[实用新型]一种基于激光雷达与视觉的电缆巡线飞行器

说明书

本实用新型涉及飞行器技术，具体涉及一种基于激光雷达与视觉的电缆巡线飞行器，包括控制器和飞行器，控制器包括微处理器模块和与其电连接的12V和5V降压模块、姿态角测量模块、高度测量模块、位置测量模块、信号灯模块、视觉处理模块和无线通信模块；飞行器包括微处理器、无刷电机和电调，微处理器与电调电连接并通过PWM波控制电调输出，电调与无刷电机电连接。该飞行器在室内以及GPS信号弱的地方也能正常工作，同时用OPENMV进行图像处理，一定程度上减轻了飞行器的负担，在OPENMV上对图像进行了一系列图像处理增强了抗干扰性，无线通信模块与信号灯模块可以让操作员更加容易得知飞行器的状态，从而降低用户的操作难度。

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达与视觉的电缆巡线飞行器。

背景技术

四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构，十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。因为它固有的复杂性，历史上从未有大型的商用四轴飞行器。近年来得益于微机电控制技术的发展，稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注，应用前景十分可观。

架空线路是我国当前进行电力传输非常常见的线路，然而，由于多种因素的影响，架空线路的安全运行容易受到各种条件的威胁，因此，电缆巡线飞行器就是近些年来各界关注的重点，由于高空作业危险而且困难，所以用电缆巡线飞行器对电缆进行故障排查来代替人力就显得非常有必要。国内关于电缆巡线的论文还非常少，现有的基于此类问题的解决方案比较粗糙，因此，有必要对电缆巡线飞行器进行进一步的研究。

飞行器可分为固定翼飞行器，单旋翼飞行器和多旋翼飞行器。

固定翼飞行器依靠推进系统产生前进的动力，从而使飞机快速前行。当飞机获得了前进的速度后，由气流的作用到飞机的翼展上产生上升的拉力，当拉力大于机身重力时，飞机处于上升飞行状态。固定翼飞的左右平衡依靠左右主机翼的掠角大小来调节，前后平衡依靠尾舵的掠角来调节，方向依靠垂向尾舵来调节，另外，固定翼飞机的航向通常是靠横滚和俯仰组合动作来完成。它的优点是续航时间长，速度快，但是它也有不能垂直起降的缺点。

单旋翼直升机又称为直升机，其主动力系统只有一个大型的螺旋桨，主要作用是提供飞行的上升动力，所以当上升动力大于机身重力时，飞机处于上升状态。而由于直升机只有一个主动力桨，当主动力电机高速旋转时，螺旋桨的旋转会对机身产生反扭力。在反扭力的作用下，飞机会产生与螺旋桨旋转方向相反的自旋。为了解决直升机的自旋，就需要在飞机的尾部追加一个水平方向的小型螺旋桨，其产生的拉力主要用于抵消机身自旋，当直升机需要改变航向时，也可以通过尾部螺旋桨来调节。除了主动力电机与尾翼电机之外，通常还有三个舵机，用于改变主动力桨的螺距，使机身产生横滚和俯仰姿态，从而使飞机前飞、后飞或向左、向右飞行。它的优点是可以垂直起降，空中悬停，它的缺点是续航时间短，机械结构繁杂，操控难度大，飞行速度慢。

多旋翼直升机是由三个、四个或更多螺旋桨所组成的无人机。最典型、最常见的就是四旋翼直升机。四旋翼有四个轴，安装四个螺旋桨，同样可以由螺旋桨的高速旋转产生向上的拉力实现垂直起降。但与直升机不同的是，多旋翼的前进、后退、向左、向右飞行靠的是四个螺旋桨不同的转速，而不是像直升机那样靠改变主动力桨的螺距，因为四旋翼桨的螺距是固定的，桨的尺寸也是固定的。四旋翼的四个轴的轴距通常也是相同的，所以其动力体系通常也是对称的。三旋翼、六旋翼、八旋翼或其它多旋翼除了将动力和力矩分配到多个螺旋桨的方案不同之外，与四旋翼没有本质上的区别。他的优点是可以垂直起降，空中悬停，结构简单，操作灵活。但是缺点也很明显，就是续航时间短，飞行速度慢。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种以TI的TM4C123GH6PM为主控单片机的四旋翼飞行器搭载高清相机与激光雷达，基于视觉与激光雷达技术对电缆进行巡线和故障排查的巡检飞行器。