CN117048865B - 一种无人机挂载激光测距装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机挂载激光测距装置，包括用于无人机本体的激光测距传感器。该装置包括定位件、第一调节件、第二调节件和安装件；定位件连接于无人机本体，第一调节件具有相对的固定端和工作端，固定端连接于定位件，工作端连接于安装件，第一调节件用于带动安装件转动；第二调节件具有相对的安装端和传动端，安装端连接于安装件，传动端连接于激光测距传感器，第二调节件用于带动激光测距传感器转动。由此，解决了现有技术中无人机飞行时对环境检测结果不准确、避障能力差，导致无人机容易毁损的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，涉及一种无人机挂载激光测距装置。
背景技术
无人机在进行高空作业时，主要是通过控制器对无人机的飞行轨迹和飞行状态进行控制。然而，无人机的飞行环境较为复杂，因对环境检测结果不准确，致使无人机反应不及时，极为容易触碰到建筑物、石头或者树枝，导致无人机出现撞机毁损、掉落至水中或其他未知区域以及挂枝的情况，不仅无法有效完成既定任务（例如摄像任务或者喷淋灌溉任务），还容易出现机毁或数据遗失的情况。
基于上述技术问题，还需要提供一种更为合理的技术方案，以解决现有技术中无人机飞行时对环境检测结果不准确、避障能力差，导致无人机容易毁损的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机挂载激光测距装置，以解决现有技术中无人机飞行时对环境检测结果不准确、避障能力差，导致无人机容易毁损的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种无人机挂载激光测距装置，包括该装置包括定位件、第一调节件、第二调节件和安装件；
所述定位件连接于所述无人机本体，所述第一调节件具有相对的固定端和工作端，所述固定端连接于所述定位件，所述工作端连接于所述安装件，所述第一调节件用于带动所述安装件转动；
所述第二调节件具有相对的安装端和传动端，所述安装端连接于所述安装件，所述传动端连接于所述激光测距传感器，所述第二调节件用于带动所述激光测距传感器转动。
在一种可能的设计中，所述安装件包括锁紧件、定位座和连接于所述定位座的夹持座，所述定位座连接于所述第二调节件，所述夹持座沿竖直方向上形成有纵向贯穿的沟槽，且所夹持座的两侧分别设有与所述锁紧件相适配的安装孔；
所述第一调节件的工作端插设于所述沟槽中；所述锁紧件插设于所述安装孔中，并使得分割为两瓣的夹持座能够夹紧所述工作端。
可以实现激光测距传感器的安装，并且便于安装和维护，具有较好的灵活性和实用性。具体地，当需要调节激光测距传感器的位置时，可以使锁紧件松动，由此解除对夹持座的锁定，在这种情况下，可以根据实际使用需求灵活地调节第一调节件的工作端的位置，然后再将锁紧件锁紧，故此实现对第一调节件的锁定和安装。
在一种可能的设计中，所述夹持座上设有避让槽，所述避让槽具有倾斜面和平行于所述沟槽的平面，所述安装孔设置于所述平面上。
斜面的设计，可以形成更大的安装空间，从而有益于将锁定件快速有效地插设至安装孔，并且方便对锁定件进行调节。平面的设计，有益于增大锁紧件，例如螺母和螺杆的螺帽与平面之间的接触面积，进而保证对夹持座的抵紧效果。同时，还能够根据观察缝隙来判断锁紧情况，具有较好的实用性。
在一种可能的设计中，倾斜面与平面之间夹角为钝角，该钝角的角度α为110°~150°。
在一种可能的设计中，所述沟槽中设有凸向外侧的弧形槽；所述工作端形成为杆状结构并插设于所述弧形槽中。
在一种可能的设计中，所述夹持座包括两瓣对称设置的子夹座，两个子夹座之间的间隙形成为所述沟槽；所述定位座上设有卡槽；两个子夹座的一端卡设于所述卡槽中。
在一种可能的设计中，所述定位件的顶部设有外螺纹；所述无人机本体上设有基座，所述基座上设有与所述外螺纹相适配的内螺孔，所述定位件的顶部螺接于所述基座。
在一种可能的设计中，所述基座上设有定位孔，所述定位孔的轴线垂直于所述内螺孔的轴线；所述定位件的顶部设有限位孔；
该装置还包括锁定螺钉，所述锁定螺钉插设于所述定位孔中；当所述定位件紧拧于所述内螺孔中时，所述锁定螺钉能够刚好插设于所述限位孔中并螺接于所述限位孔。
这样一来，可以通过螺纹连接的方式实现定位件的基础定位。而通过锁定螺钉的设置，可以阻止定位件转动，从而进一步紧固定位件。这样的作用在于，通过保证定位件位置的稳固性，使得第一调节件能够将动力平稳输出，使得安装件能够在第一调节件的驱动下也平稳转动，实现对激光测距传感器位置的精确调节。
在一种可能的设计中，所述第一调节件配设为第一微型电机；所述第二调节件配设为第二微型电机。
在一种可能的设计中，所述装置还包括控制器，所述控制器通信连接于所述无人机本体、所述无人机本体上的拍摄仪器、所述激光测距传感器、所述第一调节件和所述第二调节件，以根据所述拍摄仪器和所述激光测距传感器传输的信息，对应地控制所述无人机本体、所述第一调节件和所述第二调节件的工作状态。
在一种可能的设计中，所述拍摄仪器通过调位器连接于所述无人机本体，所述调位器用于调节所述拍摄仪器的俯仰角；
所述激光测距传感器位于所述拍摄仪器的背面，且两者之间设有间距，所述间距的距离为：当所述激光测距传感器和所述拍摄仪器均向内倾时，两者之间不会发生干涉。
在一种可能的设计中，调位器包括连杆组件和气缸，拍摄仪器可转动地连接于连杆组件，气缸的一端可转动地连接于无人机本体，另一端可转动地连接于拍摄仪器，从而通过气缸的伸缩实现对拍摄仪器俯仰角度的调节。
通过上述技术方案，可以将激光测距传感器搭载于无人机本体上，在这种情况下，可以通过激光测距传感器来检测无人机本体在当前环境中相对于障碍物的距离，由此根据该距离信息反向地调节无人机本体的飞行速度、飞行时间、飞行姿态和飞行角度等姿态，由此使得无人机能够有效避障，防止发生碰撞而影响无人机本体的正常使用，进而实现在空中的自由飞行。而基于第一调节件和第二调节件的设置，可以实现对激光测距传感器位置的多角度、多位置调节，由此准确地判断无人机本体的当前位置信息，保障无人机本体在飞行过程中的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的无人机挂载激光测距装置在一种视角下的立体结构示意图；
图2是本发明提供的无人机挂载激光测距装置在另一种视角下的主视结构示意图；
图3是图2中A部分的结构放大示意图。
上述附图中：1-无人机本体，2-激光测距传感器，3-拍摄仪器，4-第一调节件，5-第二调节件，6-安装件，61-锁紧件，62-定位座，63-夹持座，64-避让槽，65-沟槽，66-弧形槽，7-基座，8-调位器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明做进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
根据本公开的第一方面，提供了一种无人机挂载激光测距装置，包括用于无人机本体的激光测距传感器。其中，图1至图3示出了其中一种具体实施方式。
参阅图1至图3所示，该无人机挂载激光测距装置包括定位件、第一调节件4、第二调节件5和安装件6；定位件连接于无人机本体1，第一调节件4具有相对的固定端和工作端，固定端连接于定位件，工作端连接于安装件6，第一调节件4用于带动安装件6转动；第二调节件5具有相对的安装端和传动端，安装端连接于安装件6，传动端连接于激光测距传感器2，第二调节件5用于带动激光测距传感器2转动。
通过上述技术方案，可以将激光测距传感器2搭载于无人机本体1上，在这种情况下，可以通过激光测距传感器2来检测无人机本体1在当前环境中相对于障碍物的距离，由此根据该距离信息反向地调节无人机本体1的飞行速度、飞行时间、飞行姿态和飞行角度等姿态，由此使得无人机能够有效避障，防止发生碰撞而影响无人机本体1的正常使用，进而实现在空中的自由飞行。而基于第一调节件4和第二调节件5的设置，可以实现对激光测距传感器2位置的多角度、多位置调节，由此准确地判断无人机本体1的当前位置信息，保障无人机本体1在飞行过程中的安全性。
需要说明的是，在本公开中，“内”、“外”是指相对于零部件轮廓的内外而言的。文中所使用的“第一”、“第二”等序数词仅为了区别一个特征和另一个特征，不具有重要性和顺序性，不能够因此理解为对技术特征的限定。
在本公开提供的一种示例性实施方式中，安装件6包括锁紧件61、定位座62和连接于定位座62的夹持座63，定位座62连接于第二调节件5，夹持座63沿竖直方向上形成有纵向贯穿的沟槽65，且所夹持座63的两侧分别设有与锁紧件61相适配的安装孔；第一调节件4的工作端插设于沟槽65中；锁紧件61插设于安装孔中，并使得分割为两瓣的夹持座63能够夹紧工作端。
这样设计，可以实现激光测距传感器2的安装，并且便于安装和维护，具有较好的灵活性和实用性。具体地，当需要调节激光测距传感器2的位置时，可以使锁紧件61松动，由此解除对夹持座63的锁定，在这种情况下，可以根据实际使用需求灵活地调节第一调节件4的工作端的位置，然后再将锁紧件61锁紧，故此实现对第一调节件4的锁定和安装。
具体地，锁紧件61可以配设为螺杆和螺母，由此通过两者的螺纹配合实现对夹持座63的压紧，进而对第一调节件4的稳固夹持。
而在其他实施例中，安装孔可以配设为螺纹孔，在这种情况下，锁紧可以配设为螺钉或者螺栓，对此本领域技术人员可以根据实际需求灵活地配设螺杆和螺母的参数。
在本公开提供的一种示例性实施方式中，夹持座63上设有避让槽64，避让槽64具有倾斜面和平行于沟槽65的平面，安装孔设置于平面上。斜面的设计，可以形成更大的安装空间，从而有益于将锁定件快速有效地插设至安装孔，并且方便对锁定件进行调节。平面的设计，有益于增大锁紧件61，例如螺母和螺杆的螺帽与平面之间的接触面积，进而保证对夹持座63的抵紧效果。同时，还能够根据观察缝隙来判断锁紧情况，具有较好的实用性。
在本公开中，倾斜面与平面之间夹角为钝角，具体的，该钝角的角度α为110°~150°。
在一种优选的实施例中，倾斜面与平面之间的夹角为120°。而在其他实施例中，两者之间的夹角还可以是110°、125°、135°、140°、150°等任意合适的角度。
在本公开提供的一种实施例中，沟槽65中设有凸向外侧的弧形槽66；工作端形成为杆状结构并插设于弧形槽66中。这样设置，可以使得弧形槽66的内壁能够紧贴于工作端的外周面，从而提高对该工作端的夹紧效果。
在本公开提供的一种实施例中，夹持座63包括两瓣对称设置的子夹座，两个子夹座之间的间隙形成为沟槽65；定位座62上设有卡槽；两个子夹座的一端卡设于卡槽中。这样设计，一方面便于安装和维护，另一方面还能够更好的适应和夹紧第一调节件4的工作端，由此保证对工作端的抵压效果。
作为一种选择，定位件的顶部设有外螺纹；无人机本体1上设有基座7，基座7上设有与外螺纹相适配的内螺孔，定位件的顶部螺接于基座7。这样一来，可以通过螺纹连接的方式实现定位件与无人机本体1之间的快速安装和拆卸，具有较好的灵活性和实用性。
作为另一种选择，定位件的顶部设有卡头，基座7上设有与该卡头相适配的卡槽，此时卡头可以插设于该卡槽中，从而保持定位件相对于无人机本体1的位置。在此基础上，可以通过注胶的方式提高卡头与卡槽之间的连接强度。
进一步地，基座7上设有定位孔，定位孔的轴线垂直于内螺孔的轴线；定位件的顶部设有限位孔；该装置还包括锁定螺钉，锁定螺钉插设于定位孔中；当定位件紧拧于内螺孔中时，锁定螺钉能够刚好插设于限位孔中并螺接于限位孔。这样一来，可以通过螺纹连接的方式实现定位件的基础定位。而通过锁定螺钉的设置，可以阻止定位件转动，从而进一步紧固定位件。这样的作用在于，通过保证定位件位置的稳固性，使得第一调节件4能够将动力平稳输出，使得安装件6能够在第一调节件4的驱动下也平稳转动，实现对激光测距传感器2位置的精确调节。
在本公开中，第一调节件4配设为第一微型电机；第二调节件5配设为第二微型电机。由此，通过这两个微型电机的转动，实现对激光测距传感器2位置的多方位调节，使其可以准确地测得当前无人机本体1相对于障碍物的位置，由此对无人机的位置进行及时有效的调节，使得无人机本体1可以顺利地在空中完成各项作业。
在本公开提供的一种示例性实施方式中，装置还包括控制器，控制器通信连接于无人机本体1、无人机本体1上的拍摄仪器3、激光测距传感器2、第一调节件4和第二调节件5，以根据拍摄仪器3和激光测距传感器2传输的信息，对应地控制无人机本体1、第一调节件4和第二调节件5的工作状态。
例如，在测得无人机本体1距离障碍物比较近的情况下，可以迅速地调节无人机的飞行速度，并及时刹车，从而匀速缓慢落地，由此减少对无人机本体1的影响；而在对一些复杂环境进行摄像时，通过第一调节件4和第二调节件5的配合，能够对盲区的信息也进行准确提取，可以准确地识别障碍物或者目标识别物的轮廓和形状，而控制器则根据获取的信息，对无人机本体1的飞行状态发出相应指令，使得无人机及时进行例如转弯、减速、上升飞行或者下降飞行等飞行状态的调节。
应当理解，对于本文中出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况。
在本公开中，拍摄仪器3通过调位器8连接于无人机本体1，调位器8用于调节拍摄仪器3的俯仰角；激光测距传感器2位于拍摄仪器3的背面，且两者之间设有间距，间距的距离为：当激光测距传感器2和拍摄仪器3均向内倾时，两者之间不会发生干涉。
需要说明的是，在本公开中，调位器8包括连杆组件和气缸，拍摄仪器3可转动地连接于连杆组件，气缸的一端可转动地连接于无人机本体1，另一端可转动地连接于拍摄仪器3，从而通过气缸的伸缩实现对拍摄仪器3俯仰角度的调节。
当时，该调位器8也可以配设为现有技术中其他任意合适的能够实现俯仰角调节的装置或者仪器，对此，本领域技术人员可以在现有技术的基础上进行常规性改进得到。
在本公开中，控制器是一种集成电路芯片，其具有信号的处理能力。在实现过程中，上述功能可以通过控制器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
在其他实施例中，上述的控制器还可以是通用处理器，包括中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific IntegratedCircuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。对此，本领域技术人员可以在现有技术的基础上进行常规性改进得到。
进一步地，无人机本体1、拍摄仪器3、激光测距传感器2、第一调节件4、第二调节件5和控制器可以是通过GPRS、WiFi、蓝牙等各种本领域公知的无线传输协议实现数据的传输，从而减少信号线的铺设。当然，也可以通过通信线缆等实现数据的有线传输，本发明对此不做限制。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (9)
1.一种无人机挂载激光测距装置，包括用于无人机本体（1）的激光测距传感器（2），其特征在于，该装置包括定位件、第一调节件（4）、第二调节件（5）和安装件（6）；
所述定位件连接于所述无人机本体（1），所述第一调节件（4）具有相对的固定端和工作端，所述固定端连接于所述定位件，所述工作端连接于所述安装件（6），所述第一调节件（4）用于带动所述安装件（6）转动；
所述第二调节件（5）具有相对的安装端和传动端，所述安装端连接于所述安装件（6），所述传动端连接于所述激光测距传感器（2），所述第二调节件（5）用于带动所述激光测距传感器（2）转动；
所述安装件（6）包括锁紧件（61）、定位座（62）和连接于所述定位座（62）的夹持座（63），所述定位座（62）连接于所述第二调节件（5），所述夹持座（63）沿竖直方向上形成有纵向贯穿的沟槽（65），且所夹持座（63）的两侧分别设有与所述锁紧件（61）相适配的安装孔；
所述第一调节件（4）的工作端插设于所述沟槽（65）中；所述锁紧件（61）插设于所述安装孔中，并使得分割为两瓣的夹持座（63）能够夹紧所述工作端。
2.根据权利要求1所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述夹持座（63）上设有避让槽（64），所述避让槽（64）具有倾斜面和平行于所述沟槽（65）的平面，所述安装孔设置于所述平面上。
3.根据权利要求1所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述沟槽（65）中设有凸向外侧的弧形槽（66）；所述工作端形成为杆状结构并插设于所述弧形槽（66）中。
4.根据权利要求1所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述夹持座（63）包括两瓣对称设置的子夹座，两个子夹座之间的间隙形成为所述沟槽（65）；所述定位座（62）上设有卡槽；两个子夹座的一端卡设于所述卡槽中。
5.根据权利要求1所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述定位件的顶部设有外螺纹；所述无人机本体（1）上设有基座（7），所述基座（7）上设有与所述外螺纹相适配的内螺孔，所述定位件的顶部螺接于所述基座（7）。
6.根据权利要求5所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述基座（7）上设有定位孔，所述定位孔的轴线垂直于所述内螺孔的轴线；所述定位件的顶部设有限位孔；
该装置还包括锁定螺钉，所述锁定螺钉插设于所述定位孔中；当所述定位件紧拧于所述内螺孔中时，所述锁定螺钉能够刚好插设于所述限位孔中并螺接于所述限位孔。
7.根据权利要求1所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述第一调节件（4）配设为第一微型电机；所述第二调节件（5）配设为第二微型电机。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器通信连接于所述无人机本体（1）、所述无人机本体（1）上的拍摄仪器（3）、所述激光测距传感器（2）、所述第一调节件（4）和所述第二调节件（5），以根据所述拍摄仪器（3）和所述激光测距传感器（2）传输的信息，对应地控制所述无人机本体（1）、所述第一调节件（4）和所述第二调节件（5）的工作状态。
9.根据权利要求8所述的无人机挂载激光测距装置，其特征在于，所述拍摄仪器（3）通过调位器（8）连接于所述无人机本体（1），所述调位器（8）用于调节所述拍摄仪器（3）的俯仰角；
所述激光测距传感器（2）位于所述拍摄仪器（3）的背面，且两者之间设有间距，所述间距的距离为：当所述激光测距传感器（2）和所述拍摄仪器（3）均向内倾时，两者之间不会发生干涉。
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