CN205524962U - 一种组合式无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种组合式无人机，本实用新型提供的组合式无人机是由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；在两架无人机上分别设置一个摄像头，即可实现双目立体视觉，便于测量深度；由于该组合式无人机可在空中飞行过程中分离成两架无人机，也可组合成该组合式无人机，相比目前用于双目立体视觉的无人机而言更适合在狭窄的地区执行任务，并且该组合式无人机的体积也比目前用于双目立体视觉的无人机小。

Description

一种组合式无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种组合式无人机。

背景技术

双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，使我们可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，这个差别，我们称作视差图像。

为了测量较远的深度，需要双目立体视觉中的两个摄像头之间有较大的距离，目前无人机用于双目立体视觉的一般需要比较宽的机体来承载，然而在无人机的应用领域，无人机执行的任务常常是需要穿越狭窄的地区，而这种无人机是难以通过较狭窄的地方。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有体积小、可拆分的组合式无人机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种组合式无人机，所述组合式无人机由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；

所述第一无人机由两个结构相同且相互平行设置的机翼和一个机身组合而成，所述第一无人机呈工字型；

所述机翼的两端均设有红外摄像头和红外发光二极管；所述红外摄像头的探头朝向与机翼的延伸方向相同且与机身垂直；所述红外发光二极管的光信号发射朝向与机翼的延伸方向相同且与机身垂直；所述机翼的两端的顶部均设有螺旋桨，所述机翼的两端的底部均设有连接装置；

所述第一无人机翻转180°后通过所述连接装置与第二无人机连接。

进一步的，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正下方。

进一步的，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正上方。

进一步的，所述连接装置为强磁铁。

进一步的，所述第一无人机上设有GPS模块。

进一步的，所述机身上设有水平向前的摄像头。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的组合式无人机是由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；在两架无人机上分别设置一个摄像头，即可实现双目立体视觉，便于测量深度；由于该组合式无人机可在空中飞行过程中分离成两架无人机，也可组合成该组合式无人机，相比目前用于双目立体视觉的无人机而言更适合在狭窄的地区执行任务，并且该组合式无人机的体积也比目前用于双目立体视觉的无人机小。

该组合式无人机可在空中飞行过程中实现组合是通过设置在第二无人机上的红外摄像头来识别设置在第一无人机上的红外发光二极管，通过图像识别实现对准，对准后通过连接装置进行对接。同时第一无人机上的红外摄像头也在识别设置在第二无人机上的红外发光二极管。

附图说明

图1为本实用新型的一种组合式无人机的主视图；

图2为本实用新型的一种组合式无人机的俯视图；

图3为本实用新型的一种组合式无人机的第一无人机的主视图；

图4为本实用新型的一种组合式无人机的第一无人机的侧视图；

1、第一无人机；2、第二无人机；

11、机翼；111、红外摄像头；112、红外发光二极管；113、螺旋桨；

12、机身；121、摄像头。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成的组合式无人机；在两架无人机上分别设置一个摄像头，即可实现双目立体视觉，便于测量深度。

请参照图1-4，本实用新型提供的一种组合式无人机，所述组合式无人机由两个结构相同且可相互分离的第一无人机1和第二无人机2组合而成；

所述第一无人机1由两个结构相同且相互平行设置的机翼11和一个机身12组合而成，所述第一无人机1呈工字型；

所述机翼11的两端均设有红外摄像头111和红外发光二极管112；所述红外摄像头111的探头朝向与机翼11的延伸方向相同且与机身12垂直；所述红外发光二极管112的光信号发射朝向与机翼11的延伸方向相同且与机身12垂直；所述机翼11的两端的顶部均设有螺旋桨113，所述机翼11的两端的底部均设有连接装置；

所述第一无人机1翻转180°后通过所述连接装置与第二无人机2连接。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的组合式无人机是由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；在两架无人机上分别设置一个摄像头，即可实现双目立体视觉，便于测量深度；由于该组合式无人机可在空中飞行过程中分离成两架无人机，也可组合成该组合式无人机，相比目前用于双目立体视觉的无人机而言更适合在狭窄的地区执行任务，并且该组合式无人机的体积也比目前用于双目立体视觉的无人机小。

进一步的，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正下方。

进一步的，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正上方。

由上述描述可知，本实用新型提供的组合式无人机是由第一无人机翻转180°后通过连接装置与第二无人机连接后组成，因此红外摄像头与红外发光二极管的位置需要一上一下的设置，其中一架无人机翻转后正好形成第一无人机的红外摄像头与第二无人机的红外发光二极管相对设置，第二无人机的红外摄像头与第一无人机的红外发光二极管相对设置。

进一步的，所述连接装置为强磁铁。

由上述描述可知，强磁铁设置在机翼两端的底部，按照上述的组合方式，第一无人机和第二无人机的强磁铁的位置正好相对设置，通过强伺服电机控制强磁铁伸出进行对接。

进一步的，所述第一无人机上设有GPS模块。

由上述描述可知，在空中组合过程中，首先通过GPS模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于GPS模块的精度有限，无法实现精准对位，再结合在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。

进一步的，所述机身12上设有水平向前的摄像头121。

由上述描述可知，该摄像头用来采集图像数据，两架无人机组合可形成双目立体视觉，提高数据的获取精度。

请参阅图1-4，实施例一为：

本实用新型提供的一种组合式无人机，所述组合式无人机由两个结构相同且可相互分离的第一无人机1和第二无人机2组合而成；

所述第一无人机1由两个结构相同且相互平行设置的机翼11和一个机身12组合而成，所述第一无人机1呈工字型；

所述机翼11的两端均设有红外摄像头111和红外发光二极管112；所述红外摄像头111的探头朝向与机翼11的延伸方向相同且与机身12垂直；所述红外发光二极管112的光信号发射朝向与机翼11的延伸方向相同且与机身12垂直；所述机翼11的两端的顶部均设有螺旋桨113，所述机翼11的两端的底部均设有连接装置；

所述第一无人机1翻转180°后通过所述连接装置与第二无人机2连接。

其中，在无人机飞行过程中进行分离后对接的过程如下：

1、第二无人机获取第一无人机的定位信息并根据所述定位信息与第一无人机进行粗对准；

2、第二无人机上的红外摄像头捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

3、第二无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

4、第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

5、精对准后，第一无人机和第二无人机上通过强磁铁进行对接。

上述以第二无人机的红外摄像头来识别第一无人机的红外发光二极管发出的红外光信号为例，同时第一无人机的红外摄像头也在识别第二无人机的红外发光二极管发出的红外光信号，具体如下：

第一无人机获取第二无人机的定位信息并根据所述定位信息与第二无人机进行粗对准；

第一无人机上的红外摄像头捕捉所述第二无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第一无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第一无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置。

对接后的两架无人机形成本实用新型提供的组合式无人机，通过私有网络进行通信，相互传输两个前方的摄像头捕捉到的图像，协同处理，实现深度的测量。

其中，所述红外发光二极管发射25Hz正弦波调制强度的红外光信号。所述红外摄像头以100帧/秒的速度捕捉红外光信号，能够分辨出无人机发出的25Hz正弦波调制的红外光信号。

所述对接的过程为通过强伺服电机控制强磁铁伸出进行对接。通过强伺服电机控制伸出和收回强磁铁，开关打开则伸出强磁铁实现对接，关闭则收回强磁铁实现分离。

1、两架无人机为“工”字型，无人机的头部安装固定摄像头，水平向前，该摄像头用于正常获取图像数据；在对接时，其中一架无人机螺旋桨桨叶在轴的上方，另一架无人机螺旋桨桨叶在螺旋桨下方；

2、每架无人机的四个轴的端点处分别安装：红外摄像头(用于自动对齐)、强磁铁(用于自动连接)、红外发光二极管(用于发送对齐信号)；

3、在飞行过程中，红外发光二极管发射25Hz正弦波调制强度的红外光信号；

4、红外摄像头以100帧/秒的速度捕捉信号，能够分辨出无人机发出的25Hz正弦波调制的红外光信号；

5、飞行过程中，两架无人机通过GPS实现粗对准，对准精度为3m，再利用机臂上的红外摄像头和红外发光二极管实现精对准，缓慢接近，最后利用强磁铁对接成功；

6、对接成功后，两架无人机通过私有网络通信，相互传输两个前方的摄像头捕捉到的图像，协同处理，实现深度的测量。

其中，在实现精准对接的过程中，第二无人机上的右前臂摄像头可以捕捉第一无人机上的左前臂上的红外LED上发出的红外光信号，并识别它的位置，通过微调无人机的空间位置，将第二无人机左前臂的红外LED发出的红外光信号移到红外摄像头捕捉到的图像中央，实现精对准，其他的红外摄像头(多个红外摄像头的情况)也按照同样原理实现精对准。

微调无人机的空间位置具体为：

1、第二无人机通过红外摄像头可找到第一无人机发出的红外光信号在图像中的位置，通过调节相对位置，将第二无人机的红外摄像头捕捉到的图像中的红外光信号移动到图像正中间；

2、同理，当第二无人机的红外摄像头识别第一无人机发出的红外光信号时，第一无人机的红外摄像头也在设备第二无人机发出的红外光信号，若遇到矛盾，则求平均(比如第二无人机的红外摄像头识别结果是往前移动1m，第一无人机的红外摄像头识别结果是往前移动0.5m，那么最后决策往前移动(1+0.5)/2m)；

3、当第一无人机和第二无人机的红外摄像头的图像中的红外光信号的面积达到阈值(这个值由选择的红外LED大小和发光强度决定)，认为精对准完成，打开开关使两架无人机通过强磁铁对接；

4、开关控制强磁铁对接的方法：通过强伺服电机控制伸出和收回强磁铁，开关打开则伸出强磁铁，关闭则收回强磁铁。

综上所述，本实用新型提供的一种组合式无人机，本实用新型提供的组合式无人机是由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；在两架无人机上分别设置一个摄像头，即可实现双目立体视觉，便于测量深度；由于该组合式无人机可在空中飞行过程中分离成两架无人机，也可组合成该组合式无人机，相比目前用于双目立体视觉的无人机而言更适合在狭窄的地区执行任务，并且该组合式无人机的体积也比目前用于双目立体视觉的无人机小。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种组合式无人机，其特征在于，所述组合式无人机由两个结构相同且可相互分离的第一无人机和第二无人机组合而成；

所述第一无人机呈工字型，所述第一无人机由两个结构相同且相互平行设置的机翼和一个机身组合而成；

所述机翼的两端均设有红外摄像头和红外发光二极管；所述红外摄像头的探头朝向与机翼的延伸方向相同且与机身垂直；所述红外发光二极管的光信号发射朝向与机翼的延伸方向相同且与机身垂直；所述机翼的两端的顶部均设有螺旋桨，所述机翼的两端的底部均设有连接装置；

所述第一无人机翻转180°后通过所述连接装置与第二无人机连接。

2.根据权利要求1所述的组合式无人机，其特征在于，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正下方。

3.根据权利要求1所述的组合式无人机，其特征在于，所述红外摄像头设置在红外发光二极管的正上方。

4.根据权利要求1所述的组合式无人机，其特征在于，所述连接装置为强磁铁。

5.根据权利要求1所述的组合式无人机，其特征在于，所述第一无人机上设有GPS模块。

6.根据权利要求1所述的组合式无人机，其特征在于，所述机身上设有水平向前的摄像头。