无人机机载机械臂及其智能控制系统技术方案

本发明专利技术涉及机械臂，公开了一种无人机机载机械臂及其智能控制系统，包括：机械抓手；支架机构，被配置为连接机械抓手与无人机；以及动力机构，驱动连接机械抓手以及支架机构，动力机构被配置为在机械抓手抓取物品时，驱动机械抓手开合和/或旋转；和/或，动力机构被配置为驱动支架机构俯仰。本发明专利技术通过将机械夹爪经由支架机构与无人机相连，使得无人机能够携带机械夹爪并飞行至需要抓取的目标物品上进行精准夹取；另外，通过动力机构驱动支架机构运动以机械臂进行俯仰，动力机构还能够驱动机械夹爪开合和/或旋转，通过动力机构与机械抓手以及支架机构的配合，能够实现了机械臂的多自由度工作，并能够保证机械抓手对目标物品的精准夹取。夹取。夹取。

【技术实现步骤摘要】
无人机机载机械臂及其智能控制系统


[0001]本专利技术涉及机械臂领域，尤其是涉及一种无人机机载机械臂及其智能控制系统。

技术介绍

[0002]由于旅游人数的激增，游客环保意识有待提高，垃圾被随意丢弃，部分垃圾会落于悬崖峭壁上，不仅危害生态环境同时大大增加清洁工作难度威胁清洁人员的生命安全。因此，面向危险地域的无人机垃圾收取装置应用前景十分广阔，尤其是其中对机械臂的设计尤为重要，但已有的飞行器机械臂作业能力有限，控制方式复杂、智能化低，功能不够完善，自由度少，限制了其应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术第一方面所要解决的技术问题是提供了一种无人机机载机械臂，具有多个自由度，能够便于控制其对目标物品的夹取。
[0004]本专利技术第二方面所要解决的技术问题是提供了一种机械臂智能控制系统，能够对无人机机载机械臂智能控制，保证机械臂对目标精准稳定的夹取。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种无人机机载机械臂，包括：
[0006]机械抓手；
[0007]支架机构，被配置为连接所述机械抓手与无人机；以及
[0008]动力机构，驱动连接所述机械抓手以及所述支架机构，所述动力机构被配置为在所述机械抓手抓取物品时，驱动所述机械抓手开合和/或旋转；和/或，所述动力机构被配置为驱动所述支架机构俯仰。
[0009]优选地，所述动力机构包括：
[0010]俯仰舵机，安装于所述支架机构远离所述机械抓手的一端，以驱动所述支架机构俯仰；/>[0011]旋转舵机，安装于所述支架机构接近所述机械抓手的一端，以驱动所述机械抓手轴向旋转；以及
[0012]开合舵机，安装于所述支架机构与所述机械抓手的连接处，以驱动所述机械抓手开合。
[0013]进一步优选地，所述机载机械臂包括：
[0014]云台，设置在所述无人机基座上，并与所述支架机构可拆卸连接。
[0015]优选地，所述机载机械臂还包括：
[0016]减震组件，设置在所述支架机构的端部，以减少机械臂工作时产生的震动。
[0017]进一步优选地，所述机械抓手包括：
[0018]机械手指，与物品的接触面开设有安装口；
[0019]接近传感器，设置在所述安装口内，以检测抓取物品时的距离变化。
[0020]优选地，所述机械抓手还包括：
[0021]水平传感器，设置在所述机械抓手的连接节点处，以检测所述机械抓手的平稳状态。
[0022]本专利技术第二方面公开了一种机械臂智能控制系统所述，所述机械臂智能控制系统包括：
[0023]图像处理模块，被配置为获取目标物品的边缘轮廓；
[0024]引导夹取模块，被配置为处理目标物品的边缘轮廓并匹配识别，以得出目标物品的位姿参数，并将目标物品的位姿参数对应于机械臂所处坐标系的参数信息；以及
[0025]传感器反馈调整模块，被配置为接收所述接近传感器以及所述水平传感器的反馈数据，并调整所述机械夹爪的工作状态。
[0026]优选地，所述图像处理模块包括：
[0027]中值滤波单元，被配置为消除所获取图像中孤立的图像噪声，以使像素值更接近真实值；
[0028]阈值分割单元，被配置为分割图像中目标物品的灰度阈值，以精准定位目标物品在图像中的位置；和
[0029]Canny边缘检测单元，被配置为通过Canny算子提取图像中目标物品的边缘轮廓。
[0030]进一步优选地，所述引导夹取模块还被配置为规划机械臂根据目标物品转化后的位姿参数进行夹取的运动路径。
[0031]优选地，所述传感器反馈模块包括：
[0032]调节单元，被配置为根据机械臂的平稳状态，控制所述动力机构调整其输出力以稳定机械臂。
[0033]通过上述优选技术方案，公开了一种无人机机载机械臂，通过将机械夹爪经由支架机构与无人机相连，使得无人机能够携带机械夹爪并能够飞行至需要抓取的目标物品上，以完成对目标物品进行精准夹取；另外，动力机构分别设置在支架机构的端部，从而能够通过动力机构驱动支架机构运动以机械臂进行俯仰，动力机构还能够驱动机械夹爪开合和/或旋转，通过动力机构与机械抓手以及支架机构的配合，能够实现了机械臂的多自由度工作，并能够保证机械抓手对目标物品的精准夹取。
[0034]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0035]图1为本专利技术具体实施方式的无人机机载机械臂的侧视图；
[0036]图2为本专利技术具体实施方式的无人机机载机械臂的俯视图；
[0037]图3为本专利技术具体实施方式的机械臂智能控制系统的工作流程示意图。
[0038]附图标记
[0039]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
舵机卡孔
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机械抓手
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齿轮
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支架机构
[0041]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转舵机
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开合舵机
[0042]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
俯仰舵机
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云台
[0043]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固定单元
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10
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图像处理模块
[0044]11
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引导夹取模块
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12
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传感器反馈模块
具体实施方式
[0045]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0046]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0047]如图1所示，本专利技术具体实施方式的一种无人机机载机械臂包括机械抓手2、支架机构4和动力机构，支架机构4的一端通过云台8与无人机基座相连，云台8上开设有多个固定孔，各固定孔内设有固定单元9以能够与无人机稳定连接，另一端与机械抓手2相连，其中，支架机构4与云台8之间可拆卸连接，动力机构分别驱动连接于机械抓手2以及支架机构4，当机械抓手2抓取物品时，动力机构驱动机械抓手2开合以抓取目标物品，同时也可驱动机械抓手2旋转以调整机械抓手2的抓取位置，动力机构可以驱动支架机构4俯仰，以调整机械抓手2的抓取角度，使得机械抓手2能够对目标物品精准抓取。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机机载机械臂，其特征在于，包括：机械抓手(2)；支架机构(4)，被配置为连接所述机械抓手与无人机；以及动力机构，驱动连接所述机械抓手(2)以及所述支架机构(4)，所述动力机构被配置为在所述机械抓手(2)抓取物品时，驱动所述机械抓手(2)开合和/或旋转；和/或，所述动力机构被配置为驱动所述支架机构(4)俯仰。2.根据权利要求1所述的无人机机载机械臂，其特征在于，所述动力机构包括：俯仰舵机(7)，安装于所述支架机构(4)远离所述机械抓手(2)的一端，以驱动所述支架机构(4)俯仰；旋转舵机(5)，安装于所述支架机构(4)接近所述机械抓手(2)的一端，以驱动所述机械抓手(2)轴向旋转；以及开合舵机(6)，安装于所述支架机构(4)与所述机械抓手(2)的连接处，以驱动所述机械抓手(2)开合。3.根据权利要求1所述的无人机机载机械臂，其特征在于，所述机载机械臂包括：云台(8)，设置在所述无人机基座上，并与所述支架机构(4)可拆卸连接。4.根据权利要求1所述的无人机机载机械臂，其特征在于，所述机载机械臂还包括：减震组件，设置在所述支架机构(4)的端部，以减少机械臂工作时产生的震动。5.根据权利要求1至4中任一项所述的无人机机载机械臂，其特征在于，所述机械抓手(2)包括：机械手指，与物品的接触面开设有安装口；接近传感器，设置在所述安装口内，以检测抓取物品时的距离变化。6.根据权利要求5所述的无人机机载机械臂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王裕博，赵玉杰，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：