CN113636080B - 一种空中喷涂作业飞行机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空中喷涂作业飞行机器人，属于人工智能AI应用和机器人学的航空智能高端装备领域。包括有人工智能部、飞行部、喷涂部、抗紊谐振阻尼机构，飞行部与喷涂部通过所述抗紊谐振阻尼机构连接。飞行部与喷涂部之间设置抗紊谐振阻尼机构来协调飞行作业与喷涂作业的一体鲁棒性并缓冲喷涂部进行喷涂作用时对飞行机器人产生的回馈力，提高装置的飞行作业稳定性，保障飞行作业机器人平稳飞行作业和平稳空中悬停作业；喷涂部上设置有山字形喷射器，能够在喷涂作用过程中进行实时拍摄及对墙体和门窗的智能识别，便于掌握喷涂实时情况及提高喷涂的准确性；抗紊谐振阻尼机构填充一定压强的氮气形成氮气弹簧，协调飞行作业和喷涂作业的一体鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于人工智能应用和机器人学的航空智能高端装备领域，特别涉及一种空中喷涂作业飞行机器人。
背景技术
飞行作业一体机器人首先，纠正一个绝大部分人先入为主的，对产品与技术，错误的印象和描述：——本专利和项目(产品与技术)：不能简单机械地理解为：无人机UAV+喷涂装置的一种设备)；——而应该正确地理解为：智能作业并且自主飞行的一体化机器人Flybot，其核心技术与核心竞争力是：人工智能(AI)应用。主要技术是：人工智能AI、机器人学(Robotics)，抗紊谐振阻尼腔体(作业和飞行两种震动的一体鲁棒性，达效飞行器平稳飞行作业和平稳空中悬停作业和飞行作业)，工业设计，绿色防水环保涂料(耗材)，CMF，增强现实AR与超声波山字形喷涂枪等。
其中，清洗喷涂飞行作业一体机器人飞行一体机器人可用于对高空的大厦玻璃进行喷涂、除锈、清洁的飞行作业一体机器人，广泛应用于大厦玻璃清理、还包括军舰、潜艇、飞机等大型机器和设备的立面)的喷涂/除锈/清洁。以及将涂料耗材更换为：含能<微型爆炸>高效清洁剂(绿色化学)，对喷涂枪适当改造：便可用于高空玻璃幕墙的清洗飞行作业。如果将涂料耗材更换为：液态二氧化碳等灭火耗材，对喷涂枪适当改造：便可用于高空火灾的飞行灭火等场合，具有智能化、高效性，且能够降低高危空间对人的潜在伤害和伤亡。飞行作业一体机器人作业过程中需要保持稳定、平稳。清洗喷涂飞行作业一体机器人由于清洗过程中需要压缩机提供高压喷涂，压缩机在工作过程中震动较大(与飞行震动有显著的区别)，为了达到飞行与喷涂两种作业的一体鲁棒性，以及喷涂墙面会产生较大的回馈力，会导致飞行作业一体机器人飞行作业的一体机器人的紊乱飞行和紊乱喷涂，乃至坠毁。所以特别设计了抗紊谐振阻尼腔体来解决以上的飞行作业难题；另外，现有的清洗喷涂飞行作业一体机器人的只具有单纯的喷涂功能，不能便于掌握喷涂地点的实时情况，以及对门窗的识别，不能实现的精准的喷涂作业。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种空中喷涂作业飞行机器人，该机器人能够提高整个飞行作业装置的鲁棒性，保障飞行器稳定飞行作业和平稳空中悬停作业；
本发明的另一个目的在于提供一种空中喷涂作业飞行机器人，该机器人设置有山字形喷射器，能够在喷涂作用过程中进行拍摄及墙体与门窗的智能识别，便于掌握喷涂实时情况及提高喷涂的准确性；
本发明的最后一个目的是提供一种空中喷涂作业飞行机器人，该飞行器结构简单、稳固，安装方便，便于推广和使用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种空中喷涂作业飞行机器人，该机器人包括有飞行部、喷涂部，所述飞行部与喷涂部之间设置有用于协调飞行作业与喷涂作业一体鲁棒性的抗紊谐振阻尼机构，所述飞行部与喷涂部通过所述抗紊谐振阻尼机构连接。抗紊谐振阻尼机构能够协调飞行和喷涂两种作业的振动达到飞行作业的一体鲁棒性并缓冲喷涂部回馈力，防止飞行作业一体机器人发生飞行作业紊乱，乃至坠机。
进一步地，所述飞行部与喷涂部之间设置有中空的连接部，所述连接部包括有上连接部与下连接部，所述上连接部与飞行部的中部连接，所述下连接部与喷涂部的中部连接，且所述上连接部与下连接部通过所述抗紊谐振阻尼机构连接。在本发明中，通过连接部将飞行部与喷涂部的中间部位连接，能够使整个飞行作业一体机器人更加具备飞行作业的一体鲁棒性。
进一步地，该机器人还包括有智能飞行作业人工智能AI部、喷涂耗材部、飞行作业动力部、通信数据链部等。
进一步地，所述抗紊谐振阻尼机构包括有密封橡胶弹性套、非接触连接结构，所述密封橡胶弹性套内填充有氮气形成抗紊谐振阻尼腔体，所述非接触连接结构密封在抗紊谐振阻尼腔体内并与所述氮气配合形成弹性抗紊谐振阻尼结构。
进一步地，所述非接触连接结构包括有倒T字形连接杆、凹字形连接杆，倒T字形连接杆的上端与上连接部连接，所述凹字形连接杆的下端与下连接部连接，所述倒T字形连接杆的下端设置在凹字形连接杆的凹槽内，且倒T字形连接杆与凹字形连接杆之间通过氮气阻隔。在本发明中，氮气填充在倒T字形连接杆与凹字形连接杆之间，能够使喷涂作业和飞行作业两种作业震动具备一体鲁棒性，也即飞行喷涂作业的协调稳定一体，还能够吸纳喷涂部在喷涂作业时对飞行作业一体机器人形成的回馈力，达效飞行器平稳飞行作业和平稳空中悬停作业。
进一步地，所述氮气包括有一定压强，一定压强的氮气性能稳定、易于保存，利用弹性作用在密封橡胶弹性套内能够形成氮气弹簧，具有优异的抗紊谐振阻尼效果也即——飞行与喷涂两种作业的一体鲁棒性并吸纳喷涂作业的回馈力。
进一步地，所述飞行部包括有飞行盘架、飞行动力源，所述飞行盘架上设置有一个以上的飞行桨，所述飞行动力源与飞行桨驱动连接。
进一步地，所述飞行盘架的外围还设置有一圈用于保护飞行桨的防护罩壳，所述防护罩壳采用碳纤维、铝合金等材料制成。
进一步地，所述飞行动力源设置在上连接部内，所述飞行动力源包括有锂电池电源、氢电池电源。
进一步地，所述飞行桨的数量为单数，其中一个飞行桨设置在飞行盘架的中心，其余飞行桨对称设置在飞行盘架上；或，所述飞行桨的数量为双数，所述飞行桨对称设置在飞行盘架上。
进一步地，所述飞行桨上设置有一个以上的飞行桨叶，所述飞行桨叶采用碳纤维材料制成。
进一步地，所述飞行盘架的中部与上连接部固定连接，所述飞行盘架上还设置有用于信号和数据链接收与传输的通讯天线。
进一步地，所述喷涂部包括有储料罐也即涂料存储槽罐、喷涂动力源，所述储料罐上设置有山字形喷射器，所述喷涂动力源与山字形喷射器驱动连接，所述储料罐的下方设置有空气压缩机，所述山字形喷射器与空气压缩机连通。空气压缩机中包含有压力计等附件。
进一步地，所述喷涂部还包括有一个以上的支撑腿，所述支撑腿均匀设置在储料罐的下方形成支撑结构，所述支撑腿上还设置有弹性缓冲垫。
进一步地，所述储料罐为四方体形结构，所述储料罐的角均设置为倒圆角结构。
进一步地，所述喷涂动力源包括有锂电池电源、氢电池电源。
进一步地，所述山字形喷射器包括有喷射组件、AR相机组件、用于识别墙体与门窗的超声波传感器智能识别组件，所述喷射组件、AR相机组件、超声波传感器智能识别组件连接形成山字形结构。
进一步地，所述喷射组件包括有主杆，所述AR相机组件、超声波传感器智能识别组件均包括有侧杆，所述侧杆为L形结构，且侧杆的一端与主杆连接。
进一步地，所述喷射组件还包括有高压智能喷头，所述高压智能喷头上连接有开关控制阀门，所述开关控制阀门微型伺服电机控制。
进一步地，所述AR相机组件还包括有AR相机，所述AR相机与所述AR相机组件上的侧杆连接。所述AR相机能够进行拍摄，视频和图片实时拍摄并传播到可视终端，便于使用者在可视终端观察空中墙体喷涂的情况，更加精确地控制喷射。
进一步地，所述超声波传感器智能识别组件还包括有超声波传感器，所述超声波传感器与超声波传感器智能识别组件上的侧杆连接。所述超声波传感器能够识别墙体和门窗，避免喷射组件喷射门窗等非墙体立面。
进一步地，所述飞行部上还设置有智能自驾控制模块，本发明中，可采用智能自驾仪作为智能自驾控制模块。所述飞行部与智能自驾控制模块连接，所述智能自驾控制模块包括有智能芯片、智能自驾仪、智能自驾传感器组件，所述智能芯片与智能自驾传感器组件连接。所述智能自驾传感器组件包括有GNSS/RTK/GPS、毫米波雷达、激光雷达、IMU传感器、双目3D/鱼眼相机。所述智能芯片内设置有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括有ROS(机器人操作系统)、通讯控制子系统、数据链。在本发明中，通过将人工智能AI、机器人学，通过多传感器融合，达到飞行器的L4智能自驾水准并可实现智能导航、自动避障、智能路径规划等功能。其中，人工智能AI包括有CNN/GNN/RNN、NLP、Transformer等为基础的各种人工智能算法Algorithm、深度学习DL、机器学习ML、计算机视觉CV、激光SLAM等技术，机器人学包含有ROS(机器人操作系统)与智能自驾仪开源系统融合创新，毫米波雷达、激光雷达、IMU、双目3D鱼眼相机、GNSS/RTK/GPS等。
本发明的优势在于，相比于现有技术：
首先，本发明通过在飞行部与喷涂部之间设置抗紊谐振阻尼机构来协调飞行作业与喷涂作业的一体鲁棒性并缓冲喷涂部进行喷涂作用时对飞行作业一体机器人产生的回馈力，提高整个飞行作业机器人装置的鲁棒性，保障飞行器稳定飞行作业和平稳空中悬停作业；
其次，本发明的喷涂部上设置有山字形喷射器，包括有喷射组件、AR相机组件、超声波传感器智能识别组件，能够在喷涂作用过程中进行AR增强现实的视频与图片拍摄并通过数据链实时传播到可视接收终端，以及超声波传感器对墙面与门窗的智能识别喷涂，只针对墙面的喷涂，便于掌握喷涂实时情况及提高喷涂的可靠性；
再次，本发明的抗紊谐振阻尼机构通过设置非接触的连接机构，并填充一定压强的氮气形成氮气弹簧，避免飞行部与喷涂部直接接触连接，能够有效地发挥飞行和喷涂两种作业的抗紊、谐振、阻尼的效果及本作业型飞行机器人一体使用的鲁棒性；
另外，本发明的飞行部设置有智能自驾控制模块，通过将人工智能AI应用与机器人学，并结合多传感器融合组件，能够实现飞行器的智能导航、智能避障、智能路径规划等智能飞行作业；
最后，本发明结构简洁、稳固，安装方便，便于推广和使用，能够极大地提高高危空间飞行喷涂作业的安全性、高效性以及智能性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A的局部放大图。
图3是本发明的山字形喷射器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
参见图1-3所示，为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种空中喷涂作业飞行机器人，该机器人包括有飞行部1、喷涂部2，所述飞行部1与喷涂部2之间设置有用于协调飞行作业与喷涂作业两种作业一体鲁棒性的抗紊谐振阻尼机构3，所述飞行部1与喷涂部2通过所述抗紊谐振阻尼机构3连接。
所述飞行部1与喷涂部2之间设置有中空的连接部，所述连接部包括有上连接部4与下连接部5，所述上连接部4与飞行部1的中部连接，所述下连接部5与喷涂部2的中部连接，且所述上连接部4与下连接部5通过所述抗紊谐振阻尼机构3连接。在本发明中，通过连接部将飞行部1与喷涂部2的中间部位连接，能够使整个机器人更加具有一体鲁棒性和飞行作业的一体平稳性。
所述抗紊谐振阻尼机构3包括有密封橡胶弹性套31、非接触连接结构32，所述密封橡胶弹性套31内填充有氮气33形成抗紊谐振阻尼腔体34，所述非接触连接结构32密封在抗紊谐振阻尼腔体34内并与所述氮气33配合形成抗紊谐振阻尼结构。
所述非接触连接结构32包括有倒T字形连接杆35、凹字形连接杆36，倒T字形连接杆35的上端与上连接部4连接，所述凹字形连接杆36的下端与下连接部5连接，所述倒T字形连接杆35的下端设置在凹字形连接杆36的凹槽内，且倒T字形连接杆35与凹字形连接杆36之间通过氮气33阻隔。在本发明中，氮气33填充在倒T字形连接杆35与凹字形连接杆36之间，避免二者直接接触，能够使喷涂作业和飞行作业两种作业达到一体的良好鲁棒性并缓冲喷涂部2在飞行喷涂作业时对飞行作业一体机器人1造成的回馈力，达效飞行器平稳飞行作业和平稳空中悬停作业。
在本发明中，所述氮气33采用一定压强的氮气，一定压强的氮气性能稳定、易于保存，利用弹性作用在密封橡胶弹性套31内能够形成氮气弹簧，具有优异的抗紊谐振阻尼效果与飞行喷涂作业一体的鲁棒性，并缓冲飞行部与喷涂部之间的回馈力。
所述飞行部1包括有飞行盘架11、飞行动力源12，所述飞行盘架11上设置有一个以上的飞行桨13，所述飞行动力源12与飞行桨13驱动连接。
所述飞行盘架11的外围还设置有一圈用于保护飞行桨13的防护罩壳14，所述防护罩壳14采用碳纤维、铝合金等材料制成。
所述飞行动力源12设置在上连接部4内，所述飞行动力源12包括有锂电池电源、或氢电池电源。
所述飞行桨13的数量六个，所述飞行桨13对称设置在飞行盘架11上。
所述飞行桨13上设置有一个以上的飞行桨叶，所述飞行桨叶采用碳纤维材料制成。
所述飞行盘架11的中部与上连接部4固定连接，所述飞行盘架11上还设置有用于信号和数据链接收与传输的通讯天线15。
所述喷涂部2包括有储料罐也即涂料存储槽罐21、喷涂动力源22，所述储料罐21上设置有山字形喷射器23，所述喷涂动力源22与山字形喷射器23驱动连接，所述储料罐21的下方设置有空气压缩机24，所述山字形喷射器23与空气压缩机24连通。
所述喷涂部2还包括有一个以上的支撑腿25，所述支撑腿25均匀设置在储料罐21的下方形成支撑结构，所述支撑腿上还设置有弹性缓冲垫26。
所述储料罐21为四方体形结构，所述储料罐21的角均设置为倒圆角结构。
所述喷涂动力源22包括有锂电池电源、或氢电池电源。
所述山字形喷射器23包括有喷射组件231、AR相机组件232、用于识别墙体与门窗的超声波传感器智能识别组件233，所述喷射组件231、AR相机组件、超声波传感器智能识别组件233连接形成山字形结构。
所述喷射组件231包括有主杆234，所述AR相机组件232、超声波传感器智能识别组件233均包括有侧杆235，所述侧杆235为L形结构，且侧杆235的一端与主杆234连接。
所述喷射组件231还包括有高压智能喷头236，所述高压智能喷头236上连接有微型伺服电机控制的开关阀门237。
所述AR相机组件232还包括有AR相机238，所述AR相机238与所述AR相机组件232上的侧杆235连接。所述AR相机能够进行拍摄，便于使用者在下方观察墙体的情况，更加精确地控制喷射。
所述超声波传感器智能识别组件233还包括有超声波传感器239，所述超声波传感器239与超声波传感器智能识别组件233上的侧杆235连接。所述超声波传感器239能够通过计算机视觉CV智能识别墙体和门窗，避免喷射组件231喷射门窗。
所述飞行部1上还设置有智能自驾控制模块，所述飞行部1与智能自驾控制模块连接，所述智能自驾控制模块包括有智能芯片16、智能自驾传感器组件17，所述智能芯片16与智能自驾传感器组件17连接。所述智能自驾传感器组件17包括有GPS、毫米波雷达、激光雷达、IMU传感器、鱼眼相机。所述智能自驾传感器组件17包括GNSS/RTK/GPS传感器、毫米波雷达、激光雷达、IMU传感器、双目3D/鱼眼相机。所述智能芯片内设置有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括有ROS、通讯控制子系统、数据链。在本发明中，通过将人工智能AI应用与机器人学相结合，通过多传感器融合，达到飞行器的L4智能自驾水准并可实现智能导航、智能避障、智能路径规划。其中，人工智能AI应用包括有CNN/GNN/RNN、NLP、Transformer等基础的各种人工智能算法Algorithm、深度学习DL、机器学习ML、计算机视觉CV、V-SLAM等，机器人学包含有ROS(机器人操作系统)、毫米波雷达、激光雷达、IMU、双目3D/鱼眼相机、GNSS/RTK/GPS等。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，该机器人包括有飞行部、喷涂部，所述飞行部与喷涂部之间设置有用于协调飞行作业与喷涂作业鲁棒性的抗紊谐振阻尼机构，所述飞行部与喷涂部通过所述抗紊谐振阻尼机构连接；
所述抗紊谐振阻尼机构包括有密封橡胶弹性套、非接触连接结构，所述密封橡胶弹性套内填充有氮气形成抗紊谐振阻尼腔体，所述非接触连接结构密封在抗紊谐振阻尼腔体内并与所述氮气配合形成弹性抗紊谐振阻尼结构；
所述飞行部与喷涂部之间设置有中空的连接部，所述连接部包括有上连接部与下连接部，所述上连接部与飞行部的中部连接，所述下连接部与喷涂部的中部连接，且所述上连接部与下连接部通过所述抗紊谐振阻尼机构连接；
所述非接触连接结构包括有倒T字形连接杆、凹字形连接杆，倒T字形连接杆的上端与上连接部连接，所述凹字形连接杆的下端与下连接部连接，所述倒T字形连接杆的下端设置在凹字形连接杆的凹槽内，且倒T字形连接杆与凹字形连接杆之间通过氮气阻隔。
2.如权利要求1所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述飞行部包括有飞行盘架、飞行动力源，所述飞行盘架上设置有一个以上的飞行桨，所述飞行动力源与飞行桨驱动连接，所述飞行盘架的外围还设置有一圈用于保护飞行桨的防护罩壳，所述飞行盘架上还设置有用于信号和数据链接收与传输的通讯天线。
3.如权利要求1所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述喷涂部包括有储料罐、喷涂动力源，所述储料罐上设置有山字形喷射器，所述喷涂动力源与山字形喷射器驱动连接，所述储料罐的下方设置有空气压缩机，所述山字形喷射器与空气压缩机连通。
4.如权利要求3所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述喷涂部还包括有一个以上的支撑腿，所述支撑腿均匀设置在储料罐的下方形成支撑结构，所述储料罐为四方体形结构，所述储料罐的角均设置为倒圆角结构，所述支撑腿上还设置有弹性缓冲垫。
5.如权利要求3所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述山字形喷射器包括有喷射组件、AR相机组件、用于识别墙体与门窗的超声波传感器智能识别组件，所述喷射组件、AR相机组件、超声波传感器智能识别组件连接形成山字形结构。
6.如权利要求5所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述喷射组件包括有主杆，所述AR相机组件、超声波传感器智能识别组件均包括有侧杆，所述侧杆为L形结构，且侧杆的一端与主杆连接；所述喷射组件还包括有高压智能喷头，所述高压智能喷头上连接有开关控制阀门；所述AR相机组件还包括有AR相机，所述AR相机与所述AR相机组件上的侧杆连接；所述超声波传感器智能识别组件还包括有超声波传感器，所述超声波传感器与超声波传感器智能识别组件上的侧杆连接。
7.如权利要求1所述的一种空中喷涂作业飞行机器人，其特征在于，所述飞行部上还设置有智能自驾控制模块，所述飞行部与智能自驾控制模块连接，所述智能自驾控制模块包括有智能芯片、智能自驾仪、智能自驾传感器组件，所述智能芯片、智能自驾仪与智能自驾传感器组件连接。
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