CN208813493U - 一种室内室外均可定位的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内室外均可定位的无人机，包括无人机机体以及搭载在无人机上的控制模块，控制模块包括控制单元、光流传感器、姿态传感器、二维激光雷达、视觉感知定位单元、TX2深度学习开发板、单目摄像头、无线通讯单元、超声波传感器和电机；无人机机体包括机架，机架上设有支撑架，支撑架上设有二维激光雷达，支撑架下方设有容纳腔，机架上以支撑架为中心设有四个电机，四个所述电机上均设有连接块，连接块连接有罩体，所述电机的输出轴连接有螺旋桨，罩体位于所述螺旋桨的下方；机架下方设有装置盒和机脚架，装置盒位于所述支撑架的正下方。本实用新型可通过二维激光雷达传感器可在室内无GPS定位的情况下进行精准定位。

Description

一种室内室外均可定位的无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体来说，涉及一种室内室外均可定位的无人机。

背景技术

无人机凭借其体积小，灵活性高，可垂直起降等优点广泛应用在森林防火，交通监控，对地侦察，灾难搜救，农业植保等领域。在空旷的室外环境中无人机依靠卫星导航定位系统进行定位与导航，但是在受到遮挡没有卫星信号的情况下多旋翼无人机无法进行自身的定位，特别是在未知的室内环境中卫星信号几乎没有。如何使无人机在无卫星信号的室内环境中依然可以进行导航和定位，变成了一个亟待解决的难题。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种室内室外均可定位的无人机，可通过超声波在室内无GPS的环境下进行导航和精准定位，且还具有保护无人机的螺旋桨在飞行时或降落时发生跌落、碰撞受损的罩体，可增加螺旋桨的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种室内室外均可定位的无人机，包括无人机机体以及搭载在无人机上的控制模块，所述控制模块包括控制单元、光流传感器、姿态传感器、二维激光雷达、视觉感知定位单元、TX2深度学习开发板、单目摄像头、无线通讯单元、超声波传感器和电机；所述二维激光雷达的输出端通过TCP协议与所述视觉感知定位单元的第一输入端连接，所述姿态传感器的第一输出端通过I2C协议与所述视觉感知定位单元的第二输入端连接，所述姿态传感器的第二输出端与所述控制单元的第一输入端连接，所述单目摄像头的输出端与所述TX2深度学习开发板的输入端连接，所述TX2深度学习开发板的输出端与所述视觉感知定位单元的第三输入端连接，所述视觉感知定位单元的输出端通过UART协议与所述控制单元的第二输入端连接，所述控制单元的第三输入端通过UART协议与光流传感器的输出端连接，所述控制单元的第一输出端通过PWM控制技术控制连接电机，所述控制单元的第四输入端通过I2C协议与所述超声波传感器连接，所述控制单元的第五输入端通过射频方式连接有遥控器，所述控制单元的第六输入端通过无线通讯单元无线连接有地面站PC机，所述地面站PC机与无线通讯单元进行数据交互并传递至控制单元；所述控制模块还包括电池组，所述电池组与所有用电单元进行电性连接。

所述无人机机体包括机架，所述机架上设有支撑架，所述支撑架上设有360°旋转式二维激光雷达，所述支撑架下方设有容纳腔，所述机架上以支撑架为中心设有四个电机，四个所述电机上均设有连接块，所述连接块连接有罩体，所述电机的输出轴连接有螺旋桨，所述罩体位于所述螺旋桨的下方；所述机架下方设有装置盒和机脚架，所述装置盒位于所述支撑架的正下方，所述机脚架包括两个倒凹字型支撑柱，所述支撑柱底部设有平衡板，所述平衡板的两端设有翘起部。

该无人机在室内与室外均可实现飞行、导航和精准定位，该无人机的控制单元通过对频与位于地面的遥控器进行连接，该无人机通过旋转式二维激光雷达可在室内无GPS的情况下进行定位，通过超声波传感器可确定无人机的飞行高度，通过单目摄像头采集飞行环境的图像信息，所述光流传感器具备非常高的感光度，通过光流传感器可测量无人机的飞行速度以及相对移动方向，可通过TX2深度学习开发板对无人机输入更复杂的室内定位和机器视觉相关的算法开发；该无人机的容纳腔和装置盒都是用于放置控制模块内的元器件和收纳导线的；所述罩体用于保护无人机的螺旋桨在飞行时或降落时发生跌落、碰撞受损，可增加螺旋桨的使用寿命；所述机脚架可在无人机降落时减缓地面对无人机控制模块的冲击力，保证无人机整体平衡坐落在降落地点上。

优选的，所述罩体的罩面设于所述螺旋桨的外侧，该罩体包括第一连杆和均匀分布的多根第二连杆，所述第一连杆位于所述螺旋桨的上方，所述第二连杆位于所述螺旋桨的下方，且该第二连杆的一端与所述连接块固接，另一端与所述第一连杆固接，且与所述第一连杆连接处呈弧形，所述第二连杆上设有第三连杆，且所述第三连杆与所述第一连杆平行设置，所述连接块、第一连杆、第二连杆和第三连杆构成一框架结构。

优选的，所述第一连杆和第三连杆呈弧形。

优选的，所述机架采用一体化PCB板结合碳纤维复合材料制成。

采用该材料制成的机架可降低无人机的整体重量，可延长无人机的飞行时间。

本实用新型的有益效果是：

(1)该无人机通过二维激光雷达传感器可在室内无GPS定位的情况下进行精准定位；

(2)所述罩体用于保护无人机的螺旋桨在飞行时或降落时发生跌落、碰撞受损，可增加螺旋桨的使用寿命；

(3)所述机脚架可在无人机降落时减缓地面对无人机控制模块的冲击力，保证无人机整体平衡坐落在降落地点上；

(4)机架采用一体化PCB板结合碳纤维复合材料制成，采用该材料的机架可降低无人机的整体重量，可延长无人机的飞行时间。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种室内室外均可定位的无人机的系统连接示意图；

图2是本实用新型实施例一种室内室外均可定位的无人机的结构示意图；

图3是本实用新型实施例罩体的结构示意图。

附图标记说明：

1、无人机机体；1-1、机架；1-2、支撑架；1-3、容纳腔；1-4、连接块；1-5、罩体；1-51、第一连杆；1-52、第二连杆；1-53、第三连杆；1-6、螺旋桨；1-7、装置盒；1-8、机脚架；1-9、支撑柱；1-10、平衡板；1-11、翘起部；2、控制模块；2-1、光流传感器；2-2、姿态传感器；2-3、二维激光雷达；2-4、视觉感知定位单元；2-5、TX2深度学习开发板；2-6、单目摄像头；2-7、无线通讯单元；2-8、超声波传感器；2-9、电机；2-10、电池组；3、地面站PC机；4、遥控器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种室内室外均可定位的无人机，包括无人机机体1以及搭载在无人机上的控制模块2，所述控制模块2包括控制单元、光流传感器2-1、姿态传感器2-2、二维激光雷达2-3、视觉感知定位单元2-4、TX2深度学习开发板2-5、单目摄像头2-6、无线通讯单元2-7、超声波传感器2-8和电机2-9；所述二维激光雷达2-3的输出端通过TCP协议与所述视觉感知定位单元2-4的第一输入端连接，所述姿态传感器2-2的第一输出端通过I2C协议与所述视觉感知定位单元2-4的第二输入端连接，所述姿态传感器2-2的第二输出端与所述控制单元的第一输入端连接，所述单目摄像头2-6的输出端与所述TX2深度学习开发板2-5的输入端连接，所述TX2深度学习开发板2-5的输出端与所述视觉感知定位单元2-4的第三输入端连接，所述视觉感知定位单元2-4的输出端通过UART协议与所述控制单元的第二输入端连接，所述控制单元的第三输入端通过UART协议与光流传感器2-1的输出端连接，所述控制单元的第一输出端通过PWM控制技术控制连接电机2-9，所述控制单元的第四输入端通过I2C协议与所述超声波传感器2-8连接，所述控制单元的第五输入端通过射频方式连接有遥控器4，所述控制单元的第六输入端通过无线通讯单元2-7无线连接有地面站PC机3，所述地面站PC机3与无线通讯单元2-7进行数据交互并传递至控制单元；所述控制模块2还包括电池组2-10，所述电池组2-10与所有用电单元进行电性连接。

该无人机在室内与室外均可实现飞行、导航和精准定位，该无人机的控制单元通过对频与位于地面的遥控器4进行连接，该无人机通过旋转式二维激光雷达2-3可在室内进行定位，通过超声波传感器2-8可确定无人机的飞行高度，通过单目摄像头2-6采集飞行环境的图像信息，所述光流传感器2-1具备非常高的感光度，通过光流传感器2-1可测量无人机的飞行速度以及相对移动方向，所述姿态传感器2-2可测量无人机的三维转动速度、三维加速度以及方向，可通过TX2深度学习开发板2-5对无人机输入更复杂的室内定位和机PC器视觉相关的算法开发，将飞行数据通过无线通信单元传输给地面站PC机3进行数据存储。

实施例2：

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，所述无人机机体1包括机架1-1，所述机架1-1上设有支撑架1-2，所述支撑架1-2上设有360°旋转式二维激光雷达2-3，所述支撑架1-2下方设有容纳腔1-3，所述机架1-1上以支撑架1-2为中心设有四个电机2-9，四个所述电机2-9上均设有连接块1-4，所述连接块1-4连接有罩体1-5，所述电机2-9的输出轴连接有螺旋桨1-6，所述罩体1-5位于所述螺旋桨1-6的下方；所述机架1-1下方设有装置盒1-7和机脚架1-8，所述装置盒1-7位于所述支撑架1-2的正下方，所述机脚架1-8包括两个倒凹字型支撑柱1-9，所述支撑柱1-9底部设有平衡板1-10，所述平衡板1-10的两端设有翘起部1-11，所述翘起部1-11呈弧形，且平衡板1-10的两端对称设置，保持平衡板1-10在与降落地点接触时的稳定性。

该无人机的容纳腔1-3和装置盒1-7都是用于放置控制模块2内的元器件和收纳导线的；所述罩体1-5用于保护无人机的螺旋桨1-6在飞行时或降落时发生跌落、碰撞受损，可增加螺旋桨1-6的使用寿命；所述机脚架1-8可在无人机降落时减缓地面对无人机控制模块2的冲击力，保证无人机整体平衡坐落在降落地点上；所述机架1-1采用一体化PCB板结合碳纤维复合材料制成，采用该材料的机架1-1可降低无人机的整体重量，可延长无人机的飞行时间。

实施例2其余结构及工作原理同实施例1。

实施例3：

如图3所示，本实施例在实施例2的基础上进行改进，所述罩体1-5设于所述螺旋桨1-6的外侧，该罩体1-5包括第一连杆1-51和均匀分布的多根第二连杆1-52，所述第一连杆1-51位于所述螺旋桨1-6的上方，所述第二连杆1-52位于所述螺旋桨1-6的下方，且该第二连杆1-52的一端与所述连接块1-4固接，另一端与所述第一连杆1-51固接，且与所述第一连杆1-51连接处呈弧形，所述第二连杆1-52上设有第三连杆1-53，且所述第三连杆1-53与所述第一连杆1-51平行设置，所述连接块1-4、第一连杆1-51、第二连杆1-52和第三连杆1-53构成一框架结构，所述第一连杆1-51和第三连杆1-53呈弧形。

罩体1-5可阻隔螺旋桨1-6和障碍物，可有效保护螺旋桨1-6免受破坏；该罩体1-5可采用工程塑料制成，其中的第一连杆1-51、第二连杆1-52和第三连杆1-53均为空心结构。为保证无人机的稳定飞行，无人机在设计时尤其要考虑其整体重量，在实际制造中，可使用工程塑料开模制造，强度较高，空心设计可通过气辅成型工艺实现。

实施例3其余结构及工作原理同实施例1。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种室内室外均可定位的无人机，其特征在于，包括无人机机体以及搭载在无人机上的控制模块，所述控制模块包括控制单元、光流传感器、姿态传感器、二维激光雷达、视觉感知定位单元、TX2深度学习开发板、单目摄像头、无线通讯单元、超声波传感器和电机；所述二维激光雷达的输出端通过TCP协议与所述视觉感知定位单元的第一输入端连接，所述姿态传感器的第一输出端通过I2C协议与所述视觉感知定位单元的第二输入端连接，所述姿态传感器的第二输出端与所述控制单元的第一输入端连接，所述单目摄像头的输出端与所述TX2深度学习开发板的输入端连接，所述TX2深度学习开发板的输出端与所述视觉感知定位单元的第三输入端连接，所述视觉感知定位单元的输出端通过UART协议与所述控制单元的第二输入端连接，所述控制单元的第三输入端通过UART协议与光流传感器的输出端连接，所述控制单元的第一输出端通过PWM控制技术控制连接电机，所述控制单元的第四输入端通过I2C协议与所述超声波传感器连接，所述控制单元的第五输入端通过射频方式连接有遥控器，所述控制单元的第六输入端通过无线通讯单元无线连接有地面站PC机，所述地面站PC机与无线通讯单元进行数据交互并传递至控制单元；所述控制模块还包括电池组，所述电池组与所有用电单元均电性连接；

所述无人机机体包括机架，所述机架上设有支撑架，所述支撑架上设有360°旋转式二维激光雷达，所述支撑架下方设有容纳腔，所述机架上以支撑架为中心设有四个电机，四个所述电机上均设有连接块，所述连接块连接有罩体，所述电机的输出轴连接有螺旋桨，所述罩体位于所述螺旋桨的下方；所述机架下方设有装置盒和机脚架，所述装置盒位于所述支撑架的正下方，所述机脚架包括两个倒凹字型支撑柱，所述支撑柱底部设有平衡板，所述平衡板的两端设有翘起部。

2.根据权利要求1所述的一种室内室外均可定位的无人机，其特征在于，所述罩体的罩面设于所述螺旋桨的外侧，该罩体包括第一连杆和均匀分布的多根第二连杆，所述第一连杆位于所述螺旋桨的上方，所述第二连杆位于所述螺旋桨的下方，且该第二连杆的一端与所述连接块固接，另一端与所述第一连杆固接，且与所述第一连杆连接处呈弧形，所述第二连杆上设有第三连杆，且所述第三连杆与所述第一连杆平行设置，所述连接块、第一连杆、第二连杆和第三连杆构成一框架结构。

3.根据权利要求2所述的一种室内室外均可定位的无人机，其特征在于，所述第一连杆和第三连杆呈弧形。

4.根据权利要求1所述的一种室内室外均可定位的无人机，其特征在于，所述机架采用一体化PCB板结合碳纤维复合材料制成。