[發(fā)明專利]電力巡線無人機無線充電中繼站、充電飛控系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-01-31
• 公開（公告）號: CN111268126A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 周洪;要若天;陳晶;朱傲
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64F1/00;B60L53/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

公開了一種電力巡線無人機無線充電中繼站、充電飛控系統(tǒng)及方法，所述無人機無線充電中繼站，包括：充電平臺，其設置在輸電塔上，所述充電平臺上具有給無人機充電的無線充電區(qū)域；電磁鎖緊裝置，用于在無人機充電時產(chǎn)生磁性吸引力將無人機吸附在所述充電平臺上，和在無人機起飛時產(chǎn)生磁性排斥力使無人機彈射起飛；夾緊裝置，用于從橫向和縱向方向夾緊無線充電區(qū)域上的無人機；CT取電裝置，從輸電線上取電給充電平臺、電磁鎖緊裝置和夾緊裝置供電；控制器，連接無線充電區(qū)域內無線充電系統(tǒng)發(fā)射端、電磁鎖緊裝置和夾緊裝置。無人機自動尋找最近的無線充電中繼站進行電能補給，進行長距離不間斷自主巡線。

技術領域

本發(fā)明屬于無人機電力巡線領域，具體涉及一種具有塔上無線充電的巡線無人機穩(wěn)定降落與起飛系統(tǒng)。

背景技術

電力輸電線路部件的老化、自然環(huán)境災害和外部人為損壞對電網(wǎng)輸電線路的安全和穩(wěn)定運行形成了嚴峻挑戰(zhàn)。常規(guī)的人工檢查方法不僅效率低，而且影響偏遠地區(qū)的巡檢人員人身安全。隨著無人機技術的高速發(fā)展，多旋翼無人機已經(jīng)開始逐步應用于電力設備巡檢。但是人工操控無人機巡檢的效率和質量取決于無人機操作員的技術水平，一定程度上容易造成失誤，運行中難免發(fā)生事故。而且，單電池無人機續(xù)航能力有限，無法進行長時間、長距離巡檢工作。

發(fā)明內容

針對長距離電力線路巡檢的應用需求，本發(fā)明以巡檢無人機為載體，設計了具有塔上無線充電的巡線無人機穩(wěn)定降落與起飛系統(tǒng)。本發(fā)明中的無人機可以根據(jù)輸電塔架的坐標信息，實現(xiàn)預設航跡點的自主飛行。并且，通過在固定距離的電力塔架上安裝本發(fā)明的無線充電中繼站，使得無人機根據(jù)自身電池情況，自主請求中繼站坐標，飛行到最近的中繼站中進行無線充電。本發(fā)明的定位桿裝置與電磁鎖定裝置將保證充電過程中的無人機保持穩(wěn)定，以便對準無線充電線圈，實現(xiàn)高功率的安全充電。因此本發(fā)明對于提升無人機在長距離不間斷電力巡線中的實際應用有著至關重要的作用。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一方面，提供一種無人機無線充電中繼站，包括：

充電平臺，其設置在輸電塔上，所述充電平臺上具有給無人機充電的無線充電區(qū)域；

電磁鎖緊裝置，用于在無人機充電時產(chǎn)生磁性吸引力將無人機吸附在所述充電平臺上，和在無人機起飛時產(chǎn)生磁性排斥力使無人機彈射起飛；

夾緊裝置，其包括橫行夾緊機構和縱向夾緊機構，所述橫行夾緊機構包括橫向導軌，置于所述橫向導軌上的兩根橫向滑動桿，以及驅動所述兩根橫向滑動桿在所述橫向導軌上相向運動或反向運動的第一驅動組件；所述縱向夾緊機構包括縱向導軌、置于所述縱向導軌上的兩根縱向滑動桿，以及驅動所述兩根縱向滑動桿在所述縱向導軌上相向運動或反向運動的第二驅動組件；

CT取電裝置，從輸電線上取電給充電平臺、電磁鎖緊裝置和夾緊裝置供電；

控制器，連接無線充電區(qū)域內無線充電系統(tǒng)發(fā)射端、電磁鎖緊裝置和夾緊裝置。

在上述的無人機無線充電中繼站，所述橫向滑動桿和所述縱向滑動桿上設有壓力傳感器。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供一種電力巡線無人機無線充電飛控系統(tǒng)，包括：所述的無人機無線充電中繼站；無人機；和地面監(jiān)測站。

根據(jù)本發(fā)明實施例的又一方面，提供一種電力巡線無人機無線充電飛控系統(tǒng)的控制方法，包括：

在巡線過程中實時監(jiān)測無人機電池剩余電量；

如果電池低于閾值，則發(fā)送實時坐標至地面監(jiān)測站，請求和獲取最近的無人機無線充電中繼站位置，然后自主導航至該無線充電中繼站；

無人機落在充電平臺上后，無人機飛控系統(tǒng)將發(fā)送降落指令給無線充電中繼站的控制器，控制器控制電磁鎖緊裝置產(chǎn)生磁性吸引力將無人機吸附在充電平臺上；同時，控制器控制夾緊裝置的第一驅動組件和第二驅動組件運行，使兩個橫向滑動桿和兩個縱向滑動桿分別相向滑動，將無人機夾緊在無線充電區(qū)域；