[發明專利]一種基于無人機的巡檢機器人控制系統及方法

在審

• 申請號: 201711041002.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107703959A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 丁偉
• 申請（專利權）人: 成都意町工業產品設計有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 卿誠

技術領域

本發明涉及輸電線巡檢領域，尤其是一種基于無人機的巡檢機器人控制系統。

背景技術

高壓輸電線路故障而引發停電，給人民生活、工業企業和國家造成了巨大的經濟損失。需要及時發現輸電線路的隱患和缺陷，并進行修復，防患于未然，必須對輸電線進行定期的巡檢。 輸電線路的缺陷主要有斷股、松股、生銹、缺損、缺失、移位、雷擊、污穢、磨損、腐蝕等，尤其是輸電線路上金具的氧化腐蝕、接頭松動以及絕緣子老化、開裂和擊穿等缺陷及故障嚴重威脅輸電系統的安全運行。

高壓輸電線路巡檢是為了掌握線路的運行狀況,及時發現設備缺陷和沿線情況,為線路維修提供資料。目前,高壓輸電線路巡檢有人工巡檢和直升機巡檢兩種方式。人工巡檢即由巡線工人采用目測方法沿線路逐塔巡檢,地面巡視與登塔檢查相結合。這種方式勞動強度大、費用高且危險性較大。直升機巡檢又稱航測法,指直升機攜帶紅外熱像儀及可見光攝像機等設備進行巡檢。其優點是巡線效率高,對于高海拔、高寒地區及人跡罕至的路段可進行巡檢,缺點是巡線費用昂貴,巡檢質量受到氣候等因素的影響。

巡檢機器人是一種近距離巡檢線路和修復缺陷的工具。 巡檢機器人以高壓輸電線路的地線為作業路徑，通過利用各種傳感器及其檢測獲得外部環境信息，實現自我定位，判定自身狀態，根據目標進行軌跡規劃運動，完成巡檢任務。機器人在執行巡檢任務時，由工作人員在地面工作站通過無線通信來進行監控。

現有的巡檢機器人存在以下的缺陷：1、在越障中需要進行復雜的操作，無法快速通過，巡檢效率低；2、巡檢機器人無法自動上下輸電線；3、直升機巡檢成本高，同時檢測裝置與輸電線的距離遠，易受環境的影響。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種基于無人機的巡檢機器人控制系統，通過多種傳感器，檢測和控制無人機和巡檢機器人的工作，控制無人機將巡檢機器人上下輸電線，并避開現有巡檢機器人繁瑣的越障方式，基于無人機快速和方便的越過障礙和鐵塔，有效的提高巡檢機器人的巡檢效果。

本發明采用的技術方案如下：

本發明一種基于無人機的巡檢機器人控制系統，其特征在于：包括上線模塊、行走模塊、越障模塊和下線模塊；所述上線模塊，用于控制無人機將巡檢機器人提到輸電線上；所述行走模塊，用于牽引巡檢機器人在輸電線上行走；所述越障模塊，用于控制機器人越過輸電線上的障礙；所述下線模塊，用于控制無人機將機器人降落到地面。

進一步，所述上線模塊包括定位單元、第一感應單元和第一控制單元；定位單元包括視覺傳感器，通過視覺傳感器獲得目標圖像，計算目標的位置；所述感應單元，用于感應巡檢機器人的行走輪是否接觸輸電線；第一控制單元，用于控制無人機上升，調整無人機的姿態和飛行。

進一步，所述行走模塊包括牽引夾角檢測單元、第二感應單元和第二控制單元；所述牽引夾角檢測單元包括傾角傳感器，傾角傳感器用于檢測無人機與巡檢機器人之間牽引線，牽引線與水平線之間的夾角；第二感應單元，用于檢測巡檢機器人的行走輪是否離開輸電線；第二控制單元，用于計算無人機為機器人提供的牽引力，以及對應無人機的速度和姿態，發送到飛控系統。

進一步，所述越障模塊包括障礙物檢測單元和第三控制單元；所述障礙物檢測單元包括圖像傳感器和超聲波傳感器；所述圖像傳感器，用于識別障礙物；所述超聲波傳感器，用于檢測障礙物的體積；所述第三控制單元，用于判斷障礙物的體積，選擇越長執行方式，控制無人機進行越障。

進一步，所述下線模塊包括第四控制單元和執行單元；所述第四控制單元，用于控制無人機，將巡檢機器人降落到地面；所述執行單元，用于將無人機和巡檢機器人之間的牽引線松開。

本發明一種基于無人機的巡檢機器人控制方法，包括以下步驟：

S1：當接收到巡檢開始指令，將無人機和巡檢機器人通過牽引線連接，無人機上升，無人機通過定位單元找到目標輸電線的位置，到達輸電線上方，調整無人機的姿態，將巡檢機器人的行走輪和輸電線對應接觸，巡檢機器人停放在輸電線上；

S2：將無人機飛行在巡檢機器人的前方，調整無人機的牽引線與水平線之間的夾角，計算牽引力，同時在牽引中，根據輸電線的傾角，調整牽引力，牽引機器人在輸電線上行走；

S3：當越到輸電線上的障礙物時，檢測障礙物的體積，當障礙物的體積小于預設值，直接通過牽引力，越過障礙，當障礙物的體積大于預設值時，直接將機器人向上提升，越過障礙物；當越到鐵塔時，直接將機器人向上提升，繞過鐵塔，將機器人放在輸電線上，繼續巡檢；