CN108544497B - 一种面向水上搜救的无人机自动取放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向水上搜救的无人机自动取放装置，其特征在于：包括通讯模块、定位模块、无人机、取放模块、控制中心，定位模块包括热源红外探测模块，所述热源红外探测用于获取水上搜救目标的位置信息，并通过通讯模块发送至控制中心，控制中心控制无人机飞行至水上搜救目标点上空，取放模块包括运动控制模块、机械臂和红外信号定位模块，所述运动控制模块用于控制机械臂对目标物品的抓取与放下，所述红外信号定位模块用于检测待抓取目标发出的信号，以便使机械臂对准待抓取目标，并且在对准目标的情况下实现机械臂的自动抓取。本发明一方面为落水人员及时提供必要的救援物资、提高其生存率，另一方面有效地增加了海事搜寻救助的成功率。

Description

一种面向水上搜救的无人机自动取放装置

技术领域

本发明涉及无人机和机械手臂取放的技术领域，尤其涉及一种面向水上搜救的无人机自动取放装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”(UAV)，是一种受地面远程控制，用于完成各种工作任务的空中智能飞行平台，其具有用途广、机动性强、适应性能优越等优点。

目前的消费级无人机大多数是以航拍娱乐为主，具备更强性能的机器在勘探测量、植保喷洒农药等其他领域也很常见，无人机的优良特性促使它在其它领域的需求增多。

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

当将机械臂和无人机结合起来，就是一种空中智能机器人，大大的拓展了无人机本身的用途，如此高端的设备可使用在很多领域，为人类带来便利。

在海事搜寻救助过程中，通过EPIRB、SART示位信息的指引，无人机(Unmannedaerial vehicle,UAV)往往能够最先抵达海事事故现场。在寻找落水人员的同时，UAV往往需要在第一时间为待营救人员提供帮助。由于无人机并不具备装载携带物品的功能，而机械臂却能远程抓取、携带、投放相关物品，将机械臂和通讯、控制装置组合成自动取放装置，配备到UAV上，进而携带一些必要的救生设备。UAV自动取放装置在控制中心的指令下，携带必要救援物资飞行。待UAV抵达事故海域时，UAV通过装置中的热源红外探测模块可以较为准确地识别落水者位置，并通过取放控制系统的控制，在遇难者的上空自动释放救援物资。本发明一方面为落水人员及时提供必要的救援物资、提高其生存率，另一方面有效地增加了海事搜寻救助的成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种一方面为落水人员及时提供必要的救援物资、提高其生存率，另一方面有效地增加了海事搜寻救助的成功率的面向水上搜救的无人机自动取放装置。

本发明所采用的技术方案为：一种面向水上搜救的无人机自动取放装置，其特征在于：包括通讯模块、定位模块、无人机、取放模块、控制中心，定位模块包括热源红外探测模块，所述热源红外探测用于获取水上搜救目标的位置信息，并通过通讯模块发送至控制中心，控制中心控制无人机飞行至水上搜救目标点上空，取放模块包括运动控制模块、机械臂和红外信号定位模块，所述运动控制模块用于控制机械臂对目标物品的抓取与放下，所述红外信号定位模块用于检测待抓取目标发出的信号，以便使机械臂对准待抓取目标，并且在对准目标的情况下实现机械臂的自动抓取。

按上述技术方案，所述无人机为四旋翼无人机。

按上述技术方案，所述运动控制模块包括单片机和控制装置，所述单片机用于接收控制中心的指令，所述单片机与控制装置相连，控制装置控制机械臂的伸缩、旋转、升降。

按上述技术方案，所述控制装置包括机械横臂和产柱，所述横臂安设在产柱上，机械臂安设在机械横臂上，产柱实现机械横臂的旋转，机械横臂实现机械臂的伸缩、升降，机械臂实现自身的夹持与放开。

按上述技术方案，所述无线通讯模块为wifi通讯模块。

按上述技术方案，所述红外信号定位模块包括设置在抓取目标上的红外发射信号源以及安设在机械臂上的红外信号接收源。

本发明所取得的有益效果为：本发明提供的一种面向水上搜救的无人机自动取放装置，与现有技术相比，本发明围绕“自主定位，自由取放”展开研究，同时利用热源红外探测模块的原理，致力于打造一种面向水上搜救的高效、智能和立体的无人自主取放模式，发明制作“无人机自主取放装置”。无人机与机械臂的智能协同，不仅可以弥补两者的缺陷，还充分发挥了各自的优势，进而实现智能化、无人化和立体化的高效取放效果。本发明基于热源红外探测模块、wifi远程通讯和机械臂等科学技术手段，显著增进了发明制作的无人机自主取放装置实用性。本发明可显著提高海上搜寻与救助的效率，及时发现海上遇险事件并迅速展开搜救工作，最大程度减少海上遇险事件的财产损失和人命伤亡。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明中机械臂抓取的示意图。

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种面向水上搜救的无人机自动取放装置，包括通讯模块、定位模块、无人机、取放模块、远程控制中心，所述定位模块包括热源红外探测模块，所述热源红外探测用于获取水上搜救目标的位置信息，并通过无线通讯模块发送至控制中心，控制中心控制无人机飞行至水上搜救目标点上空，取放模块包括运动控制模块、机械臂和和红外信号定位模块，所述运动控制模块用于控制机械臂对目标物品的抓取与放下，所述红外信号定位模块用于检测待抓取目标发出的信号，以便使机械臂对准待抓取目标，并且在对准目标的情况下实现机械臂的自动抓取。所述无人机为四旋翼无人机，本实施例中所述无线通讯模块为wifi通讯模块

所述运动控制模块包括单片机和控制装置，所述单片机用于接收控制中心的指令，所述单片机与控制装置相连，控制装置控制机械臂的伸缩、旋转、升降。

所述控制装置包括机械横臂和产柱，所述横臂安设在产柱上，机械臂安设在机械横臂上，产柱实现机械横臂的旋转，机械横臂实现机械臂的伸缩、升降，机械臂实现自身的夹持与放开。

所述红外信号定位模块包括设置在抓取目标上的红外发射信号源以及安设在机械臂上的红外信号接收源。

所述自动取放过程具体实现过程如下：

S1、目标物品的准确抓取。无人机在远程控制中心的指令下，飞至目标区域。无人机在热源红外探测模块获取到目标物品的精确位置后，航行至目标点上空，单片机会控制机械臂实施伸缩、旋转和升降等系列动作，通过红外信号定位模块的反馈实现自动抓取目标物品。

S2、投放点的精准定位，此处投放点是落水人员所在的位置。控制中心将目标的大致位置信息发送给无人机，同时发送飞行指令。无人机通过wifi通讯模块接收信息，航行至目标区域。进入区域后，无人机通过搭载的热源红外探测模块精准定位落水目标，最终使无人机驶抵准确的目标点。

S3、救援物资的精准投放。热源红外探测模块获取到落水目标的准确位置后，会将落水目标的位置信息发送给运动控制模块的单片机。运动控制模块中的单片机会根据信息内容控制机械臂运动，将救援物资精准地投放到落水目标处。

S4、无人机对水上目标的持续跟踪。投放救援物资后，无人机上的热源红外探测模块会实时定位、跟踪落水目标，并采集落水目标的相关信息。上述信息通过无人机上的wifi通讯模块传送回控制中心，便于远程控制中心掌握落水目标的动态实况。

Claims (3)

1.一种面向水上搜救的无人机自动取放装置，其特征在于：包括通讯模块、定位模块、无人机、取放模块、控制中心，定位模块包括热源红外探测模块，所述热源红外探测模块用于获取水上搜救目标的位置信息，并通过通讯模块发送至控制中心，控制中心控制无人机飞行至水上搜救目标点上空，取放模块包括运动控制模块、机械臂和红外信号定位模块，所述运动控制模块用于控制机械臂对目标物品的抓取与放下，所述红外信号定位模块用于检测待抓取目标发出的信号，以便使机械臂对准待抓取目标，并且在对准目标的情况下实现机械臂的自动抓取，所述运动控制模块包括单片机和控制装置，所述单片机用于接收控制中心的指令，所述单片机与控制装置相连，控制装置控制机械臂的伸缩、旋转、升降，所述控制装置包括机械横臂和产柱，所述机械横臂安设在产柱上，机械臂安设在机械横臂上，产柱实现机械横臂的旋转，机械横臂实现机械臂的伸缩、升降，机械臂实现自身的夹持与放开，所述红外信号定位模块包括设置在抓取目标上的红外发射信号源以及安设在机械臂上的红外信号接收源；

所述无人机自动取放过程具体实现过程如下：

S1、目标物品的准确抓取，无人机在控制中心的指令下，飞至目标区域，无人机在红外信号定位模块获取到目标物品的精确位置后，航行至目标点上空，单片机会控制机械臂实施伸缩、旋转和升降，通过红外信号定位模块的反馈实现自动抓取目标物品；

S2、投放点的精准定位，此处投放点是搜救目标所在的位置，控制中心将搜救目标的位置信息发送给无人机，同时发送飞行指令，无人机通过通讯模块接收信息，航行至目标区域，进入区域后，无人机通过搭载的热源红外探测模块精准定位搜救目标，最终使无人机驶抵准确的目标点；

S3、救援物资的精准投放，热源红外探测模块获取到搜救目标的准确位置后，会将搜救目标的位置信息发送给运动控制模块的单片机，运动控制模块中的单片机会根据信息内容控制机械臂运动，将救援物资精准地投放到搜救目标处；

S4、无人机对水上搜救目标的持续跟踪，投放救援物资后，无人机上的热源红外探测模块会实时定位、跟踪搜救目标，并采集搜救目标的相关信息，上述信息通过无人机上的通讯模块传送回控制中心，便于控制中心掌握搜救目标的动态实况。

2.根据权利要求1所述的无人机自动取放装置，其特征在于：所述无人机为四旋翼无人机。

3.根据权利要求1或2所述的无人机自动取放装置，其特征在于：所述通讯模块为wifi通讯模块。