无人机巡检方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机巡检方法。


背景技术：

2.无人机因其灵活、小巧、成本低等特点，常被用来道路巡检、火情侦察、煤矿/金矿的巷道/隧道超前侦测等，相关技术中，无人机在执行巡检任务时需要一直保持飞行状态，由于无人机储存电能限制，巡检范围会受到较大的限制，对于在长距离的巷道、隧道等环境需要在某一区域长时间监视停留的环境场景下，不方便使用。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明实施例提出一种方便长时间执行任务的无人机巡检方法。
5.本发明实施例的无人机巡检方法，包括以下步骤：
6.在需要监视停留的待巡检区域安装机械臂组件；
7.获取无人机在需要监视停留待巡检区域的期望位置的悬停飞行指令；
8.获取无人机的实时位置和姿态信息；
9.根据所述悬停飞行指令、所述实时位置和所述姿态信息生成控制指令；
10.通过所述控制指令实现无人机在所述期望位置悬停并将无人机悬停后的位置信息发送给机械臂组件；
11.所述机械臂组件获取无人机的悬停位置并进行相应伸展动作对接无人机，以使无人机悬挂在所述机械臂组件上；
12.无人机的旋翼停止转动并停留监视。
13.本发明实施例的无人机巡检方法，在进行巡检的过程中，当需要在某一区域进行长时间监视停留时，可以控制无人机悬停在期望固定位置，并通过机械臂组件完成对无人机位置的固定，此时无人机可以停止旋翼的转动，依靠机械臂组件抵消自身的重力，能够很好的延长执行巡检任务的时间。
14.在一些实施例中，所述机械臂组件包括第一件、第一驱动件、第二件、伸缩杆和第二驱动件，所述第一件适于固定安装在需要监视停留的待巡检区域，所述第一驱动件设于所述第一件和所述第二件之间，所述第一驱动件适于驱动所述第二件旋转，所述伸缩杆具有第一端和第二端并且长度可调节，所述第一端与所述第二件铰接，所述第二端适于与无人机对接，所述第二驱动件设于所述伸缩杆和所述第二件之间，所述第二驱动件适于驱动所述伸缩杆相对所述第二件摆动。
15.在一些实施例中，所述机械臂组件包括挂钩，所述挂钩设于所述伸缩杆的第二端，并且所述挂钩适于钩取无人机。
16.在一些实施例中，所述机械臂组件还包括感知模块和控制器，所述感知模块和所述控制器相连，所述感知模块适于获取无人机的悬停位置，所述控制器适于控制第一驱动
件、第二驱动件和伸缩杆运转以通过挂钩钩取无人机。
17.在一些实施例中，所述无人机上设有吊环，所述吊环适于供所述挂钩钩取。
18.在一些实施例中，所述无人机包括机身，所述机身上连接有多个机臂，每个所述机臂上均设有旋翼，所述旋翼上设有防护罩以防护所述旋翼。
19.在一些实施例中，所述感知模块包括雷达、相机、光电传感器中的至少其中一种。
20.在一些实施例中，所述无人机包括定位模块和飞控模块，所述定位模块适于对无人机的位置进行定位以及对周围环境进行感知，所述飞控模块与所述定位模块相连，所述飞控模块可生成所述控制指令，并用于控制无人机的飞行状态。
21.在一些实施例中，所述无人机包括通讯模块，以适于与工作人员建立通讯。
22.在一些实施例中，所述无人机包括摄像机，以适于对待巡检区域的场景进行拍摄。
附图说明
23.图1是本发明实施例的结构示意图。
24.图2是本发明实施例俯视的结构示意图。
25.附图标记：
26.第一件1；第二件2；第一驱动件3；第二驱动件4；伸缩杆5；挂钩6；吊环7；机身8；机臂9；旋翼10；脚架11；防护罩12。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.如图1-2所示，本发明实施例的无人机巡检方法，包括以下步骤：
29.在需要监视停留的待巡检区域安装机械臂组件；具体地，在长距离巷道、隧道等环境中会存在多个需要无人机长时间监视停留的待巡检区域，将需要无人机长时间停留的待巡检区域定义为目标区域，可以在每个目标区域处均安装机械臂组件，机械臂组件可以用于固定无人机。
30.获取无人机在需要监视停留待巡检区域的期望位置的悬停飞行指令以及无人机的实时位置和姿态信息；具体地，无人机可以包括有飞控模块和定位模块，飞控模块与定位模块相连，定位模块可以对无人机的位置进行实时定位以及对周围环境进行感知，从而可以对目标区域周围的环境进行自动感知，飞控模块可以根据目标区域的环境确定巡检监视效果更好的期望位置并获得悬停飞行指令，以控制无人机的飞行状态，同时无人机还可以实时确定自身的姿态信息。
31.根据悬停飞行指令、实时位置和姿态信息生成控制指令，通过控制指令实现无人机在期望位置悬停并将无人机悬停后的位置信息发送给机械臂组件；具体地，飞控模块可以根据悬停飞行指令以及无人机自身的实时位置信息和姿态信息生成控制指令，并控制无人机飞行至期望位置，在无人机飞行至期望位置后可以通过无线通信模块将自身位置传递给机械臂组件。
32.机械臂组件获取无人机的悬停位置并进行相应伸展动作对接无人机，以使无人机悬挂在机械臂组件上，无人机的旋翼10停止转动并停留监视。具体地，机械臂组件可以包括
有信号接收模块，在接收到无人机达到期望位置的信息后，可以进行相应伸展动作并完成无人机位置的固定，此时无人机可以停止飞行状态并进行监视巡检工作。
33.本发明实施例的无人机巡检方法，在进行巡检的过程中，当需要在某一区域进行长时间监视停留时，可以控制无人机悬停在期望固定位置，并通过机械臂组件完成对无人机位置的固定，此时无人机可以停止旋翼10的转动，依靠机械臂组件抵消自身的重力，能够很好的延长执行巡检任务的时间。
34.在一些实施例中，机械臂组件包括包括第一件1、第一驱动件3、第二件2、伸缩杆5和第二驱动件4，第一件1适于固定安装在需要监视停留的待巡检区域，第一驱动件3设于第一件1和第二件2之间，第一驱动件3适于驱动第二件2旋转，伸缩杆5具有第一端和第二端并且长度可调节，第一端与第二件2铰接，第二端适于与无人机对接，第二驱动件4设于伸缩杆5和第二件2之间，第二驱动件4适于驱动伸缩杆5相对第二件2摆动。
35.具体地，如图1所示，第一件1可以固定安装在巷道、隧道等环境中目标区域的合适位置，第一驱动件3可以为电机并与第一件1固定相连，第一驱动件3的输出端可以竖直朝下并与第二件2固定相连，在第一驱动件3运转时可以驱动第二件2作水平方向上的转动。
36.伸缩杆5可以上下方向设置，伸缩杆5的上端可以与第二件2铰接相连，第二驱动件4可以为可伸缩式结构，并且第二驱动件4的两端可以分别与第二件2和伸缩杆5铰接相连，在控制第二驱动件4伸缩时，可以驱动伸缩杆5相对第二件2进行摆动，从而可以对伸缩杆5相对竖直方向的角度进行调节。
37.其中第一驱动件3也可以为液压马达，第二驱动件4和伸缩杆5可以采用液压伸缩式结构或启动伸缩结构。
38.在一些实施例中，机械臂组件包括挂钩6，挂钩6设于伸缩杆5的第二端，无人机上设有吊环7，吊环7适于供挂钩6钩取。具体地，如图1所示，挂钩6可以固定安装在伸缩杆5的下端处，通过挂钩6对无人机上的吊环7的钩取，即可使得无人机悬挂在机械臂组件上并完成无人机位置的固定。
39.其中挂钩6上可以包括有封闭锁，在需要对吊环7进行钩取或者需要解除与吊环7的连接状态时，可以控制封闭锁处于打开状态，在挂钩6与吊环7处于连接状态时，封闭锁可以处于锁闭状态，可以提高无人机停留巡检时的稳定性。
40.当无人机飞行至期望位置时，首先可以通过控制第一驱动件3运转将伸缩杆5转动至合适的方位，接着通过第二驱动件4对伸缩杆5的倾斜角度进行调整，再配合伸缩杆5自身的伸缩，即可通过挂钩6完成对吊环7的钩取，进而完成无人机位置的固定。
41.在一些实施例中，机械臂组件还包括感知模块和控制器，感知模块和控制器相连，感知模块适于获取无人机的悬停位置，控制器适于控制第一驱动件3、第二驱动件4和伸缩杆5运转以通过挂钩6钩取无人机。具体地，感知模块可以为雷达、相机、光电传感器等，以使能够实时获取无人机上的吊环7位置，然后可以通过控制器控制第一驱动件3、第二驱动件4和伸缩杆5作相应的运转，带动挂钩6完成对吊环7的钩取。
42.在一些实施例中，无人机包括机身8，机身8上连接有多个机臂9，每个机臂9上均设有旋翼10，旋翼10上设有防护罩12以防护旋翼10，机身8的下部设有脚架11。具体地，如图2所示，沿机身8的周向可以间隔安装四个机臂9，机臂9上的旋翼10可以在安装在电机的驱动下旋转，进而带动无人机飞行，其中机臂9在展开时可以处于水平状态，并且也可以从水平
方向向下摆动度以收拢至机身8处，从而便于该无人机的收纳存放。
43.防护罩12可以设置在旋翼10的外周侧，以使无人机在飞行时可以对旋翼10起到保护的作用，可以避免旋翼10发生触碰阻挡物造成损伤，脚架11可以对机身8起到支撑的作用，以便于能够平稳的立于地面。
44.在一些实施例中，无人机包括通讯模块，以适于与工作人员建立通讯。具体地，通讯模块可以设于机身8上，当无人机在巷道等巡检区域中飞行巡检时，通讯模块可便于外接的工作人员与巡检区域中的工作人员建立联系。
45.在一些实施例中，无人机包括摄像机，以适于对待巡检区域的场景进行拍摄。具体地，摄像机可以为红外相机、深度相机等并安装在机身8的下部，可便于在巡检区域内进行拍摄、监视等。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
51.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种无人机巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：在需要监视停留的待巡检区域安装机械臂组件；获取无人机在需要监视停留待巡检区域的期望位置的悬停飞行指令；获取无人机的实时位置和姿态信息；根据所述悬停飞行指令、所述实时位置和所述姿态信息生成控制指令；通过所述控制指令实现无人机在所述期望位置悬停并将无人机悬停后的位置信息发送给机械臂组件；所述机械臂组件获取无人机的悬停位置并进行相应伸展动作对接无人机，以使无人机悬挂在所述机械臂组件上；无人机的旋翼停止转动并停留监视。2.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述机械臂组件包括：第一件，所述第一件适于固定安装在需要监视停留的待巡检区域；第一驱动件和第二件，所述第一驱动件设于所述第一件和所述第二件之间，所述第一驱动件适于驱动所述第二件旋转；伸缩杆和第二驱动件，所述伸缩杆具有第一端和第二端并且长度可调节，所述第一端与所述第二件铰接，所述第二端适于与无人机对接，所述第二驱动件设于所述伸缩杆和所述第二件之间，所述第二驱动件适于驱动所述伸缩杆相对所述第二件摆动。3.根据权利要求2所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述机械臂组件包括挂钩，所述挂钩设于所述伸缩杆的第二端，并且所述挂钩适于钩取无人机。4.根据权利要求2所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述机械臂组件还包括感知模块和控制器，所述感知模块和所述控制器相连，所述感知模块适于获取无人机的悬停位置，所述控制器适于控制第一驱动件、第二驱动件和伸缩杆运转以通过挂钩钩取无人机。5.根据权利要求3所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述无人机上设有吊环，所述吊环适于供所述挂钩钩取。6.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述无人机包括机身，所述机身上连接有多个机臂，每个所述机臂上均设有旋翼，所述旋翼上设有防护罩以防护所述旋翼。7.根据权利要求4所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述感知模块包括雷达、相机、光电传感器中的至少其中一种。8.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述无人机包括定位模块和飞控模块，所述定位模块适于对无人机的位置进行定位以及对周围环境进行感知，所述飞控模块与所述定位模块相连，所述飞控模块可生成所述控制指令，并用于控制无人机的飞行状态。9.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述无人机包括通讯模块，以适于与工作人员建立通讯。10.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于，所述无人机包括摄像机，以适于对待巡检区域的场景进行拍摄。

技术总结
本发明公开了一种无人机巡检方法，包括以下步骤：在需要监视停留的待巡检区域安装机械臂组件；获取无人机在需要监视停留待巡检区域的期望位置的悬停飞行指令；获取无人机的实时位置和姿态信息；根据悬停飞行指令、实时位置和姿态信息生成控制指令；通过控制指令实现无人机在期望位置悬停并将无人机悬停后的位置信息发送给机械臂组件；机械臂组件获取无人机的悬停位置并进行相应伸展动作对接无人机，以使无人机悬挂在机械臂组件上；无人机的旋翼停止转动并停留监视。本发明实施例的无人机巡检方法，当需要在某一区域进行监视停留时，通过机械臂组件完成对无人机位置的固定，依靠机械臂组件抵消自身的重力，能够很好的延长执行巡检任务的时间。检任务的时间。检任务的时间。


技术研发人员：王丹丹 王宝兵 王凯 高海跃
受保护的技术使用者：北京煤科天玛自动化科技有限公司
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/5/26