CN108438223B - 基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置 - Google Patents

基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置 Download PDF

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Abstract

一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，包括外框架、碳板连接件、第一舵机、滑轨、滑车、步进电机、夹取机构、用于采集待抓取物件图像的摄像头和单片机，所述外框架上方的中间位置处套设有碳板连接件，且所述碳板连接件上方的中间位置处固定安装有第一舵机，所述第一舵机的输出端安装有旋转轴；所述滑轨上设有滑车，所述步进电机安装在所述滑轨一端的内部且带动滑车在滑轨上移动，所述夹取机构安装在所述滑车上。本发明提供了一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，该装置为一体式结构，方便无人机的安装与拆卸；使用视觉识别技术，实现对目标的识别和定位，摆脱对人工操控抓取的依赖，高效的执行任务。

Description

基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置
技术领域
本发明无人机技术领域，尤其是涉及一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置。
背景技术
目前，无人机的应用领域越来越广，远程遥控飞行是无人机的基本特征，基于这个基本特征，可以衍生出多种用途，比如侦察，航拍、植保、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等等。由于无人机又具有机动性好，任务响应快，信息反馈及时的特点，利用无人机进行空中运输成为了一个重要的发展方向。
现行的无人机空中运输主要用于军事目的，可以运输伤员、武器弹药、食物与水等，无人机的高效率可以将伤员更快地送往医院；民用运输无人机可以用来运送医疗物品、快递货物等，但目前尚未得到真正的广泛运用。
一般来说，需要运输的货物越大，无人机的体型也越大，军用运输无人机基本与直升机一般大小，而民用运输无人机则相对小巧一些。目前对于小型无人机的运用日益增大，有越来越多的使用者使用小型无人机进行运输，投放物资，但目前市场上大多的物资抓取，投放装置多使用手动装置，需要操作者手动操作，这种方式效率低下，急需通过先进技术进行改进。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，该装置为一体式结构，方便无人机的安装与拆卸；在功能上，使用视觉识别技术，实现对目标的识别和定位，从而可以摆脱对人工操控抓取的依赖，高效的执行任务。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，包括外框架、碳板连接件、第一舵机、滑轨、滑车、步进电机、夹取机构、用于采集待抓取物件图像的摄像头和单片机，所述外框架可拆卸的安装在无人机上，所述外框架上方的中间位置处套设有碳板连接件，且所述碳板连接件上方的中间位置处固定安装有第一舵机，所述第一舵机的输出端安装有旋转轴，且旋转轴穿过碳板连接件；所述滑轨位于外框架的下方且安装在旋转轴的下端上，所述滑轨上设有滑车，所述滑车与所述滑轨形成左右滑动副，所述步进电机安装在所述滑轨一端的内部且带动滑车在滑轨上移动，所述夹取机构安装在所述滑车上；所述摄像头安装在碳板连接件的底部上，且摄像头通过图传模块与图像处理模块连接，所述图像处理模块与所述单片机连接，所述单片机分别与第一舵机、步进电机和夹取机构连接。
进一步，所述夹取机构包括夹取框、直杆、连接杆、第二舵机、第三舵机和固定夹，所述夹取框的顶部固定安装直杆，且所述直杆的上端可上下滑动的安装在滑车上，所述第二舵机安装在滑车上，且其输出端安装有连接杆，所述连接杆是由两根杆件铰接而成，所述连接杆的另一端铰接在夹取框上，所述夹取框上方的一侧安装有所述第三舵机，且第三舵机的输出端安装有固定夹，所述固定夹与所述夹取框配合用于抓取物件，所述第二舵机、第三舵机均与所述单片机连接。
再进一步，所述图像处理模块为电脑。
再进一步，所述步进电机的输出端安装有皮带，且滑车与皮带固定连接。
再进一步，所述第一舵机的转角范围为0-360°。
更进一步，所述摄像头至少设置有两个。
本发明的有益效果主要表现在：在机械结构上，该基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置为一体式，方便无人机的安装与拆卸；在功能上，该装置使用视觉识别技术，可以通过自带的摄像头采集带抓取物件图像，通过图传模块将信号传送至电脑进行处理，处理出结果后发送目标的位置信息至抓取装置上，然后通过单片机可以实现对目标的准确识别定位和进行抓取，与现有装置相比，可以摆脱对人工操控抓取的依赖，高效的执行任务。
附图说明
图1为本发明立体示意图。
图2为本发明夹取机构示意图。
图3为本发明旋转轴带动滑轨旋转示意图。
图4为本发明局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，包括外框架1、碳板连接件2、第一舵机3、滑轨5、滑车6、步进电机7、夹取机构8、用于采集待抓取物件图像的摄像头9和单片机，所述外框架1可拆卸的安装在无人机上，所述外框架1上方的中间位置处套设有碳板连接件2，且所述碳板连接件2上方的中间位置处固定安装有第一舵机3，所述第一舵机3的输出端安装有旋转轴4，且旋转轴4穿过碳板连接件2；所述滑轨5位于外框架1的下方且安装在旋转轴4的下端上，所述滑轨5上设有滑车6，所述滑车6与所述滑轨5形成左右滑动副，所述步进电机7安装在所述滑轨5一端的内部且带动滑车6在滑轨5上移动，所述夹取机构8安装在所述滑车6上；所述摄像头9安装在碳板连接件2的底部上，且摄像头9通过图传模块与图像处理模块连接，所述图像处理模块与所述单片机连接，所述单片机分别与第一舵机3、步进电机7和夹取机构8连接。
进一步，所述夹取机构8包括夹取框10、直杆11、连接杆12、第二舵机13、第三舵机14和固定夹15，所述夹取框10的顶部固定安装直杆11，且所述直杆11的上端可上下滑动的安装在滑车6上，所述第二舵机13安装在滑车6上，且其输出端安装有连接杆12，所述连接杆12是由两根杆件铰接而成，所述连接杆12的另一端铰接在夹取框10上，所述夹取框10上方的一侧安装有所述第三舵机14，且第三舵机14的输出端安装有固定夹15，所述固定夹15与所述夹取框10配合用于抓取物件，所述第二舵机13、第三舵机14均与所述单片机连接。
再进一步，所述图像处理模块为电脑。
再进一步，所述步进电机7的输出端安装有皮带16，且滑车6与皮带16固定连接。
再进一步，所述第一舵机3的转角范围为0-360°。
更进一步，所述摄像头9至少设置有两个。
所述步进电机7通过齿轮、皮带、链条等任意一种连接方式驱动滑车6。
如图4所示，所述步进电机7的输出端安装有皮带16，且滑车6与皮带16固定连接。
本发明的工作过程为：本装置通过自带的摄像头9采集图像，通过图传模块传送至电脑进行处理，处理出结果后发送目标的位置信息至抓取装置上的单片机，单片机接收到信息后控制第一舵机3及旋转轴4转动相应的角度，然后单片机控制步进电机7转动，使滑车6到达目标物上方，滑车6到达后，单片机控制第二舵机13转动，使连接杆12转动，配合夹取框10上方的直杆11带动夹取框10向下移动，最后单片机控制第三舵机14固定夹15转动，配合夹取框10抓取物件，抓取完成后单片机先后控制第一舵机3，第二舵机13、步进电机7复原到原来的位置。

Claims (5)

1.一种基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，其特征在于：包括外框架、碳板连接件、第一舵机、滑轨、滑车、步进电机、夹取机构、用于采集待抓取物件图像的摄像头和单片机，所述外框架可拆卸的安装在无人机上，所述外框架上方的中间位置处套设有碳板连接件，且所述碳板连接件上方的中间位置处固定安装有第一舵机，所述第一舵机的输出端安装有旋转轴，且旋转轴穿过碳板连接件；所述滑轨位于外框架的下方且安装在旋转轴的下端上，所述滑轨上设有滑车，所述滑车与所述滑轨形成左右滑动副，所述步进电机安装在所述滑轨一端的内部且带动滑车在滑轨上移动，所述夹取机构安装在所述滑车上；所述摄像头安装在碳板连接件的底部上，且摄像头通过图传模块与图像处理模块连接，所述图像处理模块与所述单片机连接，所述单片机分别与第一舵机、步进电机和夹取机构连接；
所述夹取机构包括夹取框、直杆、连接杆、第二舵机、第三舵机和固定夹，所述夹取框的顶部固定安装直杆，且所述直杆的上端可上下滑动的安装在滑车上，所述第二舵机安装在滑车上，且其输出端安装有连接杆，所述连接杆是由两根杆件铰接而成，所述连接杆的另一端铰接在夹取框上，所述夹取框上方的一侧安装有所述第三舵机，且第三舵机的输出端安装有固定夹，所述固定夹与所述夹取框配合用于抓取物件，所述第二舵机、第三舵机均与所述单片机连接。
2.如权利要求1所述的基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，其特征在于：所述图像处理模块为电脑。
3.如权利要求1所述的基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，其特征在于：所述步进电机的输出端安装有皮带，且滑车与皮带固定连接。
4.如权利要求1所述的基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，其特征在于：所述第一舵机的转角范围为0-360°。
5.如权利要求1所述的基于视觉识别系统的无人机全自动抓取装置，其特征在于：所述摄像头至少设置有两个。
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