一种旋翼无人机起降用管理平台及方法技术

本发明专利技术涉及无人机技术领域，具体为一种旋翼无人机起降用管理平台及方法，包括飞无人机飞控装置以及运行于该装置的操控系统，所述无人机飞控装置是由飞行器和起降平台共同组成，其中飞行器包括中央机身、主力臂、纵向旋翼杆和起落架，所述主力臂的数量为两根，且两根主力臂分别固定在中央机身的两侧，并且倾斜向上设置；所述纵向旋翼杆的数量为两根，二者与主力臂一一对应；本发明专利技术通过飞行控制模块和视觉计算模块以及图像采集与传输模块共同协作完成无人的动态起降，大大提高了无人的灵活度，可以更高效的执行搜索以及营救任务。

【技术实现步骤摘要】
一种旋翼无人机起降用管理平台及方法
本专利技术涉及无人机
，具体为一种旋翼无人机起降用管理平台及方法。
技术介绍
现如今，无人机可以在高精度的条件下完成重复性的任务，他们可以载有超过人类感知的传感器部署在环境恶劣的工作场地，无人机同样也被应用在巡逻和搜救任务中。在现有技术中，我们可以找到无人驾驶汽车和无人驾驶飞机应用的例子，但是这两种机器人的应用场景都有一定局限性；其中无人机虽然有操作简单，飞行灵活的特点，但是时常受限于他们的飞行时间有限，同时载荷量比较低的缺点；而无人地面车辆可以长时间操作和携带大量载荷，但是却受限于有限的地形通过能力，因此若能够使二者协作使用，那么新的装置将可以同时具备无人机的灵活性以及无人车的大载荷量。现有技术中，对于无人机和无人车的协作研究，大部分都是围绕多个机器人协作导航和多个机器人的动作规划，利用无人机在高空执行搜索和营救任务，利用无人车运载物资。但是目前国内外在无人机和无人车协作完成无人机动态降落到无人车上的整个系统的研究还是比较少，因此，无法高效的发挥无人车的高负载和无人机的灵活性特点，还是需要通过人为操作来完成起降过程，自动化程度不高。为此，我们提出了一种旋翼无人机起降用管理平台及方法以良好的解决上述弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种旋翼无人机起降用管理平台及方法，用于实现无人机降落到动态的无人车上，并减少人为操作的过程，提高自动化程度。本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种旋翼无人机起降用管理平台，包括无人机飞控装置以及运行于该装置的操控系统，所述无人机飞控装置是由飞行器和起降平台共同组成，其中飞行器包括中央机身、主力臂、纵向旋翼杆和起落架，所述主力臂的数量为两根，且两根主力臂分别固定在中央机身的两侧，并且倾斜向上设置；所述纵向旋翼杆的数量为两根，二者与主力臂一一对应，且两根纵向旋翼杆的中段分别转动连接在两根主力臂的顶端，所述起落架固定连接在中央机身的底端；所述起降平台包括机架、平台面板、电缸、惯性测量单元、增稳计算机舵控、步进电机、丝杆、行程开关和归中控制器；所述操控系统包括飞行控制模块、视觉计算模块和图像采集与传输模块，所述飞行控制模块包括飞行控制处理器和测量系统，其中飞行控制处理器与视觉计算模块相连接，用于计算飞行器当前姿态及位置；所述视觉计算模块包括目标识别模块和相对位姿计算模块，其中目标识别模块和图像采集与传输模块相连接，用于读取图像采集与传输模块传输的图像；所述图像采集与传输模块包括用于拍摄图像的摄像头和用于稳定摄像头姿态的云台以及图像传输模块。优选的，所述测量系统包括无线电高度表1、无线电高度表2、激光惯导/GPS组合导航系统、主大气数据计算机、备大气数据计算机、光纤惯导/GPS组合导航系统、MEMS惯导/GPS组合导航系统、双天线差分GPS、主/备无线电链路、视觉导航系统，且上述传感器结构均连接在飞行控制处理器上。优选的，所述飞行控制处理器采用三余度设计，所述无线电高度表1、无线电高度表2、激光惯导/GPS组合导航系统、主大气数据计算机、备大气数据计算机、光纤惯导/GPS组合导航系统、MEMS惯导/GPS组合导航系均采用余度设计，所述主/备无线电链路采用双余度设计。优选的，所述视觉导航系统包括机载图像处理器，其与图像传输模块相连接，用于接收图像信息并进行数字化处理，完成对无人机的飞行控制。优选的，所述图像传输模块包括视觉计算处理器，所述摄像头可以将高清视频以HDMI格式输出至视觉计算处理器进行分析。优选的，所述纵向旋翼杆的两端均固定安装有电机，所述电机的输出轴均套设有桨叶，所述中央机身的内部设有飞控电池，且飞控电池与电机之间电性连接。优选的，所述中央机身的内部设置有舵机、卫星天线，中央机身的底面前沿固定连接有云台，所述云台上安装设有摄像头。优选的，所述机架位于平台面板的底面下方，且机架上铰接设置有数量为六根的电缸，所述电缸的活塞杆端部均铰接在平台面板的底面，所述平台面板为矩形板状结构，其顶面四角处均成型设有立柱，且相邻两根立柱之间均设有丝杆，立柱的外侧均固定连接步进电机，所述步进电机的输出轴端部均与丝杆的一端连接，用于带动丝杆转动。优选的，所述平台面板的顶端沿四条侧边的长度方向均设有夹持条，所述夹持条的两端均被对立两侧的丝杆所贯穿，且二者之间螺纹连接；当飞行器落在平台面板上时，四根夹持条夹持住飞行器的起落架。基于所述管理平台的一种旋翼无人机起降用管理方法包括以下步骤：S1：摄像头用于拍摄图像画面，并将该图像通过图像传输模块传送给视觉计算模块，视觉计算模块内的位姿计算模块根据图像特征计算出当前飞行器的姿态以及位置；S2：飞行控制处理器通过对比当前位置的水平面坐标和起降平台的水平面坐标之间的差距，控制飞行器的电机转速，从而控制飞行器的位置，使得飞行器的坐标和起降平台的坐标差距趋近于零，达到一个动态跟随的效果；S3:飞行器逐渐下降并停靠在起降平台上，起降平台上的步进电机启动，驱动丝杆旋转，从而控制四根夹持条相互靠近，并将飞行器的起落架夹紧，以此固定飞行器的位置；S4：起降平台的底部设置有归中控制器和多根电缸，用于实时调整起降平台的位置和倾斜度，确保无论无人车在任何颠簸的路面行驶时，起降平台均可以保持平稳，防止飞行器受损。与现有技术相比，本专利技术提供了空-地动态跟随起降无人机系统，具备以下有益效果：1.本专利技术通过飞行控制模块和视觉计算模块以及图像采集与传输模块共同协作完成无人的动态起降，大大提高了无人的灵活度，可以更高效的执行搜索以及营救任务；2.本专利技术通过测量系统中的多组传感器和飞行控制处理器的协作，可以实时定位飞行器的位置并调整飞行姿态，实现无人机的动态跟随和自动化降落过程，减少人为操作的失误；3.本专利技术在无人车上设置有专供无人机起降的平台，且平台上设置有夹持定位机构和归中控制器，确保平台始终处于水平状态，提供给无人机更好的安全保障。附图说明图1为本专利技术导航飞控系统示意图；图2为本专利技术系统组成基本示意图；图3为本专利技术系统执行方案基本示意图；图4为本专利技术工作流程示意图；图5为本专利技术无人机自动降落算法流程；图6为本专利技术飞行器示意图；图7为本专利技术起降平台示意图；图8为本专利技术起降平台正视图。图中：11、中央机身；12、主力臂；13、纵向旋翼杆；14、起落架；15、电机；16、桨叶；17、摄像头；21、机架；22、平台面板；23、电缸；24、立柱；25、丝杆；26、夹持条。具体实施方式下面将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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于，包括无人机飞控装置以及运行于该装置的操控系统，所述无人机飞控装置是由飞行器和起降平台共同组成，其中飞行器包括中央机身(11)、主力臂(12)、纵向旋翼杆(13)和起落架(14)，所述主力臂(12)的数量为两根，且两根主力臂(12)分别固定在中央机身(11)的两侧，并且倾斜向上设置；所述纵向旋翼杆(13)的数量为两根，二者与主力臂(12)一一对应，且两根纵向旋翼杆(13)的中段分别转动连接在两根主力臂(12)的顶端，所述起落架(14)固定连接在中央机身(11)的底端；所述起降平台包括机架(21)、平台面板(22)、电缸(23)、惯性测量单元、增稳计算机舵控、步进电机、丝杆(25)、行程开关和归中控制器；/n所述操控系统包括飞行控制模块、视觉计算模块和图像采集与传输模块，所述飞行控制模块包括飞行控制处理器和测量系统，其中飞行控制处理器与视觉计算模块相连接，用于计算飞行器当前姿态及位置；所述视觉计算模块包括目标识别模块和相对位姿计算模块，其中目标识别模块和图像采集与传输模块相连接，用于读取图像采集与传输模块传输的图像；所述图像采集与传输模块包括用于拍摄图像的摄像头(17)和用于稳定摄像头(17)姿态的云台以及图像传输模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于，包括无人机飞控装置以及运行于该装置的操控系统，所述无人机飞控装置是由飞行器和起降平台共同组成，其中飞行器包括中央机身(11)、主力臂(12)、纵向旋翼杆(13)和起落架(14)，所述主力臂(12)的数量为两根，且两根主力臂(12)分别固定在中央机身(11)的两侧，并且倾斜向上设置；所述纵向旋翼杆(13)的数量为两根，二者与主力臂(12)一一对应，且两根纵向旋翼杆(13)的中段分别转动连接在两根主力臂(12)的顶端，所述起落架(14)固定连接在中央机身(11)的底端；所述起降平台包括机架(21)、平台面板(22)、电缸(23)、惯性测量单元、增稳计算机舵控、步进电机、丝杆(25)、行程开关和归中控制器；
所述操控系统包括飞行控制模块、视觉计算模块和图像采集与传输模块，所述飞行控制模块包括飞行控制处理器和测量系统，其中飞行控制处理器与视觉计算模块相连接，用于计算飞行器当前姿态及位置；所述视觉计算模块包括目标识别模块和相对位姿计算模块，其中目标识别模块和图像采集与传输模块相连接，用于读取图像采集与传输模块传输的图像；所述图像采集与传输模块包括用于拍摄图像的摄像头(17)和用于稳定摄像头(17)姿态的云台以及图像传输模块。


2.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于：所述测量系统包括无线电高度表1、无线电高度表2、激光惯导/GPS组合导航系统、主大气数据计算机、备大气数据计算机、光纤惯导/GPS组合导航系统、MEMS惯导/GPS组合导航系统、双天线差分GPS、主/备无线电链路、视觉导航系统，且上述传感器结构均连接在飞行控制处理器上。


3.根据权利要求2所述的一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于：所述飞行控制处理器采用三余度设计，所述无线电高度表1、无线电高度表2、激光惯导/GPS组合导航系统、主大气数据计算机、备大气数据计算机、光纤惯导/GPS组合导航系统、MEMS惯导/GPS组合导航系均采用余度设计，所述主/备无线电链路采用双余度设计。


4.根据权利要求2所述的一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于：所述视觉导航系统包括机载图像处理器，其与图像传输模块相连接，用于接收图像信息并进行数字化处理，完成对无人机的飞行控制。


5.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机起降用管理平台，其特征在于：所述图像传输模块包括视觉计算处理器，所述摄像头可以将高清视频以HDMI格式输出至视觉计算处理器进行分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦，高桓，胡亮，胡媛彦，
申请(专利权)人：航大汉来天津航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12