[发明专利]作业臂可伸缩且纵向弯曲的树障清理空中机器人和方法

说明书

本发明公开了一种作业臂可伸缩且纵向弯曲的树障清理空中机器人和方法，包括为空中机器人提供升力的多旋翼平台、固定连接在多旋翼平台正下方的机身、位于空中机器人左右对称面内且与机身纵向轴平行的中臂和后臂、通过内置驱动电机的纵向弯曲关节与中臂前端相连的前臂、固连于前臂前端的刀具组件、固连于后臂后端的电池组，前臂和后臂共轴活动嵌套。本发明在前臂与中臂间设置纵向弯曲关节，可使作业臂在纵向平面内弯曲，确保作业刀具垂直于待清理树枝，有效提升树障清理效率，减少刀具打滑，空中机器人通过作业刀具组件、提供飞行动力和进给动力的多旋翼平台，清理树障，效率高，避免操作人员靠近树障处的高压输电线，操作更加安全。

技术领域

本发明涉及一种作业臂可伸缩且纵向弯曲的树障清理空中机器人和方法，属于输电线路树障清理装置技术领域。

背景技术

树障是输电线路通道存在的一种安全隐患，表现为通道内树木的不断增生逐渐威胁到输电线路的运行安全。为此，各级电力部门每年都要投入大量的人力、物力与财力对辖区内的通道树障进行清理整治。目前的树障清理主要依赖于人工清理，存在着效率不高，安全风险大的不足，因此亟需一种电力线路通道树障自动清理空中机器人。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种作业臂可伸缩且纵向弯曲的树障清理空中机器人和方法，能够实现机器人前后方向重心位置的自动调节，清理效率高，安全性好，纵向弯曲关节适合于进入树障与导线密集相交区域实施清障作业，以解决现有技术中存在的人工清理效率不高和安全风险大的问题。

本发明采取的技术方案为：一种作业臂可伸缩且纵向弯曲的树障清理空中机器人，包括为空中机器人提供飞行动力的多旋翼平台、固定连接在多旋翼平台正下方的机身、位于空中机器人左右对称面内且与机身纵向轴平行的中臂和后臂、通过内置驱动电机的纵向弯曲关节与中臂前端相连的前臂、固连于前臂前端的刀具组件、固连于后臂后端的电池组，前臂和后臂共轴活动嵌套。

优选的，上述中臂以前后滑动方式从机身的前方与其连接，后臂以前后滑动方式从机身的后方与其连接，机身内置驱动中臂前后滑动的中臂电机和驱动后臂前后滑动的后臂电机。

优选的，上述多旋翼平台包括左右对称布置的M个电动旋翼，M≥4且为偶数。

优选的，上述前臂为两段结构，并通过保护关节连接为一体，保护关节包括固定叉、十字轴、活动叉、圆柱套、弹簧和螺钉，固定叉、活动叉、圆柱套均为中空圆柱形，十字轴分别通过轴承与固定叉的前部、活动叉的后部连接，由此构成万向节，固定叉的后部与前臂的后段固连，圆柱套的前部与前臂的前段固连，圆柱套的后部以可轴向滑动、可相对旋转的套筒形式与活动叉的前部连接，弹簧为圆柱形，以包裹形式安装于固定叉、活动叉和圆柱套的外部，弹簧的两端通过两螺钉分别与固定叉和圆柱套固连。

优选的，上述机身为前后狭长结构。

优选的，上述电池组包括向刀具组件供电的电池和用于飞行控制器供电的电池。

优选的，上述空中机器人，其作业臂动态伸缩调节方法如下：

设左右对称的空中机器人重心为O，多旋翼平台旋翼布局的前后对称面为S0，过O点且平行于S0的面为S，则重心O的前后位置可根据悬停时所有旋翼的转速控制量综合计算获得，首先有俯仰力矩平衡方程

式中，F_i为面S前方旋翼i的升力，F_j为面S后方旋翼j的升力，L_i为面S前方旋翼i至面S的距离，L_j为面S后方旋翼j至面S的距离，m、n为偶数，且m+n＝M，设翼的转速控制量与旋翼升力成正比，则上式转化为