可棲息于不同傾角墻壁的智能飛行機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人及飛行器領(lǐng)域，特別涉及一種可棲息于不同傾角墻壁的智能飛行機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著社會的發(fā)展，對飛行器的應(yīng)用越來越多，如用來偵查、救援、航拍等。傳統(tǒng)飛行器續(xù)航時間短，偵查時隱蔽性差，功能單一。專利201110322551.6公開了一種具有飛行和吸附兩種功能的機器人，該機器人以四旋翼為主體，通過吸附裝置使機器人擁有在墻壁表面棲息的能力，其吸附功率遠小于飛行功率，針對固定目標(biāo)偵測時間大幅增加。但其吸附時重心與墻壁相距較遠，易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，吸附穩(wěn)定性差，并且無法實現(xiàn)吸附過程自動化。專利201510066785.7公開了一種飛行爬壁機器人，該機器人也具有飛行和棲息于墻壁的功能，但其同樣無法實現(xiàn)吸附過程自動化。亟待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可棲息于不同傾角墻壁的智能飛行機器人，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明具有飛行和吸附于墻壁兩種功能，并且飛行和吸附可智能切換，具有吸附穩(wěn)定、功耗低、可吸附于不同傾角墻壁的特點。
[0004]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
可棲息于不同傾角墻壁的智能飛行機器人，包括飛行系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，所述飛行系統(tǒng)為主體，吸附系統(tǒng)安裝在飛行系統(tǒng)上，控制系統(tǒng)通過控制飛行系統(tǒng)及吸附系統(tǒng)實現(xiàn)飛行機器人吸附在多種不同角度的墻壁上，并且飛行與吸附可自由切換。
[0005]所述的飛行系統(tǒng)采用四旋翼結(jié)構(gòu)，包括機架1、鋰電池2、四個螺旋槳3、四個無刷電機4、四個無刷電子調(diào)速器5和起落架6，所述螺旋槳3、無刷電機4和無刷電子調(diào)速器5分別安裝在機架I四周，所述無刷電子調(diào)速器5與無刷電機4相連，用以調(diào)節(jié)無刷電機4轉(zhuǎn)速;所述起落架6安裝在機架I下方，起落架6通過起落架舵機7達到收起和放下的功能，起落架6腳部為防滑材料8，鋰電池2安裝在機架I中間位置上方。
[0006]所述的吸附系統(tǒng)包括真空吸盤組件9、真空栗10、二位三通微型電磁閥、單向閥、電動伸縮桿U、防滑板12和墻壁傾角測量器13，所述真空吸盤組件9有四組，分別通過長螺栓21和螺母22連接在機架I的四角，所述真空栗10設(shè)置于機架I上方，所述防滑板12通過電動伸縮桿11連接在機架I上方中間位置，所述墻壁傾角測量器13安裝在機架I前方。
[0007]所述的真空吸盤組件9包括真空吸盤14、真空吸盤連接桿15、舵機16、機架舵機連接件17、真空吸盤連桿座18、軸承19和端蓋20，所述真空吸盤14安裝在真空吸盤連接桿15上，真空吸盤連接桿15中安有彈簧23，彈簧23在吸附時起到緩沖作用;真空吸盤連接桿15通過雙螺母24連接在真空吸盤連桿座18上，真空吸盤連桿座18的一端設(shè)有內(nèi)齒，且與舵機16頭上的外齒嚙合連接，真空吸盤連桿座18另一端通過軸承19與機架舵機連接件17相連，軸承19外側(cè)設(shè)有端蓋20，舵機16通過短螺栓25和螺母22固定在機架舵機連接件17上;舵機16控制真空吸盤14旋轉(zhuǎn)至不同角度以吸附于不同角度的墻壁。
[0008]所述的真空栗10通過氣路與真空吸盤14連接，氣路中還設(shè)有兩個控制方式相同的電磁閥、兩個單向閥；真空吸盤14包括兩個彼此相連通的前端吸盤26，和兩個彼此相連通的后端吸盤27;兩個電磁閥分別控制前端吸盤26、后端吸盤27與真空栗10以及大氣的連通情況;在真空栗10開啟的情況下，控制前端吸盤26的電磁閥斷電時，前端吸盤26與真空栗10相連通，前端吸盤26具有吸附能力;通電時，前端吸盤26與大氣相連通，前端吸盤26不再具有吸附能;兩個單向閥分別與前端吸盤26、后端吸盤27連接。
[0009]所述的防滑板12與電動伸縮桿11之間設(shè)有彎曲彈簧29，防滑板12外表面貼有防滑材料8;機器人吸附于墻壁時由電動伸縮桿11控制防滑板12與墻面相接觸，機器人安全的吸附于墻壁上，防止打滑的情況發(fā)生。
[0010]所述的墻壁傾角測量器13包括激光測距傳感器30和雙自由度轉(zhuǎn)臺31，雙自由度轉(zhuǎn)臺31由第一舵機32和第二舵機33構(gòu)成，雙自由度轉(zhuǎn)臺31通過第一舵機32和第二舵機33帶動激光傳感器30轉(zhuǎn)動，第一、第二舵機的轉(zhuǎn)動范圍為0-180度，第一舵機32轉(zhuǎn)角為O度時激光測距傳感器30朝下，第一舵機32轉(zhuǎn)角為180度時激光測距傳感器30朝上，默認情況下設(shè)置第一舵機32轉(zhuǎn)角為90度；第二舵機33轉(zhuǎn)角為O度時激光測距傳感器30朝左，第二舵機33轉(zhuǎn)角為180度時激光測距傳感器朝30右，默認情況下設(shè)置第二舵機33轉(zhuǎn)角為90度;第一、第二舵機32、33均90度時激光測距傳感器30朝向機器人正前方。
[0011]所述的控制系統(tǒng)包括飛行控制單元34和遠程控制單元35，所述飛行控制單元34包括單片機36、陀螺儀37、加速度計38、高度計39、GPS模塊40和超聲波傳感器41，所述陀螺儀37、加速度計38、高度計39、GPS模塊40和超聲波傳感器41分別與單片機36相連，陀螺儀37、加速度計38采集飛行機器人的運動信息和姿態(tài)信息，單片機36根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)以及飛行控制程序，調(diào)節(jié)四個無刷電機4的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)飛行機器人的自由航行；高度計39測量飛行機器人的高度，單片機36根據(jù)高度計39采集的數(shù)據(jù)控制飛行機器人實現(xiàn)懸停;在遠程控制時GPS模塊40用以反饋飛行機器人的當(dāng)前位置，保證遠程精準(zhǔn)控制;通過GPS模塊40還可實現(xiàn)飛行機器人自主導(dǎo)航飛行;超聲波傳感器41用以實現(xiàn)飛行機器人的壁障功能，當(dāng)飛行機器人與墻壁或障礙物的距離小于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)控制其減速，以防撞到障礙物或墻壁，同時通過遠程控制單元35反饋給操作者。
[0012]所述的遠程控制單元35包括攝像頭42、下位機43、遙控器44、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊45，所述下位機43通過兩個無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊45與單片機36相連，遙控器44與下位機43相連;無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊45用來實時傳輸?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)與飛行機器人之間的數(shù)據(jù);操作者通過遙控器44對飛行機器人進行遠程操控;下位機43用來顯示圖像及飛行機器人的信息，攝像頭42安裝在三軸云臺46上并與單片機36相連，布置在飛行機器人的后方，進行各個角度的圖像拍攝。
[0013]所述的控制系統(tǒng)還包括氣壓傳感器47和壓力傳感器48，分別與單片機36相連，所述氣壓傳感器47檢測氣路中的氣壓值，所述壓力傳感器48安裝在防滑板12及起落架6上，用以檢測防滑板12及起落架6與墻面之間的作用力，輔助吸附系統(tǒng)進行安全吸附。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
1、飛行機器人具有棲息于墻壁功能，由于機器人棲息時的功率遠小于飛行時的功率，因此其針對固定目標(biāo)偵測時間大幅延長。
[0015]2、采用墻壁傾角測量器實現(xiàn)機器人的智能吸附，并且飛行與吸附狀態(tài)可自由切換。
[0016]3、機器人吸附系統(tǒng)為四個可旋轉(zhuǎn)吸盤，可吸附于不同傾角的墻壁，增加機器人的適用范圍。
[0017]4、機器人吸附時緊貼墻壁，隱蔽性大大提高。
[0018]5、機器人采用防滑板與支撐腿輔助吸附，吸附效果穩(wěn)定，防止