用于无人机空中截枝的输电线路超高树木清障装置的制作方法

本实用新型属于电力线路走廊超高树木清障领域，尤其涉及一种用于无人机空中截枝的输电线路超高树木清障装置。

背景技术：

电力输电线路保护区内的树木不断生长靠近带电运行的导线，当小于安全距离的情况下，会引起带电导线对树木放电，造成电力网络故障跳闸，影响居民和工业正常用电需要，严重时还会引发森林火灾。

运维人员对输电走廊内存在隐患的超高树木，需要与树主协商，一同办理林业砍伐证后进行砍伐，在未得到树主以及相关林业部门的许可，不能自行砍伐，且现场部分青苗赔偿协调工作阻力大，给运维工作造成很大的困难。考虑到不触犯林业法的同时又不伤害树主的经济利益，输电运维人员采取对超高树木进行截枝的办法，将树木与带电导线的距离保持在安全范围。

现有技术中提供截枝的方法有：

（1）人工利用手锯或者电锯配合梯子、锯齿脚扣等登高工具进行操作，安全隐患大，且截枝高度通常在4米左右；

（2）使用带伸缩长杆的电动锯、高枝剪，虽然避免人工登高作业的安全隐患，但是截枝高度一般在5米左右，无法达到砍伐立方量小于法律规定盗伐树木标准3立方米的目标；

（3）国外电力线路走廊的超高树木砍伐则借助载人直升机技术，成本太高。

线路通道超高树木截枝作业中存在问题如下：1、人工登高安全隐患大；2、截枝高度不够，无法达到砍伐立方量小于法律规定盗伐树木标准——3立方米的目标、增加输电运维协调成本；3、对于输电运维工作中临时发现的树障隐患点，当无法满足人工砍伐的安全距离时，需要进行停电砍伐，影响用电的可靠性。

中国专利cn201821551756，提供了一种基于无人机的空中截枝装置，该方案显著提高了输电线路超高树木清障的效率，并降低了成本。但在实际使用的过程当中，发现其将现有的电链锯与无人机进行集成的方案存在重量过大，增大了无人机的负担，降低了续航能力，对细、软枝条的处理能力不足，且清障效率不够高，仍有提升空间的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了针对性的改进型方案，其具体采用以下技术方案：

一种用于无人机空中截枝的输电线路超高树木清障装置，其特征在于，包括：通过直角三角支架安装的两个圆锯和一个砂轮，三台无刷电机，以及电子调速器；所述砂轮的转轴安装在直角三角支架的顶点上；两个所述圆锯的转轴分别安装在直角三角支架对称的两个端点上，两个所述圆锯之间设置有截枝通道；所述直角三角支架通过碳纤维杆连接无人机；三台所述无刷电机分别连接两个圆锯和砂轮；所述电子调速器分别连接三台无刷电机；无人机的飞行控制器连接所述电子调速器。

优选地，两个所述圆锯的旋转方向相反。

优选地，所述直角三角支架还包括圆锯安装端点和顶点之间的斜杆，所述碳纤维杆的一端固定在斜杆的中点。

优选地，所述碳纤维杆的另一端通过电控锁扣固定在无人机上，所述电控锁扣连接无人机的飞行控制器。

优选地，所述圆锯带有倒齿，直径为15cm，厚度为2mm；所述砂轮为金属砂轮，直径为6cm；所述碳纤维杆的长度为0.75m。

优选地，连接两个圆锯的无刷电机的额定转速为24000转/分钟。

优选地，所述电控锁扣的旁侧安装有微型摄像头。

优选地，所述无人机采用大疆m600机型。

本实用新型及其优选方案轻便、可靠、成本低廉、容易维护，优化了对细、软树枝的处理能力。能够对不同电压等级电力线路走廊各类超高树木的截枝进行妥善处理的同时，保证更高的效率和更长的工作时间，具有很高的经济价值和社会效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型实施例装置安装位置关系正面示意图；

图2是本实用新型实施例装置安装位置关系立体示意图；

图3是本实用新型实施例装置安装位置关系侧视示意图（含无人机本体）；

图中：1-第一圆锯；2-第二圆锯；3-砂轮；4-直角三角支架；41-斜杆；5-碳纤维杆。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

如图1-图3所示，本实施例主要提出了应用在如中国专利cn201821551756所示的无人机空中截枝的电链锯的改进和替代方案，在装置方面主要包括：通过直角三角支架4安装的第一圆锯1、第二圆锯2和砂轮3，以及三台无刷电机。

其中，砂轮3的转轴安装在直角三角支架4的顶点上；两个圆锯的转轴分别安装在直角三角支架4对称的两个端点上，两个圆锯之间存在有间距作为截枝通道，能够有利于树枝更好地切割。砂轮3的作用主要在于，保证不存在树皮的粘连防止装置被卡住，也可以对未切断的细枝条进行更为充分的清理。

第一圆锯1和第二圆锯2的旋转方向相反，在保证了较大作业范围的同时，采用两个旋转方向相反的圆盘锯相互抵消反扭矩，避免单个圆锯的反扭矩对无人机飞行干扰。

直角三角支架4通过碳纤维杆5连接无人机，轻质碳纤维绝缘管具备弹性，用于缓冲切割装置与树枝碰撞的冲击力。

直角三角支架4通过圆锯安装端点和顶点之间的斜杆41与碳纤维杆5固定连接，碳纤维杆5的一端通过锁扣固定在斜杆41的中点。斜杆41的具体位置可以结合第一圆锯1和第二圆锯2的转速、产生的扭矩等参数进行设置，使碳纤维杆5的固定点位于合扭力矩的最小点，保证扭力矩对无人机的影响降到最小。

在本实施例中，圆锯采用轻质硬度钢齿圆锯，外加倒齿，可加大对树枝的切割能力，直径为15cm，厚度为2mm；砂轮3为金属砂轮3，直径为6cm；碳纤维杆5的长度为0.75m，其长度可以保障防止异物对螺旋桨的干扰，保证无人机水平面无树障。如图3所示，碳纤维杆5最优选的设置方案为竖直设置在无人机机身的下方，使切割装置位于无人机机身的正下方，这样能够最大程度避免树木等障碍对无人机本体的影响。

在驱动装置方面，第一圆锯1、第二圆锯2和砂轮3分别通过一台无刷电机驱动进行转动，其中连接第一圆锯1和第二圆锯2的的无刷电机的额定电压为36v，额定转速为24000转/分钟。

无刷电机的驱动和启停控制可以直接利用无人机的飞行控制器预留的控制接口，无人机的飞行控制器连接电子调速器；电子调速器分别连接三台无刷电机。同时，碳纤维杆5的另一端通过电控锁扣固定在无人机上，电控锁扣连接无人机的飞行控制器，在装置遇到危险时可以控制电控锁扣开锁以保证无人机的安全。

为了使无人机能够保持充足的续航能力，在本实施例中，无刷电机通过独立电源供电，其中独立电源采用36v4ah的18650型号锂聚合电池，电子调速器采用30a的电子调速器并连接独立电源，电子调速器将锂电池的直流电源转换成供给无刷电机的三相交流电源，而控制线直接连接无人机的飞行控制输出端口。

为了方便地面工作人员的操控和观察，在本实施例中，电控锁扣的旁侧安装有微型摄像头，作为搭载在无人机的远程第一视角（fpv）摄像装置。助于工作人员判断砍伐点和相对安全距离。本实施例配置foxeer生产的hs1222型号摄像头，79g，尺寸40*40*40mm，sony机芯，3m以上像素。

由于实施本实施例方案，进行截枝作业时必定产生一个反作用力。因此优选配置一套抗缓冲性能好、且载重能力强的大桨叶无人机。本实施例无人机选用大疆m600，其能够满足实施本实施例方案的要求，该机型为6旋翼，具备稳定的数字控制信号系统，能够方便实现控制电控锁扣的的及时开锁、还有无人机本身的飞行控制稳定、抗干扰的控制信号发射和接受源。载重达到3kg以上，飞行稳定。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的用于无人机空中截枝的输电线路超高树木清障装置，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。