阅读说明：本技术 一种基于无人机的高空切割设备 (High altitude cutting equipment based on unmanned aerial vehicle ) 是由 陈富田 张莉莉 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于无人机的高空切割设备,包括无人机、连接机构、切割装置及遥控装置,所述连接机构用于连接无人机及切割装置,所述切割装置包括安装架、电机、驱动轮、导轮、金刚石线、导轮轴、轴承,所述连接机构由伸缩杆、上臂、下臂组成,所述无人机包括无人机本体、摄像头、控制器、第一信号传输装置,所述遥控装置包括液晶屏、无人机操纵装置、切割装置开关、第二信号传输装置,本发明通过无人机搭载切割设备到达施工地点,摄像头拍摄切割对象并实时传输至遥控装置,并显示在显示屏上,采用金刚石线作为切割设备,具有切割能力强、重量轻、耗能少的优点,适合搭载在无人机平台上,工人通过遥控装置控制切割过程,无需进行人工高空作业,工作效率高,施工周期短,适用于多种复杂环境的高空切割施工。(The invention discloses high-altitude cutting equipment based on an unmanned aerial vehicle, which comprises the unmanned aerial vehicle, a connecting mechanism, a cutting device and a remote control device, wherein the connecting mechanism is used for connecting the unmanned aerial vehicle and the cutting device, the cutting device comprises a mounting frame, a motor, a driving wheel, a guide wheel, a diamond wire, a guide wheel shaft and a bearing, the connecting mechanism consists of a telescopic rod, an upper arm and a lower arm, the unmanned aerial vehicle comprises an unmanned aerial vehicle body, a camera, a controller and a first signal transmission device, the remote control device comprises a liquid crystal screen, an unmanned aerial vehicle control device, a cutting device switch and a second signal transmission device, the high-altitude cutting equipment reaches a construction site by carrying the cutting equipment on the unmanned aerial vehicle, the camera shoots a cutting object and transmits the cutting object to the remote control device in real time and displays the cutting object on a display screen, and the diamond wire is used as the, the high-altitude cutting robot is suitable for being carried on an unmanned aerial vehicle platform, workers control the cutting process through the remote control device, manual high-altitude operation is not needed, the working efficiency is high, the construction period is short, and the high-altitude cutting robot is suitable for high-altitude cutting construction in various complex environments.)

一种基于无人机的高空切割设备

技术领域

本发明属于机械切割设备领域，具体为一种基于无人机的高空切割设备。

背景技术

随着我国工业生产及基础设施建设的快速发展，高空切割作业已经十分常见，尤其是在电力、路桥、建筑等领域中，超过30m以上的特级高处作业已经极为普遍，甚至不乏超过100m高度的高处作业情况，在高处切割作业过程中，往往施工场地狭小，而现有的切割方法需要工人手提切割设备达到切割对象附近，需要花费大量时间铺设、加固施工场地，同时对工人作业水平要求高，需要对工人进行长时间的培训才能从事高空切割工作，在山区、峡谷、丛林等地形，交通条件恶劣，无法将建设施工场地需要的物资运送到目的地，现有的高处焊接方法无法进行。

无人机在最近十几年在民用领域得到迅速发展，尤其是多轴无人机的出现，使无人机的飞行稳定性、悬停能力得到大幅提高，使其在航拍、农业、气象、治安等领域得到广泛应用，也出现了一些将无人机应用于工程施工的案例。

中国发明CN201410168431.9提出一种高空清障无人机，通过云台固定有切割装置，并通过无线发射器与切割遥控器无线连接使用激光发射器或喷灯切割器切割，主要解决的技术问题是切割一定高度的塑料布和绳索等物体，其缺点是需要根据切割对象的不同来回切换切割器的类型，且只能切割柔软物体，无法切割钢索、钢架等坚硬物体。

中国发明CN201510605632.5提出了一种高空焊接和切割设备，将自蔓延焊接/切割设备与无人机结合在一起，解决了工作或抢险人员很难及时靠近工作区域，同时难以运送设备的问题，但是采用的自蔓延焊接/切割设备结构复杂，自蔓延反应箱在工作过程中重量不断减小，需要事先进行配重，自蔓延反应粉末受重力影响会发生流动，自蔓延焊笔必须保持笔尖朝下，对切割的方向产生限制。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于无人机的高空切割设备，将切割设备与无人机进行结合，实现高空切割作业的目的，并能实现水平方向到垂直方向之间的切割，以提高高空切割作业效率，保障作业人员安全。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于无人机的高空切割设备，包括无人机、连接机构、切割装置及遥控装置，所述连接机构用于连接所述无人机及所述切割装置，所述切割装置包括安装架、电机、驱动轮、导轮、金刚石线、导轮轴、轴承，所述导轮轴垂直于所述安装架，所述导轮轴的一端与所述安装架固定连接，所述导轮轴的另一端与所述轴承的内圈固定连接，所述导轮与所述轴承的外圈固定连接，所述驱动轮与所述电机动力连接，所述驱动轮、所述导轮的轮面设有若干金刚石线安装槽，所述金刚石线安装于所述金刚石线安装槽中，所述连接机构由伸缩杆、上臂、下臂组成，所述无人机包括无人机本体、摄像头、控制器、第一信号传输装置，所述遥控装置包括液晶屏、无人机操纵装置、切割装置开关、第二信号传输装置。

所述金刚石线安装槽的数目不少于2个，所述驱动轮上的每个所述金刚石线安装槽具有不同的深度，同一个所述导轮上的每个所述金刚石线安装槽具有不同的深度。

所述上臂的中部与所述下臂的中部通过所述伸缩杆进行连接，所述上臂与所述下臂通过转轴连接，在所述伸缩杆的作用下，所述上臂与所述下臂的夹角在90°-180°之间变化。

所述导轮的数目不少于1个。

所述无人机本体为多轴无人机。

所述切割装置安装在所述无人机本体的上方或者下方。

所述电机、所述伸缩杆、所述无人机本体、所述摄像头与所述控制器电性连接。

所述液晶屏、所述无人机操纵装置、所述切割装置开关与所述第二信号传输装置电性连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，使用电机驱动金刚石线进行切割，相比于盘式切割机、气割设备，体积、重量大幅度减小，可满足无人机载重小的限制，且能耗也大幅度降低，无人机电池即可满足切割设备的供电需要。

2、金刚石线切割能力强，可用于石材，玻璃，陶瓷，钢材、水泥，合成材料，硬质合金，单晶硅，多晶硅，高温合金等材料切割，应用范围广。

3、所述连接机构的形状可通过伸缩杆进行调节，使切割装置的安装架在水平与竖直方向之间进行变化，可沿着任意角度的切割路径进行切割，同时由于切割装置重量轻，连接机构形状发生变化时重心偏移小，不会影响无人机保持水平悬停状态，也无需额外增加配重设备，减轻了设备重量，对无人机的载重能力要求更低，提高了无人机续航能力。

4、驱动轮和导轮上设有多个不同深度的金刚石线安装槽，可将金刚石线在金刚石线安装槽中进行切换，对金刚石线的松紧程度进行手动调节。

5、使用的无人机为多轴无人机，悬停能力强，稳定性高，有利于切割过程稳定进行。

附图说明

图1为本发明中无人机、连接机构及切割装置立体图。

图2为本发明中遥控装置立体示意图。

图3为本发明中导轮结构图。

图4为本发明中图3中A处放大图。

图5为本发明中驱动轮结构图。

图6为本发明中沿垂直方向切割时无人机、连接机构及切割装置立体图。

图7为本发明中导轮数目为2个时无人机、连接机构及切割装置立体图。

图8为本发明中切割装置安装在无人机上方时无人机、连接机构及切割装置立体图。

图中标记：1-无人机、2-连接机构、3-切割装置、4-遥控装置、101-无人机本体、102-摄像头、103-控制器、104-第一信号传输装置、201-伸缩杆、202-上臂、203-下臂、301-安装架、302-电机、303-驱动轮、304-导轮、305-金刚石线、306-导轮轴、307-轴承、308-金刚石线安装槽、401-液晶屏、402-无人机操纵装置、403-切割装置开关、404-第二信号传输装置。

具体实施方式

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。应当理解，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。

实施例1

一种基于无人机的高空切割设备，包括无人机1、连接机构2、切割装置3及遥控装置4，连接机构2用于连接无人机1及切割装置3，切割装置3包括安装架301、电机302、驱动轮303、导轮304、金刚石线305、导轮轴306、轴承307，安装架301使用铝镁合金制成，导轮轴306垂直于安装架301，导轮轴306的一端与安装架301固定连接，导轮轴306的另一端与轴承307的内圈固定连接，导轮304与轴承307的外圈固定连接，驱动轮303与电机302动力连接，驱动轮303、导轮304的轮面设有若干金刚石线安装槽308，金刚石线305安装于金刚石线安装槽308中，连接机构2由伸缩杆201、上臂202、下臂203组成，无人机1包括无人机本体101、摄像头102、控制器103、第一信号传输装置104，遥控装置4包括液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403、第二信号传输装置404。

驱动轮303数目为1个，导轮304的数目为3个，安装架301呈近似的四边形，驱动轮303与导轮304沿着安装架301与连接装置2的连接处为中心呈中心对称分布，且位于安装架301的四个角上。

驱动轮303上与导轮304上的所设置的金刚石线安装槽308的数目均为3个，且深度依次增加。

上臂202的中部与下臂203的中部通过伸缩杆201进行连接，上臂202与下臂203通过转轴连接，在伸缩杆201的作用下，上臂202与下臂203的夹角在90°-180°之间变化，伸缩杆201使用型号为CLA200MM的直流电动推杆，额定功率20W，工作电压12V，推力200N。

无人机本体101为多轴无人机，本实施例使用4轴植保无人机的机体，负重能力10Kg。

切割装置3安装在无人机本体101的下方，切割装置3、连接机构2均由无人机本体101的电池供电。

电机302、伸缩杆201、无人机本体101、摄像头102与控制器103电性连接，控制器103使用大疆WooKoog-M飞行控制系统，用于控制无人机本体101飞行、摄像头102、连接机构2及切割装置3的工作，并通过第一信号传输装置104与遥控装置4进行通信。

液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403与第二信号传输装置404电性连接，第一信号传输装置104与第二信号传输装置404之间通过Wi-Fi信号进行连接。

工作原理：起飞或降落时，伸缩杆201伸长使上臂202与下臂203的夹角为180°，使安装架301保持水平状态，利于无人机1进行起降，到达工作区域后，通过摄像头102对准待切割物体，工人通过遥控装置4上的液晶屏401观察并根据气割面的形状调整连接机构2，使上臂202与下臂203之间的夹角调整到适宜进行切割作业的角度，同时启动遥控装置4上的切割装置开关403，使电机302带动金刚石线305高速转动，利用金刚石线305的高速运动进行切割，通过操纵无人机的升降及水平移动完成切割操作。

实施例2

如图2、图7所示，一种基于无人机的高空切割设备，包括无人机1、连接机构2、切割装置3及遥控装置4，连接机构2用于连接无人机1及切割装置3，切割装置3包括安装架301、电机302、驱动轮303、导轮304、金刚石线305、导轮轴306、轴承307，安装架301使用铝镁合金制成，导轮轴306垂直于安装架301，导轮轴306的一端与安装架301固定连接，导轮轴306的另一端与轴承307的内圈固定连接，导轮304与轴承307的外圈固定连接，驱动轮303与电机302动力连接，驱动轮303、导轮304的轮面设有若干金刚石线安装槽308，金刚石线305安装于金刚石线安装槽308中，连接机构2由伸缩杆201、上臂202、下臂203组成，无人机1包括无人机本体101、摄像头102、控制器103、第一信号传输装置104，遥控装置4包括液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403、第二信号传输装置404，切割装置3安装在无人机本体101的下方，切割装置3、连接机构2均由无人机本体101的电池供电。

驱动轮303数目为1个，导轮304的数目为2个，安装架301呈近似的三角形，驱动轮303与导轮304沿着安装架301与连接装置2的连接处为中心呈中心对称分布，且位于安装架301的三个角上。

驱动轮303上与导轮304上的所设置的金刚石线安装槽308的数目均为3个，且深度依次增加。

上臂202的中部与下臂203的中部通过伸缩杆201进行连接，上臂202与下臂203通过转轴连接，在伸缩杆201的作用下，上臂202与下臂203的夹角在90°-180°之间变化，伸缩杆201使用型号为CLA200MM的直流电动推杆，额定功率20W，工作电压12V，推力200N。

无人机本体101为多轴无人机，本实施例使用4轴植保无人机的机体，负重能力10Kg。

电机302、伸缩杆201、无人机本体101、摄像头102与控制器103电性连接，控制器103使用大疆WooKoog-M飞行控制系统，用于控制无人机本体101飞行、摄像头102、连接机构2及切割装置3的工作，并通过第一信号传输装置104与遥控装置4进行通信。

液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403与第二信号传输装置404电性连接，第一信号传输装置104与第二信号传输装置404之间通过Wi-Fi信号进行连接。

实施例3

如图2、图8所示，一种基于无人机的高空切割设备，包括无人机1、连接机构2、切割装置3及遥控装置4，连接机构2用于连接无人机1及切割装置3，切割装置3包括安装架301、电机302、驱动轮303、导轮304、金刚石线305、导轮轴306、轴承307，安装架301使用铝镁合金制成，导轮轴306垂直于安装架301，导轮轴306的一端与安装架301固定连接，导轮轴306的另一端与轴承307的内圈固定连接，导轮304与轴承307的外圈固定连接，驱动轮303与电机302动力连接，驱动轮303、导轮304的轮面设有若干金刚石线安装槽308，金刚石线305安装于金刚石线安装槽308中，连接机构2由伸缩杆201、上臂202、下臂203组成，无人机1包括无人机本体101、摄像头102、控制器103、第一信号传输装置104，遥控装置4包括液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403、第二信号传输装置404，切割装置3安装在无人机本体101的上方，切割装置3、连接机构2均由无人机本体101的电池供电。

驱动轮303数目为1个，导轮304的数目为3个，安装架301呈近似的四边形，驱动轮303与导轮304沿着安装架301与连接装置2的连接处为中心呈中心对称分布，且位于安装架301的四个角上。

驱动轮303上与导轮304上的所设置的金刚石线安装槽308的数目均为3个，且深度依次增加。

上臂202的中部与下臂203的中部通过伸缩杆201进行连接，上臂202与下臂203通过转轴连接，在伸缩杆201的作用下，上臂202与下臂203的夹角在90°-180°之间变化，伸缩杆201使用型号为CLA200MM的直流电动推杆，额定功率20W，工作电压12V，推力200N。

无人机本体101为多轴无人机，本实施例使用4轴植保无人机的机体，负重能力10Kg。

电机302、伸缩杆201、无人机本体101、摄像头102与控制器103电性连接，控制器103使用大疆WooKoog-M飞行控制系统，用于控制无人机本体101飞行、摄像头102、连接机构2及切割装置3的工作，并通过第一信号传输装置104与遥控装置4进行通信。

液晶屏401、无人机操纵装置402、切割装置开关403与第二信号传输装置404电性连接，第一信号传输装置104与第二信号传输装置404之间通过Wi-Fi信号进行连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。