一种无人机的机械手充电系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种无人机的机械手充电系统，包括设置机械手、充电执行件、充电接触件以及系统控制模块，所述充电执行件设置在机械手的末端，所述充电接触件设置在无人机的机架上；还包括图像识别定位模块，该图像识别定位模块包括摄像机以及图像处理模块，所述摄像机与图像处理模块连接，所述图像处理模块与系统控制模块连接，所述无人机机架上设有标识块，该标识块设置在充电接触件的对应处；当图像识别定位模块识别到标识块所在位置时，机械手带动充电执行件与充电接触件对准并接触并在系统控制模块的控制下进行充电。本实用新型专利技术使得无人机只需要降落在机械手的运动范围内即可完成自动充电，降低无人机的降落精度要求。

A manipulator charging system for UAV

【技术实现步骤摘要】
一种无人机的机械手充电系统
本技术涉及一种无人机充电系统，具体涉及一种无人机的机械手充电系统。
技术介绍
随着技术的进步，无人机技术已经越来越成熟，并且已经广泛应用到军事、农业、航拍等领域中。但由于目前技术的电池续航能力问题，无人机在飞行一段时间后需要降落到基站平台上进行充电，以确保无人机的正常飞行作业。现有一般的无人机充电是通过在降落平台上设置充电装置，无人机返航后降落到一个指定的充电位置处，再通过人工连接或自动连接的方式，实现无人机的充电。但是，无人机一般是依靠GPS或其他导航系统进行飞行和降落，由于受到气候环境或地理环境等影响，民用GPS等导航系统存在3-5米的误差。更进一步的精确降落方法是，采用图像处理的方法，精准降落在便于充电的指定位置，但对于旋翼无人机来说，在降落过程中会产生一定的气流和周围环境的影响，都会导致无人机无法准确地降落在某个位置上，从而导致无法实现自动连接的充电，往往需要人工将无人机重新摆放到指定的位置上才能进行正常充电。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种无人机的机械手充电系统，该系统通过机械手主动接触无人机的充电位置的方式实现充电，从而能够降低无人机的降落精度要求，使得无人机可以快速地进行降落充电。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种无人机的机械手充电系统，其特征在于，包括机械手、充电执行件、充电接触件以及系统控制模块，所述充电执行件设置在机械手的末端，所述充电接触件设置在无人机上；其中，还包括图像识别定位模块，该图像识别定位模块包括设置在充电执行件对应处的摄像机以及图像处理模块，所述摄像机与图像处理模块连接，所述图像处理模块与系统控制模块连接，所述无人机上设有标识块；当图像识别定位模块识别到标识块所在位置时，所述系统控制模块控制机械手带动充电执行件与充电接触件对准并接触进行充电。上述无人机的机械手充电系统的工作原理是：当无人机需要充电时，无人机根据规划的航线降落到充电平台或基站或其它指定范围内，此时，系统控制模块控制机械手带动机械手末端的充电执行件以及图像识别定位模块在设定的范围内移动，所述图像识别定位模块开始寻找标识块，具体由摄像机拍摄到的图像传输到图像处理模块上进行图像识别，当图像处理模块识别到所拍摄的图像中标识块的位置时，记录标识块的位置信息，并传输到系统控制模块中，由系统控制模块通过标识块的位置以及标识块与充电接触件的位置关系，计算出充电接触件的位置，进而系统控制模块控制机械手向标识块的方向移动，同时摄像机和图像处理模块持续地对标识块进行拍摄识别，不断反馈充电接触件的位置，确保机械手末端的充电执行件与无人机上的充电接触件对准，最终充电执行件与充电接触件配合接触，实现无人机的充电。本技术的一个优选方案，其中，所述图像识别定位模块还包括全局相机，该全局相机设置在机械手附近的连接杆上，且该全局相机与图像处理模块连接。当无人机降落到充电平台上后，全局相机先对整个充电平台进行拍摄，并通过图像处理模块迅速找出标识块，确认标识块的具体坐标，并控制机械手快速向该坐标移动；当机械手上的充电执行件接近标识块时，充电执行件对应处的摄像机持续地对标识块进行拍摄识别，确保充电执行件能够保持与无人机上的充电接触件对准，最终实现无人机的充电。通过全局相机的设置，使得在无人机降落之后能够快速寻找并确认标识块的所在位置，从而使得机械手末端的充电执行件能够先快速移动到标识块附近，同时通过与摄像机的配合，确保机械手上的充电执行件能够与充电接触件对准，保证无人机顺利充电，亦即利用全局相机进行快速的粗定位，再利用摄像机(相当于局部区域相机)对小区域内的标识块进行精准位置的识别，从而相互配合实现快速和精准的目标定位，设计巧妙，有利于提高无人机降落后进行充电的速度，并且提高了充电执行件和充电接触件的对准精度。优选地，所述全局相机设置在无人机降落范围的中心处，且全局相机由三个120度广角摄像头组成，120度广角摄像头通过拍摄三个不同方向的视场组成全局视野，实现对充电平台的全局拍摄和定位。所述全局相机采用移动侦测，当周围区域出现物体时，120度广角摄像头拍摄下来的图像组成一个全局视野，然后传回所述图像处理模块中进行图像识别处理，确定是否出现带有标识块的无人机；当识别出带有标识块的无人机的具体位置后，通过系统控制模块控制机械手向待充电的无人机的方向移动，并进行充电。优选地，所述机械手上设有用于驱动连接杆作竖向运动的竖向驱动机构。通过竖向驱动机构的设置，使得能够根据实际情况，通过全局相机的上下移动来改变其视场范围，从而能够更加快速寻找出标识块的所在位置。本技术的一个优选方案，所述充电执行件包括夹紧组件以及驱动夹紧组件闭合或分离的夹紧驱动机构；所述夹紧组件由两个夹紧件构成，且两个夹紧件的内侧分别设有正极导电件和负极导电件；所述充电接触件包括正电极和负电极；充电时，所述夹紧驱动机构驱动夹紧组件闭合，且夹紧组件上的正极导电件与正电极接触，负极导电件与负电极接触，所述正极导电件和负极导电件与充电电源连接，所述正电极和负电极与无人机的蓄电池连接。本技术的一个优选方案，所述充电接触件设置在无人机的起落架上，且所述充电接触件包括正电极、负电极以及接地电极，所述正电极、负电极以及接地电极沿竖向方向设置在起落架的其中一个支撑杆上；所述充电执行件由机械手爪构成，该机械手爪包括有三个机械手指，所述三个机械手指的内侧分别设有正极导电件、负极导电件以及接地导电件。将充电接触件设置在无人机的起落架上，能够与无人机的主体零部件分离一定的距离，让机械手能够有充足的空间接近无人机的充电接触件，同时也便于摄像机的寻找。优选地，所述机械手爪上的正极导电件、负极导电件以及接地导电件的宽度均比无人机上的充电接触件的正电极、负电极以及接地电极之间的间距小，且机械手爪上的三个机械手指的间距与充电接触件上的三个电极相互对应。本技术的一个优选方案，所述无人机机架上设有凹型的充电接头，该充电接头与无人机的蓄电池连接，所述充电接头构成充电接触件；所述充电执行件上设有两个分别向两外侧延伸的弹性充电块。充电时，机械手带动充电执行件伸进充电接头中，充电执行件的两个弹性充电块分别与充电接头内的电极接触，从而实现充电。设置凹型的充电接头，能够避免充电的电极裸露在外界，使得充电的电极得到保护；弹性充电块的设置，能够确保伸进充电接头内时通过弹性的作用与充电接头的对应接触位置接触，实现正常充电。本技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本技术通过机械手上的充电执行件主动接触无人机的充电接触件实现充电，使得无人机只需要降落在机械手的运动范围内即可，降低了无人机的降落精度要求；同时，也提高了无人机的降落速度。2、无人机降落后，通过图像识别定位模块对标识块的寻找以及机械手的移动，能够快速地将充电执行件与无人机上的充电接触件连接，无需人工操作，有利于提高无人机的充电速度。附图说明图1为本技术的无人机的机械手充电系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机的机械手充电系统，其特征在于，包括机械手、充电执行件、充电接触件以及系统控制模块，所述充电执行件设置在机械手的末端，所述充电接触件设置在无人机上；其中，还包括图像识别定位模块，该图像识别定位模块包括设置在充电执行件对应处的摄像机以及图像处理模块，所述摄像机与图像处理模块连接，所述图像处理模块与系统控制模块连接，所述无人机上设有标识块；当图像识别定位模块识别到标识块所在位置时，所述系统控制模块控制机械手带动充电执行件与充电接触件对准并接触进行充电。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机的机械手充电系统，其特征在于，包括机械手、充电执行件、充电接触件以及系统控制模块，所述充电执行件设置在机械手的末端，所述充电接触件设置在无人机上；其中，还包括图像识别定位模块，该图像识别定位模块包括设置在充电执行件对应处的摄像机以及图像处理模块，所述摄像机与图像处理模块连接，所述图像处理模块与系统控制模块连接，所述无人机上设有标识块；当图像识别定位模块识别到标识块所在位置时，所述系统控制模块控制机械手带动充电执行件与充电接触件对准并接触进行充电。


2.根据权利要求1所述的无人机的机械手充电系统，其特征在于，所述图像识别定位模块还包括全局相机，该全局相机设置在机械手附近的连接杆上，且该全局相机与图像处理模块连接。


3.根据权利要求2所述的无人机的机械手充电系统，其特征在于，所述全局相机设置在无人机降落范围的中心处，且全局相机由三个120度广角摄像头组成，120度广角摄像头通过拍摄三个不同方向的视场组成全局视野，实现对充电平台的全局拍摄和定位。


4.根据权利要求3所述的无人机的机械手充电系统，其特征在于，所述机械手上设有用于驱动连接杆作竖向运动的竖向驱动机构。


5.根据权利要求1-4任一项所述的无人机的机械手充电系统，其特征在于，所述充电执行件包括夹紧组件以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶树芬，苏成悦，任开众，廖宗坚，何雷，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44