一种多任务无人机移动机巢及巡检方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种多任务无人机移动机巢及巡检方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.目前，无人机已成为电力巡检的可靠手段，极大提高了设备巡检作业质量与效率，随着无人机与通讯技术的迅猛发展，无人机已由独立作业逐步向多种产品融合式应用演变，多无人机的联合巡检正逐渐成为电力巡检的常态作业形式。
4.发明人发现，现有的移动式无人机机巢大多采用层次化布置的方式来存储多架无人机，例如专利号cn113183860a公开了一种双层车载无人机机巢，将两架无人机分别布置在两个层次上来实现多无人机的存放，上述方式需要较高的无人机机巢高度，需要更多的稳定性措施来保证无人机的安全；同时，上述方式，一般需要设置多个对应的起降平台，不仅成本较高，且无人机的降落控制精度要求较高。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多任务无人机移动机巢及巡检方法，通过将转盘划分为多个无人机存放区域，实现了多无人机同平台存放，保证了无人机存储区域与无人机起降平台的连续性，只需要将无人机直接推出即可实现无人机在起降平台上的起飞，避免了无人机降落时的复杂定位流程，实现了更高效的多无人机联合起飞作业。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种多任务无人机移动机巢。
8.一种多任务无人机移动机巢，至少包括：起降平台以及划分有多个无人机停机区的转盘；
9.转盘与水平布置的转盘导轨滑动连接，且转盘导轨通过底梁固定，转盘通过第一电机驱动；
10.起降平台上设有复位方向垂直的第一复位组件以及第二复位组件，第一复位组件以及第二复位组件用于与转盘配合实现无人机的取出和复位。
11.作为本发明第一方面进一步的限定，转盘为圆形转盘，且所述圆形转盘等分为至少三个部分，每个部分布置一台无人机。
12.作为本发明第一方面进一步的限定，还包括无人机脚架，无人机脚架通过锁止机构与底梁固定连接。
13.作为本发明第一方面更进一步的限定，锁止机构内部布置有充电用以及通信用的接触式弹片。
14.作为本发明第一方面进一步的限定，转盘、转盘导轨以及底梁构成多机平台，多机平台的底部设有用于升降的第二电机。
15.作为本发明第一方面进一步的限定，还包括舱盖、定位模块、上壳、天线、定位基
站、下壳和转臂，定位模块布置在舱盖上，定位基站布置在上壳上；
16.上壳与下壳连接，舱盖通过转臂与下壳活动连接，舱盖用于与上壳和下壳配合实现起降平台以及转盘的封闭。
17.作为本发明第一方面更进一步的限定，转臂通过链条传动，主动链轮不动，从动轮齿轮与轴同步，从动链轮被动的与主动链轮保持相应的转动量，以使得舱盖保持水平或者使得舱盖的上表面与上壳的上表面平行。
18.作为本发明第一方面更进一步的限定，所述移动机巢还包括底座，所述底座包括连接板、减震器、侧撑、梯形丝杠、强撑千斤顶和端面锁紧装置；
19.减震器布置在连接板的各支撑梁上，连接板与下壳的底部固定连接，梯形丝杠与强撑千斤顶螺纹连接，端面锁紧装置通过侧撑与强撑千斤顶连接。
20.本发明第二方面提供了一种多任务无人机巡检方法。
21.一种多任务无人机巡检方法，利用本发明第一方面所述的多任务无人机移动机巢，包括以下过程：
22.根据获取的无人机巡检任务，确定需要执行巡检任务的无人机；
23.控制转盘移动，使得待起飞的无人机对准起降平台，通过第一复位组件将无人机移动到起降平台，无人机起飞并执行巡检任务；
24.无人机巡检完成后，降落在起降平台上，并通过第一复位组件和第二复位组件进行回中复位调整，控制转盘移动，将无人机所在机库口对准起降平台，通过第一复位组件将无人机移动到转盘内。
25.作为本发明第二方面更进一步的限定，对路由器信号数据进行截取，对网络状况进行判定；
26.当网络状况良好时，无人机通过移动通讯网络执行rtk定位，当网络状况不佳时，通过无线链路向无人机播发差分改正数据。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1、本发明创新性的研制了一种多任务无人机移动机巢，通过将转盘划分为多个无人机存储区域，实现了多无人机存放，保证了无人机存储区域与无人机起降平台的连续性，只需要将无人机直接推出即可实现无人机在起降平台上的起飞，避免了无人机降落时的复杂定位流程，实现了多无人机联合起飞作业以及有无网络的自主巡检作业。
29.2、本发明创新性的研制了一种多任务无人机移动机巢，设计了一种用于机巢稳定性的底座，不仅保证了机巢在车辆上的稳定性，还实现了与车体更稳定和便捷的固定。
30.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1为本发明实施例1提供的多任务无人机移动机巢示意图一；
33.图2为本发明实施例1提供的多任务无人机移动机巢示意图二；
34.图3为本发明实施例1提供的多任务无人机移动机巢示意图三；
35.图4为本发明实施例1提供的多任务无人机移动机巢示意图四；
36.图5为本发明实施例1提供的锁止器示意图；
37.图6为本发明实施例1提供的主动轮和从动轮传动示意图；
38.图7为本发明实施例1提供的底座示意图；
39.图8为本发明实施例1提供的网络通信示意图；
40.其中，1-舱盖；2-定位模块；3-无人机；4-上壳；5-天线；6-定位基站；7-脚架；8-锁止器；9-转盘；10-前后复位杆；11-左右复位杆；12-下壳；13-转臂；14-转盘导轨；15-底梁；16-转盘电机；17-电机；18-连接板；19-减震器；20-侧撑；21-梯形丝杠；22-强撑千斤顶；23-端面锁紧；24-接触式弹片。
具体实施方式
41.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
42.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
44.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.实施例1：
46.如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例1提供了一种多任务无人机移动机巢，包括舱盖1、定位模块2、无人机3、上壳4、天线5、定位基站6、脚架7、锁止器8、转盘9、前后复位10、左右复位11、下壳12和转臂13；
47.其中，舱门1、上壳4和下壳12属于整机防护外壳，为机巢提供户外作业所需的防护，左右复位杆11与前后复位杆10实现无人机精准复位作业，转盘9为机巢提供多机容纳性，转盘9可以划分为多个无人机停机区。
48.本实施所述的机巢，可通过转盘9实现三架无人机停放(即划分为3个无人机停机区，每个无人机停机区占据转盘圆弧的120
°
范围)，接收到巡检任务时，打开舱门1，通过转盘9将1号无人机送至起降点，通过前后复位杆10将飞机取出，送达到起飞位，无人机自动起飞，完成任务后通过rtk+视觉进行降落，再通过前后复位杆10与左右复位杆11实现精准定位，并由前后复位杆10送还至转盘9中无人机的原位置区域，此时转动转盘9，控制2号机起飞，起飞流程与1号机流程相同，这里不再赘述。
49.可选的，在其他一些实现方式中，前后复位杆10与左右复位杆11均为柔性复位杆，材质为橡胶或者水凝胶，具体的，工作原理为：
50.获取无人机承载脚架与起降平台的摩擦力理论值，将摩擦力理论值与摩擦力实测值进行对比，得到无人机推力阈值；当柔性复位组件的张力大于无人机推力阈值时，判定无人机复位受阻，降低柔性复位组件的推力，推力降低时柔性材料收缩变形。
51.可选的，根据承载脚架以及起降平台之间的摩擦系数，得到无人机承载脚架的摩
擦力理论值。
52.可选的，将摩擦力理论值与实测值进行对比，得到无人机推力阈值，包括：无人机推力阈值为柔性复位组件无推动情况下张紧力阙值与摩擦力的加和；
53.其中，摩擦力真实值大于摩擦力理论值时，摩擦力为摩擦力真实值，否则，摩擦力为摩擦力理论值。
54.本发明所述的移动无人机机巢，通过多机旋转式机构，实现了无人机多机部署应用的便捷性，水平旋转式多机部署方案是将圆进行三分式设计，每120
°
设置一个无人机位，因此该方案最多可同时容纳三架无人机；
55.可以理解的，在其他一些实现方式中，也可以将圆进行四分式或者五分式设计，或者划分为更多部分，这里主要考虑无人机的大小，在无人机的大小能满足的情况下，可以根据具体工况划分为多个区域，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。
56.本实施例中，转盘9采用整板的形式，底部通过六边形底梁15(底梁15不动)支撑，采用六边形底梁15能够在保证底梁15自身稳定性的前提下实现更稳定的转盘9支撑；可以理解的，在其他一些实现方式中，也可以采用七边型或者八边型底梁15，在满足成本以及加工精度的要求下，可以设置为更多边型，这里不再赘述。
57.本实施例中，增加了转盘导轨14，确保转盘平行度，选用中空的转盘电机16(即第一电机)作为主驱动，通过底梁15和转盘导轨14吸收垂直方向的压力，此时转盘电机16仅需要提供转动所需的扭矩。
58.本实施例中，转盘的设计仅提供了无人机多机部署的平台，在实际作业过程中，无人机不仅需要部署，更要随着移动机巢产品作业，因此需要做好无人机有效固定，无人机机臂是可折叠式的，其主要设计源于取放、周转过程中便于收纳，为实现无人机多机应用的有效固定，本实施例为无人机设计脚架7，通过脚架7间接实现无人机固定，对于脚架7的固定是采用锁紧器8实现5自由度锁紧，再通过多机平台底部的电机17(即第二电机)完成无人机6自由度约束，如图5所示。
59.具体的，电机17与起降平台通过螺栓进行固定，在需要无人机上下移动时，电机17的输出端伸入到脚架7的底部插槽中，在电机17的驱动下使得脚架7带动无人机上下移动。
60.除无人机固定功能外，脚架7同时还作为底部充电端，无人机通过分列两侧的充电弹片，从脚架7中进行电量补充；
61.锁止器8的内侧置有充电所需的接触式弹片，弹片共四个，两个作为充电极，两个作为485协议通讯口，通过485协议对无人机开关机进行控制，脚架7及锁止器8的设计一方面作为充电端在无人机作业后对电池进行充电，另一方面通过弹片的压力，确保飞机在机巢轴转过程中免于颠簸。
62.舱盖1的开启是通过转臂13实现，如图6所示，具体采用链条传动，需要克服的主要问题是如何确保舱门在打开过程中，保持舱盖1上平面与上壳4平行，传动关系如下式所示：
63.z1n1p＝z2n2p
64.左边是主动轮的参数，右边是从动轮的参数，z1和z2是齿数，n1和n2是每分钟转数，p是节距，为确保主动轮与从动轮转速一致，z1＝z2，即选用相同规格的齿轮，具体方案为主动轮轴转，尺寸固定，从动轮齿轮与轴同步，主动轮轴的转动带动从动轮转动，由于主动链轮不动，从动链轮会被动的与主动链轮保持相应的转动量，从而使舱盖1保持水平。
65.本实施例中，多任务无人机移动机巢应用过程需要考虑到固定与减震处理，以避免车载情况下的震动，本实施例设计了专用底座，如图7所示，主要包括连接板18、减震器19、侧撑20、梯形丝杠21、强撑千斤顶22和端面锁紧23，其中减震器19用于吸收作业过程中产生的振动，其原理为钢丝绳减震器减震；连接板18用于跟下壳12进行连接(优选的通过螺栓连接)，通过转动丝杠21，展开强撑千斤顶，并通过侧撑20最终将作用力传递到端面锁紧23上，完成图示由左到右的过程，实现了与车体更稳定和便捷的固定。
66.本实施例所述的自主巡检通过数传图传链路实现了对无人机控制，而无人机遥控链路需要确保的是信号有效传播，因此机巢设计了专用的增益外置天线，作为信号有效传播的基础；
67.目前无人机产品多采用网络rtk进行精准定位，但由于地形及区域限制，部分区域无网络覆盖，因此本实施例特意提出一种应用于满足民用卫星精准定位不受通信网络限制的无人机精准定位方法，机巢内置一个rtk定位基站，基站内置天线；
68.如图8所示，首先，通过内置控制器对路由器信号数据进行截取，对网络状况进行判定；当网络状况良好时，无人机通过4g或者5g连接网络rtk定位，当网络状况不佳时，系统检测到rtk信号差，此时通过无线链路向无人机播发差分改正数据，解决无网络地区无人机自动巡检问题；
69.具体的，由车载基站结合卫星原始定位与卫星广播定位差分求取固定解，在无通信网络区域获得厘米级的绝对定位坐标后，转换为基站模式并通过设备的数据播发通讯模块，将定位差分数据传输到无人机遥控器上，然后通过遥控器播发给无人机飞控系统，实现无人机在无通信网络覆盖区域的厘米级精度定位；
70.更具体的，本实施例中，利用全球参考站和区域参考站观测数据分别提取各误差源，得到更正后的高精度定位数据，再通过卫星或者网络的方式播发给终端，再利用基准站和流动站距离较短时误差具有相似特征，采用作差的方式直接消除误差项，获取高精度相对位置。
71.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多任务无人机移动机巢，其特征在于，至少包括：起降平台以及划分有多个无人机停机区的转盘；转盘与水平布置的转盘导轨滑动连接，且转盘导轨通过底梁固定，转盘通过第一电机驱动；起降平台上设有复位方向垂直的第一复位组件以及第二复位组件，第一复位组件以及第二复位组件用于与转盘配合实现无人机的取出和复位。2.如权利要求1所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，转盘为圆形转盘，且所述圆形转盘等分为至少三个部分，每个部分布置一台无人机。3.如权利要求1所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，还包括无人机脚架，无人机脚架通过锁止机构与底梁固定连接。4.如权利要求3所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，锁止机构内部布置有充电用以及通信用的接触式弹片。5.如权利要求1所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，转盘、转盘导轨以及底梁构成多机平台，多机平台的底部设有用于升降的第二电机。6.如权利要求1所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，还包括舱盖、定位模块、上壳、天线、定位基站、下壳和转臂，定位模块布置在舱盖上，定位基站布置在上壳上；上壳与下壳连接，舱盖通过转臂与下壳活动连接，舱盖用于与上壳和下壳配合实现起降平台以及转盘的封闭。7.如权利要求6所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，转臂通过链条传动，主动链轮不动，从动轮齿轮与轴同步，从动链轮被动的与主动链轮保持相应的转动量，以使得舱盖保持水平或者使得舱盖的上表面与上壳的上表面平行。8.如权利要求6所述的多任务无人机移动机巢，其特征在于，所述移动机巢还包括底座，所述底座包括连接板、减震器、侧撑、梯形丝杠、强撑千斤顶和端面锁紧装置；减震器布置在连接板的各支撑梁上，连接板与下壳的底部固定连接，梯形丝杠与强撑千斤顶螺纹连接，端面锁紧装置通过侧撑与强撑千斤顶连接。9.一种多任务无人机巡检方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的多任务无人机移动机巢，包括以下过程：根据获取的无人机巡检任务，确定需要执行巡检任务的无人机；控制转盘移动，使得待起飞的无人机对准起降平台，通过第一复位组件将无人机移动到起降平台，无人机起飞并执行巡检任务；无人机巡检完成后，降落在起降平台上，并通过第一复位组件和第二复位组件进行回中复位调整，控制转盘移动，将无人机所在机库口对准起降平台，通过第一复位组件将无人机移动到转盘内。10.如权利要求9所述的多任务无人机巡检方法，其特征在于，对路由器信号数据进行截取，对网络状况进行判定；当网络状况良好时，无人机通过移动通讯网络执行rtk定位，当网络状况不佳时，通过无线链路向无人机播发差分改正数据。

技术总结
本发明提供了一种多任务无人机移动机巢及巡检方法，所述机巢至少包括：起降平台以及划分有多个无人机停机区的转盘；转盘与水平布置的转盘导轨滑动连接，且转盘导轨通过底梁固定，转盘通过第一电机驱动；起降平台上设有复位方向垂直的第一复位组件以及第二复位组件，第一复位组件以及第二复位组件用于与转盘配合实现无人机的取出和复位；本发明实现了多无人机同平台存放，保证了无人机存储区域与无人机起降平台的连续性，只需要将无人机直接推出即可实现无人机在起降平台上的起飞，避免了无人机降落时的复杂定位流程，实现了更高效的多无人机联合起飞作业。无人机联合起飞作业。无人机联合起飞作业。


技术研发人员：孙磊 刘天立 吕建红 周大洲 孙虎 刘越 蒋馨凝 张韶元 臧召霞 高绍楠 孔令洋 李涛 李子乐
受保护的技术使用者：国网智能科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/20