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基于自主导航的飞行 机器人

阅读：491发布：2020-05-16

专利汇可以提供基于自主导航的飞行机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于自主导航的飞行机器人，包括机器人本体和足底悬浮结构，所述机器人本体包括主腔室和主腔室下部的多个足底支撑结构，所述足底支撑结构为中空管状结构，足底悬浮结构设置包括设置在主腔室内的气囊和设置在足底支撑结构内的悬浮件，气囊内的气体排入悬浮件时，悬浮件膨胀为球体结构伸出足底支撑结构的端面；所述飞行机器人还包括GPS 位置传感器，GPS 位置传感器连接至单片机，单片机连接GPS模块和机器人控制模块，单片机根据GPS模块和GPS位置传感器给机器人控制模块发送控制指令，机器人控制模块控制悬浮件的充放气。本发明设计的飞行机器人，借助足底的悬浮结构，可实现空中、陆地和水面的目标追踪。，下面是基于自主导航的飞行机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,包括机器人本体和足底悬浮结构，所述机器人本体包括主腔室和主腔室下部的多个足底支撑结构，所述足底支撑结构为中空管状结构，足底悬浮结构设置包括设置在主腔室内的气囊和设置在足底支撑结构内的悬浮件，气囊内的气体排入悬浮件时，悬浮件膨胀为球体结构伸出足底支撑结构的端面；所述飞行机器人还包括GPS位置传感器，GPS 位置传感器连接至单片机，单片机连接GPS模块和机器人控制模块，单片机根据GPS模块和GPS位置传感器给机器人控制模块发送控制指令，机器人控制模块控制悬浮件的充放气。
2.根据权利要求1所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述悬浮件与气囊为一体成型的结构，悬浮件的腔体与气囊的腔体联通。
3.根据权利要求1所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述悬浮件与足底支撑结构的内壁密封连接，悬浮件、足底支撑结构和气囊形成密闭腔室。
4.根据权利要求1所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述气囊上设有方向阀，方向阀的另一端伸出主腔室的下底面。
5.根据权利要求1所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述飞行机器人还包括前端探测系统和后台监控系统，前端探测系统包括无线网络摄像机，无线网络摄像机通过GPS模块将数据发送给后台监控系统。
6.根据权利要求5所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述前端探测系统还包括云台控制模块，云台控制模块用于实现对无线网络摄像机辅助设备的控制。
7.根据权利要求1所述的基于自主导航的飞行机器人，其特征在于,所述悬浮件替换为泡沫板。

说明书全文

基于自主导航的飞行机器人

技术领域

[0001] 本发明属于机器人控制技术领域，具体涉及一种基于自主导航的飞行机器人。

背景技术

[0002] 智能移动机器人是机器人学中一个极为重要的分支并由此备受关注，它可以称作是人工智能与机器人学的交叉研究领域中具有代表性的实例。四旋翼飞行机器人是一种无人驾驶的飞行器，主要通过无线通信进行遥控或者依靠机载计算机及程序控制实现自主飞行，具有体积小，重量轻，成本低，隐蔽性强，机动能力高，不易造成人员伤亡等优势，因此受到各国军方的竞相研发。随着自动化技术、计算机技术以及传感器等高新科技水平的不断提高，无人机在民用领域也开始大有作为，如气象探测、地图测绘、边境控制、交通管制和地质勘测等等，市场前景非常乐观，具有极大的潜力和应用价值。但是，现有的飞行机器人一般应用在高空飞行，而不能适应水面停留，采集水面信息。

[0003] 视觉跟踪是指对图像序列中的运动目标进行检测、提取、识别和跟踪，以获得监控目标的运动参数及运动轨迹，从而进一步处理及分析，实现对运动目标的行为理解。随着世界各国公共安全问题日趋严峻，如何在重要公共场所进行有效的全天安全监控以确保国家和人民人身财产安全成为全世界各国不要共同迫切解决的问题。因此，智能视频监控系统成为一种对重要公共场所进行安全监控的有效技术手段之一。然而，传统的视频监控系统受到安装位置和监控角度的限制，仍不能很好的满足当下的需求。

发明内容

[0004] 根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种飞行机器人，通过旋翼飞行机器人与悬浮装置相结合，解决了飞行机器人不能空中、地面两用的问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于自主导航的飞行机器人，包括机器人本体和足底悬浮结构，所述机器人本体包括主腔室和主腔室下部的多个足底支撑结构，所述足底支撑结构为中空管状结构，足底悬浮结构设置包括设置在主腔室内的气囊和设置在足底支撑结构内的悬浮件，气囊内的气体排入悬浮件时，悬浮件膨胀为球体结构伸出足底支撑结构的端面；所述飞行机器人还包括GPS 位置传感器，GPS位置传感器连接至单片机，单片机连接GPS模块和机器人控制模块，单片机根据GPS模块和GPS位置传感器给机器人控制模块发送控制指令，机器人控制模块控制悬浮件的充放气。

[0006] 所述悬浮件与气囊为一体成型的结构，悬浮件的腔体与气囊的腔体联通。所述悬浮件与足底支撑结构的内壁密封连接，悬浮件、足底支撑结构和气囊形成密闭腔室。所述气囊上设有方向阀，方向阀的另一端伸出主腔室的下底面。所述飞行机器人还包括前端探测系统和后台监控系统，前端探测系统包括无线网络摄像机，无线网络摄像机通过GPS模块将数据发送给后台监控系统。所述前端探测系统还包括云台控制模块，云台控制模块用于实现对无线网络摄像机辅助设备的控制。

[0007] 作为一种优选实施方式，将所述悬浮件替换为泡沫板。

[0008] 本发明有益效果是:本发明设计的飞行机器人，借助足底的悬浮结构，可实现空中、陆地和水面的目标追踪。附图说明

[0009] 下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

[0010] 图1是本发明的具体实施方式的飞行机器人本体的结构示意图。

具体实施方式

[0011] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

[0012] 本发明提供的机器人主要包括四旋翼、机器人本体和足底悬浮结构，四旋翼设置在机器人本体的顶端，提供飞行器的升力，和实现飞行器的姿态调整，通过调节各电机的转速改变牵引力的大小，实现飞行姿态与航向的控制。机器人本体包括主腔室和主腔室下部的多个足底支撑结构，所述足底支撑结构为中空管状结构，主腔室主要搭载飞行器的各类部件，足底悬浮结构设置在机器人本体内，包括设置在主腔室内的气囊、设置在足底支撑结构内的悬浮件。

[0013] 本发明机器人在需要悬停在水面上时，通过设置在主腔室内的气囊给多个中空管状足底支撑结构内的悬浮件充气，使悬浮件充气膨胀，从中空管的端部伸出，膨胀为悬浮球体结构，增加飞行器与水面的浮力，停留在水面上。

[0014] 具体的，悬浮件可以是与气囊连接的一体结构，悬浮件的腔室与气囊的腔室联通，需要悬浮件工作时，将气囊内的气体排入悬浮件，使悬浮件膨胀伸出，不需要使用时，再将悬浮件内的气体排入气囊内。悬浮件也可以是与足底支撑结构为一体的结构，悬浮件为可伸缩材料制成，悬浮件的四周与足底支撑结构的内壁密封连接，气囊与足底支撑结构的连接处设有排气口，气囊、足底支撑结构和悬浮件之间形成一个密闭的腔室，使用时，气体由气囊经排气口、足底支撑结构排出，使悬浮件膨胀伸出，在水面起悬浮支撑作用。不需要使用时，气体再从悬浮件中收回到气囊中。

[0015] 气囊与主腔室的下底面为固定连接，气囊上设置有方向阀，方向阀穿过所述主腔室，露在主腔室的下底面，飞行器离开水面时，可借助气囊内的气体和方向阀提供向上的升力，离开水面。

[0016] 上述足底悬浮结构可采用密度较小的泡沫板代替。

[0017] 飞行机器人上设置有位置传感器和避障传感器，自主导航定位系统以单片机为控制核心，利用GPS模型实现飞行机器人的精确导航，GPS可以实时接收卫星发射的时间、经纬度和高度等信息，通过RS232发送给单片机；单片机根据GPS协议对卫星信息进行提取，得到所需的时间和位置等信息，通过与机器人所处位置进行比较，实现机器人运动方向的控制，达到精确导航的目的。

[0018] GPS模块通过RS232连接至单片机，单片机连接至键盘、显示模块和机器人控制模块，机器人控制模块实现对气囊和悬浮件的充放气控制，调节机器人的姿态。GPS模块包括天线、前置放大单元、信号通道和中央处理器，当GPS接收器接收卫星信号后，对卫星信号进行追踪，并实现一系列的连续测距；然后对信号进行解调，将信号转为导航使用的电文。

[0019] 前端探测系统和后台监控系统。当前端探测系统探测到现场产生异常状况时，抓拍现场照片并录像，将报警信息及现场图片通过GPS模块传输到后台监控系统，前端探测系统包括无线网络摄像机，无线网络摄像机是可以独立实现大范围无死角监控的全景摄像机，可达到360°的监控效果。无线网络摄像机内置网络服务器，为了实现对网络服务器中一系列参数的设置，从而最优化地利用好无线网络摄像机，本发明系统设计并开发了参数设置模块。参数设置模块可以实现对网络摄像机的网络参数、图像参数、通道参数、云台参数等的设置和获取。可将无线网络摄像机放置在可旋转云台上，云台控制模块用于实现对无线网络摄像机辅助设备的控制，无线网络摄像机可以通过RS485串口控制云台、镜头、雨刷等摄像机辅助设备。

[0020] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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发明内容

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