[發(fā)明專利]自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人和避障方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810192099.8
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108321722B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張秋雁;曾華榮;楊忠;徐浩;胡國雄;韓家明;王煒;陶坤;陳德權(quán);張俊瑋;丁超
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責任公司
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02;A01G3/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人，其特征在于：包括為空中機器人提供飛行動力的多旋翼平臺(1)、固定連接在多旋翼平臺(1)正下方的機身(2)、與機身(2)縱向軸平行且固連于機身(2)前端的中臂(4)、與機身(2)縱向軸平行且固連于機身(2)后端的后臂(5)、通過內(nèi)置驅(qū)動電機的縱向彎曲關(guān)節(jié)(11)與中臂(4)連接的前臂(3)、固連于前臂(3)前端的刀具組件(6)、固連于后臂(5)后端的電池組(7)、安裝于多旋翼平臺(1)上部中心的激光雷達(8)、布置在機身(2)底部的測高雷達(10)，多旋翼平臺(1)前側(cè)、兩側(cè)和電池組(7)后側(cè)均布置有攝像頭(9)，所述自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人的避障方法步驟如下：

1)安裝激光雷達(8)使其激光掃描線略高于多旋翼旋轉(zhuǎn)平面，通過激光雷達(8)對周圍環(huán)境進行360度水平掃描，探測并感知空中機器人四周物體到激光雷達(8)的距離；

2)攝像頭(9)獲取空中機器人前后左右的環(huán)境影像并送入信號處理器，然后采用機器視覺算法對輸電線路通道內(nèi)外的導線、桿塔、樹木和其它物體進行識別與圖像定位，其中，桿塔包含絕緣子和金具，其它物體包括建筑物、橋梁和山巒地形；

3)將步驟1)所感知的二維距離信息與步驟2)所識別的障礙物信息進行融合，獲得障礙物的距離信息進行空中機器人主動避障：

——若所感知的障礙物為導線、桿塔、通道外樹木和其它物體，且這些障礙物與空中機器人的距離≤預設(shè)的安全距離閾值，即令空中機器人實施主動避障控制，同時向地面監(jiān)控站發(fā)送安全告警信息；

——若所感知的障礙物為通道內(nèi)的樹木，則空中機器人實施清障，同時向地面監(jiān)控站發(fā)送清障動作信息；

——除了上述兩種情況外，無需避障控制；

4)通過向下安裝的測高雷達(10)探測空中機器人相對地面的高度，將此相對高度用于空中機器人的高度保持，以及進行空中機器人主動避障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人，其特征在于：還包括相互連接的信號處理器、飛行控制器和通信模塊；激光雷達(8)、攝像頭(9)和測高雷達(10)連接到信號處理器的信號輸入端，飛行控制器連接到多旋翼平臺(1)的動力模塊、縱向彎曲關(guān)節(jié)(11)的驅(qū)動電機、刀具組件(6)內(nèi)的刀具控制器以及慣性測量單元、氣壓高度計、衛(wèi)星導航接收機，通信模塊用于傳輸飛行數(shù)據(jù)與機載圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人，其特征在于：機身(2)為前后狹長結(jié)構(gòu)，空中機器人為左右對稱結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人，其特征在于：電池組(7)包括向刀具組件(6)、多旋翼平臺(1)、縱向彎曲關(guān)節(jié)(11)、信號處理器、飛行控制器和機載傳感器供電的電池。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動避障的可縱向彎曲樹障清理空中機器人，其特征在于：前臂(3)為兩段結(jié)構(gòu)，并通過保護關(guān)節(jié)(12)連接為一體，保護關(guān)節(jié)(12)包括固定叉(1201)、十字軸(1202)、活動叉(1203)、圓柱套(1204)、彈簧(1205)和螺釘(1206)，固定叉(1201)、活動叉(1203)、圓柱套(1204)均為中空圓柱形，十字軸(1202)分別通過軸承與固定叉(1201)的前部、活動叉(1203)的后部連接，由此構(gòu)成萬向節(jié)，固定叉(1201)的后部與前臂(3)的后段固連，圓柱套(1204)的前部與前臂(3)的前段固連，圓柱套(1204)的后部以可軸向滑動、可相對旋轉(zhuǎn)的套筒形式與活動叉(1203)的前部連接，彈簧(1205)為圓柱形，以包裹形式安裝于固定叉(1201)、活動叉(1203)和圓柱套(1204)的外部，彈簧(1205)的兩端通過兩螺釘(1206)分別與固定叉(1201)和圓柱套(1204)固連。