一种携带充电线飞行的无人机及其工作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种携带充电线飞行的无人机、系统及其工作方法。


背景技术：

2.无人机作为目前极具代表性的科技产品，市场价值及其应用前景是有目共睹的。随着无人机应用领域的不断扩大，近年来参与民航局民用无人机云交换系统的民用无人机飞行时间持续增长。但在工农业无人机应用过程中会存在工作时电池电力消耗过快，当无人机在执行任务过程中电池能量过低时，需中断执行任务，返回至地面充电，再飞行至空中继续执行任务。因此便存在着有效工作时间不长，工作效率低等不足之处。
3.经过国内文献和专利检索发现，现有专利《一种带离式无人机充电系统》(申请号: cn202010962034.4)中公开了一种带离式无人机充电系统，包括装有电源的充电平台和一套以上安装在充电平台内的带离式充电装置，所述带离式充电装置包括：吸附插头，活动安装在充电平台上，用于外接无人机；第一控制器，安装在充电平台内，与电源相连；充电线缆，将吸附插头与第一控制器连通；收放装置，用于收卷充电线缆；所述吸附插头与无人机电连接后，无人机能拉动并带出收放装置上的充电线缆，脱离充电平台。带离式充电通过无人机携带充电线缆离开充电平台在飞行状态下进行充电。但该方法通过无人机拉动并带出收放线装置上的充电线缆，没有考虑到当无人机飞出距离过长时，所拉出的充电线缆带给无人机附加拉力的问题，且没有考虑到无人机拉出充电线在空中飞行会遇到障碍物发生缠绕等问题。其次，该方法仍需无人机停止工作，返航充电，并没有有效的提高无人机工作效率，所以该方法具有一定的局限性。
4.经过国内文献和专利检索发现，现有专利《一种无人机空中充电系统、充电方法、装置、设备和介质》(申请号:202010802360.9)中公开了一种无人机空中充电系统、方法、装置、设备和介质，所述系统包括：第一无人机和第二无人机；第一无人机包括第一供电电源以及与第一供电电源电连接的第一无线充电线圈；第二无人机包括第二供电电源、与第二供电电源电连接的第二无线充电线圈；在第一无人机执行空中飞行任务的过程中，当第一供电电源的剩余电量低于设定阈值时，第二无人机起飞，以使第二无线充电线圈与所述第一无线充电线圈之间的位置满足预设位置关系，将第二供电电源的电能通过第二无线充电线圈以及第一无线充电线圈提供给第一供电电源。该方法虽然实现了在无人机执行任务的过程中对无人机充电的目的，进而提高了无人机的任务执行效率。但使用第二无人机为第一无人机供电过程过于繁琐，且无法保证持久提供电力，所以该方法具有一定的局限性。
5.经过国内文献和专利检索发现，现有专利《无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法》(申请号:201910645958.9)中公开了一种无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法，无人机接收第一控制指令，在第一控制指令为吸附指令且磁铁位于初始位置时, 控制所述舵机按照第一方向运转，使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内，使能所述dc芯片，以及控制所述开关管导通，实现所述电源装置为所述无线充电线圈供电，以
使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能；在第一控制指令为充电指令，以及磁铁位于无线充电线圈内时，控制舵机按照第二方向运转，使磁铁离开无线充电线圈，以使得无线充电线圈执行充电功能，使无人机基于无线充电线圈即可充电又可实现吸附功能。但该方法依旧基于无人机电力不足，需中断工作任务，返航充电的模式，因此仍旧存在着无人机有效工作时间不长，工作效率低等不足之处。所以该方法具有一定的局限性。
6.如何解决上述技术问题为本发明面临的课题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种携带充电线飞行的无人机及其工作方法；解决了无人机工作时电力不足、工作耗时长、效率低的问题；本发明有效提高了无人机的续航能力，增加了无人机的有效工作时长，大大提高了无人机的工作效率。
8.为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：
9.一种携带充电线飞行的无人机，包括无人机机体，所述无人机机体包括收放线机构、摄像头支架、摄像头、收放线机构固定架、底盘滑轨、充电线；所述收放线机构固定架包括梯形锁紧装置；所述收放线机构通过收放线机构固定架中的梯形锁紧装置固定在无人机机体正下方，所述摄像头通过摄像头支架安装在无人机机体下方；所述摄像头支架包括滑块；所述滑块与底盘滑轨连接；所述充电线连接在无人机机体与收放线机构之间。
10.所述收放线机构包括力传感器、绕线盒盖、绕线盘、绕线盒、螺旋传动机构、同步带刷电机、电子计米器、导电滑环、固定外壳、梯形块；所述力传感器位于所述绕线盒充电线进出口处；所述绕线盘上有一孔；所述绕线盘位于绕线盒内部用来缠绕电线；所述螺旋传动机构包括螺母以及丝杆位于绕线盒充电线进出口处；所述电子计米器与绕线盘连接位于绕线盒外侧用来计量放线长度；所述同步带刷电机与绕线盘连接用来为绕线盘提供动力；所述充电线的一端穿过所述绕线盘预打的孔，与所述导电滑环上的转子一端连接；所述导电滑环固定在所述收放线机构的绕线盒盖上，所述导电滑环上的定子一端出线与所述无人机机体底盘上的转接口连接；所述固定外壳用于保护所述导电滑环；所述梯形块用来与所述梯形锁紧装置连接。
11.所述收放线机构，充电线均匀缠绕在所述绕线盘上位于所述绕线盒内部；所述绕线盒的进出口安装有所述螺旋传动机构；充电线穿过所述螺旋传动机构，结合所述绕线盘收线速度，通过所述螺母在所述丝杆上的左右移动，可以使充电线尽可能整齐的缠绕在所述绕线盘上。
12.一种携带充电线飞行的无人机还包括安装在无人机机体上的定位模块、避障模块、电感应模块、防缠绕模块、应急保护模块以及路径规划模块；所述定位模块、避障模块、电感应模块、防缠绕模块、应急保护模块以及路径规划模块输出端均和无人机飞行控制系统的输入端连接，无人机飞行控制系统安装在无人机机体内部。
13.为了更好地实现上述发明目的，本发明还提供了一种携带充电线飞行的无人机的工作方法，包括:
14.s1：路径规划，所述路径规划模块完成路径规划形成第一轨迹线；若轨迹平滑或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于等于0且小于等于45
°
，无人机机体选择简单飞行模式，根据毕达哥拉斯定理启发的欧几里得距离计算出出发点至终点的直
线距离 d米，此时数据传输至收放线机构，收放线机构放出d米电线；
15.其中：d＝d
16.若轨迹曲折或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于45
°
或者任一曲线切线p垂直于x轴，无人机机体选择复杂飞行模式，根据路径规划a-star(a)搜索算法*，即结合以下距离计算公式，
17.包括曼哈顿距离公式h(i)＝(abs(i.x-g.x)+abs(i.y-g.y))、
18.切比雪夫距离公式h(i)＝max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))、
19.欧几里得距离公式h(i)＝sqrt((i.x-g.x)^2+(i.y-g.y)^2)以及octile距离公式h(i)＝(√2
‑ꢀ
1)*min(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))+max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))，得出出发点至终点的理论距离 l1，数据传输至所述收放线机构，所述收放线机构放出l1米电线；
20.其中，所述路径规划a-star(a)搜索算法*中，各个距离公式中i.x表示出发点i的x轴坐标值，i.y表示出发点i的y轴坐标值,g.x表示终点g的x轴坐标值，g.y表示终点g的y轴坐标值，abs()为求取绝对值的函数，sqrt()为求取平方根的函数；
21.s2：减小收放线误差，所述无人机机体确定飞行模式后按照规划路径飞行，并通过ptk 定位技术,即rtk定位技术是建立在流动站与基准站误差非常类似的基础上的，它利用gps 载波相位观测值进行实时动态定位。实时传输空间位置信号，得到一条实际飞行轨迹，即第二轨迹线；所述第一轨迹线长度l1与所述第二轨迹线长度l2分析比较，根据轨迹线长度换算出实际距离；
22.若l1》l2，则所述收放线机构收线；
23.若l1《l2，则所述收放线机构放线；
24.若l1＝l2，则所述收放线机构保持锁定状态；
25.无人机机体飞行过程中位于收放线机构出口处力传感器与充电线电源接口处力传感器实时向控制端传输拉力值数据分别为n1和n2，当n1＝n2或|n1-n2|小于等于设定阈值a3，即实际放线长度过小，充电线处于紧绷状态，则所述同步带刷电机按照设定加速度加速放线；
26.当|n1-n2|大于设定阈值a3，则收放线系统正常；所述收放线机构中电子计米器实时监测放线长度，实际放线长度d1与理论放线长度d2分析比较，若d1》d2，则所述收放线机构收线；
27.若d1《d2，则所述收放线机构放线；
28.若d1＝d2，则所述收放线机构保持锁定状态。
29.在收线过程中，充电线穿过绕线盒的进出口的所述螺旋传动机构，结合绕线盘收线速度，绕线盘旋转一周，第一圈充电线缠绕在绕线盘上完毕，螺母在丝杆上向右缓慢移动，绕线盘继续旋转一周，第二圈充电线缠绕在绕线盘上完毕，螺母在丝杆上继续向右缓慢移动，直至第一排充电线缠绕完毕，螺母在丝杆上改变方向向左缓慢移动，进行第二排充电线的缠绕，以此类推，使充电线尽可能整齐的缠绕在绕线盘上。
30.s3:应急保护，当无人机在飞行过程中，遇到高压电线被碰撞、刮损等导致的漏电情况时，可能会损伤无人机。此时，所述电磁感应器可以检测无人机机体附近的电磁场强度，当检测到无人机机体附近的电磁场强度过大时，其中，路径规划模块中的状态检测系统
将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，自主避开该区域飞行；
31.当无人机在飞行过程中，产生突发情况，所诉力传感器检测到所述无人机机体携带的所述收放线机构出线口处的拉力值陡然上升，则所述路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，所述无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，无人机机体悬停。其中，所述力传感器将数据传回至控制端，此时所述摄像头观察充电线所产生的情况，传输至与其相连接的视觉识别系统使其做出判断。若突发情况为被重物压，则报警模块发出警报，此时人工介入解决，无人机继续飞行；若突发情况为充电线缠绕，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，所述无人机机体自行原路返回至设定阈值a2秒之前，随后视觉识别系统再次做出判断，若绕线情况解决，则直接进行到下一步骤；若绕线情况未解决，则需人工介入后再进行下一步骤。此时，无人机启用重规划模块，无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，控制指令生成层得到紧急情况的控制指令，路径重新规划，无人机机体继续飞行。
32.当充电线发生短路等情况时，电路中电流值陡然增大，此时所述电流传感器将数据传输至控制系统，人工介入断电，保证所述无人机机的安全。正常情况下，所述收放线机构固定架上的梯形锁紧装置的梯形口与所述收放线机构上的梯形块交错固定，保证所述收放线机构牢牢固定在所述无人机机体的正下方；当无人机机体发生紧急情况，必要时丢弃充电线时，应急保护模块启动，所述无人机机体通过摄像头观察周围情况，所述无人机机下降至安全地带，接着，所述梯形锁紧装置顺时针旋转90度，所述梯形口与所述梯形块重合，所述收放线机构借重力脱离所述无人机机体；与此同时，与所述收放线机构以及无人机机体连接的充电线通过重力与所述转接口脱离实现收放线机构脱落。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
34.1、本发明通过设置电感应模块，电感应模块连接有电磁感应器以及路径规划模块。无人机在飞行过程中易受天气、电磁环境等因素的干扰。无人机在飞行过程中，如遇到高压电线被碰撞、刮损等导致的漏电情况时，可能会损伤无人机。所述电磁感应器可以检测无人机机体附近的电磁场强度，当检测到无人机机体附近的电磁场强度过大时，所述路径规划模块中的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，自主避开该区域飞行，可以避免电磁环境对无人机机体中电子器件的影响，有效提高了无人机在飞行过程中的安全性。
35.2、本发明通过设置的防缠绕模块，所述防缠绕模块连接有力传感器、摄像头、报警模块以及路径规划模块，所述力传感器用来检测无人机机体携带的收放线机构出口处的拉力值，所述摄像头连接有视觉识别模块。当无人机产生突发情况，力传感器检测到无人机机体携带充电线与电源接口端的拉力值陡然上升，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，无人机机体悬停；力传感器将数据传回至控制端，此时摄像头观察充电线所产生的情况，传输至所述视觉识别系统使其做出判断；若突发情况为被重物压，则所述报警模块发出警报，此时人工介入解决，无人机继续飞行；若突发情况为充电线缠绕，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体
自行原路返回至设定阈值a2秒以前，随后视觉识别系统再次做出判断，若绕线情况解决，则直接进行到下一步骤；若绕线情况未解决，则需人工介入后再进行下一步骤。此时，无人机启用重规划模块，无人机机体根据当时情况做出反应快速生成行为规划，控制指令生成层得到紧急情况的控制指令，路径重新规划，无人机机体继续飞行。该模块有效提高了无人机携带充电线飞行地可行性，进而也就有效提高无人机的持续续航能力，进而提高无人机的工作效率。
36.3、本发明通过设置的应急保护模块，所述应急保护模块连接有电流传感器、摄像头和收放线机构固定架；所述电流传感器位于电路中，当充电线发生短路等情况时，电路中电流值陡然增大，此时数据传输至控制系统，人工介入断电，保证无人机机体的安全。正常情况下，所述梯形块在梯形锁紧装置内顺时针旋转90度与梯形口交错，保证所述收放线机构牢牢固定在所述无人机机体的正下方；当无人机机体发生紧急情况，必要时丢弃充电线时，应急保护模块启动，所述无人机机体通过摄像头观察周围情况，所述无人机机体下降至安全地带，接着，所述梯形锁紧装置顺时针旋转90度，所述梯形口与所述梯形块重合，所述收放线机构借重力脱离所述无人机机体；与此同时，与所述收放线机构以及无人机机体连接的充电线通过重力与所述转接口脱离实现收放线机构脱落。既保证了无人机在飞行以及工作过程中的电量充足，又能避免在紧急情况时对无人机造成的损害。
37.4、本发明能够提供足够长的充电线以供无人机使用，又能有效避免因在外的充电线过长，无人机返回时无法及时回收而造成的缠绕的风险。解决了无人机在携带充电线飞行过程中可能发生的缠绕、电路出现问题以及理论所需携带充电线与实际携带充电线相差过多造成充电线多余或者充电线不够用等情况。为无人机在携带充电线飞行过程中可能发生的系列问题提供了解决方案。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
39.图1为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机的无人机机体结构图；
40.图2为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机的摄像头支架细节图；
41.图3为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机的收放线机构的结构示意图；
42.图4为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机的收放线机构中螺旋传动机构细节图；
43.图5为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机的梯形锁紧装置细节图；
44.图6为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机防缠绕模块的逻辑结构示意图；
45.图7为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机视觉识别系统逻辑结构示意图；
46.图8为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机路径规划模块的逻辑结构示意图；
47.图9为本发明一种携带充电线飞行的新型无人机减小收放线误差算法图。
48.其中，附图标记为：1、无人机机体，2、收放线机构，3、摄像头支架，4、摄像头，5、收放线机构固定架，6、底盘滑轨，7、充电线，51、梯形锁紧装置，31、滑块，21、绕线盒盖，22、绕线盘，23、绕线盒，24、螺旋传动机构，25、同步带刷电机，26、电子计米器，27、导电滑环，28、
固定外壳，29、梯形块，241、螺母，242、丝杆，511、梯形口。
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
50.实施例1
51.结合图1至图5，本发明提供的技术方案为：一种携带充电线飞行的无人机，包括无人机机体1，无人机机体1包括收放线机构2、摄像头支架3、摄像头4、收放线机构固定架5、底盘滑轨6、充电线7；收放线机构固定架5包括梯形锁紧装置51；收放线机构2通过收放线机构固定架5中的梯形锁紧装置51固定在无人机机体1正下方，摄像头4通过摄像头支架 3安装在无人机机体1下方；摄像头支架3包括滑块31；滑块31与底盘滑轨6连接；充电线 7连接在无人机机体1与收放线机构2之间。
52.收放线机构包括力传感器、绕线盒盖21、绕线盘22、绕线盒23、螺旋传动机构24、同步带刷电机25、电子计米器26、导电滑环27、固定外壳28、梯形块29；力传感器位于绕线盒23充电线进出口处；绕线盘22上有一孔221；绕线盘22位于绕线盒23内部用来缠绕电线；螺旋传动机构24包括螺母241以及丝杆242位于绕线盒23充电线进出口处；电子计米器26与绕线盘22连接位于绕线盒23外侧用来计量放线长度；同步带刷电机25与绕线盘22 连接用来为绕线盘22提供动力；充电线7的一端穿过绕线盘22预打的孔221，与导电滑环 27上的转子一端连接；导电滑环27固定在收放线机构2的绕线盒盖21上，导电滑环27上的定子一端出线与无人机机体1底盘上的转接口连接；固定外壳28用于保护导电滑环27；梯形块29用来与梯形锁紧装置51连接。
53.收放线机构，充电线均匀缠绕在绕线盘22上位于绕线盒23内部；绕线盒23的进出口安装有螺旋传动机构24；充电线穿过螺旋传动机构24，结合绕线盘22收线速度，通过螺母241 在丝杆242上的左右移动，可以使充电线尽可能整齐的缠绕在绕线盘22上。
54.一种携带充电线飞行的无人机，还包括安装在无人机机体1上的定位模块、避障模块、电感应模块、防缠绕模块、应急保护模块以及路径规划模块；定位模块、避障模块、电感应模块、防缠绕模块、应急保护模块以及路径规划模块输出端均和无人机飞行控制系统的输入端连接，无人机飞行控制系统安装在无人机机体1内部。
55.结合图6至图9一种携带充电线飞行的无人机的工作方法，包括
56.s1：路径规划，路径规划模块完成路径规划形成第一轨迹线；若轨迹平滑或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于等于0且小于等于45
°
，无人机机体(1)选择简单飞行模式，根据毕达哥拉斯定理启发的欧几里得距离计算出出发点至终点的直线距离 d米，此时数据传输至收放线机构，收放线机构放出d米电线；
57.其中：d＝d
58.若轨迹曲折或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于45
°
或者任一曲线切线p垂直于x轴，无人机机体(1)选择复杂飞行模式，根据路径规划a-star(a)搜索算法*，即结合以下距离计算公式，
59.包括曼哈顿距离公式h(i)＝(abs(i.x-g.x)+abs(i.y-g.y))、
60.切比雪夫距离公式h(i)＝max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))、
61.欧几里得距离公式h(i)＝sqrt((i.x-g.x)^2+(i.y-g.y)^2)以及octile距离公式h(i)＝(√2
‑ꢀ
1)*min(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))+max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))，得出出发点至终点的理论距离 l1，数据传输至收放线机构2，收放线机构2放出l1米电线；
62.其中，路径规划a-star(a)搜索算法*中，各个距离公式中i.x表示出发点i的x轴坐标值， i.y表示出发点i的y轴坐标值,g.x表示终点g的x轴坐标值，g.y表示终点g的y轴坐标值， abs()为求取绝对值的函数，sqrt()为求取平方根的函数；
63.s2：减小收放线误差，无人机机体1确定飞行模式后按照规划路径飞行，并通过ptk定位技术，即rtk定位技术是建立在流动站与基准站误差非常类似的基础上的，它利用gps载波相位观测值进行实时动态定位。实时传输空间位置信号，得到一条实际飞行轨迹，即第二轨迹线；第一轨迹线长度l1与第二轨迹线长度l2分析比较，根据轨迹线长度换算出实际距离；
64.若l1》l2，则收放线机构收线；
65.若l1《l2，则收放线机构放线；
66.若l1＝l2，则收放线机构保持锁定状态；
67.无人机机体1飞行过程中位于收放线机构出口处力传感器与充电线电源接口处力传感器实时向控制端传输拉力值数据分别为n1和n2，当n1＝n2或|n1-n2|小于等于设定阈值a3，即实际放线长度过小，充电线处于紧绷状态，则同步带刷电机25按照设定加速度加速放线；
68.当|n1-n2|大于设定阈值a3，则收放线系统正常；收放线机构中电子计米器26实时监测放线长度，实际放线长度d1与理论放线长度d2分析比较，若d1》d2，则收放线机构2收线；
69.若d1《d2，则收放线机构2放线；
70.若d1＝d2，则收放线机构2保持锁定状态。
71.在收线过程中，充电线穿过绕线盒23的进出口的螺旋传动机构24，结合绕线盘22收线速度，绕线盘22旋转一周，第一圈充电线缠绕在绕线盘22上完毕，螺母241在丝杆242上向右缓慢移动，绕线盘22继续旋转一周，第二圈充电线缠绕在绕线盘22上完毕，螺母241 在丝杆242上继续向右缓慢移动，直至第一排充电线缠绕完毕，螺母241在丝杆242上改变方向向左缓慢移动，进行第二排充电线的缠绕，以此类推，使充电线尽可能整齐的缠绕在绕线盘上。
72.s3:应急保护，当无人机在飞行过程中，遇到高压电线被碰撞、刮损等导致的漏电情况时，可能会损伤无人机。此时，电磁感应器可以检测无人机机体1附近的电磁场强度，当检测到无人机机体1附近的电磁场强度过大时，其中，路径规划模块中的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，自主避开该区域飞行；
73.当无人机在飞行过程中，产生突发情况，所诉力传感器检测到无人机机体1携带的收放线机构出线口处的拉力值陡然上升，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，无人机机体悬停。其中，力传感器将数据传回至控制端，此时摄像头3观察充电线所
产生的情况，传输至与其相连接的视觉识别系统使其做出判断。若突发情况为被重物压，则报警模块发出警报，此时人工介入解决，无人机继续飞行；若突发情况为充电线缠绕，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1 自行原路返回至设定阈值a2秒之前，随后视觉识别系统再次做出判断，若绕线情况解决，则直接进行到下一步骤；若绕线情况未解决，则需人工介入后再进行下一步骤。此时，无人机启用重规划模块，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，控制指令生成层得到紧急情况的控制指令，路径重新规划，无人机机体1继续飞行。
74.当充电线发生短路等情况时，电路中电流值陡然增大，此时电流传感器将数据传输至控制系统，人工介入断电，保证无人机机体1的安全。正常情况下，收放线机构固定架5上的梯形锁紧装置51的梯形口511与收放线机构2上的梯形块29交错固定，保证收放线机构2 牢牢固定在无人机机体1的正下方；当无人机机体1发生紧急情况，必要时丢弃充电线时，应急保护模块启动，无人机机体1通过摄像头4观察周围情况，无人机机体1下降至安全地带，接着，梯形锁紧装置51顺时针旋转90度，梯形口511与梯形块29重合，收放线机构2 借重力脱离无人机机体1；与此同时，与收放线机构2以及无人机机体1连接的充电7)通过重力与转接口脱离实现收放线机构脱落。
75.实施例2
76.在实施例1的基础上，定位模块用来实时获取无人机当前位置信息，包括gps定位系统以及ptk定位技术；
77.避障模块使用毫米波雷达避障，用来规避无人机机体在飞行过程中遇到的障碍物，保证无人机机体1的安全；
78.电感应模块用来检测无人机机体1附近的电磁场；
79.防缠绕模块用来解决无人机机体携带充电线飞行所造成的电线缠绕问题以及充电线被重物压的问题；
80.应急保护模块用来避免当充电线发生短路情况时损坏无人机机体1以及无人机机体1在充电线发生缠绕且无法解决、充电线损坏等情况下丢弃充电线；
81.路径规划模块用来完成无人机机体1的路径规划，在紧急情况发生时完成路径的重规划以及路径跟踪和轨迹跟踪。
82.电感应模块连接有电磁感应器以及路径规划模块；电磁感应器用来检测无人机机体1附近的电磁场强度；路径规划模块，若电磁感应器检测到无人机机体1附近的电磁场强度过大，则路径规划模块中的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，自主避开该区域飞行，用来避免电磁环境对无人机机体1中电子器件的影响，保证无人机机体1的安全。
83.防缠绕模块连接有力传感器、摄像头4、报警模块以及路径规划模块；力传感器用来检测无人机机体1携带的收放线机构出口端充电线的拉力值；摄像头4连接有视觉识别模块；视觉识别模块通过摄像头4获取信息，对获取信息进行预处理包括去噪、平滑等，然后对电线特征进行抽取并采用摄像机自动跟踪技术对缠绕部分跟踪定点拍摄，最后将图片上传终端处理。
84.应急保护模块连接有电流传感器、摄像头4和收放线机构固定架5；电流传感器位于电路中，当充电线发生短路等情况时，电路中电流值陡然增大，此时数据传输至控制系
统，人工介入断电，保证无人机机体1的安全。正常情况下，梯形块29在梯形锁紧装置51内顺时针旋转90度与梯形口511交错，保证收放线机构2牢牢固定在无人机机体1的正下方；当无人机机体1发生紧急情况，必要时丢弃充电线时，应急保护模块启动，无人机机体1通过摄像头4观察周围情况，无人机机体1下降至安全地带，接着，梯形锁紧装置51顺时针旋转90 度，梯形口511与梯形块29重合，收放线机构2借重力脱离无人机机体1；与此同时，与收放线机构2以及无人机机体1连接的充电线7通过重力与转接口脱离实现收放线机构脱落。
85.路径规划模块包括主控系统以及规划系统；主控系统由任务生成与调度、运动行为规划及任务规划和控制指令生成三层基本结构组成，由任务生成与调度层获得飞行任务，经过运动行为规划及任务规划层获得具体的行为规划，再由控制指令生成层得到最终的控制指令，发送给其它功能agent；各功能agent发送状态信息给主控系统的状态检测系统，状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，以便根据具体情况对任务进行规划调整；规划系统包括运动行为规划模块和重规划模块；当遇到突发情况时，可启用重规划模块，它可根据当时情况迅速做出反应快速生成行为规划，用以指导控制指令生成层得到紧急情况的控制指令；与此同时，状态检测系统能够完成对无人机路径跟踪以及轨迹跟踪；除此之外，地面控制系统在三个层次上分别具有介入能力。
86.防缠绕模块，若无人机产生突发情况，力传感器检测到无人机机体1携带收放线机构出线口处的拉力值陡然上升，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，无人机机体1悬停；力传感器将数据传回至控制端，此时摄像头4观察充电线所产生的情况，传输至视觉识别系统使其做出判断；若突发情况为被重物压，则报警模块发出警报，此时人工介入解决；若突发情况为充电线缠绕，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1自行原路返回至设定阈值a2秒以前，随后视觉识别系统再次做出判断，若绕线情况解决，则直接进行到下一步骤；若绕线情况未解决，则需人工介入后再进行下一步骤。此时，无人机启用重规划模块，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，控制指令生成层得到紧急情况的控制指令，路径重新规划，无人机机体1继续飞行。
87.实施例3
88.在实施例2的基础上，充电线7的一端穿过绕线盘22预打的孔221，与导电滑环27上的转子一端连接；导电滑环27固定在收放线机构2的绕线盒盖21上，导电滑环27上的定子一端出线与无人机机体1底盘上的转接口连接；另一根充电线7一端与无人机机体1底盘上的转接口连接，另一端与无人机机体1上的充电口连接，收放线机构2另一端连接电源开始充电。
89.路径规划模块完成路径规划形成第一轨迹线；若轨迹平滑或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于等于0且小于等于45
°
，无人机机体1选择简单飞行模式，根据毕达哥拉斯定理启发的欧几里得距离计算出出发点至终点的直线距离d米，此时数据传输至收放线机构，收放线机构放出d米电线；
90.其中：d＝d
91.若轨迹曲折或曲线任一上升过程或下降过程的斜率k，取值范围在|k|大于45
°
或者任一曲线切线p垂直于x轴，无人机机体1选择复杂飞行模式，根据路径规划a-star(a)搜
索算法*，即结合以下距离计算公式，
92.包括曼哈顿距离公式h(i)＝(abs(i.x-g.x)+abs(i.y-g.y))、
93.切比雪夫距离公式h(i)＝max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))、
94.欧几里得距离公式h(i)＝sqrt((i.x-g.x)^2+(i.y-g.y)^2)以及octile距离公式h(i)＝(√2
‑ꢀ
1)*min(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))+max(abs(i.x-g.x),abs(i.y-g.y))，得出出发点至终点的理论距离 l1，数据传输至收放线机构2，收放线机构2放出l1米电线；
95.其中，路径规划a-star(a)搜索算法*中，各个距离公式中i.x表示出发点i的x轴坐标值， i.y表示出发点i的y轴坐标值,g.x表示终点g的x轴坐标值，g.y表示终点g的y轴坐标值， abs()为求取绝对值的函数，sqrt()为求取平方根的函数；
96.无人机机体1确定飞行模式后按照规划路径飞行，并通过ptk定位技术，即rtk定位技术是建立在流动站与基准站误差非常类似的基础上的，它利用gps载波相位观测值进行实时动态定位。实时传输空间位置信号，得到一条实际飞行轨迹，即第二轨迹线；第一轨迹线长度l1与第二轨迹线长度l2分析比较，根据轨迹线长度换算出实际距离；
97.若l1》l2，则收放线机构收线；
98.若l1《l2，则收放线机构放线；
99.若l1＝l2，则收放线机构保持锁定状态；
100.无人机机体1飞行过程中位于收放线机构出口处力传感器与充电线电源接口处力传感器实时向控制端传输拉力值数据分别为n1和n2，当n1＝n2或|n1-n2|小于等于设定阈值a3，即实际放线长度过小，充电线处于紧绷状态，则同步带刷电机25按照设定加速度加速放线；
101.当|n1-n2|大于设定阈值a3，则收放线系统正常；收放线机构中电子计米器26实时监测放线长度，实际放线长度d1与理论放线长度d2分析比较，若d1》d2，则收放线机构2收线；
102.若d1《d2，则收放线机构2放线；
103.若d1＝d2，则收放线机构2保持锁定状态。
104.在收线过程中，充电线穿过绕线盒23的进出口的螺旋传动机构24，结合绕线盘22收线速度，绕线盘22旋转一周，第一圈充电线缠绕在绕线盘22上完毕，螺母241在丝杆242上向右缓慢移动，绕线盘22继续旋转一周，第二圈充电线缠绕在绕线盘22上完毕，螺母241 在丝杆242上继续向右缓慢移动，直至第一排充电线缠绕完毕，螺母241在丝杆242上改变方向向左缓慢移动，进行第二排充电线的缠绕，以此类推，使充电线尽可能整齐的缠绕在绕线盘上。
105.当无人机在飞行过程中，遇到高压电线被碰撞、刮损等导致的漏电情况时，可能会损伤无人机。此时，电磁感应器可以检测无人机机体1附近的电磁场强度，当检测到无人机机体 1附近的电磁场强度过大时，其中，路径规划模块中的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，自主避开该区域飞行；
106.当无人机在飞行过程中，产生突发情况，力传感器检测到无人机机体1携带的收放线机构出线口处的拉力值陡然上升，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规
划，无人机机体悬停.其中，力传感器将数据传回至控制端，此时摄像头3观察充电线所产生的情况，传输至与其相连接的视觉识别系统使其做出判断。若突发情况为被重物压，则报警模块发出警报，此时人工介入解决，无人机继续飞行；若突发情况为充电线缠绕，则路径规划模块的状态检测系统将任务执行情况和子系统状态反馈回任务生成与调度层，无人机机体1自行原路返回至x秒以前，x为设定阈值a2秒，随后视觉识别系统再次做出判断，若绕线情况解决，则直接进行到下一步骤；若绕线情况未解决，则需人工介入后再进行下一步骤。此时，无人机启用重规划模块，无人机机体1根据当时情况做出反应快速生成行为规划，控制指令生成层得到紧急情况的控制指令，路径重新规划，无人机机体1继续飞行。
107.当充电线发生短路等情况时，电路中电流值陡然增大，此时电流传感器将数据传输至控制系统，人工介入断电，保证无人机机体1的安全。正常情况下，收放线机构固定架5上的梯形锁紧装置51的梯形口511与收放线机构2上的梯形块29交错固定，保证收放线机构2 牢牢固定在无人机机体1的正下方；当无人机机体1发生紧急情况，必要时丢弃充电线时，应急保护模块启动，无人机机体1通过摄像头4观察周围情况，无人机机体1下降至安全地带，接着，梯形锁紧装置51顺时针旋转90度，梯形口511与梯形块29重合，收放线机构2 借重力脱离无人机机体1；与此同时，与收放线机构2以及无人机机体1连接的充电线7通过重力与转接口脱离实现收放线机构脱落。
108.综上，无人机携带充电线工作完成。
109.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。