一种线轨式机器人电源智能运输飞行器系统的制作方法

本发明涉及一种线轨式机器人电源智能运输飞行器，及其低空飞行运行管理系统。

背景技术：

无人机技术在现代社会运用已经比较广泛，不过大型的无人运输机的应用还是罕见。因为电池电源的短时供给性，无法给无人机太多的能量。所以长途运输还是必须依靠汽车，铁路以及航空运输。

但是，无论是汽车，铁路或者是航空运输，整个基础建设和运营成本都太高，而且人为的参与性非常重要，也就是说目前的无人驾驶技术条件还不完全具备。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种线轨式机器人电源智能运输飞行器系统，在建设线轨式电网的基础上，利用机器人电源的能源转接，让飞行器可以理论时间无限制的低空飞行，并且因为电网机架密布设立的5g网络，让整个运营过程实现精确的远程控制和无人驾驶操作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种线轨式机器人电源智能运输飞行器系统，包括电动飞行器装置、自由伸缩电源连线、机器人电源和线轨式电网；所述电动飞行器装置和机器人电源之间通过自由伸缩电源连线连接，机器人电源上安装有与线轨式电网连接的线轨电网抓紧机构，机器人电源和电动飞行器装置沿线轨式电网同步飞行，机器人电源位于线轨式电网上方并通过线轨电网抓紧机构从线轨式电网上获得电能；机器人电源将线轨电网抓紧机构获得的电能通过自由伸缩电源连线给电动飞行器装置提供电能。

进一步地，线轨式机器人电源智能运输飞行器系统还包括飞行器停泊管理站、飞行器智能操作系统以及后台运行服务管理系统；

所述飞行器停泊管理站分布于线轨式电网周边，用于电动飞行器装置的停泊和检修；

所述智能操作系统通过有线或无线与电动飞行器装置和与机器人电源连接，用于控制电动飞行器装置与机器人电源的运行；

所述后台运行服务管理系统通过有线或无线与电动飞行器装置、自由伸缩电源连线、机器人电源、线轨式电网、飞行器停泊管理站以及飞行器智能操作系统连接，用于整个线轨式机器人电源智能运输飞行器系统远程控制。

智能操作系统是飞行器运行的核心，在操作系统的控制下，无线蓝牙信号传输，飞行器与机器人电源可以实现同步无人驾驶飞行和滑行，高速运行，抖降运行，运行时对前方障碍物的识别、预警和快速处理，对运行过程中气候环境的预警并合理处理，对发生故障后的应对平稳处理，对正常运行或者是故障运行的数据保存和处理，在远程控制下对后台服务系统的数据反馈。

后台管理系统是整个飞行器组运行的远程控制管理中心，为整个飞行过程提供大数据，以及对运行故障或者预警做出判断指令和营救方案。

进一步地，所述电动飞行器装置包括机舱，机舱前端安装有机头控制室，机舱两侧分布设有电动机翼排浆，尾部的电动机翼排浆是可做角度位移改变排风方向的排浆；机舱下方安装有锂电池板，机舱底部设有电动轮毂后轮和电动转向前轮，机舱尾部开设有机舱自动感应后门。

进一步地，所述电动飞行器装置顶部设有机顶机器人复位座，用于机器人电源的停靠。

机舱是飞行器的主壳体，容积和承载能力根据运输要求设计，机舱外形设计呈流体线型，以便减少飞行阻力；机头控制室是飞行器的核心部分，控制系统和仪表零部件安置于此，可无人驾驶，也可以人工驾驶；机头控制室外形呈尖锥流线型设计，以便减少飞行阻力。电动机翼排桨是分布在机舱两侧的风扇桨，尾部的风扇桨可以做角度位移，改变排风方向作为推力桨，在飞行器飞行过程中，电动机翼排桨可以调节飞行器飞行的上下方向和左右方向。锂电池板为飞行器提供储存电源，电池板抽屉式安置，便于维护。机舱底部设有电动轮毂后轮和电动转向前轮，尾端两个是电机轮毂后轮，是平地短途驱动的动力，前端两个是电动转向前轮，可以根据控制指令自动调节行驶方向。机器人电源连线伺服箱内置有收卷装置，可以让自由伸缩电源连线在飞行器的运行过程中，收卷装置收放自由伸缩电源连线，使得飞行器与机器人电源的连接可以随时调整距离偏差，达到飞行器在飞行过程中电源的正常输入。机顶机器人复位座是在机顶预留一个给机器人电源复位的停泊位置，这是便于飞行器到达飞行器停泊管理站或者是运行过程中发生故障时，机器人电源可以根据运行指令自行飞行到机顶复位。机舱自动感应后门是机舱尾部的进出通道防护，机舱自动感应后门由飞行器智能操作系统或者是控制密码操控。

进一步地，所述自由伸缩电源连线是由电源线与信号线组成的线缆，电源线用于机器人电源给电动飞行器装置提供电能，信号线用于电动飞行器装置和机器人电源机器人同步飞行时信号传输；所述电动飞行器装置侧壁安装有机器人电源连线伺服箱，电源连线伺服箱内置有收卷装置，自由伸缩电源连线一端固定安装在机器人电源顶端，另一端与收卷装置连接。如果自由伸缩电源连线发生断裂或者其他故障，飞行器和机器人电源会切断因为自由伸缩电源连线故障而造成的干扰，飞行器和机器人电源仍然能够接受后台系统控制并且能够独立工作。

进一步地，所述机器人电源内置有智能飞行控制模块、电源整流降压模块、锂电池组以及故障与环境预警系统；机器人电源顶部设有与自由伸缩电源连线连接的电源连线固定接口；所述智能飞行控制模块分别与电源整流降压模块、锂电池组以及故障与环境预警系统电连接，电源整流降压模块与电源连线固定接口电连接。

进一步地，所述线轨式电网包括电网基塔，电网基塔上架设有平行分布的零线线轨和火线线缆。

进一步地，所述机器人电源上还安装有线轨传感图标扫描监控系统，线轨传感图标扫描监控系统与线轨电网抓紧机构配合使用；所述线轨电网抓紧机构包括零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构，所述零线线轨抓紧机构包括与机器人电源连接的连接杆，连接杆末端安装有线轨抓紧接触脚，线轨抓紧接触脚是与零线线轨配合可以张合的双边滚轮接触脚，保持与零线线轨的导电接触；火线弹性挂钩机构包括与机器人电源连接的弹性机脚，弹性机脚末端安装有挂钩，火线弹性挂钩机构通过弹性机脚张开后挂钩钩住火线线缆，飞行过程中钩住火线线缆沿火线线缆滑行，保持导电接触。

进一步地，所述零线线轨为工字形线轨，机器人电源飞行过程中线轨抓紧接触脚贴紧工字形线轨杆内腰，火线线缆为光滑线缆；所述零线线轨包括零线以及加装在零线上的工字形线轨杆，工字形线轨杆由多个线轨杆单元首尾连接组成；线轨杆单元上端面均匀铺设有线轨传感荧光标，线轨杆单元上端面侧边设有多个与零线扎紧的扎钩，线轨杆单元下端面一侧设有连钩，线轨杆单元下端面另一侧设有连接孔，连接孔与相邻线轨杆单元的连钩配合安装。安装时，每个线轨杆单元上端扎钩扎紧零线电缆，然后依次把线轨杆单元下端连钩与相邻线轨杆单元的下端连接孔衔接扣紧，这样多个连接后的线轨杆单元与零线电缆组合成线轨式电网。工字形线轨杆加装在零线上，维护更为简便。

机器人电源是一个小型飞行器，运行时通过自身的线轨传感图标扫描监控系统确认零线线轨上的线轨传感荧光标，确认位置后，线轨电网抓紧机构与电网的零线线轨与火线线缆连接，悬浮飞行在线轨式电网上方，把电网的正常电源通过整流降压模块，在电源连线接口的输送下给电动飞行器装置提供直流电源，同时与电动飞行器装置按照线轨电网的轨迹同步运行。

机器人电源通过零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构与线轨式电网有效接触，达到保持充电并且持续通过电源的效果。如果机器人电源不在工作状态或者发生故障后，就会将零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构复位，然后回归机顶机器人复位座。

在线轨杆单元上端面均匀的激光打标成条纹图标，并且涂上荧光膜，形成了一个个线轨传感荧光标，这些线轨传感荧光标为机器人电源提供了定位标志，机器人电源通过线轨传感图标扫描监控系统可以准确找到并且定位线轨电网，并且指令机器人电源的零线线轨抓紧接触脚和火线弹性挂钩对应零线线轨和火线电缆展开工作。零线线轨抓紧接触脚是与零线线缆杆配合可以张合的双边滚轮接触脚，滑行过程中双边滚轮贴紧“工”字形线轨杆内腰，保持与线轨的导电接触；火线弹性挂钩通过弹性机脚张开后钩住火线线缆，飞行过程中钩住火线线缆沿钩住火线线缆滑行，保持导电接触。

机器人电源的智能控制系统可以根据架空线轨的自然状态调整自身飞行器的悬浮高度。在机器人电源停泊在机顶机器人复位座的时候，零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构自动复位。在机器人电源运行时，双边滚轮贴紧工字形线轨杆内腰，保持与零线线轨的导电接触，并且可以保持线轨式电网架空时的自然状态，线轨式电网不承受机器人电源的重量；机器人电源运行过程中火线弹性挂钩机构一直紧靠着光滑的火线线缆滑行，由于弹性机脚的弹力作用，线缆有晃动或者是位置落差时都能够让挂钩与火线线缆有效接触。通过零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构，机器人电源能够有效的在高速飞行中转换线轨电网的电能，并且传输给电动飞行器装置。在电动飞行器装置停泊或者是故障报警时，机器人电源会自行复位起飞并且停泊在电动飞行器装置的机顶上。

本发明的有益效果是：本发明设计合理，操作简便，

(1)、建设线轨式电网，能源来自于正常的工业电网；机器人电源本身具备电能存储和智能无人机飞行功能，在滑行过程中，悬浮于线轨式电网的线轨上，把电网的电源转换后通过连线传输给主体电动飞行器，机器人电源与电动飞行器装置同步运行，电动飞行器装置运行停泊或者其他故障状态时，机器人电源会自动找回主体飞行器，并且停泊在机顶机器人复位座；

(2)、电动飞行器装置是一个大型无人机，具备无人机的垂直起降和飞行功能，主要适用于低空飞行；线轨式电网通过机器人电源向电动飞行器装置提供持续能源，因此电动飞行器装置具备了长途飞行运输的能力，电动飞行器装置的智能控制系统为安全飞行以及风险预警防范提供了保障，同时在后台服务管理系统和停泊管理站的布置和帮助下，可以达到多架飞行器同时计划和连续飞行运营；

(3)、另外，电网机架密布设立的5g网络，使得整个线轨式机器人电源智能运输飞行器系统运营过程实现精确的远程控制和无人驾驶操作；本发明造价低，节省运行场地和空间，在恶劣自然环境下自我保护灵活度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是电动飞行器装置的示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图；

图5是飞行器运行管理与后台管理关系图；

图6是机器人电源与线轨式电网的牵引示意图(图中虚线为零线线轨抓紧机构和火线弹性挂钩机构的复位状态)；

图7是零线线轨的结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的左视图；

图10是图7的仰视图。

图中：1.电动飞行器装置，2.自由伸缩电源连线，3.机器人电源，4.线轨式电网，5.飞行器停泊管理站，6.电网基塔，101.机舱，102.机头控制室，103.电动机翼排浆，104.锂电池板，105.电动轮毂后轮，106.机器人电源连线伺服箱，107.机顶机器人复位座，108.机舱自动感应后门，109.电动转向前轮，301.零线线轨抓紧机构，302.火线弹性挂钩机构，401.线轨杆单元，402.线轨传感荧光标，403.扎钩，404.连钩，405.连接孔。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1～10所示的一种线轨式机器人电源智能运输飞行器系统，包括电动飞行器装置1、自由伸缩电源连线2、机器人电源3和线轨式电网4；电动飞行器装置1和机器人电源3之间通过自由伸缩电源连线2连接，机器人电源3上安装有与线轨式电网4连接的线轨电网抓紧机构，机器人电源3和电动飞行器装置1沿线轨式电网4同步飞行，机器人电源3位于线轨式电网4上方并通过线轨电网抓紧机构从线轨式电网4上获得电能；机器人电源3将线轨电网抓紧机构获得的电能通过自由伸缩电源连线2给电动飞行器装置1提供电能。

线轨式机器人电源智能运输飞行器系统还包括飞行器停泊管理站5、飞行器智能操作系统以及后台运行服务管理系统；

飞行器停泊管理站5分布于线轨式电网4周边，用于电动飞行器装置1的停泊和检修；

智能操作系统通过有线或无线与电动飞行器装置1和与机器人电源3连接，用于控制电动飞行器装置1与机器人电源3的运行；

后台运行服务管理系统通过有线或无线与电动飞行器装置1、自由伸缩电源连线2、机器人电源3、线轨式电网4、飞行器停泊管理站5以及飞行器智能操作系统连接，用于整个线轨式机器人电源智能运输飞行器系统远程控制。

电动飞行器装置1包括机舱101，机舱101前端安装有呈尖锥流线型的机头控制室102，机舱101两侧分布设有电动机翼排浆103，尾部的电动机翼排浆103是可做角度位移改变排风方向的排浆；机舱101上方设有机顶机器人复位座107，用于机器人电源3的停靠；机舱101下方安装有锂电池板104，机舱101底部设有电动轮毂后轮105和电动转向前轮109，机舱101侧壁安装有机器人电源连线伺服箱106，机舱101尾部开设有机舱自动感应后门108。整个电动飞行器装置1的运输能力设计达到10吨，飞行速度达到200公里每小时。

自由伸缩电源连线2是由电源线与信号线组成的线缆，电源线用于机器人电源3给电动飞行器装置1提供电能，信号线用于电动飞行器装置1和机器人电源3机器人同步飞行时信号传输；电动飞行器装置1侧壁安装有机器人电源连线伺服箱106，电源连线伺服箱106内置有收卷装置，自由伸缩电源连线2一端固定安装在机器人电源3顶端，另一端与收卷装置连接。

机器人电源3包含四轴机翼主体，四轴机翼主体内置有智能飞行控制模块、电源整流降压模块、锂电池组以及故障与环境预警系统，机器人电源主体底部设有线轨电网抓紧机构和线轨传感图标扫描监控系统；机器人电源主体上方设有与自由伸缩电源连线2连接的电源连线固定接口；智能飞行控制模块分别与电源整流降压模块、锂电池组、线轨电网抓紧机构、线轨传感图标扫描监控系统以及故障与环境预警系统电连接，电源整流降压模块与电源连线固定接口电连接。

线轨式电网4包括电网基塔6，电网基塔6上架设有平行分布的零线线轨和火线线缆，零线线轨为工字形线轨，火线线缆为光滑线缆；零线线轨包括零线以及加装在零线上的工字形线轨杆，工字形线轨杆由多个线轨杆单元401首尾连接组成。

线轨杆单元401上端面均匀铺设有线轨传感荧光标402，线轨杆单元上端面侧边设有多个与零线扎紧的扎钩403，线轨杆单元401下端面一侧设有连钩404，线轨杆单元401下端面另一侧设有连接孔405，连接孔405与相邻线轨杆单元401的连钩404配合安装。

线轨电网抓紧机构包括零线线轨抓紧机构301和火线弹性挂钩机构302，所述零线线轨抓紧机构301包括与机器人电源3转动连接的连接杆，连接杆末端安装有线轨抓紧接触脚，线轨抓紧接触脚是与零线线轨配合可以张合的双边滚轮接触脚，滑行过程中双边滚轮贴紧工字形线轨杆内腰，保持与零线线轨的导电接触；火线弹性挂钩机构302包括与机器人电源3转动连接的弹性机脚，弹性机脚末端安装有挂钩，火线弹性挂钩机构302通过弹性机脚张开后挂钩钩住火线线缆，飞行过程中钩住火线线缆沿火线线缆滑行，保持导电接触。

这种线轨式机器人电源智能运输飞行器系统工作过程为：在线轨杆单元401上端面均匀铺设有线轨传感荧光标402，这些线轨传感荧光标402为机器人电源3提供了定位标志，机器人电源3通过线轨传感图标扫描监控系统可以准确找到并且定位线轨式电网4，机器人电源3飞至线轨传感荧光标402上方后开始下降，由于线轨传感图标扫描监控系统内置有测距传感器，当测距传感器检测到机器人电源3位于设定高度时，指令机器人电源3的零线线轨抓紧机构301和火线弹性挂钩机构302对应零线线轨和火线电缆展开工作；零线线轨抓紧接触脚是与零线线缆杆配合可以张合的双边滚轮接触脚，滑行过程中双边滚轮贴紧“工”字形线轨杆内腰，保持与线轨的导电接触；火线弹性挂钩通过弹性机脚张开后钩住火线线缆，飞行过程中钩住火线线缆沿钩住火线线缆滑行，保持导电接触。

智能操作系统控制电动飞行器装置1和机器人电源3可以实现同步飞行，在飞行过程中，机器人电源3依附于线轨式电网4的线轨上，把电网的电源转换后通过自由伸缩电源连线2传输给电动飞行器装置1；当电动飞行器装置1运行停泊或者其他故障状态时，零线线轨抓紧机构301和火线弹性挂钩机构302收回复位，机器人电源3会自动找回电动飞行器装置1，并且停泊在机顶机器人复位座107上，然后电动飞行器装置1飞至飞行器停泊管理站5进行检测维修。电动飞行器装置1运行时，智能操作系统能够对前方障碍物的识别、预警和快速处理，对运行过程中气候环境的预警并合理处理，对发生故障后的应对平稳处理，对正常运行或者是故障运行的数据保存和处理，在远程控制下对后台服务系统的数据反馈；后台管理系统是整个飞行器组运行的远程控制管理中心，为整个飞行过程提供大数据，以及对运行故障或者预警做出判断指令和营救方案。

电网机架密布设立的5g网络，使得整个线轨式机器人电源智能运输飞行器系统运营过程实现精确的远程控制和无人驾驶操作。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。