一种基于无人机的智能投放收取定滑轮的方法与流程

本发明涉及架空输电线路检修辅助器具技术领域，具体涉及一种基于无人机的智能投放收取定滑轮的方法。

背景技术：

架空输电线路检修是输电线路运行的保障，长期以来输电线路定滑轮的投放收取一直沿用人工攀登杆塔，使用抛钩后释放引线的方式进行，高空作业的危险性较高而且工作效率低，如何解决定滑轮在高空线路不用人直接操作是个值得深思的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于无人机的智能投放收取定滑轮的方法，以解决现有技术的问题，本发明解决定滑轮组高空线路检修时需要人为直接操作的问题，具有避免人高空作业和安全快速的优势。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于无人机的智能投放收取定滑轮的方法，采用定滑轮的电子智能挂钩总成及无人机配合进行投放和收取，所述定滑轮的电子智能挂钩总成包括挂钩本体，挂钩本体的底部连接有空心垂直碰杆，空心垂直碰杆的底部连接有定滑轮，所述挂钩本体为空腔结构，空腔结构的内部最上侧设置有电磁装置，空腔结构中还设置有线缆位置传感器以及电子控制执行单元；挂钩本体和空心垂直碰杆的连接处设置有安全锁止执行装置，安全锁止执行装置上连接有能够打开或关闭挂钩本体的挂口的安全锁止器，空心垂直碰杆中设置有投放位置传感器和电源；所述电源用于为电子控制执行单元、电磁装置、安全锁止执行装置、线缆位置传感器以及投放位置传感器供电；所述电子控制执行单元与电磁装置、安全锁止执行装置、投放位置传感器以及线缆位置传感器连接；当使用时，所述电磁装置与无人机底部投放平台上的水平承重碰杆v形部位的磁性吸片配合连接；

投放收取定滑轮的方法包括定滑轮的投放方法和定滑轮的收取方法；

所述定滑轮的投放方法包括以下步骤：

步骤1.1、将电磁装置与无人机底部投放平台上的水平承重碰杆v形部位的磁性吸片配合连接，然后操控无人机起飞，通过定滑轮的电子智能挂钩总成将定滑轮送至预定位置；

步骤1.2、定滑轮通过挂钩本体与高压地线线缆挂接；

所述定滑轮的收取方法包括以下步骤：

步骤2.1、无人机起飞至定滑轮位置，将无人机底部投放平台上的水平承重碰杆挂接至挂钩本体的挂口中；

步骤2.2、操控无人机起飞将定滑轮的电子智能挂钩总成带回地面。

进一步地，空腔结构中还设置有遥控接收装置，所述遥控接收装置通过无线方式与地面控制台相连，所述遥控接收装置通过电源供电，且电子控制执行单元与遥控接收装置相连。

进一步地，所述电源为聚合物锂电池组。

进一步地，投放位置传感器设置在距离空心垂直碰杆底部10-30cm的位置。

进一步地，无人机底部投放平台上设置有卷扬设备，卷扬设备上连接有软索，水平承重碰杆连接在软索的自由端。

进一步地，步骤1.1具体为：将无人机底部投放平台的软索通过卷扬设备卷起后，收纳在无人机下部；定滑轮通过电磁装置固定在水平承重横杆v形部位的磁性吸片上；然后调整无人机的高度和速度，使之相对于定滑轮保持稳定状态；操作人员通过无人机控制器发出释放软索的指令，则投放平台的卷扬设备将软索放出，直至软索全部释放，卷扬设备自动停止。

进一步地，步骤1.2具体为：通过无人机的多视觉图像定位系统观察位置情况；并通过无人机控制器控制无人机悬停到高压地线线缆正上方；使空心垂直碰杆设置投放位置传感器的位置碰触高压地线线缆，并且高压地线线缆处于挂钩本体开口一侧的位置；再通过视觉定位系统及投放位置传感器的信号，操作人员通过电子控制执行单元发出电磁装置去磁的指令；则定滑轮与水平承重横杆分离，下面的空心垂直碰杆通过重力作用沿着高压地线线缆垂直下落，挂钩本体钩住高压地线线缆，当高压地线线缆触碰线缆位置传感器后，线缆位置传感器信号传递给电子控制执行单元，电子控制执行单元控制开启安全锁止执行装置将安全锁止器启动，将挂钩本体封闭。

进一步地，步骤2.1具体为：控制无人机到预定位置，通过无人机控制器发出释放软索的指令，卷扬设备将软索放出直至软索全部释放，卷扬设备自动停止；使水平承重碰杆对着空心垂直碰杆，操作人员通过地面控制站发出开启安全锁止执行装置的指令，通过电子控制执行单元打开安全锁止器，通过多视觉图像定位系统，使水平承重碰杆处于挂钩本体开口一侧的位置，控制无人机位置，使水平承重碰杆沿着空心垂直碰杆进入挂钩本体内。

进一步地，步骤2.2具体为：通过无人机的飞行拉力，将定滑轮带离高压地线线缆；在无人机降落前，操作人员通过无人机控制器发出收回软索的指令，卷扬设备将软索回卷，直至软索全部收回，卷扬设备自动停止，然后降落至地面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

当投放位置传感器接触线缆，并且线缆处于挂钩本体开口一侧的位置时，可以通过投放位置传感器将信号传递给电子控制执行单元，电子控制执行单元控制电磁装置消磁，则空心垂直碰杆自由下落，使线缆卡入挂钩本体的挂口中，当线缆触碰线缆位置传感器后，线缆位置传感器信号传递给电子控制执行单元，电子控制执行单元控制开启安全锁止执行装置，安全锁止器启动，将挂钩封闭，本发明与无人机空中收放平台结合，解决需要人工在高空环境下抛钩、取钩操作，具有避免人高空作业的危险性和提高效率的技术效果。

进一步地，通过设置遥控接收装置，也可以通过手动控制遥控接收装置控制电磁装置消磁。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明总体结构原理示意图；

图3为本发明的应用流程示意图。

其中：1、挂钩本体；11、电磁装置；12、遥控接收装置；13、安全锁止执行装置；14、安全锁止器；15、电子控制执行单元；16、线缆位置传感器；2、空心垂直碰杆；21、投放位置传感器；22、电源；3、定滑轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1，一种定滑轮的电子智能挂钩总成，包括挂钩本体1，所述挂钩本体1为空腔结构，空腔结构的下部一体连接有空心垂直碰杆2，所述空心垂直碰杆内安装有独立的电源32和投放位置传感器31；所述空腔结构内安装有电磁装置11、线缆位置传感器16、遥控接收装置12、电子控制执行单元(ecu)15、安全锁止执行装置13；所述挂钩本体1具有的挂口处安装有安全锁止器14，所述安全锁止执行装置13连接安全锁止器14；所述电子控制执行单元15连接电磁装置11、安全锁止执行装置13、遥控接收装置12、线缆位置传感器16、电源32；所述电源32连接遥控接收装置12、安全锁止执行装置13、线缆位置传感器16；所述电子定滑轮总成还配有与遥控接收装置12无线连通的地面控制台；所述电源32为聚合物锂电池组，当使用时，所述电磁装置11与无人机底部投放平台上的水平承重碰杆v形部位的磁性吸片配合连接，无人机底部投放平台上设置有卷扬设备，卷扬设备上连接有软索，水平承重碰杆连接在软索的自由端。

本发明实施例中挂钩本体1由材质适合的2片合金或金属材料组成多片式层状结构，使其内部产生空腔，以达到安装相关电子设备和减重的作用，能够达到标定1.5t的拉力测试。定滑轮垂直碰杆内部为空心，安装独立的电源22及投放位置传感器21。电源22成分为锂聚合物电池，为挂钩上所有的电子设备提供电力。无人机精准投放收取定滑轮时，水平承重碰杆碰触垂直碰杆后，垂直碰杆内的投放位置传感器21为操作人员提供相应信息。挂钩上所有相关联的电子设备的连接都通过线缆连接，仅遥控接收装置12与地面控制台为2.4g的无线连接。可以手动通过遥控接收装置12控制电磁装置11的开关，接通或关闭电源，使电磁装置11产生或消除磁力，和无人机轻量化空中收放平台上的水平承重碰杆v形底部的磁性吸片相吸相斥，达到稳定结合或分离的效果。电磁装置11位置的下部是一处空腔，内部安装线缆位置传感器16、遥控接收装置12和电子控制执行单元15。当线缆触碰线缆位置传感器16后，线缆位置传感器16信号传递给电子控制执行单元15，电子控制执行单元15控制延时2秒开启安全锁止执行装置13，安全锁止器14启动，将挂钩封闭。地面操作人员也可通过遥控装置控制电子控制执行单元15，解除挂钩封闭状态，以便于无人机进行精准收取定滑轮。这些电子信息都将回传到地面站并可显示定滑轮挂钩的实时状态。

在实际操作中，当投放位置传感器21接触线缆，并且线缆处于挂钩本体1开口一侧的位置时，可以通过手动控制遥控接收装置12控制电磁装置11消磁，也可以通过投放位置传感器21将信号传递给电子控制执行单元15，电子控制执行单元15控制电磁装置11消磁，则空心垂直碰杆2自由下落，使线缆卡入挂钩本体1的挂口中，当线缆触碰线缆位置传感器16后，线缆位置传感器16信号传递给电子控制执行单元15，电子控制执行单元15控制延时2秒开启安全锁止执行装置13，安全锁止器14启动，将挂钩封闭。

本发明可以跟地面控制站或设备(手机)配合，解决定滑轮挂钩安全锁止执行装置的开闭，与无人机空中收放平台结合，解决需要人工在高空环境下抛钩、取钩操作，具有避免人高空作业的危险性和提高效率的技术效果。

下面对本发明的操作过程做详细描述：

在使用时，采用无人机对定滑轮的电子智能挂钩总成进行投放，将电子智能挂钩总成应用于架空输电线路检修中，具体过程如下：

将电子智能挂钩总成通过无人机底部投放平台与无人机连接；

1.无人机起飞将定滑轮送至预定位置；

2.定滑轮通过挂钩与待接触物挂接；

3.控制定滑轮与无人机脱离；

以及：作业完成后；

4.无人机起飞至定滑轮位置与定滑轮连接；

5.定滑轮与接触物分离；

6.无人机起飞带着定滑轮回到地面。

其中，定滑轮通过投放平台与无人机连接：将无人机底部设置的投放平台的软索通过卷扬设备卷起后，收纳在无人机底部；定滑轮通过电磁装置11固定在承重水平横杆v形部位的磁性吸片上；

无人机起飞将定滑轮送至预定位置包括：调整无人机的高度和速度，使之相对于定滑轮保持稳定状态；操作人员通过无人机控制器发出释放软索的指令；投放平台的卷扬设备将软索放出，直至软索全部释放；软索末端的传感器探测到软索顶端的位置信息后，卷扬设备自动停止；

定滑轮与待接触物挂接包括：通过无人机的多视觉图像定位系统观察位置情况；并通过无人机控制器控制无人机悬停到高压线路地线正上方；使定滑轮的空心垂直碰杆2的10-30cm处碰触地线线缆，即投放位置传感器21碰触线缆，并且地线线缆处于定滑轮挂钩本体开口一侧的位置；再通过视觉定位系统及投放位置传感器21的信号，操作人员通过电子控制执行单元15发出电磁装置去磁的指令；则定滑轮与承重水平横杆分离，下面的空心垂直碰杆2通过重力作用沿着线缆垂直下落，挂钩本体1钩住线缆，挂钩本体1上的安全锁止执行装置13驱动安全锁止器14将挂口锁止；

控制定滑轮与无人机脱离包括：

无人机空中精准投放过程完成离开定滑轮后至降落前；通过无人机控制器发出收回软索的指令，卷扬设备将软索以一定速率回卷，直至软索全部收回，传感器探测到软索底端的位置信息后，卷扬设备自动停止。

无人机起飞与定滑轮连接包括：无人机再次起飞；控制无人机到预定位置，再通过无人机控制器发出释放软索的指令，卷扬设备将软索放出直至软索全部释放，传感器探测到软索顶端的位置信息后，卷扬设备自动停止；再控制使投放平台上收放装置的水平承重碰杆对着高压线路地线上定滑轮下面的垂直碰杆，操作人员通过地面控制站发出开启安全锁止器14的指令，使安全锁止器14回置于挂钩本体1内。

定滑轮与接触物分离包括：通过多视觉图像定位系统，使水平承重碰杆处于定滑轮挂钩本体1开口一侧的位置，以水平承重碰杆直接碰触垂直碰杆后；水平承重碰杆沿着垂直碰杆进入钩体内，通过无人机的前飞拉力，将定滑轮带离地线线缆；

无人机起飞带定滑轮回到地面包括：无人机空中精准回收过程完成后，在降落前，操作人员通过无人机控制器发出收回软索的指令，卷扬设备将软索回卷，直至软索全部收回，传感器探测到软索底端的位置信息后，卷扬设备自动停止，降落至地面。

本申请实施例中包括两个阶段，第一节阶段精准投放，第二阶段精准收取，第一节阶段具体是：无人机起飞前，软索通过卷扬设备卷起收纳在无人机下部，定滑轮通过电磁装置固定在水平承重横杆v型部位底部的磁性吸片上。起飞后，当无人机高度和速度稳定时，操作人员通过地面控制站发出释放软索的指令，卷扬设备将软索以一定速率放出，直至软索全部释放，传感器探测到软索顶端的位置信号后，卷扬设备自动停止。通过多视觉图像定位系统，控制无人机悬停到高压线路地线上方，并且使地线线缆的位置处于定滑轮挂钩开口一侧，以定滑轮垂直碰杆10cm-30cm处碰触地线线缆；通过视觉定位系统及投放位置传感器的信号，操作人员通过地面控制站发出电磁装置去磁的指令，通过电子控制执行单元进行去磁操作，定滑轮与投放平台水平承重横杆分离，空心垂直碰杆2通过重力作用沿着线缆垂直下落，挂钩本体1钩住线缆，挂钩本体1内的安全机构锁止。无人机空中精准投放过程完成后，在降落前，操作人员通过地面控制站发出收回软索的指令，卷扬设备将软索以一定速率回卷，直至软索全部收回，传感器探测到软索底端的位置信号后，卷扬设备自动停止。

第二阶段：无人机进行智能收取。无人机起飞前，软索通过卷扬设备卷起收纳在无人机下部。起飞后，当无人机高度和速度稳定时，操作人员通过地面控制站发出释放软索的指令，卷扬设备将软索以一定速率放出，直至软索全部释放，传感器探测到软索顶端的位置信号后，卷扬设备自动停止。控制无人机的飞行，使投放平台上的水平承重碰杆对准高压线路地线上定滑轮连接的空心垂直碰杆2，操作人员通过地面控制站对电子智能挂钩总成发出开启安全锁止执行装置13的指令，使安全锁止器14回置于钩体内。通过多视觉图像定位系统，使水平承重碰杆处于定滑轮挂钩本体开口一侧，以水平承重碰杆直接碰触垂直碰杆，碰触后，无人机仍然以一定的安全速度前飞，水平承重碰杆沿着垂直碰杆进入挂钩本体内，通过无人机的上升及前飞拉力，将定滑轮带离地线线缆。无人机空中精准收取过程完成后，在降落前，操作人员通过地面控制站发出收回软索的指令，卷扬设备将软索以一定速率回卷，直至软索全部收回，传感器探测到软索底端的位置信号后，卷扬设备自动停止。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。