一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機及操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無人機和電力巡檢技術領域，尤其涉及一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機及操作方法。
【背景技術】
[0002]架空輸電線路的覆冰、舞動、斷線、漂浮物時常影響著電網的安全運行，隨著國家電網公司關于建設“堅強智能電網”戰略規劃的提出，對輸電線路的巡檢作業提出了更高的要求，因此架空輸電線路的自動化和智能化巡線作業日益成為急需解決的重要課題。
[0003]近年來，由于傳感器的小型化和輕量化以及飛行控制系統的日趨完善，無人機技術得到了快速的發展，為輸電線路的巡檢作業提供了新的思路和技術方法。目前，多旋翼無人機由于其機機動靈活、懸停穩定性高及抗風能力強等優點，使得其在輸電線路巡檢作業中得到廣泛的應用，但是缺點在于:由于存在電源輕量化的技術瓶頸，從而導致續航時間較短，無法實現在輸電線路上長時間穩定的巡檢作業。

【發明內容】

[0004]本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機及操作方法，能夠在輸電線路上精確落線，減少多旋翼無人機用電量，延長續航時間，達到長時間穩定巡檢的目的。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機，其與輸電線路相配合，所述多旋翼無人機包括本體，所述本體上部設有包括懸掛桿、主動輪、從動輪和兩個連接板的懸掛機構；其中，
所述主動輪與所述從動輪相平行設置，且二者形成的中心點連線與所述輸電線路相平行；其中，所述主動輪輪軸由所述本體內的電機驅動系統驅動運動，使得所述主動輪及所述從動輪二者外部分別形成的凹形圓環可同時與所述輸電線路相滑動配合；
所述兩個連接板相對設置于所述中心點連線的兩側，其中，一連接板的兩端分別與所述主動輪輪軸及所述從動輪輪軸位于所述中心點連線一側的一端相固定，另一連接板的兩端分別與所述主動輪輪軸及所述從動輪輪軸位于所述中心點連線另一側的一端相固定；且所述兩個連接板之中其一在朝向所述中心點連線一側側面上設有與用于確定所述輸電線路位置的地線視頻跟蹤系統相配合的攝像頭以及至少一個與用于檢測所述懸掛機構和所述輸電線路之間距離的超聲波測距系統相配合的超聲波雷達；
所述懸掛桿固定于所述主動輪背離所述中心點連線一側側面上。。
[0006]其中，所述懸掛桿與所述攝像頭及所述超聲波雷達位于所述中心點連線同一側。
[0007]其中，所述懸掛機構還包括一側掠翼，所述側掠翼呈半橢圓環狀，且與遠離所述懸掛桿的連接板相固定。
[0008]其中，所述超聲波雷達有兩個，所述兩個超聲波雷達分別位于所述攝像頭的兩側。
[0009]其中，所述懸掛桿由空心碳纖維材料制作而成。
[0010]其中，所述主動輪及所述從動輪均由尼龍材料制作而成。
[0011]本發明實施例還提供了一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機操作方法，其在前述的多旋翼無人機中實現，所述方法包括:
開啟所述多旋翼無人機升空垂直導航，通過攝像頭在地線視頻跟蹤系統中獲取輸電線路的影像，并根據所述獲取到的輸電線路的影像，確定所述輸電線路的位置；
根據所述確定的輸電線路的位置，調整所述多旋翼無人機飛行高度，直至所述獲取到的輸電線路的影像位于所述地線視頻跟蹤系統圖像區中預設的第一高度校準線及預設的第二高度校準線之間為止；
開啟超聲波雷達發射超聲波脈沖，通過超聲波測距系統實時檢測所述多旋翼無人機上懸掛機構與所述輸電線路之間的距離，并當檢測到所述懸掛機構與所述輸電線路之間的距離小于預設的閾值時，調整所述多旋翼無人機飛行狀態，使其緩慢降落至所述輸電線路上;
待所述多旋翼無人機落線成功后，停止所述多旋翼無人機的旋翼工作，啟動電機驅動系統驅動主動輪在所述輸電線路上滑行，實現所述多旋翼無人機自動巡線。
[0012]其中，所述方法進一步包括:
當所述多旋翼無人機預置的重力感應系統檢測到所述多旋翼無人機處于失重狀態時，確定所述多旋翼無人機落線失敗，則重新開啟所述多旋翼無人機升空垂直導航。
[0013]其中，所述預設的閾值為20cm。
[0014]實施本發明實施例，具有如下有益效果:
在本發明實施例中，由于多旋翼無人機可通過攝像頭采集確定地線視頻跟蹤系統中懸掛機構對輸電線路的相對高度，通過超聲波雷達對輸電線路定向發射可準確得到懸掛機構到輸電線路的水平距離，從而能夠確保多旋翼無人機的精確落線，并待多旋翼無人機落線成功后，進一步通過電機驅動系統使得驅動輪可在輸電線路上滑動，實現多旋翼無人機自動巡檢，從而降低了用電量，延長了續航時間，達到長時間穩定巡檢的目的。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，根據這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發明的范疇。
[0016]圖1為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機的正視平面結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機的后視平面結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機操作方法的流程圖；
圖4為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機操作方法應用場景中輸電線路位置校準的一平面示意圖；
圖5為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機操作方法應用場景中輸電線路位置校準的另一平面示意圖；
圖6為本發明實施例提供的基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機操作方法應用場景中輸電線路位置校準的又一平面示意圖；
圖中:1-懸掛桿，2-主動輪，3-從動輪，4-連接板，5-攝像頭，6-超聲波雷達，7-側掠翼，K-輸電線路，L-多旋翼無人機本體。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0018]本發明所提到的方向和位置用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內」、「外」、「頂部」、「底部」、「側面」等，僅是參考附圖的方向或位置。因此，使用的方向和位置用語是用以說明及理解本發明，而非對發明保護范圍的限制。
[0019]如圖1和圖2所示，為本發明實施例中，提出的一種基于超聲波精確落線巡檢的多旋翼無人機，其與輸電線路K相配合，多旋翼無人機包括本體L，本體L上部設有包括懸掛桿1、主動輪2、從動輪3和兩個連接板4的懸掛機構；其中，
主動輪2與從動輪3相平行設置，且二者形成的中心點連線與輸電線路K相平行；其中，主動輪2輪軸由本體L內的電機驅動系統驅動運動，使得主動輪2及從動輪3 二者外部分別形成的凹形圓環可同時與輸電線路K相滑動配合；
兩個連接板4相對設置于中心點連線的兩側，其中，一連接板3的兩端分別與主動輪2輪軸及從動輪3輪軸位于中心點連線一側的一端相固定，另一連接板3的兩端分別與主動輪2輪軸及從動輪3輪軸位于中心點連線另一側的一端相固定；且兩個連接板4之中其一在朝向中心點連線一側側面上設有與用于確定輸電線路K位置的地線視頻跟蹤系統相配合的攝像頭5以及至少一個與用于檢測懸掛機構和輸電線路K之間距離的超聲波測距系統相配合的超聲波雷達6 ；
懸掛桿I固定于主動輪2背離中心點連線一側側面上。
[0020]應當說明的是，電機驅動系統包括電源、馬達、無線接收器、傳動機構等部件組成，該傳動機構會與主動輪2輪軸相連，可通過多旋翼無人機的遙控器的指令，實現開啟、停止等動作功能，從而可由傳動機構帶動主動輪2輪軸轉動，使得主動輪2可在輸電線路K上來回運動進行自動巡檢，降低多旋翼無人機本體L的用電量，延長了續航時間，達到長時間穩定巡檢的目的。
[0021]應當說明的是，攝像頭4和超聲波雷達5均會采用導線與多旋翼無人機本體L的相關器件進行連接，從而實現各自與相應系統配合，如攝像頭4采集輸電線路K的位置圖像后，通過導線傳回給地線視頻跟蹤系統。
[0022]在一個實施例中，主要承載懸掛多旋翼無人機所需重力的懸掛桿I由空心碳纖維材料制作而成，主動輪2及從動輪3均由尼龍材料制作而成，兩個驅動輪2輪軸之間由第一連接板3和第二連接板4連接，可抵抗在偏風載荷下或多旋翼無人機偏航時產生在水平面內的