[发明专利]一种飞蛇高压输电线路检修机器人系统及控制方法

说明书

本发明提出的一种飞蛇高压输电线路检修机器人系统及控制方法，其系统包括通信模块、姿态判别模块、驱动模块、定位模块、环境识别与判断模块、飞蛇机器人控制器、地面控制中心，以及电源模块。其中通信模块，用于数据的无线传输；姿态判别模块，用于判定飞蛇机器人整体和各个单元蛇身的姿态；驱动模块，用于驱动飞蛇机器人完成飞行、巡检、越障、检修等动作；定位模块，用于获取飞蛇机器人的坐标位置；环境识别与判断模块，用于判定飞蛇机器人的自身运动状态，以及对环境的识别；飞蛇机器人控制器，用于控制和协调各个模块之间的工作；地面控制中心，用于接收飞蛇机器人传回的数据以及发送相关信号至飞蛇机器人；电源模块，用于为各个模块供电。

技术领域

本发明高压属于输电线巡检领域，尤其涉及一种飞蛇高压输电线路检修机器人系统及控制方法。

背景技术

架空高压输电线路是电力输送的中间媒介，其稳定性关系到国计民生。目前国内的巡检的手段多采用人工巡视，或者使用无人飞行设备进行巡视。随着机器人技术研究的深入，高压输电线路机器人开始在巡检作业中发挥重要作用。

对于高压输电线路巡检机器人的研究，国外比较有代表性的有加拿大魁北克水电研究院研制的具有跨越直线杆塔的“LineScout”的巡检机器人；日本关西电力公司（KEPCO）和日本电力系统公司(JPS)共同研制的“Expliner”的巡检机器人等。国内比较有代表性的有中科院沈阳自动化所研制的适用于沿500KV超高压输电线路巡检机器人，武汉大学研制的沿110KV及以上高压输电线路导线行驶的智能巡检机器人等。

在巡检机器人取得长足发展的同时，蛇形机器人因为具有冗余自由度多，能够适应各类环境等特点，所以也备受青睐。国外对于蛇形机器人的研究相较于国内比较早，上世纪70年代日本东京大学的 Hirose教授成功研制了第一台能在平面上运动的名为ACM（Active Cord Mechanism）蛇形机器人，而后又连续推出ACM-R2、ACM-R3、ACM-R4、ACM-R5，其中ACM-R5可实现水路两栖的控制；日本的NEC公司的Takanashi研制了的能够在三维空间运动，可以应用在危险情况下的勘查和营救工作的刚性关节连接的蛇形机器人；美国由卡耐基梅隆大学成功研制的主要用于攀爬的模块化蛇形机器人等。国内第一台微小型仿蛇机器人样机是在1999年由上海交通大学崔显世、颜国正等人研制的；在此之后，2002年国防科学技术大学研制了可以水路两栖运动控制的蛇形机器人样机；中科院沈阳自动化所，以马书根为核心的机器人研发团队所研制出了蛇形机器人巡视者II和探查者Ⅲ等。

综上所述虽然国内外高压线巡检机器人和蛇形机器人都取得了长足发展，但目前还存在：(1)目前国内外对于蛇形机器人的控制大多集中在地面控制、水下控制和管道控制等，鲜有飞行控制；(2)传统2臂或3臂的刚性结构的高压输电线巡检机器人的控制系统不仅复杂，而且通常适合应用在特定结构的金具和杆塔环境中，难以应用于复杂多变的高压输电线环境。(3)大多数巡检机器人只具备巡视控制，而不具备检修控制。

有鉴于此，有必要提出一种飞蛇高压输电线路检修机器人系统及控制方法。本发明的飞蛇机器人具备飞行控制功能，可以通过飞行控制快速完成上下线。在飞行过程中通过变构态控制，可以实现在空中以“之”字型或“O”型等姿态飞行。同时在线上巡检过程中通过变构态控制，可以采用如缠绕式、跨越式等越障方式穿越高压输电线上不同的障碍物。另外该飞蛇机器人所具备的检修控制功能，解决了大多数高压输电线巡检机器人只巡不检的问题。综上所述，本发明所提出的系统及控制方法有效保证了飞蛇机器人能高质量、高效率的完成巡检任务。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种飞蛇高压输电线路检修机器人系统及控制方法。

针对上述存在的技术问题本发明采用的技术方案如下：