RU188145U1 - Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point - Google Patents

Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point Download PDF

Info

Publication number
RU188145U1
RU188145U1 RU2017146223U RU2017146223U RU188145U1 RU 188145 U1 RU188145 U1 RU 188145U1 RU 2017146223 U RU2017146223 U RU 2017146223U RU 2017146223 U RU2017146223 U RU 2017146223U RU 188145 U1 RU188145 U1 RU 188145U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
starting point
flying robot
landing
automatic switching
copter
Prior art date
Application number
RU2017146223U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Викторовна Власова
Виталий Ильич Крыштоб
Сергей Иосифович Расмагин
Леон Арсенович Апресян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Priority to RU2017146223U priority Critical patent/RU188145U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU188145U1 publication Critical patent/RU188145U1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Полезная модель "Летающий робот с автоматическим переключением в режим посадки в исходную точку" использует высокую точность возврата на исходную точку старта и дополнительной программы посадки робота на ориентированные известным образом двухцветные светодиодные светящиеся металлические полосы - зарядные электроды, чтобы по мере зарядки аккумуляторов возобновить полет по старому или новому программному алгоритму выполнения полетного задания.The utility model, “A flying robot with automatic switching to landing mode”, uses high accuracy of returning to the starting point of the launch and an additional program for landing the robot on two-color LED illuminated metal strips oriented in a known manner - charging electrodes, so that, as the batteries charge, they resume their old flight or a new software algorithm for performing a flight mission.

Description

Полезная модель "Летающий робот с автоматическим переключением в режим посадки в исходную точку" относится к области техники зондирования земной и водной поверхности.The utility model "A flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point" relates to the field of sensing technology of the earth and water surface.

В недавно появившемся семействе новых БПЛА-мультикоптеров простота конструкции и сборки полностью компенсируются работой активного мощного микропроцессора, совместно с набором датчиков: 3D акселерометров и 3D гироскопов, позволяющих постоянно определять углы и их изменения (т.е. ориентации платформы мультикоптера, несущей указанные датчики в пространстве). Так реализуется многоканальная обратная связь, компенсирующая любые отклонения платформы от изначально заданного и зафиксированного в пространстве положения. Помимо указанных датчиков в современных коптерах используются также электронные 3D магниты, барометры, акустические датчики, лазерные дальномеры и видеокамеры, обнаруживающие препятствия на пути коптера (летающего робота). В результате, основное достоинство мультикоптерной платформы это автоматическое перемещение (или зависание) в точке, определяемой в геофизических координатах (широты, долготы и высоты над уровнем моря), задаваемое связью со спутниковыми сетями (GPS-GLONASS). Платформа коптера в автоматическом и заранее запрограммированном режиме осуществляет взлет, движение в заданном геофизическом направлении с задаваемой программно скоростью и совершает посадку в заданной точке. Для зондирования земной и водной поверхности очень важно, чтобы коптер возвращался в исходную точку (т.е. точку, совпадающую с точкой взлета). В отличие от большинства летательных аппаратов действующие силы и вращательные моменты коптеров создаются силовыми группами - бесколлекторный мотор - пропеллер, причем, пропеллер простой (самолетный) без сложных приспособлений изменения угла наклона лопастей, как это делается в вертолетах, и вся совокупность описанных выше уникальных свойств базируется на прецизионном управлении каждым силовым агрегатом программой копьютера с использованием обратной связи по угловым координатам и спутниковой навигации в геофизическом пространстве. В каждом мультикоптере реализован набор стандартных силовых частей в виде выноса (луча) с регулятором тока, мотором и пропеллером. Отсюда и название: четыре луча - квадрокоптер, шесть - гексакоптер и т.д. Глубокий охват ориентации платформы коптера в пространстве системой обратных связей предоставляет уникальные способности этого летающего робота. Основные преимущества его следующие:In the recently introduced family of new UAVs, multicopters, the simplicity of design and assembly is fully compensated by the work of an active powerful microprocessor, together with a set of sensors: 3D accelerometers and 3D gyroscopes that can constantly determine angles and their changes (i.e., the orientation of the multicopter platform carrying these sensors in space). This implements multichannel feedback, which compensates for any deviations of the platform from the originally set and fixed in space position. In addition to these sensors, modern 3D copters also use 3D electronic magnets, barometers, acoustic sensors, laser rangefinders and video cameras that detect obstacles in the way of the copter (flying robot). As a result, the main advantage of a multicopter platform is its automatic movement (or hovering) at a point determined in geophysical coordinates (latitude, longitude and altitude), defined by communication with satellite networks (GPS-GLONASS). The copter platform in automatic and pre-programmed mode takes off, moves in a given geophysical direction with a programmable speed and makes a landing at a given point. For sensing the land and water surface, it is very important that the copter returns to its starting point (i.e., the point that coincides with the take-off point). Unlike most aircraft, the acting forces and rotational moments of the copters are created by force groups - a brushless motor - a propeller, and a simple (airplane) propeller without complex devices for changing the angle of the blades, as is done in helicopters, and the whole set of unique properties described above is based on precise control of each power unit by a computer program using feedback on angular coordinates and satellite navigation in geophysical space. Each multicopter implements a set of standard power units in the form of an offset (beam) with a current regulator, motor and propeller. Hence the name: four rays - a quadrocopter, six - a hexacopter, etc. Deep coverage of the orientation of the copter platform in space by a feedback system provides the unique capabilities of this flying robot. Its main advantages are as follows:

1. способность "зависания" в заданной программно геофизическими координатами точке пространства на неопределенный срок (длительность работы электрический аккумуляторов)1. the ability to "freeze" at a given point in space for a given geophysical coordinates for an indefinite period (the duration of the electric batteries)

2. способность двигаться с программно заданной скоростью и курсом между точками зависания,2. the ability to move at a programmed speed and course between the hovering points,

3. способность автоматической посадки (в том числе в исходную точку траектории полета).3. The ability to automatically land (including the starting point of the flight path).

4. все три вышеперечисленные способности выполняются полностью автоматически, в присутствие ветра, тумана, осадков днем и ночью.4. All three of the above abilities are performed completely automatically, in the presence of wind, fog, precipitation day and night.

Таким образом, появляется возможность полностью автономных полетов по сложным с несколькими точками зависания и посадки маршрутам по заданной программе. Разумеется, в любой момент возможен переход на ручное управление, для большинства коптеров это просто включение ручного пульта управления и прием соответствующего сигнала. Наиболее слабым параметром остается батарейное питание, так что продолжительность полета большинства коптеров не превышает, как правило, 30-ти минут, в редких "рекордных" - случаях одного часа. Таким образом, в полном цикле батареи коптера, включая сам полет и зарядку (которая обычно в три-четыре раза дольше длительности полета + время остывания аккумуляторов после очередного полета) время пребывания на земле в 3-5 раз больше, чем в воздухе. При попытках профессионального использования коптера (например, отслеживания чрезвычайных ситуаций или возникновения очагов лесных пожаров), полезное время сокращается еще больше, поскольку на коптер устанавливается дополнительная аппаратура. В связи с вышеизложенным предлагается использовать одно из замечательных свойств коптера садится в исходную точку полета, назовем ее Базой. В центре Базы необходимо разместить двуцветную светодиодную светящуюся полосу, расположенную с севера на юг (подобно стрелке магнита), а по бокам от светящейся полосы расположить плоские проводящие электроды. Клеммы зарядки необходимо вывести на шасси коптера (ток заряда существенно меньше полетного, поэтому зарядные провода можно выбрать меньшего диаметра так, что на вес коптера проводка от батарей к шасси скажется несущественно). Поскольку коптеры имеют компас и снабжены хотя бы одной видеокамерой, светящаяся полоса при движении сверху вниз с расстояния несколько метров достаточно отчетливо будет "видна" "микропроцессору". Поэтому, при точности возврата на исходную точку порядка одного метра при посадке (если заложена соответствующая программа) процессор легко обеспечит ее положение ровно между полосами - зарядными электродами шасси коптера. При весе коптера более двух килограмм прижим каждого электрода к плоской поверхности зарядного устройства должен быть достаточным для обеспечения хорошего контакта, в противном случае, можно использовать простейшие прижимы типа валиков (двигающихся от периферии к светящейся полосе) фиксирующие коптер после посадки и осуществляющие дополнительный прижим. После посадки и охлаждения батарей коптер немедленно начинает заряжаться от металлических посадочных полос, и после зарядки может взлетать вновь, осуществляя непрерывный рабочий цикл. В зависимости от требований приложения для действительной непрерывности отслеживания возгораний может использоваться два и более мультикоптеров, каждый со своей посадочной - стартовой площадкой, например таким образом, чтобы в воздухе постоянно находился один или несколько коптеров. В качестве прототипа данной полезной заявки можно взять один из самых совершенных на сегодняшний день квадрокоптеров известной фирмы (Dji ckymec) Phantom 3 - выпуск 2015 года [1] (здесь при выборе аналога мы специально не приводим сведения о коптерах оборонного применения, тем не менее, изделие соответствует требованиям федеральной комиссии связи ФКС в части 15: " Эксплуатация изделия возможна при выполнении двух условий:Thus, it becomes possible to fully autonomous flights on difficult routes with several points of hovering and landing according to a given program. Of course, at any time a transition to manual control is possible, for most copters it is simply the inclusion of a manual control panel and the reception of the corresponding signal. The weakest parameter remains battery power, so the flight duration of most copters does not exceed, as a rule, 30 minutes, in rare “record” cases of one hour. Thus, in the full cycle of the copter battery, including the flight itself and charging (which is usually three to four times longer than the flight duration + cooling time of the batteries after the next flight), the time spent on the ground is 3-5 times longer than in air. When trying to professionally use the copter (for example, tracking emergencies or the occurrence of forest fires), the useful time is reduced even more, since additional equipment is installed on the copter. In connection with the foregoing, it is proposed to use one of the remarkable properties of the copter sits at the starting point of the flight, let's call it Base. In the center of the Base, it is necessary to place a two-color LED luminous strip located from north to south (like the arrow of a magnet), and flat conductive electrodes should be placed on the sides of the luminous strip. Charging terminals must be output to the copter's chassis (the charge current is significantly less than the flight current, therefore, charging wires can be chosen with a smaller diameter so that the wiring from the batteries to the chassis will not affect the weight of the copter). Since the copters have a compass and are equipped with at least one video camera, the luminous strip when moving from top to bottom from a distance of several meters will be clearly visible to the "microprocessor". Therefore, with the accuracy of returning to the starting point of the order of one meter during landing (if the appropriate program is laid down), the processor will easily ensure its position exactly between the strips - the charging electrodes of the copter's chassis. With a copter weight of more than two kilograms, the pressing of each electrode to the flat surface of the charger should be sufficient to ensure good contact, otherwise, you can use the simplest clamps such as rollers (moving from the periphery to the luminous strip) fixing the copter after landing and performing an additional clamp. After landing and cooling the batteries, the copter immediately starts charging from metal landing strips, and after charging it can take off again, carrying out a continuous duty cycle. Depending on the requirements of the application, for the actual continuity of fire tracking, two or more multicopter can be used, each with its own landing - launch pad, for example, so that one or more copters are constantly in the air. As a prototype of this useful application, you can take one of the most advanced quadrocopters of the well-known company (Dji ckymec) Phantom 3 - 2015 edition [1] (here, when choosing an analog, we do not specifically provide information on defense copters, however, the product complies with the requirements of the Federal Communications Commission of the FCC in Part 15: "Operation of the product is possible if two conditions are met:

1) изделие не создает помех1) the product does not interfere

2) изделие должно принимать любые помехи, в том числе иметь возможность отрабатывать такие помехи, которые могут вызвать нежелательный режим работы"2) the product must accept any interference, including being able to process such interference that may cause an undesired mode of operation "

Phantom 3, кроме GPS-GLONASS имеет дополнительную систему визуального позиционирования, состоящую из двух ультразвуковых парктроников и дополнительной черно-белой видеокамеры, что позволяет платформе коптера передвигаться с высокой точностью даже в отсутствие GPS сигнала, например в закрытых помещениях. Отметим, что при весе батарей 1280 г максимальное время полета составляет 20 минут, что не так уж мало для любительской аэрофотосъемки, но практически неприемлемо для промышленных приложений, подобных указанному выше. Потолок работы коптера равен 6000 м, т.е. вполне достаточен для реализации многочисленных практических приложений. Близкие данные получаются и у отечественных разработок, выполняемых в этом направлении, в частности квадрокоптер фирмы "RusAeroLab" взлетел выше 5 км вверх [2, 3]. Причем коптер сам в автоматическом режиме поднялся выше 5 км и опустился в режиме P-GPS, приземлившись в 70 см от исходной точки взлета [2, 3].Phantom 3, in addition to GPS-GLONASS, has an additional visual positioning system, consisting of two ultrasonic parking sensors and an additional black and white video camera, which allows the copter platform to move with high accuracy even in the absence of a GPS signal, for example, indoors. Note that with a battery weight of 1280 g, the maximum flight time is 20 minutes, which is not so small for amateur aerial photography, but almost unacceptable for industrial applications like the one mentioned above. The ceiling of the copter is 6000 m, i.e. quite sufficient for the implementation of numerous practical applications. Close data are also obtained from domestic developments carried out in this direction, in particular, the RusAeroLab quadrocopter took off above 5 km upwards [2, 3]. Moreover, the copter itself automatically rose above 5 km and descended in P-GPS mode, landing 70 cm from the starting point of take-off [2, 3].

В качестве аналога полезной модели, фактически может подойти любой робот, который находит клеммы подзарядки батарей в ситуации, когда заряд батарей подходит к нулю. Пока такие летающие роботы авторам не известны, но самый простой пример из "наземных" роботов это, например, бытовой робот пылесос i-Robot, который сам в автоматическом режиме находит зарядные клеммы по мере разрядки аккумуляторов, присоединяется к ним, производит зарядку и в запрограммированное ранее время приступает к уборке помещения. В общем случае все аналогично, только для летающего робота, уходящего от места зарядки на километры, все гораздо сложней и решать эту задачу приходиться с помощью спутниковых систем навигации, компаса и точных систем поддержки ориентации платформы коптера в пространстве посредством набора датчиков и обратных связей.As an analogue of a utility model, in fact, any robot that finds battery charging terminals in a situation where the battery charge is close to zero can actually come up. While such flying robots are not known to the authors, but the simplest example of "ground" robots is, for example, the i-Robot household robot vacuum cleaner, which automatically finds charging terminals as the batteries discharge, attaches to them, and charges in the programmed earlier time begins to clean the room. In the general case, everything is similar, only for a flying robot, leaving the place of charging for kilometers, everything is much more complicated and this problem has to be solved with the help of satellite navigation systems, a compass and accurate systems for supporting the orientation of the copter platform in space through a set of sensors and feedbacks.

ЛитератураLiterature

1. Компания ООО "ЮВС АВИА" http://uvsavia.ru/1. Company LLC "UVS AVIA" http://uvsavia.ru/

2. ООО "АэроЛаборатория" (ООО "РусАэроЛаб"), Инновационные беспилотные мультироторные вертолеты и воздушная фото и видео съемка, http://www.rusaerolab.ru/about.html2. AeroLaboratory LLC (RusAeroLab LLC), Innovative unmanned multi-rotor helicopters and aerial photo and video shooting, http://www.rusaerolab.ru/about.html

3. Группа компаний ZALA AERO GROUP - полный цикл от разработки до производства, http://zala.aero/3. ZALA AERO GROUP group of companies - a full cycle from development to production, http://zala.aero/

Claims (1)

Летающий робот с автоматическим переключением в режим посадки в исходную точку, содержащий компас, видеокамеру, микропроцессор, шасси, аккумулятор, отличающийся тем, что клеммы зарядки аккумулятора выведены на шасси летающего робота, при этом летающий робот выполнен с возможностью регистрации видеокамерой положения двухцветной светодиодной светящейся полосы для обеспечения необходимой ориентации шасси при посадке.A flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point containing a compass, a video camera, a microprocessor, a chassis, a battery, characterized in that the battery charging terminals are output to the chassis of a flying robot, while the flying robot is configured to record the position of a two-color LED luminous strip with a video camera to provide the necessary orientation of the landing gear.
RU2017146223U 2017-12-27 2017-12-27 Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point RU188145U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146223U RU188145U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146223U RU188145U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU188145U1 true RU188145U1 (en) 2019-04-01

Family

ID=66087888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146223U RU188145U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU188145U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110530399A (en) * 2019-09-06 2019-12-03 苏州寻迹智行机器人技术有限公司 The wheel spacing modification method of two-wheel differential mobile robot odometer calibration

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160196756A1 (en) * 2014-08-05 2016-07-07 Qualcomm Incorporated Piggybacking Unmanned Aerial Vehicle
US20160200438A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Workhorse Group Inc. Package delivery by means of an automated multi-copter uas/uav dispatched from a conventional delivery vehicle
US9505493B2 (en) * 2014-03-21 2016-11-29 Brandon Borko System for automatic takeoff and landing by interception of small UAVs
US20170158353A1 (en) * 2015-08-07 2017-06-08 Mark Schmick Remote Aerodrome for UAVs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9505493B2 (en) * 2014-03-21 2016-11-29 Brandon Borko System for automatic takeoff and landing by interception of small UAVs
US20160196756A1 (en) * 2014-08-05 2016-07-07 Qualcomm Incorporated Piggybacking Unmanned Aerial Vehicle
US20160200438A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Workhorse Group Inc. Package delivery by means of an automated multi-copter uas/uav dispatched from a conventional delivery vehicle
US20170158353A1 (en) * 2015-08-07 2017-06-08 Mark Schmick Remote Aerodrome for UAVs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110530399A (en) * 2019-09-06 2019-12-03 苏州寻迹智行机器人技术有限公司 The wheel spacing modification method of two-wheel differential mobile robot odometer calibration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11914369B2 (en) Multi-sensor environmental mapping
CN104843176B (en) Unmanned-gyroplane system used for automatic-inspection of bridges and tunnels and navigation method
US8880241B2 (en) Vertical takeoff and landing (VTOL) small unmanned aerial system for monitoring oil and gas pipelines
CN109885083A (en) Transmission line of electricity fining inspection flying platform and method for inspecting based on laser radar
CN107272740B (en) Novel four-rotor unmanned aerial vehicle control system
CN105120136A (en) Shooting device based on unmanned aerial vehicle and shooting processing method thereof
CN205017413U (en) Shoot device based on unmanned vehicles
US11721222B2 (en) Ruggedized autonomous helicopter platform
US20240176367A1 (en) Uav dispatching method, server, dock apparatus, system, and storage medium
Nagatani et al. Volcanic ash observation in active volcano areas using teleoperated mobile robots-Introduction to our robotic-volcano-observation project and field experiments
CN110720198A (en) System and method for electronic fence
JP2019050007A (en) Method and device for determining position of mobile body and computer readable medium
EP3300842B1 (en) System and method for coordinating terrestrial mobile automated devices
CN204832413U (en) Transmission line fault finding device and system
CN107942348B (en) Road law enforcement system based on unmanned aerial vehicle and robot technique
CN104002978A (en) Small searchlighting rotor flight vehicle
RU188145U1 (en) Flying robot with automatic switching to landing mode at the starting point
CN107225990B (en) A kind of unmanned plane and its solar recharging system
CN113063401A (en) Unmanned aerial vehicle aerial survey system
CN107161345B (en) Bird nest type full-automatic unmanned aerial vehicle system of hiding
CN215813349U (en) Unmanned aerial vehicle formation target real-time tracking and modeling system
CN214174919U (en) A rotor unmanned aerial vehicle cluster system for burning explodes calamity early warning and processing
Moiz et al. QuadSWARM: A real-time autonomous surveillance system using multi-quadcopter UAVs
Singh et al. Development of an Autonomous UAS for on Air Surveillance and Object Detection: A Real Execution
CN113433963A (en) Unmanned aerial vehicle multi-platform system and method for magnetic suspension track inspection