本實用新型屬于作業(yè)機構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種可飛行式高空作業(yè)機器人。

背景技術(shù)：

高處作業(yè)是指人在一定位置為基準的高處進行的作業(yè)。國家標準GB/T 3608-2008《高處作業(yè)分級》規(guī)定：“凡在墜落高度基準面2m以上(含2m)有可能墜落的高處進行作業(yè)，都稱為高處作業(yè)。”根據(jù)這一規(guī)定，在建筑業(yè)中涉及到高處作業(yè)的范圍是相當(dāng)廣泛的。在建筑物內(nèi)作業(yè)時，若在2m以上的架子上進行操作，即為高處作業(yè)。

傳統(tǒng)的高空作業(yè)均是作業(yè)人員親自操作，而且進行攀登作業(yè)時作業(yè)人員由于沒有作業(yè)平臺，只能攀登在可借助物的架子上作業(yè)，要借助一手攀，一只腳勾或用腰繩來保持平衡，身體重心垂線不通過腳下，作業(yè)難度大，危險性大，若有不慎就可能墜落。

下面以巡線作業(yè)機器人為例：目前，巡線機器人越來越多地用在電力巡視作業(yè)領(lǐng)域，代替人工進行電力線路的監(jiān)測、檢修等工作。電力巡視過程中，當(dāng)電力線路發(fā)生絕緣子閃絡(luò)、局部短路等故障時，最直接的表現(xiàn)便是局部溫度過高。另外，電力線路還存在斷股、附件脫落等故障。因此，電力線路巡線監(jiān)測是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的巡線機器人由于高壓線路及桿塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巡線機器人不僅要完成巡視、檢修工作，還要不斷跨越線路上的結(jié)構(gòu)障礙，影響巡線機器人的工作效率。

近年來，隨著無人機技術(shù)的提升，無人機也越來越多的用于巡線。無人機具有靈活高效，不受線路環(huán)境約束的優(yōu)點，但是單純采用無人機也存在明顯的缺點：無人機續(xù)航通常較短，需要頻繁地充電，有效工作時間有限；為保證安全，無人機不能距離線路太近，這就導(dǎo)致一些復(fù)雜區(qū)域可能會有遺漏的監(jiān)測項目，留下安全隱患。

現(xiàn)有的高空作業(yè)機器人存在以下缺陷：高空作業(yè)機器人需要借助外力或設(shè)備搭載作業(yè)機構(gòu)相應(yīng)工作地點，當(dāng)高空作業(yè)點地理環(huán)境復(fù)雜時，不易設(shè)置架子或吊索等結(jié)構(gòu)，使得高空作業(yè)機器人受地理環(huán)境因素影響，并不能適用于所有地理環(huán)境的地點進行工作。此外，高空作業(yè)機器人一般占地空間大，重量大，消耗的能源多，當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要跨越大型或復(fù)雜的障礙物時，可能會發(fā)生故障，此時，需要人為將高空作業(yè)機器人卸載，耗費大量的人力和物力，降低了高空作業(yè)機器人的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的是提供一種可飛行式高空作業(yè)機器人。

本實用新型的一種可飛行式高空作業(yè)機器人，包括：飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)，所述飛行機構(gòu)包括飛行本體，飛行本體內(nèi)設(shè)有第一控制器，飛行本體連接有若干個機臂，每個機臂連接有旋翼；第一控制器通過控制旋翼驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼工作；所述作業(yè)機構(gòu)包括電控箱，電控箱內(nèi)設(shè)置有第二控制器，第二控制器用于控制所述作業(yè)機構(gòu)動作；

所述飛行本體用于搭載作業(yè)機構(gòu)至空中設(shè)定位置，可飛行式高空作業(yè)機器人到達設(shè)定位置之后，所述飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者保持共同工作狀態(tài)或兩者分開獨立工作狀態(tài)。

進一步地，電控箱的底部還設(shè)置有圓柱形鎖止部，鎖止部內(nèi)安裝有電控鎖，電控鎖與第一控制器相連；

飛行機構(gòu)的上表面還設(shè)置有凹箱，凹箱為上寬下窄的錐桶結(jié)構(gòu)；所述凹箱用于承載與其相匹配的作業(yè)機構(gòu)電控箱，且使得所述可飛行式高空作業(yè)機器人飛行時保持平衡；凹箱的底部還設(shè)置有上窄下寬的柱形臺，柱形臺用于容納鎖止部；

當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同工作時，第一控制器控制電控鎖處于上鎖狀態(tài)，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電控處于開鎖狀態(tài)，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)而獨立工作。

本實用新型通過凹箱結(jié)構(gòu)，將飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)共同工作或分開獨立工作：當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同工作時，第一控制器控制電控鎖處于上鎖狀態(tài)，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電控處于開鎖狀態(tài)，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)而獨立工作。本實用新型一方面減輕負重，節(jié)約能耗；另一方面，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減小產(chǎn)生故障的幾率；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要跨越大型或復(fù)雜的障礙物時，飛行機構(gòu)可作業(yè)機構(gòu)結(jié)合。

進一步地，電控箱的底部還設(shè)置有磁性層；所述飛行本體上還安裝有電磁吸盤，其與第一控制器相連；電磁吸盤用于承載所述作業(yè)機構(gòu)且使得所述可飛行式高空作業(yè)機器人飛行時保持平衡；

當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制電磁吸盤通電產(chǎn)生磁場，使得電磁吸盤吸附具有磁性層的電控箱，達到飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合的目的；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電磁吸盤斷電消除磁場，使得電磁吸盤脫離具有磁性層的電控箱，達到飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者脫離的目的。

本實用新型利用電磁吸盤結(jié)構(gòu)，使具有電磁吸盤的無人機通電產(chǎn)生磁場，使得電磁吸盤吸附具有磁性層的電控箱，最終實現(xiàn)飛行機構(gòu)穩(wěn)定搭載附磁性元件的效果；通過控制電路使具有電磁吸盤的飛行機構(gòu)斷電消除磁場，使得電磁吸盤與被吸附的磁性元件分離，最終實現(xiàn)飛行機構(gòu)與被搭載的具有磁性層的電控箱快速分離的效果。

進一步地，所述飛行機構(gòu)還包括機械夾爪機構(gòu)，機械夾爪機構(gòu)包括底座及平臺，底座安裝飛行本體上，平臺固定連接于底座上；平臺的外部鉸接有夾爪結(jié)構(gòu)；夾爪結(jié)構(gòu)包括若干個夾爪，夾爪用于固定落入其包圍區(qū)域內(nèi)的電控箱；所述底座與平臺之間安裝有夾爪驅(qū)動裝置，夾爪驅(qū)動裝置與第一控制器相連；

所當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制所述夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時夾緊電控箱，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制所述夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時張開，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)。

本實用新型的機械夾爪機構(gòu)適用于穩(wěn)定抓夾體積大的物體，被抓緊的物體能夠恰好落入機械夾爪機構(gòu)的夾爪的范圍內(nèi)；而且，夾爪驅(qū)動裝置固定安裝底座與平臺之間，節(jié)省了整個機械夾爪機構(gòu)的占用空間，減小了整個機械夾爪機構(gòu)的體積；在夾爪驅(qū)動裝置的驅(qū)動作用下，使得驅(qū)動夾爪同時夾緊或張開，實現(xiàn)物體與機械夾爪機構(gòu)穩(wěn)定結(jié)合或迅速脫離，提高了機械夾爪機構(gòu)的工作效率。

進一步地，所述機臂還與機臂驅(qū)動模塊相連，所述機臂驅(qū)動模塊與第一控制器相連，所述第一控制器用于控制機臂驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼折疊。這樣防止阻礙機械臂工作，當(dāng)巡線機器人需要飛行時，旋翼可從機架展開。

其中，所述作業(yè)機構(gòu)為電力線路巡線作業(yè)機器人或高空清潔機器人。

進一步地，所述電力線路巡線作業(yè)機器人包括機架，所述電控箱安裝于所述機架底部；所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息并傳送至第二控制器；

所述電力線路巡線作業(yè)機器人還包括行走機構(gòu)和機械臂作業(yè)機構(gòu)。所述行走機構(gòu)包括行走輪臂、行走輪及行走機構(gòu)控制模塊。所述機械臂作業(yè)機構(gòu)包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述行走機構(gòu)控制模塊和機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端設(shè)置有第三圖像采集模塊；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動來調(diào)整第三圖像采集模塊的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

進一步地，所述機械臂的末端安裝有末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括減速機構(gòu)，所述減速機構(gòu)與電機驅(qū)動模塊相連，所述電機驅(qū)動模塊與第二控制器相連。

進一步地，所述機械臂的末端安裝有機械手，所述第三圖像采集模塊安裝于機械手上；

在第二控制器的控制作用下，驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而帶動機械手運動來調(diào)整機械手上第三圖像采集模塊的監(jiān)測角度，用于監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型的可飛行式高空作業(yè)機器人的飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)，可以固定在一起或分開獨立工作，當(dāng)可飛行式高空作業(yè)機器人需要在高空作業(yè)時，飛行機構(gòu)搭載作業(yè)機構(gòu)至相應(yīng)工作地點，并暫時脫離作業(yè)機構(gòu)飛回地面，一方面減輕負重，節(jié)約能耗；另一方面，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減小產(chǎn)生故障的幾率；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要跨越大型或復(fù)雜的障礙物時，飛行機構(gòu)可作業(yè)機構(gòu)結(jié)合。

附圖說明

圖1是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的實施例一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是作業(yè)機構(gòu)的電控箱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是電控鎖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是凹箱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的實施例二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的實施例三結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1飛行本體，2機臂，3旋翼，4凹箱，41柱形臺，5作業(yè)機構(gòu)，6電控箱，61鎖止部，62鎖舌，63電控鎖，7機械夾爪機構(gòu)，8機械臂，9減速機構(gòu)，10電機驅(qū)動模塊，11第三圖像采集模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內(nèi)部的連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

此外，下面描述的本實用新型不同實施例方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

本實用新型的作業(yè)機構(gòu)為電力線路巡線作業(yè)機器人、高空清潔機器人或現(xiàn)有的其他結(jié)構(gòu)的機器人。

下面以電力線路巡線作業(yè)機器人為例來說明本實用新型的可飛行式高空作業(yè)機器人。下面所涉及的第一控制器和第二控制器均為現(xiàn)有型號的控制器或處理器，比如PLC、FPGA或其他可編程的控制器或處理器。

實施例一

如圖1所示，高空作業(yè)機器人以電力線路巡線作業(yè)機器人為例，本實用新型的可飛行式電力線路巡線作業(yè)機器人，包括：飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)5，所述飛行機構(gòu)包括飛行本體1，所述飛行本體1內(nèi)設(shè)有第一控制器，所述飛行本體1連接有若干個機臂2，每個機臂2連接有旋翼3；所述第一控制器與旋翼驅(qū)動模塊相連，所述第一控制器通過控制旋翼驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼工作。

本實施例中的作業(yè)機構(gòu)5為電力線路巡線作業(yè)機器人，該機器人包括電控箱6，所述電控箱6內(nèi)設(shè)置有第二控制器，所述第二控制器用于控制所述作業(yè)機構(gòu)動作。

如圖2所示，電控箱的結(jié)構(gòu)為：電控箱6的底部還設(shè)置有圓柱形鎖止部61，所述鎖止部61內(nèi)安裝有電控鎖63，所述電控鎖與第一控制器相連。

作業(yè)機構(gòu)的電控箱采用了上部寬、下部窄的類似圓臺的結(jié)構(gòu)，用于完全采用圓臺結(jié)構(gòu)不利于內(nèi)部電池、控制板的安裝，因此電控箱的側(cè)面為平面形狀；平面與圓弧面的結(jié)合部分倒圓角，減輕碰撞。

如圖3所示，電控鎖63安裝在電控箱6內(nèi)部的底面上，兩個鎖舌62分別從電控箱6外殼兩側(cè)的孔伸出。電控鎖的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，其工作原理為：

第一控制器控制與電控鎖的電源斷電時，鎖舌在內(nèi)部彈簧作用下彈出，此時為上鎖狀態(tài)；第一控制器控制與電控鎖的電源通電時，鎖舌在電磁吸力作用下收縮進電控鎖內(nèi)部，此時為開鎖狀態(tài)。

飛行本體1的上表面還設(shè)置有凹箱4.其中，凹箱的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

凹箱4為上寬下窄的錐桶結(jié)構(gòu)；所述凹箱4用于承載與其相匹配的電控箱6，且使得所述可飛行式高空作業(yè)機器人飛行時保持平衡；凹箱4的底部還設(shè)置有上窄下寬的柱形臺41，柱形臺41用于容納鎖止部61。

飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)可共同工作，也可分開獨立工作；當(dāng)所述飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制電控鎖處于上鎖狀態(tài)，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電控處于開鎖狀態(tài)，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)。

在具體實施過程中，凹箱4內(nèi)部還鋪設(shè)有減震層。這樣能夠減緩物體落入凹箱內(nèi)時所產(chǎn)生的碰撞，避免物體損壞。減震層由海綿，泡沫或其他減震材料構(gòu)成。

在凹箱4的開口邊緣處還可以設(shè)有距離傳感器，利用距離傳感器檢測凹箱與待落入凹箱內(nèi)物體之間的距離信息并傳送至第一控制器。

距離傳感器可采用激光探測器來實現(xiàn)。

進一步地，任一機臂2上還設(shè)置有圖像采集模塊，圖像采集模塊用于采集所述飛行機構(gòu)周圍圖像信息并傳送至第一控制器。在具體實施過程中，圖像采集模塊可以采用攝像頭或紅外圖像采集儀來實現(xiàn)。

更進一步地，第一控制器與遠程服務(wù)器相互通信，所述遠程服務(wù)器與監(jiān)控終端相互通信。這樣能夠遠程實時監(jiān)控凹箱4與待落入凹箱內(nèi)物體之間的距離信息，還能夠準確判斷物體是否完全進入凹箱內(nèi)。

本實施例為便于機器人的電控箱順利滑落進箱體并上鎖，飛行機構(gòu)上的凹箱采用規(guī)則的錐桶結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸略大于作業(yè)機構(gòu)的電控箱；電控箱底部是為電控鎖提供空間的一段圓筒，圓筒的壁面具有一定的斜度，鎖舌伸出后與該壁面接觸，起到鎖止的作用。

當(dāng)飛行機構(gòu)與作業(yè)機構(gòu)為聯(lián)接狀態(tài)時，電控鎖斷電，鎖舌伸出，卡在飛行機構(gòu)凹箱底部的傾斜壁面上，此時作業(yè)機構(gòu)不會因為一些外力或無人機側(cè)傾而從飛行機構(gòu)凹箱滑出；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，電控鎖通電，鎖舌收縮，此時機器人的電控箱可與飛行機構(gòu)凹箱脫離。

本實施例以具有四個自由度的機械臂的巡線機器人為例：分別是：1)上臂水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；2)上臂豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動；3)小臂相對上臂轉(zhuǎn)動；4)末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)。在這4個自由度的支持下，這個攝像頭模組可以到達工作范圍內(nèi)的任意區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測。

如圖5所示，電力線路巡線作業(yè)機器人的機械臂8的末端安裝有末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括減速機構(gòu)9，所述減速機構(gòu)9通過減速機構(gòu)與電機驅(qū)動模塊10相連，所述電機驅(qū)動模塊10與第二控制器相連。

減速機構(gòu)9與電機驅(qū)動模塊10均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，此處將不再累述。

電力線路巡線作業(yè)機器人可以采用下列三種實施例：

第一種電力線路巡線作業(yè)機器人包括機架，電控箱安裝在機架底部；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端設(shè)置有第三圖像采集模塊；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動來調(diào)整第三圖像采集模塊11的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

第二種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手，所述第三圖像采集模塊11安裝于機械手上；

在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而帶動機械手運動來調(diào)整機械手上第三圖像采集模塊11的監(jiān)測角度，用于監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。

為保證系統(tǒng)的緊湊性，在機械手上安裝第三圖像采集模塊11，這種方式不會改變巡線機器人的整體結(jié)構(gòu)，還能夠監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。安裝在機械手上的第三圖像采集模塊11采取一定的防護措施，避免機械手在檢修、除障過程中與線路或附件直接接觸，對第三圖像采集模塊造成損壞。

第三種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；所述機架上還放置有圖像采集儀；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而使得機械手抓取并夾持機架上的圖像采集儀，通過調(diào)整圖像采集儀的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

其中，電控箱的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。

機械臂驅(qū)動模塊可以采用驅(qū)動電機來實現(xiàn)，也可以采用其他現(xiàn)有的驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)。

其中，第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均為攝像頭模組，所述攝像頭模塊包括紅外攝像頭和可見光攝像頭。

紅外攝像頭用來測溫，可見光攝像頭用來監(jiān)測線路及附件的實際狀態(tài)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均與第二控制器相連，所述第二控制器與地面監(jiān)控服務(wù)器相互通信。

其中，第二控制器可以采用單片機或PLC來實現(xiàn)，也可以采用其他芯片來實現(xiàn)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊將采集的電力線路運行狀態(tài)圖像信息傳送至第二控制器，再由第二控制器傳送至地面監(jiān)控服務(wù)器，地面監(jiān)控服務(wù)器可再傳送至監(jiān)控終端上進行顯示，便于地面上的工作人員全方位360度無死角地監(jiān)控電力線路運行狀態(tài)。

圖1所示的可飛行式高空作業(yè)機器人的工作原理為：

第一控制器通過控制旋翼驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼工作，使得飛行機構(gòu)處于飛行狀態(tài)；

飛行機構(gòu)的上表面的凹箱承載與其相匹配的作業(yè)機構(gòu)電控箱，使得所述可飛行式高空作業(yè)機器人飛行時保持平衡；

當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制電控鎖處于上鎖狀態(tài)，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；

當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電控處于開鎖狀態(tài)，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)而獨立工作。

本實用新型的可飛行式高空作業(yè)機器人的飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)，可以固定在一起或分開獨立工作，當(dāng)可飛行式高空作業(yè)機器人需要在高空作業(yè)時，飛行機構(gòu)搭載作業(yè)機構(gòu)至相應(yīng)工作地點，并暫時脫離作業(yè)機構(gòu)飛回地面，一方面減輕負重，節(jié)約能耗；另一方面，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減小產(chǎn)生故障的幾率；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要跨越大型或復(fù)雜的障礙物時，飛行機構(gòu)可作業(yè)機構(gòu)結(jié)合。

實施例二

圖5是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的實施例二結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的一種可飛行式高空作業(yè)機器人中的作業(yè)機構(gòu)5以電力巡線作業(yè)機器人為例：

如圖5所示，本實施例的可飛行式高空作業(yè)機器人，包括：飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)5，所述飛行機構(gòu)包括飛行本體1，所述飛行本體1內(nèi)設(shè)有第一控制器，所述飛行本體1連接有若干個機臂2，每個機臂2連接有旋翼3；所述第一控制器與旋翼驅(qū)動模塊相連，所述第一控制器通過控制旋翼驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼工作。

作業(yè)機構(gòu)包括電控箱，所述電控箱內(nèi)設(shè)置有第二控制器，所述第二控制器用于控制所述作業(yè)機構(gòu)動作；電控箱的底部還設(shè)置有磁性層。

飛行本體上還安裝有電磁吸盤，其與第一控制器相連；電磁吸盤用于承載所述作業(yè)機構(gòu)且使得所述可飛行式高空作業(yè)機器人飛行時保持平衡；當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制電磁吸盤通電產(chǎn)生磁場，使得電磁吸盤吸附具有磁性層的電控箱，達到飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合的目的；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制電磁吸盤斷電消除磁場，使得電磁吸盤脫離具有磁性層的電控箱，達到飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者脫離的目的。

其中，本實用新型的電磁吸盤，包括線圈，所述線圈與控制電路相連，所述控制電路被配置為控制線圈通電或斷電，進而產(chǎn)生磁場或消除磁場；

導(dǎo)磁面板，其鋪設(shè)于線圈的磁通面上。

其中，控制電路的結(jié)構(gòu)可以采用多種電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，下面列出一種實施例：

本實用新型的控制電路的一種實施例：

控制電路包括電源開關(guān)元件，所述電源開關(guān)元件串接于線圈與電源之間，所述電源開關(guān)元件還與第一控制器相連，所述第一控制器被配置為控制電源開關(guān)元件通斷。

本實用新型的控制電路通過第一控制器來控制電源開關(guān)元件的通斷，來實現(xiàn)線圈的通斷電，最終實現(xiàn)電磁吸盤與磁性元件的吸附和分離。

導(dǎo)磁面板的形狀也可以設(shè)置圓形、方形、矩形、菱形或其他形狀。

為當(dāng)線圈導(dǎo)電時，產(chǎn)生磁場進而吸附磁性元件。

當(dāng)巡線機器人的電控箱底部設(shè)有磁性層，則電磁吸盤吸附巡線機器人的電控箱3底部。

巡線機器人的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，此處將不再累述。

進一步地，電磁吸盤上還設(shè)置有距離傳感器，用來檢測電磁吸盤與被吸附的磁性元件的吸合程度并傳送至第一控制器。

進一步地，旋翼無人機上還安裝有圖像采集裝置，所述圖像采集裝置用于檢測旋翼無人機外界環(huán)境圖像信息并傳送至第一控制器。

更進一步地，第一控制器還與遠程服務(wù)器相互通信，所述遠程服務(wù)器與監(jiān)控終端相互通信。這樣地面的操作人員可以通過遠程監(jiān)控終端實時查看導(dǎo)磁面板與所述巡線機器人的電控箱底部實時接觸的狀態(tài)。

本實施例用電磁原理，通過控制電路使具有電磁吸盤的無人機通電產(chǎn)生磁場，使得電磁吸盤吸附磁性元件，最終實現(xiàn)飛行機構(gòu)穩(wěn)定搭載附磁性元件的效果；通過控制電路使具有電磁吸盤的飛行機構(gòu)斷電消除磁場，使得電磁吸盤與被吸附的磁性元件分離，最終實現(xiàn)飛行機構(gòu)與被搭載附磁性元件快速分離的效果。

本實施例以具有四個自由度的機械臂的電力巡線作業(yè)機器人為例：分別是：1)上臂水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；2)上臂豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動；3)小臂相對上臂轉(zhuǎn)動；4)末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)。在這4個自由度的支持下，這個攝像頭模組可以到達工作范圍內(nèi)的任意區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測。

如圖7所示，電力線路巡線作業(yè)機器人的機械臂8的末端安裝有末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括減速機構(gòu)9，所述減速機構(gòu)9與電機驅(qū)動機構(gòu)10相連，所述電機驅(qū)動機構(gòu)10與第二控制器相連。

減速機構(gòu)9與電機驅(qū)動機構(gòu)10均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，此處將不再累述。

電力線路巡線作業(yè)機器人可以采用下列三種實施例：

第一種電力線路巡線作業(yè)機器人包括機架，電控箱安裝在機架底部；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端設(shè)置有第三圖像采集模塊；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動來調(diào)整第三圖像采集模塊9的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

第二種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手，所述第三圖像采集模塊安裝于機械手上；

在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而帶動機械手運動來調(diào)整機械手上第三圖像采集模塊的監(jiān)測角度，用于監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。

為保證系統(tǒng)的緊湊性，在機械手上安裝第三圖像采集模塊，這種方式不會改變巡線機器人的整體結(jié)構(gòu)，還能夠監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。安裝在機械手上的第三圖像采集模塊8采取一定的防護措施，避免機械手在檢修、除障過程中與線路或附件直接接觸，對第三圖像采集模塊造成損壞。

第三種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；所述機架上還放置有圖像采集儀；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而使得機械手抓取并夾持機架上的圖像采集儀，通過調(diào)整圖像采集儀的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

其中，電控箱的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。

機械臂驅(qū)動模塊可以采用驅(qū)動電機來實現(xiàn)，也可以采用其他現(xiàn)有的驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)。

其中，第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均為攝像頭模組，所述攝像頭模塊包括紅外攝像頭和可見光攝像頭。

紅外攝像頭用來測溫，可見光攝像頭用來監(jiān)測線路及附件的實際狀態(tài)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均與第二控制器相連，所述第二控制器與地面監(jiān)控服務(wù)器相互通信。

其中，第二控制器可以采用單片機或PLC來實現(xiàn)，也可以采用其他芯片來實現(xiàn)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊將采集的電力線路運行狀態(tài)圖像信息傳送至第二控制器，再由第二控制器傳送至地面監(jiān)控服務(wù)器，地面監(jiān)控服務(wù)器可再傳送至監(jiān)控終端上進行顯示，便于地面上的工作人員全方位360度無死角地監(jiān)控電力線路運行狀態(tài)。

實施例三

圖6是一種可飛行式高空作業(yè)機器人的實施例三結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的作業(yè)機構(gòu)以電力巡線作業(yè)機器人為例：

如圖6所示，本實施例的一種可飛行式高空作業(yè)機器人，包括：飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)5，所述飛行機構(gòu)包括飛行本體1，所述飛行本體1內(nèi)設(shè)有第一控制器，所述飛行本1體連接有若干個機臂2，每個機臂2連接有旋翼3；所述第一控制器與旋翼驅(qū)動模塊相連，所述第一控制器通過控制旋翼驅(qū)動模塊來驅(qū)動旋翼工作；

作業(yè)機構(gòu)包括電控箱，所述電控箱內(nèi)設(shè)置有第二控制器，所述第二控制器用于控制所述作業(yè)機構(gòu)動作。

所述飛行機構(gòu)還包括機械夾爪機構(gòu)7。其中，本實用新型的機械夾爪機構(gòu)7包括：底座及平臺，底座安裝飛行本體上，平臺通過支撐柱固定連接于底座上；平臺的外部鉸接有夾爪結(jié)構(gòu)；夾爪結(jié)構(gòu)包括若干個夾爪，夾爪用于固定落入其包圍區(qū)域內(nèi)的電控箱；所述底座與平臺之間固定安裝有夾爪驅(qū)動裝置，夾爪驅(qū)動裝置與第一控制器相連；當(dāng)飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者需要共同作業(yè)時，第一控制器控制所述夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時夾緊電控箱，使得飛行機構(gòu)和作業(yè)機構(gòu)兩者結(jié)合；當(dāng)作業(yè)機構(gòu)需要單獨作業(yè)時，第一控制器控制所述夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時張開，使得作業(yè)機構(gòu)脫離所述飛行機構(gòu)。

其中，在具體實施例中，平臺可設(shè)置為長方體，所述夾爪結(jié)構(gòu)包括四個夾爪，這四個夾爪分別鉸接于所述平臺的左側(cè)面、右側(cè)面、前表面和后表面。

此外，當(dāng)平臺為長方體時，夾爪結(jié)構(gòu)中夾爪的數(shù)量也可以多于四個，為了穩(wěn)定固定落入這些夾爪包圍區(qū)域內(nèi)的物體，至少設(shè)置為四個。

此外，平臺也可以設(shè)置為其他形狀。

優(yōu)選地，平臺設(shè)置為圓柱體，夾爪結(jié)構(gòu)包括至少三個夾爪，所述夾爪等間隔鉸接于所述平臺的外部。這樣能夠穩(wěn)定固定落入這些夾爪包圍區(qū)域內(nèi)的物體。

進一步地，夾爪的內(nèi)表面設(shè)有防滑突起。這樣能夠增強夾爪與被抓緊物體之間的摩擦力。

優(yōu)選地，夾爪驅(qū)動裝置包括若干個夾爪驅(qū)動模塊，夾爪驅(qū)動模塊的個數(shù)與夾爪數(shù)量相等；每個夾爪驅(qū)動模塊包括驅(qū)動電機，驅(qū)動電機通過聯(lián)軸器與絲杠機構(gòu)連接，使得驅(qū)動電機驅(qū)動絲杠機構(gòu)旋轉(zhuǎn)；

絲杠機構(gòu)通過螺母機構(gòu)與連桿機構(gòu)連接，連桿機構(gòu)與相應(yīng)方向的夾爪鉸接，在絲杠機構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，使螺母機構(gòu)與連桿機構(gòu)配合來實現(xiàn)夾爪夾緊或張開。該夾爪驅(qū)動裝置采用驅(qū)動電機、絲杠機構(gòu)、螺母機構(gòu)與連桿機構(gòu)之間的配合實現(xiàn)了夾爪夾緊或張開，保證了夾爪運動的穩(wěn)定性。

其中，絲杠機構(gòu)、螺母機構(gòu)和連桿機構(gòu)均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述螺母機構(gòu)為具有自鎖特性的螺母機構(gòu)。絲杠螺母機構(gòu)的自鎖性，這樣可以保證機械夾爪機構(gòu)能夠穩(wěn)定牢固地抓緊物體，避免物體從機械夾爪機構(gòu)的夾爪范圍內(nèi)脫落。

本實施例的機械夾爪機構(gòu)適用于穩(wěn)定抓夾體積大的物體，被抓緊的物體能夠恰好落入機械夾爪機構(gòu)的夾爪的范圍內(nèi)；而且，夾爪驅(qū)動裝置固定安裝底座與平臺之間，節(jié)省了整個機械夾爪機構(gòu)的占用空間，減小了整個機械夾爪機構(gòu)的體積；在夾爪驅(qū)動裝置的驅(qū)動作用下，使得驅(qū)動夾爪同時夾緊或張開，實現(xiàn)物體與機械夾爪機構(gòu)穩(wěn)定結(jié)合或迅速脫離，提高了機械夾爪機構(gòu)的工作效率。

另外，本實用新型的機械夾爪機構(gòu)中的夾爪驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)也可以采用現(xiàn)有的其他結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)。

機械夾爪機構(gòu)的底座上設(shè)有底座安裝孔，機械夾爪機構(gòu)通過螺釘及底座安裝孔固定在機體上。

當(dāng)機械夾爪機構(gòu)抓取巡線機器人電控箱時，第一控制器控制所述夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時夾緊或張開巡線機器人電控箱。

為了防止機械夾爪機構(gòu)的夾爪損傷巡線機器人，還在夾爪的內(nèi)表面設(shè)置橡膠類軟性材料層。

其中，巡線機器人電控箱上還設(shè)有電控箱安裝孔，巡線機器人電控箱通過螺釘及電控箱安裝孔固定在巡線機器人上。

進一步地，平臺上還設(shè)有距離傳感器，所述距離傳感器用于檢測平臺與所述平臺上搭載的物體之間的距離信息并傳送至第一控制器。

更進一步地，第一控制器還與遠程服務(wù)器相互通信，所述遠程服務(wù)器與監(jiān)控終端相互通信。

本實施例的飛行機構(gòu)與機械夾爪機構(gòu)相結(jié)合，使得在第一控制器的控制下，控制夾爪驅(qū)動裝置來驅(qū)動夾爪同時夾緊或張開，保證機械夾爪機構(gòu)穩(wěn)定牢固地抓緊物體，被搭載物體飛行，還能避免物體搭載飛行的過程中從機械夾爪機構(gòu)的夾爪范圍內(nèi)脫落。

本實施例以具有四個自由度的機械臂的巡線機器人為例：分別是：1)上臂水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；2)上臂豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動；3)小臂相對上臂轉(zhuǎn)動；4)末端執(zhí)行器翻轉(zhuǎn)。在這4個自由度的支持下，這個攝像頭模組可以到達工作范圍內(nèi)的任意區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測。

如圖7所示，電力線路巡線作業(yè)機器人的機械臂8的末端安裝有末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括減速機構(gòu)9，所述減速機構(gòu)9與電機驅(qū)動機構(gòu)10相連，所述電機驅(qū)動機構(gòu)10與第二控制器相連。

減速機構(gòu)9與電機驅(qū)動機構(gòu)10均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，此處將不再累述。

電力線路巡線作業(yè)機器人可以采用下列三種實施例：

第一種電力線路巡線作業(yè)機器人包括機架，電控箱安裝在機架底部；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端設(shè)置有第三圖像采集模塊；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動來調(diào)整第三圖像采集模塊的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

第二種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手，所述第三圖像采集模塊11安裝于機械手上；

在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而帶動機械手運動來調(diào)整機械手上第三圖像采集模塊的監(jiān)測角度，用于監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。

為保證系統(tǒng)的緊湊性，在機械手上安裝第三圖像采集模塊，這種方式不會改變巡線機器人的整體結(jié)構(gòu)，還能夠監(jiān)測電力線路的盲區(qū)。安裝在機械手上的第三圖像采集模塊11采取一定的防護措施，避免機械手在檢修、除障過程中與線路或附件直接接觸，對第三圖像采集模塊造成損壞。

第三種電力線路巡線作業(yè)機器人包括：機架，其底部安裝有電控箱；所述電控箱設(shè)置有第二控制器，所述機架上安裝有第一圖像采集模塊和第二圖像采集模塊，分別用于監(jiān)測巡線機器人前進方向及反方向的電力線路運行狀態(tài)圖像信息；所述機架上還放置有圖像采集儀；

行走機構(gòu)，其包括機械臂驅(qū)動模塊和機械臂，所述機械臂驅(qū)動模塊與第二控制器相連，所述機械臂的末端安裝有機械手；在第二控制器的控制作用下，機械臂驅(qū)動模塊帶動機械臂運動，進而使得機械手抓取并夾持機架上的圖像采集儀，通過調(diào)整圖像采集儀的監(jiān)測角度，最終實現(xiàn)巡線機器人對電力線路的全方位監(jiān)控。

其中，電控箱的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。

機械臂驅(qū)動模塊可以采用驅(qū)動電機來實現(xiàn)，也可以采用其他現(xiàn)有的驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)。

進一步地，蝸輪蝸桿機構(gòu)具有自鎖性，使得第三圖像采集模塊保持一定的姿態(tài)，以避免任意擺動。

其中，第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均為攝像頭模組，所述攝像頭模塊包括紅外攝像頭和可見光攝像頭。

紅外攝像頭用來測溫，可見光攝像頭用來監(jiān)測線路及附件的實際狀態(tài)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊均與第二控制器相連，所述第二控制器與地面監(jiān)控服務(wù)器相互通信。

其中，第二控制器可以采用單片機或PLC來實現(xiàn)，也可以采用其他芯片來實現(xiàn)。

第一圖像采集模塊、第二圖像采集模塊和第三圖像采集模塊將采集的電力線路運行狀態(tài)圖像信息傳送至第二控制器，再由第二控制器傳送至地面監(jiān)控服務(wù)器，地面監(jiān)控服務(wù)器可再傳送至監(jiān)控終端上進行顯示，便于地面上的工作人員全方位360度無死角地監(jiān)控電力線路運行狀態(tài)。

本實用新型的飛行機構(gòu)及作業(yè)機構(gòu)的其他結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，此處將不再累述。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。