jiǎn)便，不受自然環(huán)境限制，并且巡線費(fèi)用低，具有實(shí)時(shí)可視化巡檢功能的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器包括多旋翼微型飛行器1、巡線吊艙2、主控板11、供電模塊9、爬行機(jī)構(gòu)、定位模塊；所述巡線吊艙2通過(guò)連接結(jié)構(gòu)3固定連接多旋翼微型飛行器1 ；主控板11固定在多旋翼微型飛行器的機(jī)體上；供電模塊9固定于巡線吊艙2上；爬行機(jī)構(gòu)由固定在巡線吊艙2側(cè)臂上的動(dòng)力裝置20和與動(dòng)力裝置20連接的滾輪8構(gòu)成；主控板11控制供電模塊9向多旋翼微型飛行器1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電或向爬行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置20供電；定位模塊由紅外攝像儀7和可見光攝像儀6構(gòu)成，紅外攝像儀7和可見光攝像儀6安裝在巡線吊艙2內(nèi)壁的與輸電線5對(duì)應(yīng)的位置；可見光攝像儀6用于拍攝輸電線及周圍環(huán)境并將拍攝的圖像信息通過(guò)主控板11 實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中，紅外攝像儀7用于檢測(cè)輸電線故障并將故障信息通過(guò)主控板11 實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中。本發(fā)明的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器還包括夾持機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)由直線位移機(jī)構(gòu)和壓塊13構(gòu)成，直線位移機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置由主控板11控制供電模塊9供電；壓塊13位于滾輪8的下方，可在直線位移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下上下移動(dòng)。所述直線位移機(jī)構(gòu)包括夾持電機(jī)12，齒輪14，導(dǎo)軌15，導(dǎo)軌滑塊16，導(dǎo)軌固定塊17，齒條18，齒條固定塊19 ；所述夾持電機(jī)12固定于巡線吊艙2的側(cè)壁上，其轉(zhuǎn)軸與齒輪14 固定連接；導(dǎo)軌15通過(guò)導(dǎo)軌固定塊17與巡線吊艙2的側(cè)壁固定連接，導(dǎo)軌滑塊16安裝在導(dǎo)軌15上，可沿導(dǎo)軌15上下移動(dòng)；齒條18通過(guò)齒條固定塊19固定在導(dǎo)軌滑塊16上，齒輪 14與齒條18嚙合；壓塊13固定在齒條18的的上部；夾持電機(jī)12由主控板11控制供電模塊9供電。所述的主控板包括χ控制器、y控制器、ζ控制器、θ控制器、φ控制器、Ψ控制器、全局輸入解耦裝置；X控制器、y控制器、Z控制器、θ控制器、Φ控制器、Ψ控制器分別根據(jù)給定的χ向位移、y向位移、ζ向位移、俯仰角θ、滾轉(zhuǎn)角Φ、偏航角ψ與對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)的差值計(jì)算并輸出各自由度虛擬控制量；全局輸入解耦裝置根據(jù)接收的各自由度虛擬控制量，通過(guò)非線性解耦映射得到各旋翼轉(zhuǎn)速，然后將各旋翼轉(zhuǎn)速傳輸?shù)礁餍韺?duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置；所述的全局輸入解耦裝置包括系數(shù)矩陣Mco存儲(chǔ)模塊(101)；所述的系數(shù)矩陣Mco = diag(kn, k22, · · ·，kj ； (1)結(jié)構(gòu)矩陣Mrel存儲(chǔ)模塊(102)；所述的結(jié)構(gòu)矩陣Mrel = {-1^1^6,,.^(2)式0)中i = l、2、3、……m，j = l、2、3、4、5、6，m 為旋翼的數(shù)量；AIVij 為第 i 個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)第j個(gè)自由度的絕對(duì)影響值；設(shè)多旋翼飛行器機(jī)體坐標(biāo)系的χ、y軸位于各連接桿所在的平面內(nèi)并相互垂直，ζ 軸通過(guò)多旋翼飛行器的質(zhì)心且垂直于各連接桿所在的平面；沿x、y、z軸正向移動(dòng)自由度為正，沿x、y、ζ軸反向移動(dòng)自由度為負(fù)；俯仰角θ為飛行器機(jī)體繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順指針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；滾轉(zhuǎn)角Φ為飛行器機(jī)體繞χ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；偏航角Ψ為飛行器機(jī)體繞ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；則第i個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)χ、y、ζ軸方向平動(dòng)自由度的絕對(duì)影響值
AIV=單位轉(zhuǎn)速下第ι個(gè)旋翼升力在第i個(gè)自由度方向的投影
:V 單位轉(zhuǎn)速下對(duì)第J個(gè)自由度的最大影響旋翼升力在該自由度方向的投影
(3)第i個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)俯仰角θ、滾轉(zhuǎn)角φ、偏航角ψ轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的絕對(duì)影響值
權(quán)利要求
1.一種適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器，其特征在于包括多旋翼微型飛行器(1)、巡線吊艙O)、主控板(11)、供電模塊(9)、爬行機(jī)構(gòu)、定位模塊；所述巡線吊艙 (2)通過(guò)連接結(jié)構(gòu)(3)固定連接多旋翼微型飛行器(1)；主控板(11)固定在多旋翼微型飛行器的機(jī)體上；供電模塊(9)固定于巡線吊艙(2)上；爬行機(jī)構(gòu)由固定在巡線吊艙(2)側(cè)臂上的動(dòng)力裝置00)和與動(dòng)力裝置00)連接的滾輪(8)構(gòu)成；主控板(11)控制供電模塊 (9)向多旋翼微型飛行器(1)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電或向爬行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置OO)供電；定位模塊由紅外攝像儀(7)和可見光攝像儀(6)構(gòu)成，紅外攝像儀(7)和可見光攝像儀(6)安裝在巡線吊艙O)內(nèi)壁的與輸電線(5)對(duì)應(yīng)的位置；可見光攝像儀(6)用于拍攝輸電線及周圍環(huán)境并將拍攝的圖像信息通過(guò)主控板(11)實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中，紅外攝像儀(7)用于檢測(cè)輸電線故障并將故障信息通過(guò)主控板(11)實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器，其特征在于還包括夾持機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)由直線位移機(jī)構(gòu)和壓塊(13)構(gòu)成，直線位移機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置由主控板(11)控制供電模塊(9)供電；壓塊(13)位于滾輪⑶的下方，可在直線位移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器，其特征在于所述直線位移機(jī)構(gòu)包括夾持電機(jī)(12)，齒輪(14)，導(dǎo)軌(15)，導(dǎo)軌滑塊(16)，導(dǎo)軌固定塊 (17)，齒條(18)，齒條固定塊(19)；所述夾持電機(jī)(12)固定于巡線吊艙(2)的側(cè)壁上，其轉(zhuǎn)軸與齒輪(14)固定連接；導(dǎo)軌(15)通過(guò)導(dǎo)軌固定塊(17)與巡線吊艙(2)的側(cè)壁固定連接，導(dǎo)軌滑塊(16)安裝在導(dǎo)軌(1 上，可沿導(dǎo)軌(1 上下移動(dòng)；齒條(18)通過(guò)齒條固定塊(19)固定在導(dǎo)軌滑塊(16)上，齒輪(14)與齒條(18)嚙合；壓塊(13)固定在齒條(18) 的上部；夾持電機(jī)(12)由主控板(11)控制供電模塊(9)供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器，其特征在于所述的主控板(11)包括χ控制器、y控制器、ζ控制器、θ控制器、φ控制器、Ψ控制器、 全局輸入解耦裝置；χ控制器、y控制器、ζ控制器、θ控制器、φ控制器、ψ控制器分別根據(jù)給定的χ向位移、y向位移、ζ向位移、俯仰角θ、滾轉(zhuǎn)角Φ、偏航角ψ與對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)的差值計(jì)算并輸出各自由度虛擬控制量；全局輸入解耦裝置根據(jù)接收的各自由度虛擬控制量，通過(guò)非線性解耦映射得到各旋翼轉(zhuǎn)速，然后將各旋翼轉(zhuǎn)速傳輸?shù)礁餍韺?duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置；所述的全局輸入解耦裝置包括系數(shù)矩陣Μ。。存儲(chǔ)模塊(101)；所述的系數(shù)矩陣 M。。= diag(kn, k22, .... , k_) ； (1)結(jié)構(gòu)矩陣Mrel存儲(chǔ)模塊(102)；所述的結(jié)構(gòu)矩陣Mrel = BkAIVijLx6ik = U⑵式O)中i = 1、2、3、……m，j = l、2、3、4、5、6，m為旋翼的數(shù)量；AIVij為第i個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)第j個(gè)自由度的絕對(duì)影響值；設(shè)多旋翼微型飛行器機(jī)體坐標(biāo)系的χ、y軸位于各連接桿所在的平面內(nèi)并相互垂直，ζ 軸通過(guò)多旋翼微型飛行器的質(zhì)心且垂直于各連接桿所在的平面；沿x、y、z軸正向移動(dòng)自由度為正，沿x、y、ζ軸反向移動(dòng)自由度為負(fù)；俯仰角θ為飛行器機(jī)體繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順指針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；滾轉(zhuǎn)角Φ為飛行器機(jī)體繞χ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度， 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；偏航角Ψ為飛行器機(jī)體繞ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為負(fù)；則第i個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)X、1、ζ軸方向平動(dòng)自由度的絕對(duì)影響值A(chǔ)IV11=單位轉(zhuǎn)速下第1個(gè)旋翼升力在第i個(gè)自由度方向的投影(3)AIV11=單位轉(zhuǎn)速下對(duì)第j個(gè)自由度的最大影響旋翼升力在該自由度方向的投影第i個(gè)旋翼動(dòng)作時(shí)對(duì)俯仰角θ、滾轉(zhuǎn)角φ、偏航角ψ轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的絕對(duì)影響值s^^M,(4)單位轉(zhuǎn)速下第1個(gè)旋翼轉(zhuǎn)矩在第i個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)軸法平面上的投影單位轉(zhuǎn)速下對(duì)第j個(gè)自由度的最大影響旋翼轉(zhuǎn)矩在該自由度旋轉(zhuǎn)軸法平面上的投影當(dāng)自由度向負(fù)方向變化時(shí)，k = 1，當(dāng)自由度向正方向變化時(shí)k = 2 ； 將系數(shù)矩陣M。。與結(jié)構(gòu)矩陣Mm1相乘并求逆得到逆矩陣(Μ。。· Μ&Γ1的模塊103 ； 主導(dǎo)旋翼轉(zhuǎn)速運(yùn)算模塊(104)利用式(5)得到各主導(dǎo)旋翼轉(zhuǎn)速，并根據(jù)其他旋翼與主導(dǎo)旋翼的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到其他旋翼轉(zhuǎn)速，然后將得到的各旋翼轉(zhuǎn)速分別傳輸給各旋翼對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置Q1"ω21(Μ MV co reI,U.U,U,(5)式(5)中 UpU2 的轉(zhuǎn)速。 、扎為有效自由度虛擬控制量，Ω α為各主導(dǎo)旋翼
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于輸電線路巡檢的多旋翼自動(dòng)定位檢測(cè)器，該檢測(cè)器的巡線吊艙通過(guò)連接結(jié)構(gòu)固定連接多旋翼微型飛行器；主控板固定在多旋翼微型飛行器的機(jī)體上；供電模塊固定于巡線吊艙上；爬行機(jī)構(gòu)由固定在巡線吊艙側(cè)臂上的動(dòng)力裝置和與動(dòng)力裝置連接的滾輪構(gòu)成；主控板控制供電模塊向多旋翼微型飛行器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電或向爬行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置供電，紅外攝像儀和可見光攝像儀安裝在巡線吊艙內(nèi)壁上；可見光攝像儀用于拍攝輸電線及周圍環(huán)境并將拍攝的圖像信息通過(guò)主控板實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中，紅外攝像儀用于檢測(cè)輸電線故障并將故障信息通過(guò)主控板實(shí)時(shí)傳送到地面站系統(tǒng)中。本發(fā)明適于野外使用，工作效率高、安全性好，具有實(shí)時(shí)可視化巡檢功能。
文檔編號(hào)H02G1/02GK102340113SQ201110216509
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者侯至丞, 孫強(qiáng), 李迪, 牛文達(dá), 白越, 續(xù)志軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所