一种自主避障的无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种自主避障的无人机，该无人机配置有前置和下置TOF测距模块，前置摄像头和左侧与右侧的红外测距模块，从而实现自主避障。使用时，只需要按下功能按键起飞或者遥控器操作起飞，无人机飞行到指定高度后，开始自主执行预设任务。如在街道遇到树木，电线杆等柱状障碍时，会重新规划路径主动绕开；如碰到类似树木枝桠等框状障碍时，会根据测量的框型大小是否满足无人机穿越要求，从而决定是否穿越，并可同时解决无人机穿框时自身高度测量问题。此外无人机支持自主或遥控拍摄照片和摄像功能，支持一键返航功能，无人机可根据预设航线返回起点降落。

An autonomous obstacle avoidance UAV

The invention discloses an autonomous obstacle avoidance UAV, which is configured with a front-end and a bottom TOF ranging module, a front-end camera and an infrared ranging module on the left and right sides, so as to realize autonomous obstacle avoidance. When in use, just press the function button to take off or operate the remote control to take off. After the UAV flies to the designated altitude, it starts to independently perform the preset task. For example, when encountering pillar obstacles such as trees and electric poles in the street, the path will be re planned to bypass actively; when encountering frame obstacles such as tree branches, the decision will be made whether to cross according to whether the measured frame size meets the requirements of UAV crossing, and the problem of self height measurement when UAV passes through the frame can be solved at the same time. In addition, the UAV supports the function of taking photos and video by itself or by remote control, and the function of returning to the starting point by one key. The UAV can return to the starting point and land according to the preset route.

【技术实现步骤摘要】
一种自主避障的无人机
本专利技术涉及四旋翼无人机控制领域，特别涉及一种基于TOF测距模块和视觉的自主避障无人机。
技术介绍
目前无人机行业发展迅速，广泛用于航拍、森林消防、电力巡检、遥感测绘等等领域。在无人机自主飞行的过程当中，为完成任务，必须有自主避障的功能，在森林或者障碍物繁多的街道，如果仅仅随地形提升无人机高度，难以看清森林内部或者街道景物，无人机应当有自主躲避类似树木枝干的柱状障碍和类似树木枝桠的框状障碍的能力。在碰到树木主干的时候，可以绕行，在碰到枝桠的时候，可以从中穿过。针对以上问题，无人机行业急需一种自主避障的无人机。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种自主避障的无人机，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种自主避障的无人机，特点是它包括四轴机架，在四轴机架上表面固定有上底板，上底板与四轴机架之间采用短立柱连接，四轴机架下表面固定有下底板，下底板与四轴机架之间采用长立柱连接；在所述四轴机架的四轴端部分别连接有脚架及电机，所述脚架固定在四轴机架端部底面，所述电机固定在四轴机架端部上表面，所述桨叶固定在电机上。所述上底板上固定有飞控板，飞控板为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板上分别连接有显示屏、运动姿态解算模块、GPS模块、功能按键及接收机模块；所述下底板上、与四轴机架间的空间内设置有电池、红外测距模块、前置TOF测距模块及摄像头，下底板底表面上设置有超声波模块、下置TOF测距模块、光流模块及激光，所述电池、红外测距模块、前置TOF测距模块、摄像头、超声波模块、下置TOF测距模块、光流模块及激光分别通过导线与飞控板的对应接口连接；其中：所述红外测距模块为两个，对称固定于下底板两侧，摄像头与前置TOF测距模块固定于下底板前方，光流模块及激光固定于下底板中部；所述前置TOF测距模块与摄像头同一水平线安装，所述摄像头上固定有补光灯，所述摄像头内设有无线图传模块并插有SD卡。优选的，所述的摄像头镜头为1600万像素高清镜头。优选的，所述的摄像头视觉处理单元为英伟达JetsonNano开发套件。优选的，所述的光流模块为PX4FLOW模块。优选的，所述第一TOF测距模块为微型激光阵列，使用UART通信。优选的，所述的红外测距模块为GP2Y0A21YK0F，模拟量输出。优选的，所述SD卡使用的是256G内存SD卡。优选的，所述的脚架使用3D打印制作。优选的，所述的无线图传可以使用Type-C接口配合5.8GHz频率接收机使用手机APP显示图像。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术使用通过按键或者遥控的方式一键起飞，飞机飞行到指定高度之后，即可开始前进，开始执行任务。前置摄像头可以实时记录传输当前画面，使用无线图传发射到指定的接收机上，可以进行自主或遥控拍摄和录像功能，所拍摄的照片和视频保存至本地的SD卡里面。在飞行过程当中，如果碰到了高大的树木等柱状障碍，飞机会绕行，如果碰到了枝桠等框状障碍，飞机会调整高度和左右位置，根据测量框型高度和宽度是否满足无人机体型决定是否从中穿过，从而实现自主完成避障功能。飞行途中，使用人员可以根据需要随时切换状态，支持一键返航。由于实现完全自主进行避障，使得无人机在城市街道等障碍密集型区域适应能力得到极大增强，一键返航模式方便快捷，有利于无人机推广和普及。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术底部示意图；图3为本专利技术侧视图；图4为本专利技术俯视图；图5为本专利技术电路连接示意图；图6为本专利技术飞控板示意图。具体实施方式为使本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参阅图1-6，一种自主避障的无人机，它包括四轴机架17，在四轴机架17上表面固定有上底板18，上底板18与四轴机架17之间采用短立柱连接，四轴机架17下表面固定有下底板19，下底板19与四轴机架17之间采用长立柱连接；在所述四轴机架17的四轴端部分别连接有脚架14及电机13，所述脚架14固定在四轴机架17端部底面，所述电机13固定在四轴机架17端部上表面，所述桨叶12固定在电机13上。所述上底板18上固定有飞控板1，飞控板1为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板1上分别连接有显示屏11、运动姿态解算模块5、GPS模块3、功能按键16及接收机模块9；所述下底板19上、与四轴机架17间的空间内设置有电池15、红外测距模块21、前置TOF测距模块2及摄像头6，下底板19底表面上设置有超声波模块22、下置TOF测距模块23、光流模块4及激光10，所述电池15、红外测距模块21、前置TOF测距模块2、摄像头6、超声波模块22、下置TOF测距模块23、光流模块4及激光10分别通过导线与飞控板1的对应接口连接；其中：所述红外测距模块21为两个，对称固定于下底板19两侧，摄像头6与前置TOF测距模块2固定于下底板前方，光流模块4及激光10固定于下底板19中部；所述前置TOF测距模块2与摄像头6同一水平线安装，所述摄像头6上固定有补光灯20，所述摄像头6内设有无线图传模块8并插有SD卡7。本实施例中，优选的，所述的摄像头6镜头为1600万像素高清镜头。本实施例中，优选的，所述的摄像头6视觉处理单元为英伟达JetsonNano开发套件。本实施例中，优选的，所述的光流模块4为PX4FLOW模块。本实施例中，优选的，所述TOF测距模块2为微型激光阵列，使用UART通信本实施例中，优选的，所述的红外测距21模块为GP2Y0A21YK0F，模拟量输出。本实施例中，优选的，所述SD卡7使用的是256G内存SD卡。本实施例中，优选的，所述的脚架14使用3D打印制作。本实施例中，优选的，所述的无线图传模块8可以使用Type-C接口配合5.8GHz频率接收机使用手机APP显示图像。需要说明的是，本专利技术为一种自主避障的无人机。它的创新点在于，使用视觉和多个测距模块相结合的方式实现多种不同障碍物的自适应处理，同时解决了避障过程中单纯使用超声波传感器测量无人机高度不准确的问题。使用的时候，只需要将电池15接上，使用功能按键16或者遥控器自主起飞，飞机飞到指定高度，便开始执行预设任务。使用人员可以根据无线图传模块8发送过来的画面，实时了解到周围环境。使用人员可以自主或遥控对画面进行拍照和摄影，可以在飞机返航之后，可以在SD卡7，获取到图片或视频数据。当遇到高大的柱状障碍物的时候，飞机识别到并对准障碍物前进，当树木在摄像头6的画面达到一定的大小或者前置TOF测距模块2测量得到飞机距离树木的距离小于一定的安全距离，马上刹车，然后根据左侧与右侧的红外测距传感器21得到的距离数据，确认左右方向距离是否安全，如果安全，则向安全一侧移动，否则就后退至安全距离。确认安全之后，开始向安全侧平行移动，直到正前方障碍物消失本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主避障的无人机，其特征在于，它包括四轴机架（17），在四轴机架（17）上表面固定有上底板（18），上底板（18）与四轴机架（17）之间采用短立柱连接，四轴机架（17）下表面固定有下底板（19），下底板（19）与四轴机架（17）之间采用长立柱连接；在所述四轴机架（17）的四轴端部分别连接有脚架（14）及电机（13），所述脚架（14）固定在四轴机架（17）端部底面，所述电机（13）固定在四轴机架（17）端部上表面，所述桨叶（12）固定在电机（13）上；/n所述上底板（18）上固定有飞控板（1），飞控板（1）为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板（1）上分别连接有显示屏（11）、运动姿态解算模块（5）、GPS模块（3）、功能按键（16）及接收机模块（9）；/n所述下底板（19）上、与四轴机架（17）间的空间内设置有电池（15）、红外测距模块（21）、前置TOF测距模块（2）及摄像头（6），下底板（19）底表面上设置有超声波模块（22）、下置TOF测距模块（23）、光流模块（4）及激光（10），所述电池（15）、红外测距模块（21）、前置TOF测距模块（2）、摄像头（6）、超声波模块（22）、下置TOF测距模块（23）、光流模块（4）及激光（10）分别通过导线与飞控板（1）的对应接口连接；其中：/n所述红外测距模块（21）为两个，对称固定于下底板（19）两侧，摄像头（6）与前置TOF测距模块（2）固定于下底板前方，光流模块（4）及激光（10）固定于下底板（19）中部；/n所述前置TOF测距模块（2）与摄像头（6）同一水平线安装，所述摄像头（6）上固定有补光灯（20），所述摄像头（6）内设有无线图传模块（8）并插有SD卡（7）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自主避障的无人机，其特征在于，它包括四轴机架（17），在四轴机架（17）上表面固定有上底板（18），上底板（18）与四轴机架（17）之间采用短立柱连接，四轴机架（17）下表面固定有下底板（19），下底板（19）与四轴机架（17）之间采用长立柱连接；在所述四轴机架（17）的四轴端部分别连接有脚架（14）及电机（13），所述脚架（14）固定在四轴机架（17）端部底面，所述电机（13）固定在四轴机架（17）端部上表面，所述桨叶（12）固定在电机（13）上；
所述上底板（18）上固定有飞控板（1），飞控板（1）为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板（1）上分别连接有显示屏（11）、运动姿态解算模块（5）、GPS模块（3）、功能按键（16）及接收机模块（9）；
所述下底板（19）上、与四轴机架（17）间的空间内设置有电池（15）、红外测距模块（21）、前置TOF测距模块（2）及摄像头（6），下底板（19）底表面上设置有超声波模块（22）、下置TOF测距模块（23）、光流模块（4）及激光（10），所述电池（15）、红外测距模块（21）、前置TOF测距模块（2）、摄像头（6）、超声波模块（22）、下置TOF测距模块（23）、光流模块（4）及激光（10）分别通过导线与飞控板（1）的对应接口连接；其中：
所述红外测距模块（21）为两个，对称固定于下底板（19）两侧，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜利来，杨超，邱崧，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31