空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人、系統(tǒng)和方法，子母式機(jī)器人包括飛行器空間移動(dòng)單元、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元上的任務(wù)載荷以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元對應(yīng)的可分離連接單元；布控系統(tǒng)包括上述子母式機(jī)器人和地面站。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)載荷在三維空間中的快速機(jī)動(dòng)部署和回收，具有功耗低、體積小、噪聲低、成本低和易于隱蔽的優(yōu)點(diǎn)，在公共安全、消防救災(zāi)、森林防火以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三維空間快速機(jī)動(dòng)布控機(jī)器人技術(shù)，特別是一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的監(jiān)控部署方案需要人工搭設(shè)腳手架，敷設(shè)電線將監(jiān)控設(shè)備部署到指定的位置，這一過程需要相當(dāng)長的部署時(shí)間，并且部署的位置往往有許多限制。在一些臨時(shí)性的監(jiān)控部署場景中，允許的部署時(shí)間往往較短，因此需要新的空間機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)和方法。
[0003]專利201420683770.6公開了一種全天候移動(dòng)監(jiān)控機(jī)器人，通過將監(jiān)控系統(tǒng)固定在可以自由移動(dòng)的機(jī)器人上，可以方便的通過無線控制機(jī)器人的移動(dòng)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。然而該機(jī)器人移動(dòng)速度較慢，無法運(yùn)動(dòng)到天花板等三維空間位置，不具有分離、空間布控及回收能力，而且工作時(shí)間較短。
[0004]專利201110322551.6公開了一種空中飛行和全方位吸附微型機(jī)器人，通過吸附模塊使機(jī)器人在空中物體表面棲息吸附，該機(jī)器人不具備分離、空間布控及回收能力，而且體積較大，不利于隱蔽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決三維空間監(jiān)控裝置的快速機(jī)動(dòng)部署和回收問題，提供一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人、系統(tǒng)和方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，包括飛行器空間移動(dòng)單元、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元上的任務(wù)載荷以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元對應(yīng)的可分離連接單元；
[0007]所述飛行器空間移動(dòng)單元用于搭載任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元和任務(wù)載荷；
[0008]所述可分離連接單元用于實(shí)現(xiàn)飛行器空間移動(dòng)單元與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元的連接和分離；
[0009]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元包括吸附模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，吸附模塊用于將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元和任務(wù)載荷固定在指定吸附位置，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，控制模塊用于控制吸附模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊工作；
[0010]所述任務(wù)載荷用于采集數(shù)據(jù)并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給地面站。
[0011]—種空間快速機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)，包括地面站、飛行器空間移動(dòng)單元、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元上的任務(wù)載荷以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元對應(yīng)的可分離連接單元；
[0012]所述飛行器空間移動(dòng)單元用于為空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人提供三維空間的運(yùn)動(dòng)能力；
[0013]所述可分離連接單元用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元和任務(wù)載荷的部署和回收；
[0014]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元包括吸附模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，吸附模塊用于將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元和任務(wù)載荷固定在指定吸附位置，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，控制模塊用于控制吸附模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊工作；
[0015]所述任務(wù)載荷用于采集待測數(shù)據(jù)并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給地面站；
[0016]地面站用于遠(yuǎn)程控制任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元，接收顯示并存儲任務(wù)載荷采集到的數(shù)據(jù)。
[0017]一種空間快速機(jī)動(dòng)布控方法，包括部署過程和回收過程，部署過程包括:
[0018]飛行器空間移動(dòng)單元攜帶任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷飛行至指定位置區(qū)域；
[0019]任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元吸附在指定位置表面；
[0020]吸附完成后，可分離連接單元分離，飛行器空間移動(dòng)單元飛離指定位置區(qū)域，任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元搭載任務(wù)載荷在指定位置工作；
[0021]回收過程包括:
[0022]飛行器空間移動(dòng)單元飛行至指定位置區(qū)域；
[0023]飛行器空間移動(dòng)單元通過可分離連接單元與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元對接；
[0024]任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元解除吸附，飛行器空間移動(dòng)單元攜任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷返回。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(I)本發(fā)明的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人能夠在多種應(yīng)用場景下實(shí)現(xiàn)任務(wù)載荷的部署和回收，具有快速性和機(jī)動(dòng)性，適合突發(fā)事件的應(yīng)對，任務(wù)載荷的放置地點(diǎn)受到的限制條件較少，能夠在諸如天花板，高處墻壁，電線桿等地點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)；(2)本發(fā)明利用一個(gè)飛行器空中移動(dòng)單元作為母單元即可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量個(gè)任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷的部署和回收，節(jié)省了成本；(3)本發(fā)明通過可分離連接單元將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷布置在監(jiān)控點(diǎn)，降低了體積、重量和功耗，提高了隱秘性，增加了機(jī)器人的工作時(shí)間。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明空間快速機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明可分離連接單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是圖2中第一連接模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4是圖2中第二連接模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5是本發(fā)明任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖6(a)是飛行器空中移動(dòng)單元攜帶任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元及任務(wù)載荷在三維空間中運(yùn)動(dòng)示意圖，圖6(b)是任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元的吸附模塊工作示意圖，圖6(c)是可分離連接單元分離示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，包括飛行器空間移動(dòng)單元1、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3上的任務(wù)載荷4以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3對應(yīng)的可分離連接單元2;
[0034]所述飛行器空間移動(dòng)單元I用于搭載任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4;
[0035]所述可分離連接單元2用于實(shí)現(xiàn)飛行器空間移動(dòng)單元I與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3的連接和分離；
[0036]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3包括吸附模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，吸附模塊用于將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4固定在指定吸附位置，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，控制模塊用于控制吸附模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊工作；
[0037]所述任務(wù)載荷4用于采集數(shù)據(jù)并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給地面站。
[0038]結(jié)合圖2，所述可分離連接單元2包括第一連接模塊7和第二連接模塊6，所述第一連接模塊7設(shè)置在飛行器空間移動(dòng)單元I上，第二連接模塊6設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3上；所述可分離連接單元2具有兩個(gè)工作狀態(tài)，其第一工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊7和第二連接模塊6連接，其第二工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊7和第二連接模塊6分離。
[0039]所述可分離連接單元包還包括分離控制器8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)16、mark點(diǎn)模塊14和視覺捕捉模塊15，所述mark點(diǎn)模塊14和視覺捕捉模塊15分別設(shè)置在第二連接模塊6和第一連接模塊7上，視覺捕捉模塊15通過mark點(diǎn)模塊14獲取第一連接模塊7相對于第二連接模塊6的姿態(tài)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置16在第一連接模塊7和飛行器空間移動(dòng)單元I之間，根據(jù)分離控制器8的指令控制第一連接模塊7與第二連接模塊6連接和分離。
[0040]結(jié)合圖3，第一連接模塊7包括圓錐形套筒17、抓手18和接觸開關(guān)20，所述抓手18設(shè)置在圓錐形套筒17外側(cè)，抓手18指端設(shè)置有抓手橡膠層19，所述接觸開關(guān)20設(shè)置在圓錐形套筒17內(nèi)部，用于識別第二連接模塊是否完全卡入在套筒內(nèi)；
[0041]結(jié)合圖4，所述第二連接模塊6包括圓錐體以及與圓錐體底部連接的等直徑圓柱體，所述圓錐體外周與圓錐形套筒17的內(nèi)周配合，所述圓柱體外周設(shè)置有環(huán)形凹槽21，所述環(huán)形凹槽21與抓手橡膠層19配合，用于緊固第一連接模塊7和第二連接模塊6。
[0042]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元的吸附模塊10采用負(fù)壓吸附、靜電吸附、仿生吸附或機(jī)械抓取方式。
[0043]進(jìn)一步的，所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3還包括運(yùn)動(dòng)模塊，所述運(yùn)動(dòng)模塊用于調(diào)整吸附模塊和任務(wù)載荷的姿態(tài);本【具體實(shí)施方式】中運(yùn)動(dòng)模塊采用一軸云臺、二軸云臺或者多軸云臺；
[0044]本發(fā)明還提供一種空間快速機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)，包括地面站5、飛行器空間移動(dòng)單元1、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3上的任務(wù)載荷4以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3對應(yīng)的可分離連接單元2;
[0045]所述飛行器空間移動(dòng)單元I用于搭載任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4;
[0046]所述可分離連接單元2用于實(shí)現(xiàn)飛行器空間移動(dòng)單元I與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3的連接和分離；
[0047]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3包括吸附模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，吸附模塊用于將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4固定在指定吸附位置，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，控制模塊用于控制吸附模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊工作；
[0048]所述任務(wù)載荷4用于采集數(shù)據(jù)并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給地面站5 ；
[0049]地面站5用于遠(yuǎn)程控制任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元，接收顯示并存儲任務(wù)載荷采集到的數(shù)據(jù)。
[0050]所述可分離連接單元2包括第一連接模塊7和第二連接模塊6，所述第一連接模塊7設(shè)置在飛行器空間移動(dòng)單元I上，第二連接模塊6設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3上;所述可分離連接單元2具有兩個(gè)工作狀態(tài)，其第一工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊7和第二連接模塊6連接，其第二工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊7和第二連接模塊6分離。所述可分離連接單元包還包括分離控制器8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)16、mark點(diǎn)模塊14和視覺捕捉模塊15，所述mark點(diǎn)模塊14和視覺捕捉模塊15分別設(shè)置在第二連接模塊6和第一連接模塊7上，視覺捕捉模塊15通過mark點(diǎn)模塊14獲取第一連接模塊7相對于第二連接模塊6的姿態(tài)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置16在第一連接模塊7和飛行器空間移動(dòng)單元I之間，根據(jù)分離控制器8的指令控制第一連接模塊7與第二連接模塊6連接和分離。
[0051]第一連接模塊7包括圓錐形套筒17、抓手18和接觸開關(guān)20，所述抓手18設(shè)置在圓錐形套筒17外側(cè)，抓手18指端設(shè)置有抓手橡膠層19，所述接觸開關(guān)20設(shè)置在圓錐形套筒17內(nèi)部，用于識別第二連接模塊是否完全卡入在套筒內(nèi)；
[0052]所述第二連接模塊6包括圓錐體以及與圓錐體底部連接的等直徑圓柱體，所述圓錐體外周與圓錐形套筒17的內(nèi)周配合，所述圓柱體外周設(shè)置有環(huán)形凹槽21，所述環(huán)形凹槽21與抓手橡膠層19配合，用于緊固第一連接模塊7和第二連接模塊6。
[0053]所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元的吸附模塊10采用負(fù)壓吸附、靜電吸附、仿生吸附或機(jī)械抓取方式。
[0054]進(jìn)一步的，所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3還包括運(yùn)動(dòng)模塊，所述運(yùn)動(dòng)模塊用于調(diào)整吸附模塊和任務(wù)載荷的姿態(tài)；
[0055]如圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)所示，本發(fā)明還提供一種空間快速機(jī)動(dòng)布控方法，包括部署過程和回收過程，部署過程包括:
[0056]飛行器空間移動(dòng)單元I攜帶任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3及任務(wù)載荷4飛行至指定位置區(qū)域；
[0057]任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3吸附在指定位置表面；
[0058]吸附完成后，可分離連接單元2分離，飛行器空間移動(dòng)單元I飛離指定位置區(qū)域，任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3搭載任務(wù)載荷4在指定位置工作；
[0059]回收過程包括:
[0060]飛行器空間移動(dòng)單元I飛行至指定位置區(qū)域；
[0061 ]飛行器空間移動(dòng)單元I通過可分離連接單元2與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3對接；
[0062]任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3解除吸附，飛行器空間移動(dòng)單元I攜任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3及任務(wù)載荷4返回。
[0063]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0064]實(shí)施例
[0065]如圖1所示，本實(shí)施例的空間快速機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)包括飛行器空中移動(dòng)單元1、可分離連接單元2、任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3、任務(wù)載荷4和地面站5。
[0066]飛行器空中移動(dòng)單元I為整套空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人提供三維空間的運(yùn)動(dòng)能力，能夠使用多旋翼和直升機(jī)等飛行器，本實(shí)施例以四旋翼飛行器為例，機(jī)體上利用支桿剛性連接可分離連接單元2。
[0067]可分離連接單元2，如圖2所示，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元和任務(wù)載荷的分離和回收的過程，本實(shí)施例以卡扣實(shí)現(xiàn)方式為例實(shí)現(xiàn)鎖定和釋放，可分離連接單元2包括第一連接模塊7、第二連接模塊6、分離控制器8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)16、Mark點(diǎn)模塊14和視覺捕捉模塊15。
[0068]第一連接模塊7，如圖3所示，包括圓錐形套筒17、抓手18和接觸開關(guān)20，所述抓手18設(shè)置在圓錐形套筒17外側(cè)，抓手18指端設(shè)置有抓手橡膠層19，所述接觸開關(guān)20設(shè)置在圓錐形套筒17內(nèi)部，用于識別第二連接模塊是否完全卡入在套筒內(nèi)。
[0069]第二連接模塊6，如圖4所示，包括圓錐體以及與圓錐體底部連接的等直徑圓柱體，所述圓錐體外周與圓錐形套筒17的內(nèi)周配合，所述圓柱體外周設(shè)置有環(huán)形凹槽21，所述環(huán)形凹槽21與抓手橡膠層19配合，保證了第一連接模塊7和第二連接模塊6不會相對旋轉(zhuǎn);連接時(shí)，圓錐體頂端伸入圓錐形套筒17內(nèi)，接觸開關(guān)20感應(yīng)到圓錐體頂端后，分離控制器控制抓手18動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)第一連接模塊7和第二連接模塊6連接。
[0070]Mark點(diǎn)模塊14上使用四個(gè)圓形led燈作為mark點(diǎn)，分布于圓環(huán)的O度，90度，180度，270度，通過一個(gè)支桿固定在第二連接模塊6上，其中一個(gè)led燈是紅色，另外三個(gè)是綠色，其亮度保證了視覺捕捉模塊15在較差的光照條件下也能夠觀測到mark點(diǎn);執(zhí)行機(jī)構(gòu)16與抓手18連接，控制抓手閉合或張開。
[0071 ]如圖5所示，任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3包括任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元本體9、吸附模塊10、電源13、控制模塊、運(yùn)動(dòng)模塊11和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊12;
[0072]吸附模塊10，負(fù)責(zé)將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4固定在指定位置;本例采用負(fù)壓吸附方式，包括吸盤22、真空栗26以及吸附模塊支架23，所述真空栗26與吸盤22配合實(shí)現(xiàn)吸附，所述吸附模塊支架23設(shè)置在吸盤22下方，用于固定吸附角度。
[0073 ]本實(shí)施例中控制模塊采用嵌入式控制器，設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元本體9內(nèi)部。
[0074]電源13，為任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4提供能量。
[0075]運(yùn)動(dòng)模塊11采用二軸云臺，包括第一云臺舵機(jī)24和第二云臺舵機(jī)25，負(fù)責(zé)在吸附模塊進(jìn)行吸附前，調(diào)整吸附模塊的姿態(tài)，使其能夠以合適的姿態(tài)接觸任務(wù)表面;并在任務(wù)載荷執(zhí)行任務(wù)的過程中，調(diào)整任務(wù)載荷姿態(tài)。
[0076]無線數(shù)據(jù)傳輸模塊12，負(fù)責(zé)在多個(gè)任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元間組成無線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送回地面站5。
[0077]無線數(shù)據(jù)傳輸模塊12和電源13固定在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元本體9上，任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元本體9通過運(yùn)動(dòng)模塊11與吸附模塊10連接。
[0078]任務(wù)載荷4，包括視覺傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器中一種或多種，任務(wù)載荷4通過支桿固定在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元本體9上。
[0079]地面站，能夠遠(yuǎn)程控制運(yùn)動(dòng)模塊調(diào)整姿態(tài)，接收顯示任務(wù)載荷采集到的數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行存儲。
[0080]本發(fā)明的空間快速機(jī)動(dòng)布控方法包括部署過程和回收過程，部署過程包括:I)飛行器空中移動(dòng)單元I攜帶任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3及任務(wù)載荷4在地面站5的控制下飛行到指定位置附近;2)通過地面站調(diào)整運(yùn)動(dòng)模塊的云臺舵機(jī)，使得吸附模塊10以合適的姿態(tài)吸附在指定位置表面，吸附模塊10開始工作;3)當(dāng)吸附模塊10的氣壓傳感器達(dá)到指定閾值之后，地面站5發(fā)出分1?命令，此時(shí)可分尚連接單兀的分禺控制器8控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)16開始工作，帶動(dòng)抓手18張開，可分離連接單元分離;4)地面站5控制飛行器空中移動(dòng)單元I飛離;5)地面站5控制二軸云臺，將任務(wù)負(fù)荷調(diào)整到合適姿態(tài)開始工作，將采集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊12回傳至地面站5。
[0081]空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人的回收過程是上述部署過程的逆過程，具體包括:I)飛行器空中移動(dòng)單元I在地面站5的控制下飛行到指定位置附近;2)視覺捕捉模塊15視覺感知mark點(diǎn)模塊14上的mark點(diǎn)位置，計(jì)算得到第一連接模塊7相對于第二連接模塊6的姿態(tài)，控制二軸云臺調(diào)整姿態(tài)，使第一連接模塊7以合適的姿態(tài)朝向第二連接模塊6;飛行器空中移動(dòng)單元I逐步靠近，第二連接模塊6的圓錐體完全嵌入第一連接模塊7的圓錐形套筒17中；接觸開關(guān)20檢測到圓錐體與圓錐形套筒17完全重合之后，可分離連接單元的分離控制器8驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，抓手18與凹槽21接觸并貼合，此時(shí)可分離連接單元鎖定，完成對接任務(wù);3)吸附模塊10停止工作;4)飛行器空中移動(dòng)單元I攜帶著任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元3和任務(wù)載荷4沿著規(guī)劃路徑返回。
[0082]本發(fā)明的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人是一種以飛行器空間移動(dòng)單元為母載體和任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元為子單元的裝置，能夠利用飛行器空間移動(dòng)單元迅速機(jī)動(dòng)到三維空間中的指定位置并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元進(jìn)行任務(wù)載荷部署和回收;分離之后利用任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元上的吸附模塊棲息在指定位置，實(shí)現(xiàn)了三維空間快速機(jī)動(dòng)布控及分離和回收的能力，且功耗低、體積小，易于隱蔽和長時(shí)間工作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)裝置部署和回收時(shí)間長，部署位置受限的缺點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，其特征在于，包括飛行器空間移動(dòng)單元(I)、至少一個(gè)的任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)、設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)上的任務(wù)載荷(4)以及與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)對應(yīng)的可分離連接單元(2); 所述飛行器空間移動(dòng)單元(I)用于搭載任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)和任務(wù)載荷(4); 所述可分離連接單元(2)用于實(shí)現(xiàn)飛行器空間移動(dòng)單元(I)與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)的連接和分離； 所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)包括吸附模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制模塊，吸附模塊用于將任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)和任務(wù)載荷(4)固定在指定吸附位置，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，控制模塊用于控制吸附模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊工作； 所述任務(wù)載荷(4)用于采集數(shù)據(jù)并通過任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給地面站。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，其特征在于，所述可分離連接單元(2)包括第一連接模塊(7)和第二連接模塊(6)，所述第一連接模塊(7)設(shè)置在飛行器空間移動(dòng)單元(I)上，第二連接模塊(6)設(shè)置在任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)上;所述可分離連接單元(2)具有兩個(gè)工作狀態(tài)，其第一工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊(7)和第二連接模塊(6)連接，其第二工作狀態(tài)時(shí)第一連接模塊(7)和第二連接模塊(6)分離。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，其特征在于，所述可分離連接單元包還包括分離控制器(8)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(16)、mark點(diǎn)模塊(14)和視覺捕捉模塊(15)，所述mark點(diǎn)模塊(14)和視覺捕捉模塊(15)分別設(shè)置在第二連接模塊(6)和第一連接模塊(7)上，視覺捕捉模塊(15)通過mark點(diǎn)模塊(14)獲取第一連接模塊(7)相對于第二連接模塊(6)的姿態(tài)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置(16)在第一連接模塊(7)和飛行器空間移動(dòng)單元(I)之間，根據(jù)分離控制器(8)的指令控制第一連接模塊(7)與第二連接模塊(6)連接和分離。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，其特征在于，第一連接模塊(7)包括圓錐形套筒(17)、抓手(18)和接觸開關(guān)(20)，所述抓手(18)設(shè)置在圓錐形套筒(17)外側(cè)，抓手(18)指端設(shè)置有抓手橡膠層(19)，所述接觸開關(guān)(20)設(shè)置在圓錐形套筒(17)內(nèi)部，用于識別第二連接模塊是否完全卡入在套筒內(nèi)； 所述第二連接模塊(6)包括圓錐體以及與圓錐體底部連接的等直徑圓柱體，所述圓錐體外周與圓錐形套筒(17)的內(nèi)周配合，所述圓柱體外周設(shè)置有環(huán)形凹槽(21)，所述環(huán)形凹槽(21)與抓手橡膠層(19)配合，用于緊固第一連接模塊(7)和第二連接模塊(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人裝置，其特征在于，所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元的吸附模塊采用負(fù)壓吸附、靜電吸附、仿生吸附或機(jī)械抓取方式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人，其特征在于，所述任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)還包括運(yùn)動(dòng)模塊，所述運(yùn)動(dòng)模塊用于調(diào)整吸附模塊和任務(wù)載荷的姿態(tài)。7.—種基于權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人的空間快速機(jī)動(dòng)布控系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括地面站(5)，所述地面站(5)用于遠(yuǎn)程控制任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元，接收顯示并存儲任務(wù)載荷采集到的數(shù)據(jù)。8.—種基于權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述空間快速機(jī)動(dòng)布控子母式機(jī)器人的空間快速機(jī)動(dòng)布控方法，其特征在于，包括部署過程和回收過程，部署過程包括: 飛行器空間移動(dòng)單元(I)攜帶任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)及任務(wù)載荷(4)飛行至指定位置區(qū)域； 任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)吸附在指定位置表面； 吸附完成后，可分離連接單元(2)分離，飛行器空間移動(dòng)單元(I)飛離指定位置區(qū)域，任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)搭載任務(wù)載荷(4)在指定位置工作； 回收過程包括: 飛行器空間移動(dòng)單元(I)飛行至指定位置區(qū)域； 飛行器空間移動(dòng)單元(I)通過可分離連接單元(2)與任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)對接； 任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)解除吸附，飛行器空間移動(dòng)單元(I)攜任務(wù)機(jī)動(dòng)布控單元(3)及任務(wù)載荷(4)返回。
【文檔編號】B25J13/00GK105945903SQ201610290348
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】劉永, 黃呈偉, 劉衍, 曹幫二
【申請人】南京赫曼機(jī)器人自動(dòng)化有限公司