本發(fā)明屬于機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于自主導(dǎo)航的飛行機(jī)器人。

背景技術(shù)：

智能移動機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中一個極為重要的分支并由此備受關(guān)注，它可以稱作是人工智能與機(jī)器人學(xué)的交叉研究領(lǐng)域中具有代表性的實(shí)例。四旋翼飛行機(jī)器人是一種無人駕駛的飛行器，主要通過無線通信進(jìn)行遙控或者依靠機(jī)載計(jì)算機(jī)及程序控制實(shí)現(xiàn)自主飛行，具有體積小，重量輕，成本低，隱蔽性強(qiáng)，機(jī)動能力高，不易造成人員傷亡等優(yōu)勢，因此受到各國軍方的競相研發(fā)。隨著自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器等高新科技水平的不斷提高，無人機(jī)在民用領(lǐng)域也開始大有作為，如氣象探測、地圖測繪、邊境控制、交通管制和地質(zhì)勘測等等，市場前景非常樂觀，具有極大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。但是，現(xiàn)有的飛行機(jī)器人一般應(yīng)用在高空飛行，而不能適應(yīng)水面停留，采集水面信息。

視覺跟蹤是指對圖像序列中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測、提取、識別和跟蹤，以獲得監(jiān)控目標(biāo)的運(yùn)動參數(shù)及運(yùn)動軌跡，從而進(jìn)一步處理及分析，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動目標(biāo)的行為理解。隨著世界各國公共安全問題日趨嚴(yán)峻，如何在重要公共場所進(jìn)行有效的全天安全監(jiān)控以確保國家和人民人身財(cái)產(chǎn)安全成為全世界各國不要共同迫切解決的問題。因此，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為一種對重要公共場所進(jìn)行安全監(jiān)控的有效技術(shù)手段之一。然而，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)受到安裝位置和監(jiān)控角度的限制，仍不能很好的滿足當(dāng)下的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種飛行機(jī)器人，通過旋翼飛行機(jī)器人與懸浮裝置相結(jié)合，解決了飛行機(jī)器人不能空中、地面兩用的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于自主導(dǎo)航的飛行機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和足底懸浮結(jié)構(gòu)，所述機(jī)器人本體包括主腔室和主腔室下部的多個足底支撐結(jié)構(gòu)，所述足底支撐結(jié)構(gòu)為中空管狀結(jié)構(gòu)，足底懸浮結(jié)構(gòu)設(shè)置包括設(shè)置在主腔室內(nèi)的氣囊和設(shè)置在足底支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的懸浮件，氣囊內(nèi)的氣體排入懸浮件時，懸浮件膨脹為球體結(jié)構(gòu)伸出足底支撐結(jié)構(gòu)的端面；所述飛行機(jī)器人還包括GPS位置傳感器，GPS位置傳感器連接至單片機(jī)，單片機(jī)連接GPS模塊和機(jī)器人控制模塊，單片機(jī)根據(jù)GPS模塊和GPS位置傳感器給機(jī)器人控制模塊發(fā)送控制指令，機(jī)器人控制模塊控制懸浮件的充放氣。

所述懸浮件與氣囊為一體成型的結(jié)構(gòu)，懸浮件的腔體與氣囊的腔體聯(lián)通。所述懸浮件與足底支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁密封連接，懸浮件、足底支撐結(jié)構(gòu)和氣囊形成密閉腔室。所述氣囊上設(shè)有方向閥，方向閥的另一端伸出主腔室的下底面。所述飛行機(jī)器人還包括前端探測系統(tǒng)和后臺監(jiān)控系統(tǒng)，前端探測系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過GPS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺監(jiān)控系統(tǒng)。所述前端探測系統(tǒng)還包括云臺控制模塊，云臺控制模塊用于實(shí)現(xiàn)對無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輔助設(shè)備的控制。

作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，將所述懸浮件替換為泡沫板。

本發(fā)明有益效果是:本發(fā)明設(shè)計(jì)的飛行機(jī)器人，借助足底的懸浮結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)空中、陸地和水面的目標(biāo)追蹤。

附圖說明

下面對本說明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式的飛行機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

本發(fā)明提供的機(jī)器人主要包括四旋翼、機(jī)器人本體和足底懸浮結(jié)構(gòu)，四旋翼設(shè)置在機(jī)器人本體的頂端，提供飛行器的升力，和實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)調(diào)整，通過調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變牽引力的大小，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)與航向的控制。機(jī)器人本體包括主腔室和主腔室下部的多個足底支撐結(jié)構(gòu)，所述足底支撐結(jié)構(gòu)為中空管狀結(jié)構(gòu)，主腔室主要搭載飛行器的各類部件，足底懸浮結(jié)構(gòu)設(shè)置在機(jī)器人本體內(nèi)，包括設(shè)置在主腔室內(nèi)的氣囊、設(shè)置在足底支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的懸浮件。

本發(fā)明機(jī)器人在需要懸停在水面上時，通過設(shè)置在主腔室內(nèi)的氣囊給多個中空管狀足底支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的懸浮件充氣，使懸浮件充氣膨脹，從中空管的端部伸出，膨脹為懸浮球體結(jié)構(gòu)，增加飛行器與水面的浮力，停留在水面上。

具體的，懸浮件可以是與氣囊連接的一體結(jié)構(gòu)，懸浮件的腔室與氣囊的腔室聯(lián)通，需要懸浮件工作時，將氣囊內(nèi)的氣體排入懸浮件，使懸浮件膨脹伸出，不需要使用時，再將懸浮件內(nèi)的氣體排入氣囊內(nèi)。懸浮件也可以是與足底支撐結(jié)構(gòu)為一體的結(jié)構(gòu)，懸浮件為可伸縮材料制成，懸浮件的四周與足底支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁密封連接，氣囊與足底支撐結(jié)構(gòu)的連接處設(shè)有排氣口，氣囊、足底支撐結(jié)構(gòu)和懸浮件之間形成一個密閉的腔室，使用時，氣體由氣囊經(jīng)排氣口、足底支撐結(jié)構(gòu)排出，使懸浮件膨脹伸出，在水面起懸浮支撐作用。不需要使用時，氣體再從懸浮件中收回到氣囊中。

氣囊與主腔室的下底面為固定連接，氣囊上設(shè)置有方向閥，方向閥穿過所述主腔室，露在主腔室的下底面，飛行器離開水面時，可借助氣囊內(nèi)的氣體和方向閥提供向上的升力，離開水面。

上述足底懸浮結(jié)構(gòu)可采用密度較小的泡沫板代替。

飛行機(jī)器人上設(shè)置有位置傳感器和避障傳感器，自主導(dǎo)航定位系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，利用GPS模型實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人的精確導(dǎo)航，GPS可以實(shí)時接收衛(wèi)星發(fā)射的時間、經(jīng)緯度和高度等信息，通過RS232發(fā)送給單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)GPS協(xié)議對衛(wèi)星信息進(jìn)行提取，得到所需的時間和位置等信息，通過與機(jī)器人所處位置進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動方向的控制，達(dá)到精確導(dǎo)航的目的。

GPS模塊通過RS232連接至單片機(jī)，單片機(jī)連接至鍵盤、顯示模塊和機(jī)器人控制模塊，機(jī)器人控制模塊實(shí)現(xiàn)對氣囊和懸浮件的充放氣控制，調(diào)節(jié)機(jī)器人的姿態(tài)。GPS模塊包括天線、前置放大單元、信號通道和中央處理器，當(dāng)GPS接收器接收衛(wèi)星信號后，對衛(wèi)星信號進(jìn)行追蹤，并實(shí)現(xiàn)一系列的連續(xù)測距；然后對信號進(jìn)行解調(diào)，將信號轉(zhuǎn)為導(dǎo)航使用的電文。

前端探測系統(tǒng)和后臺監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前端探測系統(tǒng)探測到現(xiàn)場產(chǎn)生異常狀況時，抓拍現(xiàn)場照片并錄像，將報(bào)警信息及現(xiàn)場圖片通過GPS模塊傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控系統(tǒng)，前端探測系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)大范圍無死角監(jiān)控的全景攝像機(jī)，可達(dá)到360°的監(jiān)控效果。無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為了實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中一系列參數(shù)的設(shè)置，從而最優(yōu)化地利用好無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)并開發(fā)了參數(shù)設(shè)置模塊。參數(shù)設(shè)置模塊可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、圖像參數(shù)、通道參數(shù)、云臺參數(shù)等的設(shè)置和獲取?？蓪o線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)放置在可旋轉(zhuǎn)云臺上，云臺控制模塊用于實(shí)現(xiàn)對無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輔助設(shè)備的控制，無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以通過RS485串口控制云臺、鏡頭、雨刷等攝像機(jī)輔助設(shè)備。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。