一種可實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)和光伏發(fā)電的陸空兩用搜救裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明主要設(shè)計(jì)出一種既能陸地行走又能低空飛行的采用光伏自主供電可實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)的搜救裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)自主供電采集搜救場(chǎng)所周圍的場(chǎng)景并智能識(shí)別人臉?biāo)谖恢玫裙δ埽m用于陸地及低空搜救，以達(dá)到智能、快速及靈活的目的。本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)包括有：四旋翼飛行機(jī)構(gòu)、光伏供電模塊與圖像采集模塊、陸地行走機(jī)構(gòu)。飛行機(jī)構(gòu)提供飛行動(dòng)力，能夠進(jìn)入大部分現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搜救，拓寬了搜救范圍。光伏供電模塊采用了光伏發(fā)電最大功率跟蹤技術(shù)，使太陽能板的輸出功率始終保持在最大。同時(shí)，通過圖像采集并無線傳輸，在終端實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)，能在傳輸回的圖像上快速定位人臉?biāo)谖恢?、提高救援速度。陸地行走機(jī)構(gòu)則是在搜救環(huán)境允許的情況下進(jìn)行陸地的搜索。
【專利說明】—種可實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)和光伏發(fā)電的陸空兩用搜救裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了四旋翼飛行器技術(shù)、MPPT最大光伏發(fā)電跟蹤技術(shù)、人臉檢測(cè)技術(shù)，綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)出了一種能陸地行走和低空飛行的可實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)和光伏發(fā)電的智能搜救裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入20世紀(jì)以來，在科學(xué)探測(cè)活動(dòng)中，由于自然條件、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等原因，使工作人員無法深入現(xiàn)場(chǎng)去收集環(huán)境信息?，F(xiàn)有的搜救裝置仍只能在陸地前進(jìn)。而微小型四旋翼飛行器是一種電動(dòng)的、能夠垂直起降(VTOL)的、多旋翼式遙控/自主飛行器。它在總體布局形式上屬于非共軸式蝶形飛行器，與常規(guī)旋翼式飛行器先比，其結(jié)構(gòu)更為緊湊，能夠產(chǎn)生更大的升力，并且四只旋翼可相互抵消反扭力矩，不需要專門的反扭矩槳。因此，該飛行器應(yīng)當(dāng)具有更廣闊的應(yīng)用，比如在近地面環(huán)境中執(zhí)行多角度多方向的搜救工作。
[0003]太陽能特別是利用太陽能光伏發(fā)電，如今已得到了許多國家高度的重視。為提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)(簡(jiǎn)稱MPPT)是關(guān)鍵所在。它是指在光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等外界條件發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)通過控制改變太陽能光伏電池陣列的輸出電壓或電流的方法使光伏電池始終工作再最大功率點(diǎn)附近，從而保證光伏電池始終保持最大功率的輸出。
[0004]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，圖像識(shí)別技術(shù)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。它主要指通過計(jì)算機(jī)，采用數(shù)學(xué)技術(shù)方法，對(duì)一個(gè)系統(tǒng)前端獲取的圖像按照特定目的進(jìn)行相應(yīng)的處理。圖像識(shí)別包括諸如條碼識(shí)別、生物特征識(shí)別(人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等)技術(shù)、智能交通中的動(dòng)態(tài)對(duì)象識(shí)別、手寫識(shí)別等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]結(jié)合上述技術(shù)，本發(fā)明主要設(shè)計(jì)出一種能既能陸地行走又能低空飛行的可實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)及光伏發(fā)電的智能搜救裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)自主供電、采集搜救場(chǎng)所周圍的場(chǎng)景并準(zhǔn)確定位人臉?biāo)谖恢眉皩ふ椰F(xiàn)場(chǎng)火源位置，可適用于陸地搜救及近地搜救，以達(dá)到智能、快速、搜救方式靈活的目的。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種適用于陸地及低空搜救的四旋翼飛行器和陸地行走結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)主要包括:四旋翼飛行機(jī)構(gòu)、陸地行走機(jī)構(gòu)、光伏供電模塊與圖像采集模塊。
[0008]所述四旋翼飛行機(jī)構(gòu)包括:飛行控制機(jī)構(gòu)、飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)。
[0009]飛行控制機(jī)構(gòu)主體為飛行控制板，采用C語言編程，位于四旋翼頂部中心位置，控制整個(gè)飛行器四個(gè)旋翼的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)上升、下降飛行動(dòng)作的完成；飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括有:螺旋槳機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)。四個(gè)螺旋槳分別安裝在四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，由飛行控制板連接電機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生升力。固定機(jī)構(gòu)由四根互相垂直的固定鋁制支架構(gòu)成，在各自頂端垂直安裝帶有螺旋槳的電機(jī)，飛行控制板位于連接處中央。[0010]所述陸地行走機(jī)構(gòu)包括:底盤、車輪、馬達(dá)、控制板、供電裝置。
[0011]底盤結(jié)構(gòu)采用雙層設(shè)計(jì)，兩層之間用螺釘鉚合。馬達(dá)軸連接車輪，對(duì)稱固定于下底盤?？刂瓢宀捎肅編程，連接傳感器模塊，控制陸地行走部分的方向及速度。供電裝置采用直流電源，電壓在6V-12V之間。
[0012]所述光伏供電機(jī)構(gòu)包括:MPPT集成電路板、太陽能電池板。
[0013]MPPT集成電路板與太陽能板相連,使太陽能電池板輸出功率保持在最大值附近。太陽能電池板與飛行控制板直接相連，安裝于頂部四軸其中之一的位置，以此能源為飛行控制板供電。
[0014]所述圖像采集模塊包括:圖像采集攝像頭、無線圖像傳輸主模塊、圖像接受從模塊、USB視頻采集卡。
[0015]通過攝像頭采集出當(dāng)前搜救現(xiàn)場(chǎng)圖像，由無線圖像傳輸主模塊通過天線傳出圖像及聲音信號(hào)，再由位于控制端的圖像接受從模塊接受到信號(hào)。通過USB視頻采集卡轉(zhuǎn)換于電腦上實(shí)時(shí)播出。內(nèi)置的人臉識(shí)別程序則可在圖像上快速定位人臉位置，并能根據(jù)識(shí)別的精確度以不同顏色區(qū)分當(dāng)前識(shí)別狀況。
[0016]對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有:
[0017](I)微型化。整體裝置的尺寸及重量嚴(yán)格控制，保證充分利用四個(gè)螺旋槳的升力，相比于目前復(fù)雜的搜救裝置，達(dá)到整體結(jié)構(gòu)的微型化。
[0018](2靈活化。為了適應(yīng)復(fù)雜的搜救場(chǎng)所，該裝置具有陸地行走和低空飛行兩種工作方式，拓寬了工作范圍，大大提高了搜救能力；
[0019](3)節(jié)能化。利用MPPT技術(shù)配合太陽能電池板，達(dá)到為飛行機(jī)構(gòu)供能的目的，節(jié)省能源。
[0020](4)模塊化可組裝。飛行機(jī)構(gòu)與陸地行走部分采用機(jī)械連接，可根據(jù)搜救場(chǎng)所具體環(huán)境要求組裝另有功能的下端結(jié)構(gòu)。
[0021]本發(fā)明融合了機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、四旋翼飛行器技術(shù)、MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了搜救裝置的微型化、靈活化、節(jié)能化和可組裝化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖1、2是本發(fā)明的整體視圖
[0023]附圖3是本發(fā)明四旋翼飛行器模塊結(jié)構(gòu)圖
[0024]附圖4是本發(fā)明四旋翼飛行器模塊爆炸圖
[0025]附圖5是本發(fā)明陸地行走模塊結(jié)構(gòu)圖
[0026]附圖6是本發(fā)明陸地行走模塊爆炸圖
[0027]附圖7是本發(fā)明圖像采集和光伏發(fā)電的模塊圖
[0028]附圖8是本發(fā)明圖像采集和光伏發(fā)電模塊爆炸圖
[0029]圖中:I飛行模塊IOlA?D.螺旋槳102A?D.固定螺母103A?D.電機(jī) 104A?D.固定支架105A?D.固定螺釘106.飛行控制板107.裝配固定板108.飛行控制板載板109.裝配連接板IlOA?G.連接螺母
[0030]2陸地行走模塊201A?D.上下底盤連接螺釘202.上底盤203.控制單片機(jī)204A?D.單片機(jī)固定螺釘205A?D.電機(jī)固定木塊206A?B.電機(jī)固定螺釘207A?B.直流減速電機(jī)208A?B.行走輪209.萬向輪固定座210A?D.萬向輪固定螺釘211A?D.萬向輪固定螺母212.萬向輪213.萬向輪輪軸214.下底盤
[0031]3光伏發(fā)電及圖像采集模塊301無線圖像傳輸主模塊302天線303A?D圖像傳輸模塊固定螺釘304A?D圖像傳輸模塊固定螺母305光伏發(fā)電集成電路板306A?D光伏發(fā)電電路板固定螺釘307A?D光伏發(fā)電電路板固定螺母308攝像頭固定底座309攝像頭310A?B 310A?D攝像頭固定螺釘311A?B攝像頭固定螺母312 A?B太陽能板
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0033]參見圖1、3所示，本發(fā)明涉及一種可人臉檢測(cè)與光伏發(fā)電的陸空兩用搜救裝置，該搜救裝置主要包括:飛行模塊1、陸地行走模塊2、圖像采集與光伏發(fā)電模塊3。飛行模塊I與陸地行走模塊2相連接固定，圖像采集與光伏發(fā)電模塊3安裝于飛行模塊上。
[0034]參見圖3、4所示，飛行機(jī)構(gòu)模塊I包括:飛行螺旋槳IOlA?D、固定螺母102A?D、電機(jī)103A?D、固定支架104A?D、固定螺釘105A?D、飛行控制板106、裝配固定板107、飛行控制板載板108、裝配連接板109、連接螺釘IlOA?G。
[0035]四個(gè)螺旋槳IOlA?D對(duì)稱安裝在四個(gè)電機(jī)103A?D的軸上，通過固定螺母102A?D起到固定作用。電機(jī)103A?D也對(duì)稱安裝于固定支架104A?D上。通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生升力。飛行控制板106安裝在飛行控制板載板108上，通過飛行板引引腳輸出的電平不同，可以控制四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及方向，從而達(dá)到控制整個(gè)飛行機(jī)構(gòu)完成各種飛行動(dòng)作的目的。飛行控制板載板108再與裝配連接板109通過固定螺釘105A?D連接。同時(shí)，裝配連接板109與固定支架104A?D通過螺釘相連，起到固定飛行控制板載板108與固定支架104A?D的作用。連接螺釘IlOA?G起到連接飛行機(jī)構(gòu)與下面陸地行走機(jī)構(gòu)的作用。
[0036]在飛行機(jī)構(gòu)模塊中，電機(jī)采用BE2212-11型直流無刷電機(jī)。
[0037]參見圖5、6所示，陸地行走模塊2包括:上下底盤連接螺釘20IA?D、上底盤202、控制單片機(jī)203、單片機(jī)固定螺釘204A?D、電機(jī)固定木塊205A?D、電機(jī)固定螺釘206A?
B、直流減速電機(jī)207A?B、行走輪208A?B、萬向輪固定座209、萬向輪固定螺釘2IOA?D、萬向輪固定螺母211A?D、萬向輪212、萬向輪輪軸213、下底盤214。
[0038]上底盤202與下底盤214通過上下底盤連接螺釘201A?D相連接且固定，單片機(jī)203由單片機(jī)固定螺釘204A?D固定于下底盤214。直流減速電機(jī)207A?B由電機(jī)固定木塊205A?D夾緊，再由電機(jī)固定螺釘206A?B固定。行走輪208A?B分別固定于直流減速電機(jī)207A?B的軸上，對(duì)稱位于下底盤的兩邊。萬向輪固定底座209由萬向輪固定螺釘210A?D和萬向輪固定螺母211A?D固定，萬向輪212安裝與萬向輪固定底座209上，同時(shí)由213萬向輪輪軸固定。萬向輪212使小車變更方向時(shí)更為靈活。
[0039]參見圖7、8所示，光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)與圖像采集機(jī)構(gòu)包括:無線圖像傳輸主模塊301、天線302、圖像傳輸模塊固定螺釘303A?D、圖像傳輸模塊固定螺母304A?D、光伏發(fā)電集成電路板305、攝像頭固定底座308、攝像頭309、攝像頭固定螺釘310A?B、攝像頭固定螺母311A?B、太陽能板312A?B。
[0040]無線圖像傳輸主模塊301由圖像傳輸模塊固定螺釘303A?D、圖像傳輸模塊固定螺母304A?D固定于裝配固定板107上。同樣,光伏發(fā)電集成電路板305也由光伏發(fā)電電路板固定螺釘306A?D、光伏發(fā)電電路板固定螺母307A?D固定于裝配固定板107上。無線信號(hào)通過天線302發(fā)出，由位于控制端的無線傳輸從模塊接收。攝像頭309安裝于攝像頭固定座308上，攝像頭固定座308由攝像頭固定螺釘310A?D、攝像頭固定螺母311A?B同樣安裝與裝配固定板107上。312A?B為太陽能板，接收太陽能并通過MPPT光伏發(fā)電集成電路板使輸出功率始終保持在最大值附近。
【權(quán)利要求】
1.一種安裝有四旋翼飛行器且具有人臉檢測(cè)的陸空智能搜救裝置，其特征在于該裝置包括:四旋翼飛行機(jī)構(gòu)(I)、陸地行走機(jī)構(gòu)(2)、光伏發(fā)電與圖像采集模塊(3)。 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陸空搜救裝置，其特征在于所述四旋翼飛行機(jī)構(gòu)(I)包括:螺旋槳(101A~D)、固定螺母(102A~D)、電機(jī)(103A~D)、固定支架(104A~D)、固定螺釘(105A~D)、飛行控制板(106)、裝配固定板(107)、飛行控制板載板(108)、裝配連接板(109)、連接螺釘(IlOA~G)。 四個(gè)螺旋槳IOlA~D對(duì)稱安裝在四個(gè)電機(jī)(103A~D)的軸上，通過固定螺母(102A~D)起到固定作用。電機(jī)(103A~D)也對(duì)稱安裝于固定支架(104A~D)上。通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生升力。飛行控制板(106)安裝在飛行控制板載板(108)上，通過飛行板引引腳輸出的電平不同，可以控制四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及方向，從而達(dá)到控制整個(gè)飛行機(jī)構(gòu)完成各種飛行動(dòng)作的目的。飛行控制板載板(108)再與裝配連接板(109)通過固定螺釘(105A~D)連接。同時(shí)，裝配連接板(109)與固定支架(104A~D)通過螺釘相連，起到固定飛行控制板載板(108)與固定支架(104A~D)的作用。連接螺釘(IlOA~G)起到連接飛行機(jī)構(gòu)與下面陸地行走機(jī)構(gòu)的作用。 根據(jù)權(quán)利I要求所述的陸空搜救裝置，其陸地行走模塊(2)包括:上下底盤連接螺釘(20IA~D)、上底盤(202)、控制單片機(jī)(203)、單片機(jī)固定螺釘(204A~D)、電機(jī)固定木塊(205A~D)、電機(jī)固定螺釘(206A~B)、直流減速電機(jī)(207A~B)、行走輪(208A~B)、萬向輪固定座(209)、萬向輪固定螺釘(210A~D)、萬向輪固定螺母(211A~D)、萬向輪(212)、萬向輪輪軸(213)、下底盤(214)。 上底盤(202)與下底盤(214)通過上下底盤連接螺釘(201A~D)相連接且固定，單片機(jī)(203)由單片機(jī)固定 螺釘(204A~D)固定于下底盤(214)。直流減速電機(jī)(207A~B)由電機(jī)固定木塊(205A~D)夾緊，再由電機(jī)固定螺釘(206A~B)固定。行走輪(208A~B)分別固定于直流減速電機(jī)(207A~B)的軸上，對(duì)稱位于下底盤的兩邊。萬向輪固定底座(209)由萬向輪固定螺釘(210A~D)和萬向輪固定螺母(211A~D)固定，萬向輪(212)安裝與萬向輪固定底座(209)上，同時(shí)由(213)萬向輪輪軸固定。萬向輪(212)使小車變更方向時(shí)更為靈活。 根據(jù)權(quán)利I要求所述的陸空搜救裝置，其光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)與圖像采集機(jī)構(gòu)(3)包括:無線圖像傳輸主模塊(301)、天線(302)、圖像傳輸模塊固定螺釘(303A~D)、圖像傳輸模塊固定螺母(304A~D)、光伏發(fā)電集成電路板(305)、攝像頭固定底座(308)、攝像頭(309)、攝像頭固定螺釘(310A~B)、攝像頭固定螺母(311A~B)、太陽能板(312A~B)。 無線圖像傳輸主模塊(301)由圖像傳輸模塊固定螺釘303A~D、圖像傳輸模塊固定螺母(304A~D)固定于裝配固定板(107)上。同樣,光伏發(fā)電集成電路板(305)也由光伏發(fā)電電路板固定螺釘(306A~D)、光伏發(fā)電電路板固定螺母(307A~D)固定于裝配固定板(107)上。。(312A~B)為太陽能板，接收太陽能并通過MPPT光伏發(fā)電集成電路板使輸出功率始終保持在最大值附近。攝像頭(309)安裝于攝像頭固定座(308)上，攝像頭固定座(308)由攝像頭固定螺釘(310A~D)、攝像頭固定螺母(311A~B)同樣安裝與裝配固定板(107)上，無線信號(hào)通過天線(302)發(fā)出，由位于控制端的無線傳輸從模塊接收。終端接收后通過人臉檢測(cè)識(shí)別程序?qū)鬏敾氐膱D像進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)顯示圖像中人臉?biāo)谖恢?。同時(shí)，可按識(shí)別的準(zhǔn)確度進(jìn)行不同顏色的區(qū)分，用來進(jìn)行搜救或是尋找人類的工作。
【文檔編號(hào)】B60F5/02GK103895462SQ201410150308
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】袁培江, 羅超, 李媛媛, 萬藝君, 孫韻迪 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)