复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统及操作方法，该系统采用无人机和移动机器人分体设计，既可以空中侦查，又可以地面巡检，无人机和移动机器人的协同控制，将无人机的空中侦查二维作业和移动机器人的地面巡检二维作业扩展为地空巡检侦查三维作业。以无人机为主，移动机器人为辅，无人机挂载移动机器人可以实现不同任务环境的迅速切换，充分利用了无人机的灵活性和机动性，从而发挥无人机和移动机器人各自的优势，弥补各自的缺陷，适用特殊应用场合的需求，实时性更好。并且挂载机构结构简洁、控制容易，且承载能力强。

【技术实现步骤摘要】
复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统及操作方法
本专利技术涉及机器人协同控制
，尤其涉及一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统及操作方法。
技术介绍
无人机能够空中侦查，不受地面复杂环境的影响，在执行空中任务过程中，环境中的威胁通常较少，航迹规划比较容易实现，但是不能实现对地面复杂环境的有效巡检，特别是一些有遮挡的环境。移动机器人适用于地面巡检，方便，但是在复杂环境下，需要规划最优路线才能到达目标点，然而复杂环境下实现快速且精确的路径规划比较困难，进一步的，若是环境中存在不可越过的障碍物时，由于移动路径受阻，移动机器人可能无法完成任务。单一的无人机或移动机器人在执行任务时都存在不足，因此，无人机和智能移动机器人的协同控制逐渐受到关注。申请号为201710045572.5的中国专利技术专利申请中公开了一种无人机与无人车协作巡逻系统及方法，以及申请号为201710138500.5的中国专利技术专利申请中公开了一种复杂危险场景的监测方法及相应的监测系统，二者均提出了各自对于无人机和智能移动机器人的协同控制的解决方案，但是二者都是将智能车作为无人机的移动平台，智能车为主，无人机为辅，没能充分运用无人机的灵活性和机动性，尚存在较大的改进空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种以无人机为主，移动机器人为辅，无人机挂载移动机器人，能够根据任务环境迅速切换的一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统及操作方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，包括用于空中侦查的无人机和用于地面巡检的移动机器人；其特征在于：所述移动机器人借助挂载机构能够与无人机同步移动或分离；所述挂载机构包括设于移动机器人上端面中部的挂载块以及竖直设于无人机下端面中部的夹持结构；所述夹持结构包括夹持块和控制组件，所述夹持块包括相对设置的两块，两块夹持块能够借助控制组件调节其间距，使之具有与挂载块相匹配的挂载间隙。进一步的技术方案在于：两夹持块相对的夹持面呈折面结构，其与挂载块能够凹凸配合。进一步的技术方案在于：所述夹持块的夹持面上设有橡胶层。进一步的技术方案在于：控制组件，包括驱动器、导向杆、驱动臂以及连接臂；导向杆，竖直设于无人机下端面的中部；驱动臂，具有移动部和铰接部，所述移动部呈“八”字形结构，其顶部具有套入导向杆的移动套，所述铰接部包括分别设于移动部两自由端的两个，所述铰接部的上端与移动部相铰接，下端与夹持块的上端面外侧固定；连接臂，包括以导向杆为中心竖直对称设置的两根，所述连接臂的上端与无人机的下端面固定，连接臂的下端与铰接部的下端相铰接；驱动器，能够驱动移动套沿导向杆上、下移动，促使两夹持块以对应的连接臂下端的铰接处相对或相背转动。进一步的技术方案在于：所述导向杆的下部具有螺纹，所述移动套与导向杆螺纹配合，所述驱动器呈电机结构设于无人机下端面的中部，其输出端与导向杆的上端连接用于驱动导向杆旋转。进一步的技术方案在于：所述控制组件还包括接触开关和控制器，所述接触开关包括位于同一水平或竖直平面内的两个，所述接触开关水平设置，其一端固定于夹持块相对面的边缘处，所述控制器的信号输入端连接有接触开关，其控制输出端连接有驱动器。进一步的技术方案在于：所述移动机器人前侧的中心位置具有摄像机。进一步的技术方案在于：所述无人机呈四旋翼无人机结构。进一步的技术方案在于：所述无人机和移动机器人均具有差分GPS定位系统。上述系统的操作方法，其特征在于：所述无人机和移动机器人的协同控制方法，包括：(001)无人机和移动机器人的系统初始化；(002)根据作业需要规划无人机和移动机器人的任务；(003)根据任务内容，无人机执行空中侦查作业；(004)实时判断无人机的任务完成情况，并实时判断无人机1在执行空中侦查任务过程中是否需要移动机器人配合执行地面巡检任务：情况a，在无需移动机器人配合执行地面巡检任务时，若无人机任务完成，进行步骤(009)，否则进行步骤(003)；情况b，在需要移动机器人配合执行地面巡检任务时，进行步骤(005)；(005)无人机释放移动机器人；(006)根据任务内容，移动机器人执行地面巡检作业；(007)实时判断移动机器人的任务完成情况，若任务完成，进行步骤(008)，否则返回步骤(006)；(008)无人机挂载移动机器人；(009)任务执行完毕，无人机返航。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该系统采用无人机和移动机器人分体设计，既可以空中侦查，又可以地面巡检，无人机和移动机器人的协同控制，将无人机的空中侦查二维作业和移动机器人的地面巡检二维作业扩展为地空巡检侦查三维作业。以无人机为主，移动机器人为辅，无人机挂载移动机器人可以实现不同任务环境的迅速切换，充分利用了无人机的灵活性和机动性，从而发挥无人机和移动机器人各自的优势，弥补各自的缺陷，适用特殊应用场合的需求，实时性更好。并且挂载机构结构简洁、控制容易，且承载能力强。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中的局部示意图；图3是本专利技术所述夹持结构的结构示意图；图4是本专利技术所述无人机的结构示意图；图5是本专利技术的无人机和移动机器人的协同控制方法的流程示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的仅仅实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如图1和图2所示，一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，包括用于空中侦查的无人机1和用于地面巡检的移动机器人2；所述移动机器人2借助挂载机构3能够与无人机1同步移动或分离；所述挂载机构3包括设于移动机器人2上端面中部的挂载块31以及竖直设于无人机1下端面中部的夹持结构；所述夹持结构包括夹持块321和控制组件，所述夹持块321包括相对设置的两块，两块夹持块321能够借助控制组件调节其间距，使之具有与挂载块31相匹配的挂载间隙，两夹持块321将挂载块31夹持住。该系统采用无人机和移动机器人分体设计，既可以空中侦查，又可以地面巡检，无人机和移动机器人的协同控制，将无人机的空中侦查二维作业和移动机器人的地面巡检二维作业扩展为地空巡检侦查三维作业。以无人机为主，移动机器人为辅，无人机挂载移动机器人可以实现不同任务环境的迅速切换，充分利用了无人机的灵活性和机动性，从而发挥无人机和移动机器人各自的优势，弥补各自的缺陷，适用特殊应用场合的需求，实时性更好。并且挂载机构结构简洁、控制容易，且承载能力强。两夹持块321相对的夹持面呈折面结构，其与挂载块31能够凹凸配合。例如夹持块321的夹持面呈向内凹陷的“V”形结构，则所述挂载块31的横截面呈与夹持块321相匹配的六边形。在夹持块321的夹持面上设有橡胶层，该橡胶层一是能够在两夹持块321收紧过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，包括用于空中侦查的无人机(1)和用于地面巡检的移动机器人(2)；其特征在于：所述移动机器人(2)借助挂载机构(3)能够与无人机(1)同步移动或分离；所述挂载机构(3)包括设于移动机器人(2)上端面中部的挂载块(31)以及竖直设于无人机(1)下端面中部的夹持结构；所述夹持结构包括夹持块(321)和控制组件，所述夹持块(321)包括相对设置的两块，两块夹持块(321)能够借助控制组件调节其间距，使之具有与挂载块(31)相匹配的挂载间隙。

【技术特征摘要】
1.一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，包括用于空中侦查的无人机(1)和用于地面巡检的移动机器人(2)；其特征在于：所述移动机器人(2)借助挂载机构(3)能够与无人机(1)同步移动或分离；所述挂载机构(3)包括设于移动机器人(2)上端面中部的挂载块(31)以及竖直设于无人机(1)下端面中部的夹持结构；所述夹持结构包括夹持块(321)和控制组件，所述夹持块(321)包括相对设置的两块，两块夹持块(321)能够借助控制组件调节其间距，使之具有与挂载块(31)相匹配的挂载间隙。2.根据权利要求1所述的一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，其特征在于：两夹持块(321)相对的夹持面呈折面结构，其与挂载块(31)能够凹凸配合。3.根据权利要求2所述的一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，其特征在于：所述夹持块(321)的夹持面上设有橡胶层。4.根据权利要求1所述的一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，其特征在于：控制组件，包括驱动器(322)、导向杆(326)、驱动臂(323)以及连接臂(324)；导向杆(326)，竖直设于无人机(1)下端面的中部；驱动臂(323)，具有移动部(3231)和铰接部(3232)，所述移动部(3231)呈“八”字形结构，其顶部具有套入导向杆(326)的移动套，所述铰接部(3232)包括分别设于移动部(3231)两自由端的两个，所述铰接部(3232)的上端与移动部(3231)相铰接，下端与夹持块(321)的上端面外侧固定；连接臂(324)，包括以导向杆(326)为中心竖直对称设置的两根，所述连接臂(324)的上端与无人机(1)的下端面固定，连接臂(324)的下端与铰接部(3232)的下端相铰接；驱动器(322)，能够驱动移动套沿导向杆(326)上、下移动，促使两夹持块(321)以对应的连接臂(324)下端的铰接处相对或相背转动。5.根据权利要求4所述的一种复杂环境中应用的地空巡检侦查机器人系统，其特征在于：所述导向杆(326)的下部具有螺纹，所述移动套与导向杆(326)螺纹配合，所述驱动器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英坤，郝存明，程煜，姚利彬，赵航，吴立龙，赵兴，
申请(专利权)人：河北省科学院应用数学研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13