CN108382571B - 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置 - Google Patents

一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108382571B
CN108382571B CN201810168844.5A CN201810168844A CN108382571B CN 108382571 B CN108382571 B CN 108382571B CN 201810168844 A CN201810168844 A CN 201810168844A CN 108382571 B CN108382571 B CN 108382571B
Authority
CN
China
Prior art keywords
equipment
module
processing
rotor
main control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810168844.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108382571A (zh
Inventor
李元章
陈�田
谭毓安
马忠梅
张全新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Warner Network Technology Co., Ltd
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201810168844.5A priority Critical patent/CN108382571B/zh
Publication of CN108382571A publication Critical patent/CN108382571A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108382571B publication Critical patent/CN108382571B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/08Helicopters with two or more rotors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D7/00Accessories specially adapted for use with machines or devices of the preceding groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B1/00Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled three-dimensionally for making single sculptures or models
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B1/00Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled three-dimensionally for making single sculptures or models
    • B44B1/06Accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B2700/00Machines, apparatus, tools or accessories for artistic work
    • B44B2700/04Machines or tools for carving
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B2700/00Machines, apparatus, tools or accessories for artistic work
    • B44B2700/12Accessories; Tool or work holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2201/00Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor
    • B64C2201/02Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor characterized by type of aircraft
    • B64C2201/024Helicopters, or autogiros
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2201/00Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor
    • B64C2201/04Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor characterised by type of power plant
    • B64C2201/042Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor characterised by type of power plant by electric motors; Electric power sources therefor, e.g. fuel cells, solar panels or batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2201/00Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor
    • B64C2201/12Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor adapted for particular use
    • B64C2201/126Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor adapted for particular use adapted for performing different kinds of missions, e.g. multipurpose use

Abstract

本发明涉及一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,属于工业里墙面加工技术领域。本发明由打孔及雕刻设备以及客户端组成,在客户端上导入加工图纸后,客户端处理相关数据并生成设备指令,通过Wi‑Fi传输给飞行器设备,设备根据客户端指令对墙面进行打孔及雕刻等加工工作,并在加工过程中通过超声测距传感器及相关算法对设备位置进行校正。对比现有技术,本发明简单便携,降低了人工劳动强度,对于工业里墙面加工等领域具有重要意义。

Description

一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置
技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式的墙体表面加工设备,特别涉及一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,属于工业上墙面加工技术领域。
背景技术
在建筑物墙面加工作业中,我们需要先根据墙面大小、顾客加工需求等设计好墙面的加工图纸,并人为根据实际情况调整加工方案或修正设计过程中的不合理细节进行现场加工。但人为墙面打洞及雕刻需要消耗人力及时间,且打洞深度及雕刻精度无法实现自动化控制,在遇见复杂打洞及雕刻情形时需要大量时间及人力,比如某些建筑物高处,采用人员手工处理困难且存在一定的危险性,而且结果往往差强人意。
发明内容
本发明的目的是针对现有的工作墙面加工作业技术难于实现高精度全自动墙面打洞及雕刻的问题,提出了一种用于墙面打孔及雕刻的嵌入式四旋翼飞行装置,包括一种用于墙面加工作业的基于嵌入式的四旋翼飞行器设备,应用该设备,可以在加工前导入图纸,通过APP处理自动生成设备的工作指令,墙面加工时无需人工干预、高效率地进行打洞及雕刻动作;四旋翼为该设备提供飞行运动基础,在墙面加工环节,前旋翼、左旋翼及右旋翼为设备提供平衡基础,后旋翼经旋转至垂直地面的方向后为设备提供指向墙面的推动力。
一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置由四旋翼飞行器及客户端组成;
其中,四旋翼飞行器是一种基于嵌入式的改良版四旋翼飞行器,也是一种用于墙面打孔、雕刻加工设备,后续又简称为设备;
其中,客户端用于导入及处理加工图纸,并给四旋翼飞行器下达工作指令;
四旋翼飞行器安十字形机架,简称机架,机架末端安装有四个旋翼以及无刷电机;其中,四个旋翼包括两个前旋翼和两个后旋翼;
其中,两个前旋翼底面主要安装有钻头和雕刻头为主的墙面加工工具、压力传感器及超声测距传感器模块;
两个后旋翼所在的机架的中点处上安装有旋转模块,用于将后旋翼从水平方向旋转至与地面垂直的方向,从而提供四旋翼飞行器指向墙面的推动力;
机架中部安装有主控板、电子调速器、陀螺仪、加速度计、电源模块和蜂鸣器;在客户端上导入加工图纸后,客户端处理相关数据并生成设备指令,通过Wi-Fi传输给四旋翼飞行器,四旋翼飞行器再根据客户端指令对墙面进行打孔及雕刻为主的加工工作,并在加工过程中通过超声测距传感器及相关算法对设备位置进行校正;
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
设备及客户端两者依赖Wi-Fi进行通信;
设备用于墙面的打孔及雕刻为主的加工工作;
客户端用于控制设备运转、处理导入的加工图纸并生成设备运动的相关指令;
设备包括硬件部分和软件部分,硬件部分主要包括主控板、电子调速器、无刷电机、旋翼、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、电源模块、蜂鸣器、机架、旋转模块、墙面加工模块及压力传感器;
其中,主控板用于控制与其连接的相关部件运转,采集陀螺仪、加速计、超声测距传感器及压力传感器为主的数据;
作为优选,主控板采用CC3200 LaunchPad;
电子调速器用于调节无刷电机旋转速度;
作为优选,电子调速器采用自行设计的I2C电子调速器;
无刷电机用于带动与其转轴相连的旋翼旋转,从而为设备提供运动基础;
超声测距传感器用于测量其所在位置的坐标,通过其与主控板的数据线向主控板传输设备位置信息,为进一步修正设备位置提供数据基础;
陀螺仪和加速度计组合为设备飞行姿态感测模块,用于感知设备飞行状态的信息,为修正设备飞行状态提供数据基础,是整个硬件系统的核心;
作为优选,飞行姿态感测模块采用惯性测量装置感知设备的运动状态变化;综合成本和性能等因素,选用ADXRS300陀螺仪和MMA7260QT加速度计;
电源模块用于为与其连接的相关部件提供正常工作的电力基础,包括主控板电源、电子调速器电源、墙面加工模块电源、旋转模块电源和传感器电源;
作为优选,由18650电池及开关电源将12V降压为3.3V和5V为主控板、电子调速器、墙面加工模块、旋转模块及传感器供电;
蜂鸣器用于通过蜂鸣表示设备所处的工作状态;
机架用于提供设备各硬件部分的安装固位位置;
旋转模块安装于十字形机架后旋翼与机架中心连线的中点处,用于实现后旋翼水平方向与垂直方向的相互切换;
优选的,旋转模块选用舵机实现;舵机提供旋转过程中的动力,由自行设计的机械结构和舵机配合完成旋转动作;
墙面加工模块安装于十字形机架前旋翼下方,用于提供不同粗细钻头及不同规格雕刻刀头的安装固位位置以及驱动钻头及雕刻头工作;
压力传感器用于测量墙面加工过程的钻头、雕刻头对于墙面的压力,进而为调整加工深度提供数据基础;
设备硬件部分的连接及安装关系如下:
主控板分别与电子调速器、电源模块、蜂鸣器、超声测距传感器、墙面加工模块、旋转模块、压力传感器、陀螺仪、加速度计通过线缆连接,电子调速器、旋转模块、墙面加工模块分别与电源模块通过线缆连接,电源模块为电子调速器、旋转模块以及墙面加工模块供电,主控板通过线缆控制电子调速器、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、蜂鸣器、墙面加工模块和压力传感器的运转;无刷电机固位安装于机架四角上,墙面加工模块固位安装于十字形机架前旋翼下方;压力传感器固位安装于墙面加工模块中,其平面垂直于钻头及雕刻刀;旋转模块安装于十字形机架后旋翼与机架中心连线的中点处;主控板、超声测距传感器、电子调速器、蜂鸣器、陀螺仪、加速度计及电源模块安装于机架上表面中心处;
设备的软件部分主要为运行于主控板上的程序,包括Wi-Fi无线通信传输、无刷电机控制、传感器控制、墙面加工模块、旋转模块控制和蜂鸣器控制;
Wi-Fi无线通信传输用于手机端与主控板之间的通信;
无刷电机控制用于控制无刷电机按照设定要求运转;
传感器控制用于捕获传感器测得的相关数据,包括超声测距传感器测得的坐标信息、陀螺仪及加速度计测得的飞行状态信息及压力传感器测得的钻头和雕刻头与墙体间的作用力;
墙面加工模块控制用于通过压力传感器的数据反馈调整钻头、雕刻头的旋转速度为主的运动参数;
旋转模块控制用于实现后旋翼水平方向与垂直方向的相互切换;
蜂鸣器控制用于通过控制蜂鸣器的蜂鸣指示设备所处的工作状态;
客户端是基于Android Studio开发的一款APP,客户端主要包括以下两个模块:加工图纸处理模块和控制设备运转模块;
其中,加工图纸处理模块用于对导入的图纸进行处理,并生成相应的坐标信息及设备运行指令;
控制设备运转模块用于在设备运转过程中,接收用户对加工速度、传感器测量次数、加工精度等参数进行调整,实现设备运行状态的调整。
有益效果
本发明与现有技术及方法相比,具有以下有益效果:
1.本发明所述的设备可以在加工前导入图纸,通过APP处理自动生成设备的工作指令,墙面加工时无需人工干预、高效率地进行打洞及雕刻动作,即无需进行人工打洞或雕刻,减少人力活动;
2.本发明所述的设备可应用在某些人力处理困难且存在一定的危险性的场合;无需人工处理图纸数据,在手机客户端导入图纸后手机客户端直接进行数据处理,生成相应的坐标及设备工作指令;避免了人工处理数据等人工投入可能出现错误的环节;
3.本发明所述的设备利用Wi-Fi进行无线传输数据,即在图纸处理结束后直接通过Wi-Fi传输给设备,设备接收到相关指令后进行施工,具有方便快捷,减少线缆投入的优势;
4.本发明所述的设备采用18650电池组供电,无需220V市电接入。同时电池组可以反复充电,方便更换;
5.本发明所述的设备本身基于四旋翼飞行器进行改进,四旋翼飞行器为设备提供运动基础,在墙面加工环节,前旋翼、左旋翼及右旋翼为设备提供平衡基础,后旋翼经旋转至垂直地面的方向后为设备提供指向墙面的推动力;保证设备能灵活运动,同时多种传感器的共同配合保证设备的运动精度。
附图说明
图1为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的设备组成与连接俯视图;
图2为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的设备组成与连接正视图;
图3为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的设备的工作流程图;
图4为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的客户端工作流程图;
图5为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的设备及客户端功能模块;
图6为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的客户端图纸处理示意图;
图7为本发明一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置的设备运动轨迹示意图;
图示说明:
1:主控板2:电子调速器3:无刷电机4:旋翼5:超声测距传感器6:陀螺仪7:加速度计8:电源模块9:蜂鸣器10:机架11:旋转模块12:墙面加工模块13:压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,对本发明具体实施方式进行进一步详细说明。
实施例
本发明所述的一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置包括设备及客户端;其中,设备为一种用于墙面打孔、雕刻加工的设备,是一种基于嵌入式的改良版四旋翼飞行器;
设备提供本发明实现的根本硬件配置,是最重要的组成部分,负责传感器数据的采集及传输和墙面的加工工作;
客户端提供加工图纸处理和控制设备运转的功能;设备与客户端依赖Wi-Fi进行通信,本实施例中客户端主要运行于手机上,当然,本领域技术人员理解,不限于手机,客户端还可运行于平板或电脑等其它电子设备上。
其中,设备包括硬件部分和软件部分,其硬件部分的组成结构布局俯视图如图1所示,正视图如图2所示,其主要包括主控板(1)、电子调速器(2)、无刷电机(3)、旋翼(4)、超声测距传感器(5)、陀螺仪(6)、加速度计(7)、电源模块(8)、蜂鸣器(9)、机架(10)、旋转模块(11)、墙面加工模块(12)及压力传感器(13),本实施例中主控板选用CC3200LaunchPad,电子调速器选用自行设计的I2C电子调速器,当然,本领域技术人员理解,主控板和电子调速器的选择不限于此,只要能够实现传感器数据的采集及控制无刷电机按要求运转等基础功能的其它现有设备或自制设备均可。主控板分别与电子调速器、电源模块、蜂鸣器、超声测距传感器、墙面加工模块、舵机、压力传感器、陀螺仪、加速度计连接,电子调速器、舵机、墙面加工模块分别与电源模块连接,电源模块为其供电,主控板控制电子调速器、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、蜂鸣器、墙面加工模块和压力传感器的运转;无刷电机固位安装于机架四角上,墙面加工模块固位安装于十字形机架前旋翼下方;压力传感器固位安装于墙面加工模块中,其平面垂直于钻头及雕刻刀;旋转模块,即舵机安装于十字形机架后旋翼与机架中心连线的中点处;主控板、超声测距传感器、电子调速器、蜂鸣器、陀螺仪、加速度计及电源模块安装于机架上表面中心处。本实施例中鉴于主控板、墙面加工模块及电子调速器的选型,主控板、墙面加工模块及电子调速器电源使用由18650电池及开关电源模块12V降压为3.3V及5V方式供电。
作为优选,机架采用铝管和玻璃纤维材料,呈对称布局,在保证强度的同时稳定性更好。
设备工作时,根据客户端处理得到的坐标、运动轨迹及深度信息等进行打孔及雕刻工作,主控板通过与超声测距传感器、陀螺仪和加速度计相连的数据端口获得传感器捕获的数据,并通过设备软件部分设定的校正规则对设备的运动状态进行校正,提高精度。
设备软件部分主要为主控板CC3200 LaunchPad上的程序设计,包括Wi-Fi无线通信传输、无刷电机控制、传感器控制、墙面加工模块、旋转模块控制和蜂鸣器控制。本发明通过主控板GPIO端口,即通用输入/输出端口,产生稳定的高低电平信号来控制相关器件的运行。譬如,超声测距传感器上的Tig引脚为触发传感器测距动作的引脚;主控板通过传感器的Echo端口接收高电平信息,进而计算得出距离信息。主控板也依据其他协议,如I2C协议并通过其他数据端口实现获知传感器数据及控制电子调速器。设备与客户端之间基于TCP协议通信。
客户端是基于Android Studio开发的一款APP,客户端主要包括以下两个模块:加工图纸处理模块和控制设备运转模块;
其中,加工图纸处理模块用于对导入客户端的图纸进行处理,生成相应的坐标信息、深度信息及设备运动轨迹信息,例如打孔位置坐标及深度信息用(x,y,d)存储,(x,y)代表打孔位置坐标,d代表打孔或雕刻深度。当打孔或雕刻深度d=0时,代表该点不进行打孔及雕刻工作,只是在设备的运动轨迹上;设备的运动轨迹由多段直线段进行拟合。
控制设备运转模块用于在设备运转过程中,接收用户对加工速度、传感器测量次数、加工精度等参数的调整指令,实现设备运行状态的调整。
如前所述,本发明设备及客户端工作时需要由相应的软件程序的运行来满足本发明目标的实现,具体而言,设备部分涉及的软件程序主要运行于主控板上,涉及的硬件部件主要包括主控板、电子调速器、无刷电机、旋翼、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、电源模块、蜂鸣器、机架、旋转模块、墙面加工模块及压力传感器。设备的软件程序包括Wi-Fi无线通信传输、无刷电机控制、传感器控制、墙面加工模块、旋转模块控制和蜂鸣器控制六个部分,下面分别介绍:
1.Wi-Fi无线通信传输
本发明基于Wi-Fi实现主控板与客户端之间的通信,利用TCP协议及自定义数据格式实现主控板与客户端之间的功能交互。
2.无刷电机控制
本发明使用无刷电机来保证设备在空间中的运动及平衡,并通过电子调速器控制电机的转速及方向。电机的旋转速度跟加在电机两端的电压有关,但主控板不能输出可调的直流电压,而是通过脉宽调制的方式,即PWM来控制电机的输入电压。PWM占空比越高,等效电压就越高;占空比越低,等效电压就越低。电机的旋转方向的改变可以通过改变各相导通顺序变化来实现。
3.传感器控制
本发明使用的传感器有陀螺仪、加速度计、压力传感器及超声测距传感器;采用陀螺仪和加速度计来感测设备的飞行姿态。由于本实施例采用的每个ADXRS300角速率陀螺只能测量一个方向的角速率信号,因此需要安装三个相互垂直的角速度陀螺来测量三维方向的角速率信号。使用加速度计MMA7260QT是为了修正陀螺仪的误差。本发明采用压力传感器来测量钻头或雕刻刀头与墙面之间的作用力,进而判断出加工深度,并对钻头或雕刻刀头的旋转速度进行调整。采用两个超声测距传感器来测量设备所在的位置,组合成坐标(x,y)。
4.墙面加工模块控制
本发明采用了自行设计的可更换钻头及刀头的墙面加工模块,可以根据需求在设备工作前组装相应的钻头及雕刻刀头。且墙面加工模块里的电机电源线与电源模块相连,电源模块为其转动提供电力;控制线与主控板相连,由主控板控制电机的运转。
5.旋转模块控制
本发明采用了舵机与自行设计的物理结构相结合的旋转模块,从而实现后机架弯折、后旋翼从水平方向转变为竖直方向旋转,为设备提供指向墙面的推力。在旋转过程中,舵机为其提供动力,舵机的电源线与电源模块相连,控制线与主控板相连,主控板控制舵机的运转。
6.蜂鸣器控制
本发明采用了有源蜂鸣器,本实施例采用FC-49有源蜂鸣器,主控板通过IO口给高电平信号,蜂鸣器鸣叫。本实施例采用的蜂鸣器有2种鸣叫方式:若设备工作过程遇到需要人工介入的问题时,蜂鸣器长鸣发出警告;若墙面按要求加工完毕,蜂鸣器短促鸣叫。
客户端是一款Android APP,基于Android Studio开发。如图5所示,客户端主要提供的加工图纸处理和控制设备运转功能。下面分别介绍:
1.加工图纸处理
客户端对导入的图纸进行处理,生成相应的坐标信息、深度信息及设备运动轨迹信息,打孔位置坐标及深度信息用(x,y,d)三元组存储,(x,y)代表打孔位置坐标,d代表打孔或雕刻深度。设备运动轨迹信息存储为三元组列表,当打孔或雕刻深度d=0时,代表该点不进行打孔及雕刻工作,只是在设备的运动轨迹上,运动轨迹由多条直线段拟合而成。
2.控制设备运转
控制设备运转模块即进行相关测量参数的设定。在设备运转过程中,客户端接收用户对加工速度、传感器测量次数、加工精度等参数的调整指令,实现设备运行状态的调整。加工速度指的是平均加工速度,是通过调整设备的运动速度实现加工速度的调整;传感器测量次数是通过调整CC3200触发传感器工作的时间间隔来实现,触发传感器的时间间隔越短,测量次数越多;加工精度的调整是通过调整运动轨迹拟合区间长度来实现,拟合区间长度越小加工精度越高。
本发明的总体工作流程如图3、图4所示,下面以墙面打洞模拟设备整个工作过程:
一、导入加工图纸并部署设备
在客户端中导入加工图纸,生成相应的坐标信息、深度信息及设备运动轨迹信息,如图6所示。生成的三元组序列为(0,0,0)(25,25,0)(25,25,3)(25,25,0)(35,30,0)(35,30,2)(35,30,0)(0,0,0);这一过程可以描述为从(0,0)点运动到(25,25)点,并打一个3cm深的洞,接着钻头离洞,设备从(25,25)点运动到(35,30)点,并打一个2cm深的洞,接着钻头离洞,设备运动回原点。
将设备部署完毕,将加工速度、传感器测量次数、加工精度分别设置为5cm/s,2次及4。安装好相应的钻头,电源打开,设备进入初始化状态。主控板与手机客户端通过Wi-Fi相连。
二、加工墙面
手机客户端给设备下达工作指令,设备开始工作,按照预定的轨迹运行,如图7所示。即从(0,0)点运动到(25,25)点,并打一个3cm深的洞,接着钻头离洞,设备从(25,25)点运动到(35,30)点,并打一个2cm深的洞,接着钻头离洞,设备运动回原点。设备每打完一个孔,蜂鸣器蜂鸣一声进行提示。若设备遇到故障或其他可能终止绘制的情况时,蜂鸣器长鸣发出警告,并给手机客户端发送错误信息,待人工处理。
三、完成墙面加工
当设备回到原点并完成墙面加工动作后,蜂鸣器短促鸣叫进行提示,待工作人员在手机客户端下达停止指令后,蜂鸣器停鸣。
为了说明本发明的内容及实施方式,本说明书给出了具体实施例。在实施例中引入细节的目的不是限制权利要求书的范围,而是帮助理解本发明所述方法。本领域的技术人员应理解:在不脱离本发明及其所附权利要求的精神和范围内,对最佳实施例步骤的各种修改、变化或替换都是可能的。因此,本发明不应局限于最佳实施例及附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,其特征在于:由四旋翼飞行器及客户端组成;
其中,四旋翼飞行器是一种基于嵌入式的改良版四旋翼飞行器,也是一种用于墙面打孔、雕刻加工设备,后续又简称为设备;
其中,客户端用于导入及处理加工图纸,并给四旋翼飞行器下达工作指令;
设备及客户端两者依赖Wi-Fi进行通信;
设备用于墙面的打孔及雕刻为主的加工工作;
客户端用于控制设备运转、处理导入的加工图纸并生成设备运动的相关指令;
设备包括硬件部分和软件部分,硬件部分主要包括主控板、电子调速器、无刷电机、旋翼、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、电源模块、蜂鸣器、机架、旋转模块、墙面加工模块及压力传感器;
设备硬件部分的连接及安装关系如下:
主控板分别与电子调速器、电源模块、蜂鸣器、超声测距传感器、墙面加工模块、旋转模块、压力传感器、陀螺仪、加速度计通过线缆连接,电子调速器、旋转模块、墙面加工模块分别与电源模块通过线缆连接,电源模块为电子调速器、旋转模块以及墙面加工模块供电,主控板通过线缆控制电子调速器、超声测距传感器、陀螺仪、加速度计、蜂鸣器、墙面加工模块和压力传感器的运转;无刷电机固位安装于机架四角上,墙面加工模块固位安装于十字形机架前旋翼下方;压力传感器固位安装于墙面加工模块中,其平面垂直于钻头及雕刻刀;旋转模块安装于十字形机架后旋翼与机架中心连线的中点处;主控板、超声测距传感器、电子调速器、蜂鸣器、陀螺仪、加速度计及电源模块安装于机架上表面中心处;
设备的软件部分主要为运行于主控板上的程序,包括Wi-Fi无线通信传输、无刷电机控制、传感器控制、墙面加工模块、旋转模块控制和蜂鸣器控制;
Wi-Fi无线通信传输用于手机端与主控板之间的通信;
无刷电机控制用于控制无刷电机按照设定要求运转;
传感器控制用于捕获传感器测得的相关数据,包括超声测距传感器测得的坐标信息、陀螺仪及加速度计测得的飞行状态信息及压力传感器测得的钻头和雕刻头与墙体间的作用力;
墙面加工模块控制用于通过压力传感器的数据反馈调整钻头、雕刻头的旋转速度为主的运动参数;
旋转模块控制用于实现后旋翼水平方向与垂直方向的相互切换;
蜂鸣器控制用于通过控制蜂鸣器的蜂鸣指示设备所处的工作状态;
客户端是基于Android Studio开发的一款APP,客户端主要包括以下两个模块:加工图纸处理模块和控制设备运转模块;
其中,加工图纸处理模块用于对导入的图纸进行处理,并生成相应的坐标信息及设备运行指令;
控制设备运转模块用于在设备运转过程中,接收用户对加工速度、传感器测量次数、加工精度进行调整,实现设备运行状态的调整。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,其特征在于:四旋翼飞行器安装于十字形机架,简称机架;机架末端安装有四个旋翼以及无刷电机;其中,四个旋翼包括两个前旋翼和两个后旋翼;
其中,两个前旋翼底面主要安装有钻头和雕刻头为主的墙面加工工具、压力传感器及超声测距传感器模块;
两个后旋翼所在的机架的中点处上安装有旋转模块,用于将后旋翼从水平方向旋转至与地面垂直的方向,从而提供四旋翼飞行器指向墙面的推动力。
3.根据权利要求2所述的一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,其特征在于:机架中部安装有主控板、电子调速器、陀螺仪、加速度计、电源模块和蜂鸣器;在客户端上导入加工图纸后,客户端处理相关数据并生成设备指令,通过Wi-Fi传输给四旋翼飞行器,四旋翼飞行器再根据客户端指令对墙面进行打孔及雕刻为主的加工工作,并在加工过程中通过超声测距传感器及相关算法对设备位置进行校正。
4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置,其特征在于:主控板用于控制与其连接的相关部件运转,采集陀螺仪、加速计、超声测距传感器及压力传感器为主的数据;
主控板采用CC3200 LaunchPad;
电子调速器用于调节无刷电机旋转速度;
电子调速器采用自行设计的I2C电子调速器;
无刷电机用于带动与其转轴相连的旋翼旋转,从而为设备提供运动基础;
超声测距传感器用于测量其所在位置的坐标,通过其与主控板的数据线向主控板传输设备位置信息,为进一步修正设备位置提供数据基础;
陀螺仪和加速度计组合为设备飞行姿态感测模块,用于感知设备飞行状态的信息,为修正设备飞行状态提供数据基础,是整个硬件系统的核心;
飞行姿态感测模块采用惯性测量装置感知设备的运动状态变化;综合成本和性能因素,选用ADXRS300陀螺仪和MMA7260QT加速度计;
电源模块用于为与其连接的相关部件提供正常工作的电力基础,包括主控板电源、电子调速器电源、墙面加工模块电源、旋转模块电源和传感器电源;
由18650电池及开关电源将12V降压为3.3V和5V为主控板、电子调速器、墙面加工模块、旋转模块及传感器供电;
蜂鸣器用于通过蜂鸣表示设备所处的工作状态;
机架用于提供设备各硬件部分的安装固位位置;
旋转模块安装于十字形机架后旋翼与机架中心连线的中点处,用于实现后旋翼水平方向与垂直方向的相互切换;
旋转模块选用舵机实现;舵机提供旋转过程中的动力,由自行设计的机械结构和舵机配合完成旋转动作;
墙面加工模块安装于十字形机架前旋翼下方,用于提供不同粗细钻头及不同规格雕刻刀头的安装固位位置以及驱动钻头及雕刻头工作;
压力传感器用于测量墙面加工过程的钻头、雕刻头对于墙面的压力,进而为调整加工深度提供数据基础。
CN201810168844.5A 2018-02-28 2018-02-28 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置 Active CN108382571B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810168844.5A CN108382571B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810168844.5A CN108382571B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108382571A CN108382571A (zh) 2018-08-10
CN108382571B true CN108382571B (zh) 2020-06-05

Family

ID=63069637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810168844.5A Active CN108382571B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108382571B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110355890B (zh) * 2019-07-11 2021-01-29 山东超工激光科技有限公司 一种具有防护功能的加工精度高的新材料打孔设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104647111A (zh) * 2015-02-15 2015-05-27 南京航空航天大学 自动制孔末端执行器的电动和弹簧耦合压力脚及控制方法
CN104698968A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 南京航空航天大学 多功能自动钻铆末端执行器及自动钻铆方法
CN107600455A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 西北工业大学 一种末端执行器装置及一种一体化制孔、压钉的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9702680B2 (en) * 2013-07-18 2017-07-11 Dynaenergetics Gmbh & Co. Kg Perforation gun components and system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698968A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 南京航空航天大学 多功能自动钻铆末端执行器及自动钻铆方法
CN104647111A (zh) * 2015-02-15 2015-05-27 南京航空航天大学 自动制孔末端执行器的电动和弹簧耦合压力脚及控制方法
CN107600455A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 西北工业大学 一种末端执行器装置及一种一体化制孔、压钉的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108382571A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6873174B2 (ja) 感磁穿孔装置及びその方法
EP2703131A2 (en) Robot
CN202267871U (zh) 一种自动避障机器人平台
CN103901889A (zh) 一种基于蓝牙通信的多机器人编队控制路径跟踪方法
CN105607653A (zh) 云台控制方法和系统
CN104199460A (zh) 基于图像识别跟踪的四旋翼飞行器智能侦察系统
CN106904272B (zh) 一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制装置及方法
CN204832853U (zh) 一种多接口运动控制器
CN108382571B (zh) 一种基于嵌入式的墙面打孔及雕刻的四旋翼装置
CN104914864A (zh) 一种移动装置、移动装置控制系统及控制方法
CN103644915A (zh) 一种直驱光纤陀螺稳定平台结构及其控制方法
CN104986241B (zh) 四足机器人的步态规划方法
CN111061164A (zh) 一种无人机半实物仿真系统与仿真方法
CN106292543A (zh) 基于fpga的多轴运动控制器及其应用
CN204997688U (zh) 移动装置
CN103777634A (zh) 大尺寸球形机器人控制系统
CN103760914A (zh) 一种三轴转台多维摇摆系统
CN203264283U (zh) 用于航模飞机的惯性姿态平衡器
CN205037903U (zh) 小型贯导测试校准转台
CN205087089U (zh) 一种基于无线控制的双轮自平衡小车
CN105094160A (zh) 直立平衡机器人
CN107131868A (zh) 一种用于深井轮廓探测的超声波探测设备
CN106774396A (zh) 一种多旋翼超声波自动避障无人机
CN106272400A (zh) 一种六自由度机械手臂专用舵机驱动装置
CN208848477U (zh) 一种带有移动引导与控制功能的机场沙盘系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211123

Address after: 255039 20 / F, block F, venture torch Plaza, No. 111, Liuquan Road, high tech Zone, Zibo City, Shandong Province

Patentee after: Warner Network Technology Co., Ltd

Address before: 100081 No. 5 South Main Street, Haidian District, Beijing, Zhongguancun

Patentee before: BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right