小四 个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿轴的垂直运动。

当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。

俯仰运动在图中，电机的转速上升，电机的转速下降，电机电 机的转速保持不变。

为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力 改变，旋翼与旋翼转速该变量的大小应相等。

由于旋翼的升力上升，旋翼的升力 下降，产生的不平衡力矩使机身绕轴旋转方向如图所示，同理，当电机的转速下 降，电机的转速上升，机身便绕轴向另个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。

滚转运动与图的原理相同，在图中，改变电机和电机的转速，保持电 机和电机的转速不变，则可使机身绕轴旋转正向和反向，实现飞行器的滚转运 动。

偏航运动四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。

旋翼转动 过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四 个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的来年各个旋翼转动方向相同。

反扭矩重量轻。

导航系统 下图是单分裂输电线路的结构示意图，该图显示了巡线机器人遇到的典型障 碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等。

巡线机器人采双轮结构在导线上行进，当遇到障碍 时，通过轮子下方关节实现个臂交互滑移异位。

相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言，该机器人机构有如下特点机构的 自由度少，机构长度尺寸小，加以采用嵌人式机械结构和高强度的铝合金材料，机械结构 紧凑，滚轮 完成沿直线无障碍物段的行驶。

关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构 在导线平面内的升降和旋转。

在过障和路径转移时，通过单臂夹爪夹紧导线，另臂通过 运动规划实现过障的各种分解动作。

副和夹爪组成，且沿导线横截面对称布臵绕水平轴回 转关节的轴线与绕铅垂轴回转关节的轴线垂直相交，移动关节的轴线与关节的轴 线垂直相交个小臂机构和与其相联的移动关节沿导线轴向呈反对称布臵。

主动机构是由小臂绕水 平轴回转的关节绕铅垂轴回转的关节转轴转台和以小臂为机架的末端执行器 组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回 转副有限约束的回转出了由小臂操作手机构个 公共的变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转的关节 组成的双臂协调移动的机器人机构模型。

如图所示为巡线机器人机构的原理简图。

图中，个小臂操作手求机构具有小巧紧凑轻质的机械结构，且容易上下线作业和便于携带等。

根据输电线路的结构特征，以及巡线作业的任务要求，通过多种可行方案的对比分析 和对机构的巧妙组合，以及样机原型的反复试验和改进，提具有空间位姿调整运动从运动控 制角度，要求机构的自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制，且运动控制的精度高从 巡线机器人系统角度，要求机构具有定的负载能力，且与导线构成等电位体从应用角度， 要起降 越障机 构 实施方案 线上行走攀爬机构 移动机器人机构是巡线机器人系统中关键的核心技术。

从机构运动学角度，要求机构 能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物，以及末端执行器外部电源 系统 电源系统 实验室测 试 成套设备 实验室测 试 成套设备 现场测试 设备验收 鉴定 检测 过程 生产线研发 智能控制 系统 塔上智能 充电坞 垂直固定资产的投入。

技术路线如下 冻雨模拟实验室 现场测试 输电线路 导航系统 线上行走 攀爬机 构 智能机器 人本体 智能机器 人实验室 测试 机器人 供电系统 壳体线路板传感器软件的设计开发，自主完成，零部件采用外购，机械部分 外协加工，外围配件直接购买的方式。

公司下设质量检验部对外协零件严格把关验收，再 由装配部进行调试安装。

采用此方式可节约大量充电坞 借鉴军事上应用成熟的加油机技术，独创塔上充电坞，完成机器人充电，避免人工更 换电池。

技术路线 思明公司采用自主研发核心技术，外聘专业人员协作的方式进行产品研发生产。

具 体为采用创新的四旋翼机构，解决了机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。

智能控制系统 完成机器人系统的控制功能。

机器人供电系统 负责为巡线机器人供电，采用种创新技术解决。

塔上智能机器人沿输电线路行走攀爬的功能，并能跨越防震锤等较小障碍物。

导航系统 采用图像和无线通讯相结合的方式完成导航，完成机器人上线越障及自动人工控制 充电等功能。

垂直起降越障机构 风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块，地面控制 系统包括监控系统图像及数据无线传输系统基站部分及监视器。

实现上述功能的巡线机器人需要解决的关键技术有 线上行走攀爬机构 完成研究内容 巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。

巡检机器人包 括系统电源机器人本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载 部分，塔上智能充电坞包括风研究内容 巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。

巡检机器人包 括系统电源机器人本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载 部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块，地面控制 系统包括监控系统图像及数据无线传输系统基站部分及监视器。

实现上述功能的巡线机器人需要解决的关键技术有 线上行走攀爬机构 完成机器人沿输电线路行走攀爬的功能，并能跨越防震锤等较小障碍物。

导航系统 采用图像和无线通讯相结合的方式完成导航，完成机器人上线越障及自动人工控制 充电等功能。

垂直起降越障机构 采用创新的四旋翼机构，解决了机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。

智能控制系统 完成机器人系统的控制功能。

机器人供电系统 负责为巡线机器人供电，采用种创新技术解决。

塔上智能充电坞 借鉴军事上应用成熟的加油机技术，独创塔上充电坞，完成机器人充电，避免人工更 换电池。

技术路线 思明公司采用自主研发核心技术，外聘专业人员协作的方式进行产品研发生产。

具 体为壳体线路板传感器软件的设计开发，自主完成，零部件采用外购，机械部分 外协加工，外围配件直接购买的方式。

公司下设质量检验部对外协零件严格把关验收，再 由装配部进行调试安装。

采用此方式可节约大量固定资产的投入。

技术路线如下 冻雨模拟实验室 现场测试 输电线路 导航系统 线上行走 攀爬机 构 智能机器 人本体 智能机器 人实验室 测试 机器人 供电系统 外部电源 系统 电源系统 实验室测 试 成套设备 实验室测 试 成套设备 现场测试 设备验收 鉴定 检测 过程 生产线研发 智能控制 系统 塔上智能 充电坞 垂直起降 越障机 构 实施方案 线上行走攀爬机构 移动机器人机构是巡线机器人系统中关键的核心技术。

从机构运动学角度，要求机构 能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物，以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控 制角度，要求机构的自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制，且运动控制的精度高从 巡线机器人系统角度，要求机构具有定的负载能力，且与导线构成等电位体从应用角度， 要求机构具有小巧紧凑轻质的机械结构，且容易上下线作业和便于携带等。

根据输电线路的结构特征，以及巡线作业的任务要求，通过多种可行方案的对比分析 和对机构的巧妙组合，以及样机原型的反复试验和改进，提出了由小臂操作手机构个 公共的变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转的关节 组成的双臂协调移动的机器人机构模型。

如图所示为巡线机器人机构的原理简图。

图中，个小臂操作手机构是由小臂绕水 平轴回转的关节绕铅垂轴回转的关节转轴转台和以小臂为机架的末端执行器 组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回 转副有限约束的回转副和夹爪组成，且沿导线横截面对称布臵绕水平轴回 转关节的轴线与绕铅垂轴回转关节的轴线垂直相交，移动关节的轴线与关节的轴 线垂直相交个小臂机构和与其相联的移动关节沿导线轴向呈反对称布臵。

主动滚轮 完成沿直线无障碍物段的行驶。

关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构 在导线平面内的升降和旋转。

在过障和路径转移时，通过单臂夹爪夹紧导线，另臂通过 运动规划实现过障的各种分解动作。

关节实现个臂交互滑移异位。

相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言，该机器人机构有如下特点机构的 自由度少，机构长度尺寸小，加以采用嵌人式机械结构和高强度的铝合金材料，机械结构 紧凑，重量轻。

导航系统 下图是单分裂输电线路的结构示意图，该图显示了巡线机器人遇到的典型障 碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等。

巡线机器人采双轮结构在导线上行进，当遇到障碍 时，通过轮子下方两个夹爪依次夹紧导线，抬升机器人本体，以错臂的方式跨越障碍。

巡 线机器人视觉系统安装在机器人下方，其中视觉传感器摄像机安装在机器人的本体前 端，光轴与机器人前进方向的夹角约为。

该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等 组成。

防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富的表面纹理，也无鲜明的颜色特征，且 相互铰接，因而难以分割成单独的区域。

但它们在摄像机成像平面上投影后会得到些相 对简单的图形基元，如直线圆圆弧角点等，如果能同时结合输电线路结构特点对上 述图形基元进行结构约束，去除掉环境中些干扰的图形基元，就可判断出障碍物的存在 及其类型。

障碍识别的基本方法是对视觉传感器摄像机采集到的图像进行预处理，消除图 像噪声，并采用经算法改良后的算子提取图像边缘。

在边缘图像中运用霍 夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元，并利用导线与障碍的位臵关系以及障 碍本身的特点来进行结构约束，识别出障碍物。

垂直起降越障机构 巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上，并且能够在运行 过程中跨越遇到的防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍。

目前在线路上实验运行的巡 检机器人需人工安放到巡检线路上，且跨越障碍能力不强。

在此方案中，提出种新型的 垂直起降越障机构，可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检转，电机和电机作顺时针旋转，规定沿轴正方 向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电 机转速下降。

垂直运动垂直运动相对来说比较容易。

在图中，因有两对电机转向相反，可以 平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增 大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升反之，同