CN105929402A - 一种避障装置及系统 - Google Patents

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田瑜
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Abstract

本发明提供了一种避障装置及系统，其中，该避障装置包括：避障云台、第一轴电机和第二轴电机；避障云台与第一轴电机、第二轴电机通过避障云台主控板电连接，避障云台主控板通过第一轴电机与第二轴电机控制避障云台的姿势，其中，避障云台主控板通过控制第一轴电机驱动避障云台在PITCH轴做俯仰转动；避障云台主控板通过控制第二轴电机驱动避障云台在YAW轴做水平转动。本发明所提供的避障装置及系统，通过第一轴电机和第二轴电机控制避障云台的姿势，能够使避障云台始终跟随避障装置的运动方向，有效检测前方水平方向的障碍物，避免发生碰撞的危险，提高了操作者的安全性。

Description

一种避障装置及系统
技术领域
本发明涉及避障技术领域，具体而言，涉及一种避障装置及系统。
背景技术
目前，避障技术的应用越来越广泛，传统的避障技术是将避障装置固定在运动装置上，导致避障装置与运动装置之间不能做出相对运动，避障装置只能检测到固定方向范围内是否有障碍物，当运动装置改变运动方向时，就需要依赖操作者判断周围是否有障碍物，不能有效检测运动方向范围内的障碍物，容易发生与障碍物碰撞的危险，不仅降低了用户操作的安全性，也降低了用户使用避障技术的体验度。
针对上述传统避障技术中，不能有效检测运动装置运动方向范围内的障碍物，容易发生与障碍物碰撞的危险，降低用户操作的安全性以及用户使用避障技术的体验度问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种避障装置及系统，能够有效检测运动装置运动方向上的障碍物，避免由于检测不到障碍物而发生碰撞的危险，以提高用户操作的安全性和使用避障技术的体验度。
第一方面，本发明实施例提供了一种避障装置，该装置包括：避障云台、第一轴电机和第二轴电机；避障云台与第一轴电机、第二轴电机通过避障云台主控板电连接，避障云台主控板通过第一轴电机与第二轴电机控制避障云台的姿势，其中，避障云台主控板通过控制第一轴电机驱动避障云台在PITCH轴做俯仰转动；避障云台主控板通过控制第二轴电机驱动避障云台在YAW轴做水平转动。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，避障云台还包括：陀螺仪和传感器主控板，陀螺仪通过传感器主控板与避障云台主控板电连接，陀螺仪检测避障云台的行驶角度参数，将行驶角度参数通过传感器主控板传输至避障云台主控板；避障云台主控板根据行驶角度参数调整第一轴电机和/或第二轴电机。以控制避障云台的姿势。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，避障装置还包括：检测第一轴电机的转动角度的第一轴磁编码器，第一轴磁编码器与避障云台主控板电连接，用于将检测得到第一轴电机的转动角度传输至避障云台主控板；检测第二轴电机的转动角度的第二轴磁编码器，第二轴磁编码器与避障云台主控板电连接，用于将检测得到第二轴电机的转动角度传输至避障云台主控板；避障云台主控板根据行驶角度参数，以及第一轴电机的转动角度和/或第二轴电机的转动角度控制避障云台的姿势
结合第一方面的第二种可能的实施方式本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第一轴磁编码器设置于YAW轴支架上；第二轴磁编码器设置于主控板固定支架上。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述避障云台包括：与传感器主控板分别连接的雷达测距传感器和红外测距传感器，雷达测距传感器用于通过雷达信号进行远距离障碍物检测，将雷达检测结果通过传感器主控板传输至避障云台主控板；红外测距传感器用于通过红外信号进行近距离障碍物检测，将红外检测结果通过传感器主控板传输至避障云台主控板；避障云台主控板将雷达检测结果和/或红外检测结果传输至安装所述避障装置的设备，以使该设备躲避障碍物。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述避障装置还包括：与避障云台主控板无线连接的遥控装置。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，陀螺仪、雷达测距传感器和红外测距传感器均封装于一个箱体内，箱体设置有供雷达测距传感器和红外测距传感器发射信号的窗口。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，第二轴电机通过滑动连接部件设置于云台底座上；滑动连接部件包括：滑环小端部和滑环大端部，滑环小端部的半径小于滑环大端部的半径；滑环小端部位于靠近第二轴电机的一侧。
结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，云台底座的下部设置有电机固定座和电机固定座的盖板。
第二方面，本发明实施例还提供一种避障系统，其中，该系统包括：飞行器，以及上述第一方面提供的避障装置；避障装置设置于飞行器上，且避障装置的避障云台主控板与飞行器的主控板通过触点板电连接。
本发明实施例提供的避障装置及系统，通过第一轴电机和第二轴电机控制避障云台的姿势，能够在避障装置行驶过程中，使避障云台始终跟随避障装置的运动方向，有效检测前方水平方向的障碍物，避免发生碰撞的危险，提高了操作者的安全性。
进一步，本发明实施例提供的避障装置及系统，通过避障云台上设置的雷达测距传感器和红外测距传感器，可以有效检测前方水平方向的远距离和近距离的障碍物检测，并利用避障云台主控板根据雷达检测结果和/或红外检测结果进行障碍物躲避控制，能够有效避免发生碰撞的危险，提高用户使用避障装置的体验度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例1所提供的一种避障装置的立体结构示意图；
图2示出了本发明实施例1所提供的一种避障装置的爆炸图；
图3示出了本发明实施例1所提供的一种避障装置的第二轴电机与滑动连接部件连接状态下的剖面图；
图4示出了本发明实施例2所提供的一种避障装置的电路控制原理框图；
图5示出了本发明实施例3所提供的一种避障系统的立体结构示意图；
图6示出了本发明实施例3所提供的一种飞行器向前飞行时避障云台姿势的立体结构示意图；
图7示出了本发明实施例3所提供的一种飞行器向右飞行时避障云台姿势的立体结构示意图。
图示说明：
100-避障装置 200-飞行器
1-避障云台 1a-避障云台前盖 1b-避障云台后盖
2-雷达测距传感器 3-传感器主控板 4-陀螺仪板
5-红外测距传感器 6-第一轴电机 7-第一轴磁编码器
8-金属铭牌 9-主控盖板 10-避障云台主控板
11-主控板固定支架 12-第二轴磁编码器
13-YAW轴支架 14-第二轴电机 15-滑动连接部件
15a-滑环小端部 15b-滑环大端部 16-电机固定座
17-触点板 18-电机固定座的盖板 19-通孔
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到传统避障技术中，避障装置与运动装置之间不能做出相对运动，不能有效检测运动方向范围内的障碍物，容易发生碰撞危险的问题，本发明实施例提供了一种避障装置及系统，下面通过实施例进行描述。
实施例1
参见图1所示的一种避障装置的立体结构示意图和图2所示的避障装置的爆炸图，本实施例以避障装置安装在运动装置上为例进行说明。该避障装置包括：避障云台1、第一轴电机6和第二轴电机14，本实施例中，第一轴电机6设置于YAW轴支架13的上(图1中未示出第一轴电机6)，与避障云台1连接，第二轴电机14设置在电机固定座16内(图1中未示出第二轴电机14)，第一轴电机6和第二轴电机14的具体设置位置可以根据具体运动装置的结构进行灵活设置，本实施例对此不进行限制。
避障云台1与第一轴电机6、第二轴电机14通过避障云台主控板10电连接，避障云台主控板10通过第一轴电机6与第二轴电机14控制避障云台1的姿势，其中，避障云台主控板10通过控制第一轴电机6驱动避障云台1在PITCH轴做俯仰转动，控制第二轴电机14驱动避障云台1在YAW轴做水平转动。当运动装置改变运动方向时，通过控制第一轴电机6和第二轴电机14，能够使避障云台1相对于运动装置前进的方向始终保持水平向前，进而检测运动方向范围内的障碍物。
上述实施例1提供的避障装置，通过避障云台主控板控制第一轴电机和第二轴电机，进而控制避障云台的姿势，能够使避障云台始终跟随运动装置的运动方向，有效检测前方水平方向的障碍物，避免发生碰撞的危险，提高了操作者的安全性。
图2示出了上述实施例1所述的避障装置的爆炸图，如图2所示，需要说明的是，图2示出的避障装置的爆炸图，仅仅包括主要的结构，并不是避障装置所有结构的示意图。
如图2所示，避障云台1为一个箱体，该箱体包括：避障云台前盖1a和避障云台后盖1b，其中，雷达测距传感器2、传感器主控板3、陀螺仪板4、红外测距传感器5均封装在避障云台1的箱体内，在避障云台前盖1a上设置有供雷达测距传感器2和红外测距传感器5发射信号的窗口。
第一轴电机6与避障云台1的箱体连接，并安装在YAW轴支架13上部，如图2所示，第一轴磁编码器7也固定在YAW轴支架13上，并用金属铭牌8封装在YAW轴支架13上部。
主控盖板9、避障云台主控板10、主控板固定支架11、第二轴磁编码器12、YAW轴支架13、第二轴电机14、滑动连接部件15、电机固定座16、触点板17以及电机固定座的盖板18从上到下依次安装，如图2所示，组成云台底座，其中，第二轴电机14通过滑动连接部件15设置于云台底座上。
滑动连接部件15包括：滑环小端部15a和滑环大端部15b，滑环小端部15a的半径小于滑环大端部15b的半径，且滑环小端部15a位于靠近第二轴电机14的一侧，如图3所示。当有外力作用时(例如，电机转动的作用力)，滑环小端部15a与滑环大端部15b可以相对转动；滑环小端部15a与滑环大端部15b的两端(图3中未示出)用于电路的连接线的穿过，当避障云台1在YAW轴做360度转动时，不会使线路绕死，且在第二轴电机14中间有一个贯穿的带台阶的通孔19，滑环小端部15a深入通孔19中，滑环大端部15b靠在第二轴电机14的台阶上；电机固定座16和电机固定座的盖板18设置在云台底座的下部位置，具体实现时，电机固定座的盖板18压住滑环大端部15b，使滑环大端部15b固定，当第二轴电机14转动时，就会带动滑环小端部15a做相对转动。
上述实施例提供的避障装置，通过云台底座固定在运动装置上，同时避障云台可以通过第一轴电机和第二轴电机做出相对运动，调整姿势，能够始终跟随运动装置的运动方向，有效检测前方水平方向的障碍物，避免发生碰撞的危险。
实施例2
为了便于对本发明实施例提供的避障装置进一步理解，在实施例1的基础上，本发明实施例还提供了上述实施例1所述的避障装置的电路控制原理框图，如图4所示，以避障装置安装在运动装置上为例进行说明，其中，运动装置可以与避障装置的运动控制板电连接，具体的，该避障装置的电路控制主要包括以下各个部件：
避障云台主控板、传感器主控板、陀螺仪、雷达测距传感器、红外测距传感器、第一轴电机、第一轴磁编码器、第二轴电机、第二轴磁编码器运动控制板、云台转接板、调速器板、电池。具体实现时，主要部件工作过程如下：
陀螺仪通过传感器主控板与避障云台主控板电连接，陀螺仪检测避障云台的行驶角度参数，将行驶角度参数通过传感器主控板传输至避障云台主控板；避障云台主控板根据行驶角度参数调整第一轴电机和/或第二轴电机，以控制避障云台的姿势，使避障云台始终跟随运动装置的运动方向。
具体实现时，上述避障装置还包括：检测第一轴电机的转动角度的第一轴磁编码器，以及检测第二轴电机的转动角度的第二轴磁编码器，其中，第一轴磁编码器与避障云台主控板电连接，用于将检测得到第一轴电机的转动角度传输至避障云台主控板；第二轴磁编码器与避障云台主控板电连接，用于将检测得到第二轴电机的转动角度传输至避障云台主控板。基于此，避障云台主控板通过第一轴电机和/或第二轴电机控制避障云台的姿势可以包括：避障云台主控板根据行驶角度参数，第一轴电机的转动角度和/或第二轴电机的转动角度控制避障云台的姿势。
上述避障装置在检测障碍物时还包括：与传感器主控板分别连接的雷达测距传感器和红外测距传感器，其中，雷达测距传感器用于通过雷达信号进行远距离障碍物检测，将雷达检测结果通过传感器主控板传输至避障云台主控板；红外测距传感器用于通过红外信号进行近距离障碍物检测，将红外检测结果通过传感器主控板传输至避障云台主控板。
避障云台主控板根据雷达检测结果和/或所述红外检测结果，确定检测到的障碍物的位置，并将检测结果传输至安装该避障装置的设备上，例如飞行器等，以使该设备躲避障碍物其中，对障碍物进行躲避控制包括：用户可以利用与避障云台主控板无线连接的遥控装置，例如：遥控器等，控制与避障装置电连接的设备进行躲避障碍物，或者，避障云台主控板根据雷达检测结果和/或所述红外检测结果，控制与避障装置电连接的运动装置进行自动障碍物躲避控制，具体实现时，可以选择其中的一种。
上述发明实施例2提供的避障装置，通过避障云台上设置的雷达测距传感器和红外测距传感器，检测运动装置前方水平方向的远距离和近距离的障碍物检测，并进行障碍物躲避控制，能够有效避免发生碰撞的危险，提高了操作者的安全性和用户使用避障装置的体验度。
实施例3
在实施例1与实施例2的基础上，本发明实施例还提供了一种避障系统，以上述避障装置设置在飞行器为例进行说明，如图5所示，该避障系统包括避障装置100和飞行器200。
避障装置100设置于飞行器200上，其中，该避障装置100的避障云台主控板与飞行器200的主控板通过触点板电连接。
用户可以通过遥控器对飞行器200的飞行状态进行控制，在飞行器200飞行过程中，陀螺仪检测避障云台的角度参数，并将行驶角度参数通过传感器主控板传输至避障云台主控板；避障云台主控板根据行驶角度参数调整第一轴电机和/或第二轴电机，以控制避障云台的姿势，使避障云台始终跟随运动装置的运动方向。
当飞行器200向前飞行时，相对于地面有一个前倾的角度。陀螺仪将该角度参数通过传感器主控板传输至避障云台主控板，避障云台主控板通过控制第一轴电机，使避障云台在PITCH轴做俯仰转动，使雷达测距传感器和红外测距传感器始终保持水平状态，从而检测到的水平方向的障碍物。
当飞行器200向右飞行时，避障云台主控板收到该角度参数，通过控制第二轴电机，使避障云台在YAW轴转动90度，同时控制第一轴电机，使避障云台在PITCH轴做俯仰转动，调整避障云台的姿势，使雷达测距传感器和红外测距传感器检测的方向与飞行器200飞行的方向一致，并始终检测前方水平方向的障碍物。
当检测到障碍物时，用户可以通过遥控器控制飞行器200躲避障碍物，当飞行器200脱离用户的视线时，还可以自动躲避障碍物。
图6示出了当飞行器200向前飞行时避障云台姿势的立体结构示意图，姿势调整后，避障云台保持向前的水平状态，检测运动方向前方水平范围内的障碍物。
图7示出了当飞行器200向右飞行时避障云台姿势的立体结构示意图，飞行器200向右飞行后，避障云台调整姿势，跟随飞行器200的飞行方向，使雷达测距传感器和红外测距传感器检测的方向与飞行器200飞行的方向一致。
本发明实施例3所提供的避障系统，其运行过程及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
上述实施例3所提供的避障系统，在飞行器飞行过程中，通过调整避障云台的姿势，使雷达测距传感器和红外测距传感器检测的方向与飞行器飞行的方向一致，能有效检测飞行方向上的障碍物，避免发生碰撞的危险，提高了用户操作的安全性和用户体验避障系统的体验度。
需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种避障装置，其特征在于，包括：避障云台、第一轴电机和第二轴电机；
所述避障云台与所述第一轴电机、所述第二轴电机通过避障云台主控板电连接，所述避障云台主控板通过所述第一轴电机与所述第二轴电机控制所述避障云台的姿势，其中，
所述避障云台主控板通过控制所述第一轴电机驱动所述避障云台在PITCH轴做俯仰转动；
所述避障云台主控板通过控制所述第二轴电机驱动所述避障云台在YAW轴做水平转动。
2.根据权利要求1所述的避障装置，其特征在于，所述避障云台还包括：
陀螺仪和传感器主控板，所述陀螺仪通过所述传感器主控板与所述避障云台主控板电连接，所述陀螺仪检测所述避障云台的行驶角度参数，将所述行驶角度参数通过所述传感器主控板传输至所述避障云台主控板；
所述避障云台主控板根据所述行驶角度参数调整所述第一轴电机和/或所述第二轴电机，以控制所述避障云台的姿势。
3.根据权利要求2所述的避障装置，其特征在于，所述避障装置还包括：
检测所述第一轴电机的转动角度的第一轴磁编码器，所述第一轴磁编码器与所述避障云台主控板电连接，用于将检测得到所述第一轴电机的转动角度传输至所述避障云台主控板；
检测所述第二轴电机的转动角度的第二轴磁编码器，所述第二轴磁编码器与所述避障云台主控板电连接，用于将检测得到所述第二轴电机的转动角度传输至所述避障云台主控板；
所述避障云台主控板根据所述行驶角度参数，以及所述第一轴电机的转动角度和/或所述第二轴电机的转动角度控制所述避障云台的姿势。
4.根据权利要求3所述的避障装置，其特征在于，所述第一轴磁编码器设置于YAW轴支架上；所述第二轴磁编码器设置于主控板固定支架上。
5.根据权利要求2所述的避障装置，其特征在于，所述避障云台包括：
与所述传感器主控板分别连接的雷达测距传感器和红外测距传感器，所述雷达测距传感器用于通过雷达信号进行远距离障碍物检测，将雷达检测结果通过所述传感器主控板传输至所述避障云台主控板；
所述红外测距传感器用于通过红外信号进行近距离障碍物检测，将红外检测结果通过所述传感器主控板传输至所述避障云台主控板；
所述避障云台主控板将所述雷达检测结果和/或所述红外检测结果传输至安装所述避障装置的设备，以使所述设备躲避障碍物。
6.根据权利要求1所述的避障装置，其特征在于，所述避障装置还包括：
与所述避障云台主控板无线连接的遥控装置。
7.根据权利要求2所述的避障装置，其特征在于，所述陀螺仪、所述雷达测距传感器和所述红外测距传感器均封装于一个箱体内，所述箱体设置有供所述雷达测距传感器和所述红外测距传感器发射信号的窗口。
8.根据权利要求1所述的避障装置，其特征在于，所述第二轴电机通过滑动连接部件设置于云台底座上；
所述滑动连接部件包括：滑环小端部和滑环大端部，所述滑环小端部的半径小于所述滑环大端部的半径；所述滑环小端部位于靠近所述第二轴电机的一侧。
9.根据权利要求8所述的避障装置，其特征在于，所述云台底座的下部设置有电机固定座和所述电机固定座的盖板。
10.一种避障系统，其特征在于，包括：飞行器，以及权利要求1～9任意一项所述的避障装置；
所述避障装置设置于所述飞行器上，所述避障装置的避障云台主控板与所述飞行器的主控板通过触点板电连接。
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