基于自主无人机的智能架线系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922356669.5 (22)申请日 2019.12.25 (73)专利权人 上海市南电力 （集团） 有限公司 地址 201199 上海市闵行区顾戴路2500号 (72)发明人 吴佳青魏栋陈尤赵晓锋 徐海斌李轶伦王强曹重华 沈军杨雅婷居乃谦贺金俊 颜其明胡士强余秋语洪培钦 席永辉陈强 (74)专利代理机构 上海交达专利事务所 31201 代理人 王毓理王锡麟 (51)Int.Cl. G05D 1/10(2006.01) H02G 1/04(2006.01) (54)实用新。

2、型名称 基于自主无人机的智能架线系统 (57)摘要 一种基于自主无人机的智能架线系统， 包 括： 机载控制器、 智能滑车架线弓、 实时动态地面 基站和地面遥控器， 其中： 机载控制器分别与实 时动态地面基站和地面遥控器相连， 智能滑车架 线弓与机载控制器相连。 本装置能够在实时动态 信息出现扰动、 不够准确时对架线弓进行精确定 位， 结合本身的边缘计算能力； 基于二维激光雷 达的几何迭代避障电路实时监测飞行通道内的 障碍物信息， 提升了飞行过程的安全性； 还添加 了手控脱钩、 自主脱钩、 一键手自动切换等安全 保障手段， 提升了自主作业过程中的可控性与安 全性。 权利要求书1页 说明书3页 附。

3、图3页 CN 211427156 U 2020.09.04 CN 211427156 U 1.一种基于自主无人机的智能架线系统， 其特征在于， 包括： 机载控制器、 智能滑车架 线弓、 实时动态地面基站和地面遥控器， 其中： 机载控制器分别与实时动态地面基站和地面 遥控器相连， 智能滑车架线弓与机载控制器相连。 2.根据权利要求1所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述的智能滑车 架线弓包括： 滑轮、 轨道、 滑轮锁和架线弓， 其中： 滑轮设置于轨道内， 滑轮锁设置于轨道上， 架线弓对称设置于轨道顶部两侧。 3.根据权利要求2所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述。

4、的滑轮内置 微波电路。 4.根据权利要求1所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述的机载控制 器包括： 控制装置、 无人机飞控、 电源和脱钩装置， 其中： 电源分别与控制装置和脱钩装置相 连， 无人机飞控分别与控制装置和脱钩装置相连。 5.根据权利要求4所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述的控制装置 包括： 板载计算机和分别与其相连的实时动态移动端设备、 二维激光雷达、 深度图像相机， 其中： 实时动态移动端设备与实时动态地面基站相连。 6.根据权利要求4所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述的脱钩装置 包括： 脱钩舵机、 稳压电路、 摇臂和连杆。

5、结构， 其中： 脱钩舵机与无人机飞控的脉冲宽度调制 输出接口相连。 7.根据权利要求1所述的基于自主无人机的智能架线系统， 其特征是， 所述的实时动态 地面基站设有用于与实时动态移动端设备相连的电台。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211427156 U 2 基于自主无人机的智能架线系统 技术领域 0001 本实用新型涉及的是一种电力架线领域的技术， 具体是一种基于自主无人机的智 能架线系统。 背景技术 0002 目前， 世界上展放导引绳的飞行器主要有如下四种： 飞艇、 动力伞、 无人机和直升 机。 国内电力行业中使用最广泛的架线无人机， 为飞手纯手动遥控的架线无人机， 占架线无 人机的 。

6、95以上。 大部分该类无人机由航拍无人机或通用型无人机平台改装而来， 其不足 之处为： 对部分操作人员存在较大的安全隐患， 对操控手操控技能要求高， 自动化程度低， 缺少紧急故障处理程序。 实用新型内容 0003 本实用新型针对现有技术存在的上述不足， 提出一种基于自主无人机的智能架线 系统， 基于深度图像相机的视觉辅助定位技术能够在实时动态信息出现扰动、 不够准确时 对架线弓进行精确定位， 结合本身的边缘计算能力； 基于二维激光雷达的几何迭代避障电 路实时监测飞行通道内的障碍物信息， 提升了飞行过程的安全性； 还添加了手控脱钩、 自主 脱钩、 一键手自动切换等安全保障手段， 提升了自主作业过。

7、程中的可控性与安全性。 0004 本实用新型是通过以下技术方案实现的： 0005 本实用新型包括： 机载控制器、 智能滑车架线弓、 实时动态地面基站和地面遥控 器， 其中： 机载控制器分别与实时动态地面基站和地面遥控器相连， 智能滑车架线弓与机载 控制器相连。 0006 所述的智能滑车架线弓包括： 滑轮、 轨道、 滑轮锁、 架线弓、 有源信标和智能架线系 统， 其中： 滑轮设置于轨道内， 滑轮锁设置于轨道上， 架线弓对称设置于轨道顶部两侧。 0007 所述的滑轮内置微波电路。 0008 所述的机载控制器包括： 控制装置、 无人机飞控、 电源和脱钩装置， 其中： 电源分别 与控制装置和脱钩装置相。

8、连， 无人机飞控分别与控制装置和脱钩装置相连。 0009 所述的控制装置包括： 板载计算机和分别与其相连的实时动态移动端设备、 二维 激光雷达、 深度图像相机， 其中： 实时动态移动端设备与实时动态地面基站相连。 0010 所述的脱钩装置包括： 脱钩舵机、 稳压电路、 摇臂和连杆结构， 其中： 脱钩舵机与无 人机飞控的脉冲宽度调制输出接口相连。 0011 所述的实时动态地面基站设有用于与实时动态移动端设备相连的电台。 0012 技术效果 0013 与现有技术相比， 本装置能够在实时动态信息出现扰动、 不够准确时对架线弓进 行精确定位， 结合本身的边缘计算能力， 即提升了架线作业的成功率与效率的。

9、同时， 基于二 维激光雷达的几何迭代避障电路实时监测飞行通道内的障碍物信息， 提升了飞行过程的安 全性； 还添加了手控脱钩、 自主脱钩、 一键手自动切换等安全保障手段， 提升了自主作业过 说明书 1/3 页 3 CN 211427156 U 3 程中的可控性与安全性。 附图说明 0014 图1为本实用新型智能滑车架线弓结构图； 0015 图2为本实用新型机载控制器硬件框图； 0016 图3为本实用新型运行框架图； 0017 图4为本实用新型工作流程图； 0018 图中： 机载控制器1、 智能滑车架线弓2、 实时动态地面基站3、 地面遥控器4、 板载计 算机5、 实时动态移动端设备6、 二维激光。

10、雷达7、 深度图像相机8、 脱钩装置9、 电源10、 无人机 飞控11、 滑轮12、 轨道13、 滑轮锁14、 架线弓15。 具体实施方式 0019 如图1所示， 为本实施例涉及的一种基于自主无人机的智能架线系统， 其中包含： 机载控制器1、 智能滑车架线弓2、 实时动态地面基站3和地面遥控器4， 其中： 机载控制器1分 别与实时动态地面基站3和地面遥控器4相连， 智能滑车架线弓2与机载控制器1相连。 0020 所述的智能滑车架线弓2包括： 滑轮12、 轨道13、 滑轮锁14和架线弓15， 其中： 滑轮 12设置于轨道13内， 滑轮锁14设置于轨道13上， 架线弓15对称设置于轨道13顶部两侧。

11、。 0021 所述的滑轮12内置微波电路， 当检测到正前方有物体时， 将架线弓15张开。 0022 所述的轨道13上设有红外线检测电路， 当检测到线缆滑落时， 滑轮索14关闭。 0023 所述的机载控制器1包括： 控制装置、 无人机飞控11、 电源10和脱钩装置9， 其中： 电 源10分别与控制装置和脱钩装置9相连， 无人机飞控11通过脉冲宽度调制输出接口和脱钩 装置9相连， 控制装置与无人机飞控11相连。 0024 所述的控制装置包括： 板载计算机5和分别通过USB接口以及UART串口与其相连的 实时动态移动端设备6、 二维激光雷达7、 深度图像相机8， 其中： 实时动态移动端设备6与实 时。

12、动态地面基站3相连， 板载计算机5通过ROS-SDK对无人机飞控11进行位置及偏航角控制。 0025 所述的脱钩装置9包括： 脱钩舵机、 稳压电路、 摇臂和连杆结构， 其中： 脱钩舵机与 无人机飞控的脉冲宽度调制输出接口相连。 0026 所述的实时动态地面基站3设有用于与实时动态移动端设备6相连的电台。 0027 所述的脱钩舵机采用型号为Futaba S3003的PWM类型的舵机。 0028 所述的板载计算机5采用型号为NVIDIA Jetson TX2的微型计算机类型的装置。 0029 所述的深度图像相机8采用型号为Intel realsense D435i的多模态相机类型的 装置。 003。

13、0 所述的实时动态地面基站4和实时动态移动端设备6采用型号为华测i50的GPS类 型的装置。 0031 所述的二维激光雷达7采用型号为Slamtec S1的激光测距仪类型的装置。 0032 所述的电源10为锂电池。 0033 本实施例智能架线系统运行在板载计算机5上的ROS(机器人操作系统)环境中。 实 时动态移动端设备6输出的信息由报文解析节点解析并将无人机飞控11的差分位置信息输 出到环境中。 二维激光雷达7同样将点云信息输出到环境中， 深度图像相机8将深度图信息 说明书 2/3 页 4 CN 211427156 U 4 及颜色信息输出到环境中。 架线弓15检测及目标点输出节点订阅深度图与。

14、RGB图， 输出架线 弓15中央位置与当前无人机飞控位置的差值。 障碍物检测与路径规划节点订阅二维激光雷 达7数据， 输出是否进入避障程序的标志位以及避障的目标路径点。 飞行任务执行节点接收 架线弓15检测节点及障碍物检测与路径规划节点的输出信息， 向无人机飞控发布具有最大 速度限制的位置及偏航指令。 0034 本装置具体控制过程包括起飞、 粗调、 精调、 穿越、 脱钩五个步骤。 具体为： 挂上引 导线后， 无人机起飞并悬停至3m高度； 根据事先导入的电力杆作业位置， 无人机依赖差分 GPS 导航至作业点附近(粗调)， 若飞行过程中遇障碍物， 则机载控制器自动解算出合适的 避障路径， 执行避障。

15、动作。 完成避障动作后， 恢复粗调任务； 到达目标点后， 根据深度图像相 机对架线弓位置的检测， 调整至架线弓中央， 垂直距离2m处(细调)； 无人机上升1.5m之后前 进5m， 完成穿越过程； 若当前穿越电线杆为最后一杆， 则可选择自动脱钩返航或手动遥控云 台完成脱钩并手动降落， 若不是最后一杆， 则循环至粗调过程， 即飞往下一个作业点。 0035 上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以 不同的方式对其进行局部调整， 本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体 实施所限， 在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。 说明书 3/3 页 5 CN 211427156 U 5 图1 图2 说明书附图 1/3 页 6 CN 211427156 U 6 图3 说明书附图 2/3 页 7 CN 211427156 U 7 图4 说明书附图 3/3 页 8 CN 211427156 U 8 。