一种无人机及其基于视觉的抓取方法技术

本发明专利技术提供了一种无人机，包括无人机机体、机械臂、舵机控制关节和摄像头，所述机械臂固连于所述无人机机体的下方，所述舵机控制关节连接于所述无人机机体的上方前部，所述舵机控制关节为单自由度，所述舵机控制关节与所述摄像头连接，所述无人机机体上贴有运动捕捉系统的第一定位标签，所述舵机控制关节、摄像头之间贴有运动捕捉系统的第二定位标签。本发明专利技术还提供了一种无人机基于视觉的抓取方法。本发明专利技术的有益效果是：实现了无人机机械臂的伺服抓取，具有低成本，高精度的特点，极具应用价值。

Unmanned aerial vehicle and vision based grasping method thereof

The invention provides a UAV, including UAV, manipulator, servo control joint and camera, below the arm is fixedly connected to the UAV, the steering control front above the joint is connected to the UAV, the steering gear control section for single degree of freedom and the steering control joint is connected with the camera, the first location label the UAV with a motion capture system, a motion capture system second tag between the joint servo control, camera. The invention also provides a vision based grasping method for unmanned aerial vehicle. The invention has the advantages of realizing the servo grasping of the robot arm of the UAV, having the characteristics of low cost and high accuracy, and has great application value.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机及其基于视觉的抓取方法
本专利技术涉及无人机，尤其涉及一种无人机及其基于视觉的抓取方法。
技术介绍
伴随着机器人技术的迅速发展，机器人已经在各个领域，如工业制造、军事探险、以及日益兴起的民用服务行业等，得到了广泛的应用。无论军事应用还是民用中，无人机运输有着很重要的作用，是无人机应用的至关重要的组成部分，它们易操作，结构独立完整，可垂直起飞、降落、悬停于指定点。逐渐地，无人机机械手将不仅局限于运输方面，无人机机械臂系统将成为新一代空中操作机器人，最终将代替人类完成重复性的、高危险、复杂环境的空中交互操作。近年来，无人机在航拍方面已经得到了广泛的应用，但是远远满足不了人们的需求。人们更需要无人机(空中机器人)能够像人一样用手臂去抓取环境中的物体，而无人机机械臂系统是一个复杂的欠驱动系统，无人机搭载多自由度机械臂在控制上具有极大的挑战，目前世界也处于初步研究之中。而其中另外一个难点就是如何让无人机进行自主抓取。本专利技术正是根据这种需求提出了一种无人机机械臂基于视觉的抓取和标定方法。目前国内相关无人机机械臂还只有较少的相关文献，虽有少部分相关无人机机械臂的专利技术专利，但难以找本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机，其特征在于：包括无人机机体、目标物、机械臂、舵机控制关节和摄像头，所述机械臂固连于所述无人机机体的下方，所述舵机控制关节连接于所述无人机机体的上方前部，所述舵机控制关节为单自由度，所述舵机控制关节与所述摄像头连接，所述无人机机体上贴有运动捕捉系统的第一定位标签，所述舵机控制关节、摄像头之间贴有运动捕捉系统的第二定位标签，所述目标物贴有运动捕捉系统的第三定位标签。

【技术特征摘要】
1.一种无人机，其特征在于：包括无人机机体、目标物、机械臂、舵机控制关节和摄像头，所述机械臂固连于所述无人机机体的下方，所述舵机控制关节连接于所述无人机机体的上方前部，所述舵机控制关节为单自由度，所述舵机控制关节与所述摄像头连接，所述无人机机体上贴有运动捕捉系统的第一定位标签，所述舵机控制关节、摄像头之间贴有运动捕捉系统的第二定位标签，所述目标物贴有运动捕捉系统的第三定位标签。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述第一定位标签为至少四个反光球体组成的刚体，所述第二定位标签为至少四个反光球体组成的刚体，所述第三定位标签为至少四个反光球体组成的刚体。3.一种无人机基于视觉的抓取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定；S2、视觉伺服抓取。4.根据权利要求3所述的无人机基于视觉的抓取方法，其特征在于，步骤S1包括：假设机械臂末端执行器相对于无人机的位置已知，给定机械臂关节位置，机械臂末端执行器位置相对于无人机已知，摄像机内参、畸变参数已经事先标定已知，目标物相对于摄像机坐标系的旋转和平移已知，目标物相对于摄像机坐标系的旋转和平移为摄像机外参，在获得摄像机外参的过程中使用AprilTags及其视觉标靶，能够实时的获得目标标靶在摄像机坐标系下的旋转和平移矩阵，采用Optitrack的运动捕捉系统，可以获得反光材质小球组成的标签在运动捕捉系统坐标系下的位置，在无人机机体上贴有运动捕捉系统的定位标签Tag_Body、在舵机控制关节之后贴有运动捕捉系统的定位标签Tag_Link，在目标物上贴有运动捕捉系统的定位标签Tag_A，标定过程中需要保证各个标签不同防止被运动捕捉系统误识别，所以组成的反光材质小球的位置和个数不同，通过运动捕捉系统，可以得到已知的参数有：无人机机体在世界坐标系下的平移向量和旋转矩阵舵机控制关节在世界坐标系下的平移向量和旋转矩阵目标物在世界坐标系下的平移向量和旋转矩阵通过摄像头的AprilTag捕捉，得到目标物在摄像机坐标系下的平移向量和旋转矩阵继而由以下关系可得：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩耀，方林旭，楼云江，李衍杰，刘云辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44