【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人飞行器医疗救援领域，具体涉及一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器及其控制方法。
技术介绍
1、对于突发灾害地区的医疗救援，传统的救援模式受地面交通状况的限制，譬如地震区域交通短暂瘫痪，交通拥堵等，采用传统的医疗救援车不能及时将医疗救援物资运送至受灾地区。
2、随着无人飞行器应用技术的逐渐成熟，采用无人飞行器可以有效弥补传统救援模式的不足，克服了传统急救中存在的受限于交通、成本高、机动性差等缺点，但多轴无人飞行器的运载能力有限，且灾区通信不佳，仅采用gps导航不能实现精确导航。
3、因此，本专利技术针对上述问题，结合自主导航无人飞行器的优势，提供了一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器及其控制方法。
技术实现思路
1、基于上述问题，本专利技术提供一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器及其控制方法，用于克服现有技术中传统救援方式不及时、无人飞行器载重低和无法在通信中断情况下实现有效导航的问题。
2、为达到上述目的，提供一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器，所述无人飞行器为模块化无人飞行器；所述无人飞行器包括机身、左机翼、右机翼、左鸭翼、右鸭翼、至少两个机翼悬臂和尾翼；所述机翼悬臂可拆卸地设置在所述左机翼和所述右机翼的下方，所述机翼悬臂上方可拆卸设置有升力螺旋桨，所述机翼悬臂的下方设置有锁定机构；所述机翼悬臂的尾部上方可拆卸设置有尾翼；所述机身为分段式机身，包括第一机身和第二机身，所述第一机身和所述第二机身可拆卸设计；所述第一机身下方设置
3、进一步地，当救援物资的重量小于阈值时，采用两个机翼悬臂为无人飞行器提供升力；当救援物资的重量大于阈值时，采用四个机翼悬臂为无人飞行器提供升力。所述机翼悬臂呈流线型设计。所述机翼悬臂上设置有四个升力螺旋桨。
4、进一步地，所述机翼悬臂下方设有可伸缩的锁定机构，所述锁定机构与所述箱体上设置的条状凹槽配合，实现所述箱体的安装；所述条状凹槽包括封闭部分和开放部分，所述封闭部分设置在所述开放部分的两端；所述锁定机构包括固定杆、伸缩套筒和复位弹簧，所述伸缩套筒套设在所述固定杆的两端，与所述固定杆的两端采用所述复位弹簧进行连接，所述伸缩套筒的外侧设置有凸起。
5、进一步地，所述机翼后缘内侧设置有襟翼，所述机翼后缘外侧设置有副翼。
6、进一步地，所述机翼外侧设置有翼尖小翼。
7、一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器的控制方法，所述方法包括如下步骤：
8、s1根据医疗救援物资的重量确定所需机翼悬臂的数量；
9、s2将无人飞行器的各部件从箱体中取出进行组装；
10、s3将医疗救援物资放入箱体内；
11、s4将箱体安装在无人飞行器的下方，并与最内侧的机翼悬臂下方的锁定机构进行锁定；
12、s5无人飞行器开启自主导航，飞往目的地，投放箱体。
13、所述步骤s2具体包括：
14、s2.1将左鸭翼和右鸭翼设置在第一机身的两侧；
15、s2.2将左机翼和右机翼设置在第二机身的两侧；
16、s2.3将第一机身和第二机身安装形成无人飞行器的机身；
17、s2.4将尾翼设置在最内侧的机翼悬臂尾部上方，将升力螺旋桨安装在机翼悬臂上方；
18、s2.5将机翼悬臂安装在左机翼和右机翼上。
19、所述步骤s5具体包括：
20、s5.1初始化无人飞行器的位姿，根据目的地坐标确定无人飞行器的飞行轨迹，校正imu、双目视觉相机；
21、s5.2控制无人飞行器起飞，实时采集imu惯性数据和双目视觉相机的视觉数据，将imu的惯性数据和双目视觉相机的视觉数据进行松耦合，使用紧耦合优化模型进行数据优化，包括相邻帧紧耦合优化和局部紧耦合优化；
22、s5.3根据优化后的数据生成地图模型，根据地图模型确定无人飞行器的当前位置；
23、s5.4根据无人飞行器的目的地和当前位置确定导航路径，根据导航路径控制无人飞行器飞行至目的地；根据下式确定导航路径，
24、；
25、其中，u为无人飞行器的规划位姿，α1、α2和α3分别为无人飞行器进行识别、根据目的地和当前位置确定导航路径做出决定和投放箱体动作时的指令，β为无人飞行器进行俯仰、滚转和偏航动作时的动作指令，θ、φ和ψ分别为无人飞行器的俯仰角、滚转角和偏航角，γ为无人飞行器在x、y、z方向实现稳定位姿的指令，∑t为无人飞行器在x、y、z方向实现稳定位姿的合力，a和b分别为无人飞行器通过imu和双目视觉相机进行紧耦合优化前和优化后的位姿，a、b和c分别为无人飞行器通过imu和双目视觉相机进行松耦合、相邻帧紧耦合优化和局部紧耦合优化的集合， ua、ub和uc分别为无人飞行器通过imu和双目视觉相机进行松耦合、相邻帧紧耦合优化和局部紧耦合优化的所有位姿参数和变量；
26、s5.5飞行至目的地后，将锁定机构与机翼悬臂分离，投放箱体。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
28、1）通过无人飞行器投递医疗救援物资，克服了传统救援车医疗救援机动性差的缺点。无人飞行器采用模块化结构，便于拆装和运输，且机翼悬臂数量可选，能为无人飞行器提供不同大小的升力，进而携带不同重量的医疗救援物资。箱体可用于装载无人飞行器，在无人飞行器组装取出后又可用于装载医疗救援物资并挂载于组装完成的无人飞行器上，实现箱体的双重利用。
29、2）本专利技术通过imu和双目视觉的数据融合，生成地图模型进而生成导航路径，实现了无人飞行器的自主导航，避免了无人飞行器仅依靠gps导航在面对通信中断的恶劣环境下可能出现的偏航等现象，保证医疗救援的顺利进行。
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1.一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器，所述无人飞行器为模块化无人飞行器；所述无人飞行器包括机身（1）、左机翼（2）、右机翼（3）、左鸭翼（4）、右鸭翼（5）、至少两个机翼悬臂（6）和尾翼（7）；所述机翼悬臂（6）可拆卸地设置在所述左机翼（2）和所述右机翼（3）的下方，所述机翼悬臂（6）上方可拆卸设置有升力螺旋桨（8），所述机翼悬臂（6）的下方设置有锁定机构（9）；所述机翼悬臂（6）的尾部上方可拆卸设置有尾翼（7）；所述机身（1）为分段式机身，包括第一机身（11）和第二机身（12），所述第一机身（11）和所述第二机身（12）可拆卸设计；所述第一机身（11）下方设置有双目视觉相机（13），所述第一机身（11）前方设置有空速计，所述左鸭翼（4）和所述右鸭翼（5）可拆卸地设置在第一机身（11）的两侧；所述第二机身（12）上设置航电舱（14），所述航电舱（14）内设置控制系统、GPS、IMU、陀螺仪、加速度计、高度传感器，所述左机翼（2）和所述右机翼（3）可拆卸设置在所述第二机身（12）两侧；所述模块化无人飞行器处于运输状态时，所述机身（1）、左机翼（2）、右机翼（3）、左鸭翼（4）、
2.根据权利要求1所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，当救援物资的重量小于阈值时，采用两个机翼悬臂（6）为无人飞行器提供升力；当救援物资的重量大于阈值时，采用四个机翼悬臂（6）为无人飞行器提供升力。
3.根据权利要求2所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，所述机翼悬臂（6）呈流线型设计。
4.根据权利要求3所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，所述机翼悬臂（6）上设置有四个升力螺旋桨（8）。
5.根据权利要求4所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，所述机翼悬臂（6）下方设有可伸缩的锁定机构（9），所述锁定机构（9）与所述箱体（10）上设置的条状凹槽（15）配合，实现所述箱体（10）的安装；所述条状凹槽（15）包括封闭部分（151）和开放部分（152），所述封闭部分（151）设置在所述开放部分（152）的两端；所述锁定机构（9）包括固定杆（91）、伸缩套筒（92）和复位弹簧（93），所述伸缩套筒（92）套设在所述固定杆（91）的两端，与所述固定杆（91）的两端采用所述复位弹簧（93）进行连接，所述伸缩套筒（92）的外侧设置有凸起（94）。
6.根据权利要求5所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，所述机翼后缘内侧设置有襟翼（16），所述机翼后缘外侧设置有副翼（17）。
7.根据权利要求6所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，所述机翼外侧设置有翼尖小翼（18）。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器的控制方法，所述方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于自主导航的医疗救援无人飞行器，所述无人飞行器为模块化无人飞行器；所述无人飞行器包括机身（1）、左机翼（2）、右机翼（3）、左鸭翼（4）、右鸭翼（5）、至少两个机翼悬臂（6）和尾翼（7）；所述机翼悬臂（6）可拆卸地设置在所述左机翼（2）和所述右机翼（3）的下方，所述机翼悬臂（6）上方可拆卸设置有升力螺旋桨（8），所述机翼悬臂（6）的下方设置有锁定机构（9）；所述机翼悬臂（6）的尾部上方可拆卸设置有尾翼（7）；所述机身（1）为分段式机身，包括第一机身（11）和第二机身（12），所述第一机身（11）和所述第二机身（12）可拆卸设计；所述第一机身（11）下方设置有双目视觉相机（13），所述第一机身（11）前方设置有空速计，所述左鸭翼（4）和所述右鸭翼（5）可拆卸地设置在第一机身（11）的两侧；所述第二机身（12）上设置航电舱（14），所述航电舱（14）内设置控制系统、gps、imu、陀螺仪、加速度计、高度传感器，所述左机翼（2）和所述右机翼（3）可拆卸设置在所述第二机身（12）两侧；所述模块化无人飞行器处于运输状态时，所述机身（1）、左机翼（2）、右机翼（3）、左鸭翼（4）、右鸭翼（5）、至少两个机翼悬臂（6）和尾翼（7）以单独零部件的方式放置于箱体（10）内，当无人飞行器执行医疗救援任务时，将所述机身（1）、左机翼（2）、右机翼（3）、左鸭翼（4）、右鸭翼（5）、至少两个机翼悬臂（6）和尾翼（7）拼装成所述无人飞行器，所述箱体（10）用于装载医疗救援物资，并将装载了医疗救援物资的所述箱体（10）安装在所述无人飞行器的所述机身（1）的下方，无人飞行器飞行至待医疗救援地区，释放所述箱体（10）。
2.根据权利要求1所述的基于自主导航的医疗救援无人飞行器，其特征在于，当救援物资的重...
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