CN108227742A - 一种飞行机器人避障装置以及飞行机器人避障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于飞行设备避障技术领域，具体为一种飞行机器人避障装置以及飞行机器人避障方法，该飞行机器人避障装置包括测量端、处理芯片、变频器和伺服电机；所述测量端包括激光成像测距模块、测速模块和定位模块，所述激光成像测距模块通过雷达成像定位的方式对飞行机器人飞行路径上的障碍物进行测定，所述定位模块通过与地面雷达定位的方式对测速模块起到辅助测速的作用；所述处理芯片的输入端口通过数据线与测量端的输出端口连接，所述处理芯片接收测量端测量的障碍物信息和飞行速度信息，本方案通过对飞行机器人的周围方向的障碍物检测，能够及时应对不同方向的冲击，避免手动控制的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及飞行设备避障技术领域，具体为一种飞行机器人避障装置以及飞行机器人避障方法。
背景技术
飞行机器人的种类繁多，常见的小型机器人的机动性能好，起飞着陆场地小，在空中有限的视野范围内飞行，具有相当广泛的应用。
在一些场合，飞行机器人可实现低空监视，获得清晰的图像信息，一般，飞行机器人可以用于森林田野以及市区的防火巡视、控制摄像等工作，随着飞行机器人系统的深入应用，飞行机器人的使用范围扩大，对于环境较为复杂的场地，通过手动控制的方式，控制不及时，且对于视野盲区控制不方便，容易导致飞行机器人碰撞甚至损坏，为此，我们提出了一种飞行机器人避障装置以及飞行机器人避障方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行机器人避障装置以及飞行机器人避障方法。，以解决上述背景技术中提出的对于环境较为复杂的场地，通过手动控制的方式，控制不及时，且对于视野盲区控制不方便，容易导致飞行机器人碰撞甚至损坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种飞行机器人避障装置，该飞行机器人避障装置包括测量端、处理芯片、变频器和伺服电机；
所述测量端包括激光成像测距模块、测速模块和定位模块，所述激光成像测距模块通过雷达成像定位的方式对飞行机器人飞行路径上的障碍物进行测定，所述定位模块通过与地面雷达定位的方式对测速模块起到辅助测速的作用；
所述处理芯片的输入端口通过数据线与测量端的输出端口连接，所述处理芯片接收测量端测量的障碍物信息和飞行速度信息，所述处理芯片对接收的测量信息处理；
所述变频器的输入控制端口通过数据线与处理芯片的输出端口连接，所述处理芯片根据接收的测量信息对变频器的输出调控；
所述伺服电机的输入控制端口与变频器的输出控制端口连接，所述变频器控制对伺服电机的输出频率改变伺服电机的转速。
优选的，所述测量端为结构相同的四组，四组所述测量端分别等距离安装在飞行机器人的四周，相邻两组测量端之间测量方向的夹角为90度。
优选的，所述飞行机器人避障装置还包括电源模块，所述电源模块的电能输出口与处理芯片的电能输入口连接。
一种飞行机器人避障方法，该飞行机器人避障方法的具体操作步骤如下：
S1：对处理芯片编程，使得处理芯片满足对测量端的测量数据接收和对伺服电机的转速控制，设定飞行机器人的路线并将路线信息保存在处理芯片的存储器内，处理芯片按照预设定的路线对伺服电机控制，测量端对行驶路径上是否有障碍物进行实时测量；
S2：根据步骤S1若测量端测定飞行机器人的飞行方向及周围没有障碍物，则飞行机器人按照设定的路径和速度行驶；
S3：根据步骤S1若测量端测定飞行机器人的飞行方向或者周围出现障碍物，激光成像测距模块对障碍物的长度、宽度以及飞行机器人与障碍物之间的距离，通过测速模块和定位模块配合测定飞行机器人相对地面的飞行速度以及在障碍物方向上的移动速度；
S4：将步骤S3中的数据传输至处理芯片，处理芯片根据测定的信息进行制定调整路径，处理芯片通过控制变频器而控制伺服电机，从而调整飞行机器人的飞行状态；
S5：飞行机器人避开障碍物后，处理芯片通过调控变频器来调控伺服电机，使得飞行机器人重新恢复原先的飞行路线和飞行速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案通过对飞行机器人的周围方向的障碍物检测，能够及时应对不同方向的冲击，避免手动控制的弊端。
附图说明
图1为本发明系统原理框图；
图2为本发明测量端的系统原理框图；
图3为本发明避障方法流程图。
图中：1测量端、11激光成像测距模块、12测速模块、13定位模块、2处理芯片、3变频器、4伺服电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种飞行机器人避障装置，该飞行机器人避障装置包括测量端1、处理芯片2、变频器3和伺服电机4；
测量端1包括激光成像测距模块11、测速模块12和定位模块13，激光成像测距模块11通过雷达成像定位的方式对飞行机器人飞行路径上的障碍物进行测定，定位模块13通过与地面雷达定位的方式对测速模块12起到辅助测速的作用；
处理芯片2的输入端口通过数据线与测量端1的输出端口连接，处理芯片2接收测量端1测量的障碍物信息和飞行速度信息，处理芯片2对接收的测量信息处理；
变频器3的输入控制端口通过数据线与处理芯片2的输出端口连接，处理芯片2根据接收的测量信息对变频器3的输出调控；
伺服电机4的输入控制端口与变频器3的输出控制端口连接，变频器3控制对伺服电机4的输出频率改变伺服电机4的转速。
其中，测量端1为结构相同的四组，四组测量端1分别等距离安装在飞行机器人的四周，相邻两组测量端1之间测量方向的夹角为90度，飞行机器人避障装置还包括电源模块，电源模块的电能输出口与处理芯片2的电能输入口连接。
一种飞行机器人避障方法，该飞行机器人避障方法的具体操作步骤如下：
S1：对处理芯片2编程，处理芯片2采用西门子S-200，使得处理芯片2满足对测量端1的测量数据接收和对伺服电机4的转速控制，伺服电机4采用三菱FX5U，设定飞行机器人的路线并将路线信息保存在处理芯片2的存储器内，处理芯片2按照预设定的路线对伺服电机4控制，测量端1对行驶路径上是否有障碍物进行实时测量；
S2：根据步骤S1若测量端1测定飞行机器人的飞行方向及周围没有障碍物，则飞行机器人按照设定的路径和速度行驶；
S3：根据步骤S1若测量端1测定飞行机器人的飞行方向或者周围出现障碍物，激光成像测距模块11对障碍物的长度、宽度以及飞行机器人与障碍物之间的距离，飞行机器人与障碍物各个点之间的距离L＝ct/2(c为光速，t为激光发出和返回所用的总时间)，根据返回的数据进行判定障碍物的尺寸和距离障碍物的尺寸，通过测速模块12和定位模块13配合测定飞行机器人相对地面的飞行速度以及在障碍物方向上的移动速度；
S4：将步骤S3中的数据传输至处理芯片2，处理芯片2根据测定的信息进行制定调整路径，处理芯片2通过控制变频器3而控制伺服电机4，从而调整飞行机器人的飞行状态；
S5：飞行机器人避开障碍物后，处理芯片2通过调控变频器3来调控伺服电机4，使得飞行机器人重新恢复原先的飞行路线和飞行速度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种飞行机器人避障装置，其特征在于：该飞行机器人避障装置包括测量端(1)、处理芯片(2)、变频器(3)和伺服电机(4)；
所述测量端(1)包括激光成像测距模块(11)、测速模块(12)和定位模块(13)，所述激光成像测距模块(11)通过雷达成像定位的方式对飞行机器人飞行路径上的障碍物进行测定，所述定位模块(13)通过与地面雷达定位的方式对测速模块(12)起到辅助测速的作用；
所述处理芯片(2)的输入端口通过数据线与测量端(1)的输出端口连接，所述处理芯片(2)接收测量端(1)测量的障碍物信息和飞行速度信息，所述处理芯片(2)对接收的测量信息处理；
所述变频器(3)的输入控制端口通过数据线与处理芯片(2)的输出端口连接，所述处理芯片(2)根据接收的测量信息对变频器(3)的输出调控；
所述伺服电机(4)的输入控制端口与变频器(3)的输出控制端口连接，所述变频器(3)控制对伺服电机(4)的输出频率改变伺服电机(4)的转速。
2.根据权利要求1所述的一种飞行机器人避障装置，其特征在于：所述测量端(1)为结构相同的四组，四组所述测量端(1)分别等距离安装在飞行机器人的四周，相邻两组测量端(1)之间测量方向的夹角为90度。
3.根据权利要求1所述的一种飞行机器人避障装置，其特征在于：所述飞行机器人避障装置还包括电源模块，所述电源模块的电能输出口与处理芯片(2)的电能输入口连接。
4.一种飞行机器人避障方法，其特征在于：该飞行机器人避障方法的具体操作步骤如下：
S1：对处理芯片(2)编程，使得处理芯片(2)满足对测量端(1)的测量数据接收和对伺服电机(4)的转速控制，设定飞行机器人的路线并将路线信息保存在处理芯片(2)的存储器内，处理芯片(2)按照预设定的路线对伺服电机(4)控制，测量端(1)对行驶路径上是否有障碍物进行实时测量；
S2：根据步骤S1若测量端(1)测定飞行机器人的飞行方向及周围没有障碍物，则飞行机器人按照设定的路径和速度行驶；
S3：根据步骤S1若测量端(1)测定飞行机器人的飞行方向或者周围出现障碍物，激光成像测距模块(11)对障碍物的长度、宽度以及飞行机器人与障碍物之间的距离，通过测速模块(12)和定位模块(13)配合测定飞行机器人相对地面的飞行速度以及在障碍物方向上的移动速度；
S4：将步骤S3中的数据传输至处理芯片(2)，处理芯片(2)根据测定的信息进行制定调整路径，处理芯片(2)通过控制变频器(3)而控制伺服电机(4)，从而调整飞行机器人的飞行状态；
S5：飞行机器人避开障碍物后，处理芯片(2)通过调控变频器(3)来调控伺服电机(4)，使得飞行机器人重新恢复原先的飞行路线和飞行速度。
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