Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN105799923A - 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手 - Google Patents

一种基于四旋翼飞行器的运载机械手 Download PDF

Info

Publication number
CN105799923A
CN105799923A CN201610273478.0A CN201610273478A CN105799923A CN 105799923 A CN105799923 A CN 105799923A CN 201610273478 A CN201610273478 A CN 201610273478A CN 105799923 A CN105799923 A CN 105799923A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quadrotor
control system
flight control
frame
flight
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201610273478.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘云平
董天天
张永宏
王立鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
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 Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201610273478.0A priority Critical patent/CN105799923A/zh
Publication of CN105799923A publication Critical patent/CN105799923A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/02—Dropping, ejecting, or releasing articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于四旋翼飞行器的运载机械手，包括四旋翼机体、动力系统、飞控系统、电源和机械手控制装置。四旋翼机体包括机架、起落架和四个旋翼。飞控系统设在机架的中心上方，飞控系统包括微控制器和9轴组合传感器；9轴组合传感器，用于感知四旋翼飞行器的飞行姿态，并将飞行姿态数据传送给微控制器。每个旋翼上均设置有一个动力系统，每个动力系统均包括螺旋桨、无刷电机和电调。机械手控制装置设在机架的底部中心，机械手控制装置包括舵机和机械手，通过舵机的转动，能实现机械手的对称抓取和投放。采用上述结构后，能实现四旋翼飞行器的空中飞行任务，又能达到机械手在空中抓取和空中投放的功能。

Description

一种基于四旋翼飞行器的运载机械手
技术领域
本发明涉及一种航空飞行器，特别是一种基于四旋翼飞行器的运载机械手。
背景技术
四旋翼飞行器是一种利用四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行的飞行器。进入20世纪以来，电子技术飞速发展四轴飞行器开始走向小型化，并融入了人工智能，使其发展趋于无人机，智能机器人。四轴飞行器不但实现了直升机的垂直升降的飞行性能，同时也在一定程度上降低了飞行器机械结构的设计难度。在制作过程中，对整体机身的中心、对称性以及电机性能要求较低，这也正是制作四轴飞行器的优势所在，而且相较于固定翼飞机，四轴也有着可垂直起降，机动性好，易维护等优点。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
在实际应用方面，四旋翼飞行器可以在复杂、危险的环境下可以完成特定的飞行任务，也可以用于监控交通，环境等。比如，在四轴飞行器上安装甲烷等有害气体的检测装置，则可以在高空定点地检测有害气体；进入辐射区检查核设施；做军事侦察；甚至搬运材料，搭建房屋等。
现在的无人机，尤其是以多旋翼飞行器为代表的无人机，其外挂云台航拍最普遍。但是，实际上对于无人机的搭载功能，存在很大的改进空间。本方案提出了一种基于四旋翼飞行器的运载机械手设计，尤其适用于多旋翼的搭载，多旋翼飞行器在操控和稳定性上都比较好，在其稳定的基础上可实现对机械手的操作，不仅可实现四旋翼飞行器在复杂环境下的飞行任务，还可以在飞行过程中控制机械手进行对特定任务的操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于四旋翼飞行器的运载机械手，该基于四旋翼飞行器的运载机械手既能实现四旋翼飞行器的空中飞行任务，又能达到机械手在空中抓取和空中投放的功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于四旋翼飞行器的运载机械手，包括四旋翼机体、动力系统、飞控系统、电源和机械手控制装置。
四旋翼机体包括机架、起落架和四个旋翼。
飞控系统设置在机架的中心上方，飞控系统包括微控制器和9轴组合传感器；9轴组合传感器，用于感知四旋翼飞行器的飞行姿态，并将飞行姿态数据传送给微控制器。
每个旋翼上均设置有一个动力系统，每个动力系统均包括螺旋桨、无刷电机和电调；电调一端与飞控系统连接，另一端与无刷电机连接，螺旋桨安装在无刷电机上，通过电调输出信号控制无刷电机带动螺旋桨转动，给飞行器提供动力。
机械手控制装置设置在机架的底部中心，机械手控制装置包括能够转动的舵机和与舵机相连接的机械手，通过舵机的转动，能实现机械手的对称抓取和投放。
电源能为整个四旋翼飞行器进行供电。
所述飞控系统中的微控制器为STM32F1微控制器。
所述飞控系统中的9轴组合传感器为整合有9轴组合传感器的GY-86模块。
所述无刷电机的型号为2212型号的电机。
所述机架采用S500四轴机架。
所述电源采用3S锂电池，由三个电池片串联组成的11.1V的锂电池。
所述机械手控制装置与机架的连接处设置有减震片。
还包括遥控器，该遥控器与飞控系统和机械手控制装置无线连接。
本发明采用上述结构后，能适用于多旋翼的搭载，多旋翼飞行器在操控和稳定性上都比较好，在其稳定的基础上可实现对机械手的操作，不仅可实现四旋翼飞行器在复杂环境下的飞行任务，还可以在飞行过程中控制机械手进行对特定任务的操作。
附图说明
图1显示了本发明一种基于四旋翼飞行器的运载机械手的结构示意图。
图2显示了图1中基于四旋翼飞行器的运载机械手的左视图。
图3显示了图1中基于四旋翼飞行器的运载机械手的俯视图。
图4显示了机械手控制装置的结构示意图。
其中有：1.螺旋桨；2.无刷电机；3.机架；4.起落架；5.机械手控制装置；6.电源；7.飞控系统；8.电调。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2和图3所示，一种基于四旋翼飞行器的运载机械手，包括四旋翼机体、动力系统、飞控系统7、电源6、机械手控制装置5和遥控器。
四旋翼机体包括机架3、起落架4和四个旋翼。
上述机架优选采用S500四轴机架，材料轻便硬实。起落架安装在机架的下方，四个旋翼安装在机架的四根机架轴上。
飞控系统设置在机架的中心上方，飞控系统包括微控制器和9轴组合传感器。
上述微控制器优选为STM32F1微控制器，STM32F1微控制器是基于ARM公司Cortex-M3内核的一款高性能、低功耗、资源丰富的微控制器，丰富的硬件资源使得它非常适合用作四旋翼飞行器的主控芯片。
9轴组合传感器，优选为整合有9轴组合传感器的GY-86模块。
每个旋翼上均设置有一个动力系统，每个动力系统均包括螺旋桨1、无刷电机2和电调8。电调安装在机架的四根机架轴上，无刷电机和螺旋桨安装在四根机架轴的末端。
电调一端与飞控系统连接，另一端与无刷电机连接，螺旋桨安装在无刷电机上，通过电调输出信号控制无刷电机带动螺旋桨转动，给飞行器提供动力。
无刷电机优选采用2212型号的电机，电调优选采用40A的电调，螺旋桨优选采用1045型号的桨。
上述9轴组合传感器用于感知四旋翼飞行器的飞行姿态，并将飞行姿态数据传送给微控制器。如何实时低噪声地获取飞行器的姿态信息是整个飞控系统的关键。然后，微控制器将获得的飞行姿态数据，经过PID处理后输出最终姿态角，控制无刷电机的转速，保持稳定飞行。
机械手控制装置设置在机架的底部中心，机械手控制装置与机架的连接处优选设置有减震片，从而能减小机械手在空中抓取和投放过程中对飞行器稳定性的干扰。
机械手控制装置包括能够转动的舵机和与舵机相连接的机械手，通过舵机的转动，能实现机械手的对称抓取和投放。
上述舵机优选采用15KG舵机，机械手优选采用金属材质制作。
电源能为整个四旋翼飞行器进行供电，电源优选采用3S锂电池，由三个电池片串联组成的11.1V的锂电池。
上述遥控器与飞控系统和机械手控制装置无线连接。遥控器选择至少8个通道，遥控器接收机与飞控系统连接，机械手控制装置与遥控器接收机的一个通道连接，飞控系统分别与四旋翼的四个电调连接，每个电调与每一个对应的无刷电机连接；电池与四个电调共同连接，为飞控系统、遥控器接收机、机械手控制装置和无刷电机供电，通过操作遥控器控制四旋翼飞行器的飞行，通过控制遥控器上的通道开关实现机械手的抓取和投放功能；四旋翼飞行器在空中飞行时，飞行模式切换到定高飞行模式，保持四旋翼飞行器稳定的停留在一个三维空间点上，在此基础上，通过遥控器操作机械手控制装置来完成对目标的抓取和投放功能。本发明方案既可以实现四旋翼飞行器在复杂环境下的飞行任务，还可以在飞行过程中控制机械手进行对特定任务的操作。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：包括四旋翼机体、动力系统、飞控系统、电源和机械手控制装置；
四旋翼机体包括机架、起落架和四个旋翼；
飞控系统设置在机架的中心上方，飞控系统包括微控制器和9轴组合传感器；9轴组合传感器，用于感知四旋翼飞行器的飞行姿态，并将飞行姿态数据传送给微控制器；
每个旋翼上均设置有一个动力系统，每个动力系统均包括螺旋桨、无刷电机和电调；电调一端与飞控系统连接，另一端与无刷电机连接，螺旋桨安装在无刷电机上，通过电调输出信号控制无刷电机带动螺旋桨转动，给飞行器提供动力；
机械手控制装置设置在机架的底部中心，机械手控制装置包括能够转动的舵机和与舵机相连接的机械手，通过舵机的转动，能实现机械手的对称抓取和投放；
电源能为整个四旋翼飞行器进行供电。
2.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述飞控系统中的微控制器为STM32F1微控制器。
3.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述飞控系统中的9轴组合传感器为整合有9轴组合传感器的GY-86模块。
4.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述无刷电机的型号为2212型号的电机。
5.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述机架采用S500四轴机架。
6.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述电源采用3S锂电池，由三个电池片串联组成的11.1V的锂电池。
7.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：所述机械手控制装置与机架的连接处设置有减震片。
8.根据权利要求1所述的基于四旋翼飞行器的运载机械手，其特征在于：还包括遥控器，该遥控器与飞控系统和机械手控制装置无线连接。
CN201610273478.0A 2016-04-28 2016-04-28 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手 Pending CN105799923A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610273478.0A CN105799923A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610273478.0A CN105799923A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105799923A true CN105799923A (zh) 2016-07-27

Family

ID=56457813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610273478.0A Pending CN105799923A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105799923A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106081111A (zh) * 2016-08-28 2016-11-09 张玉华 一种救援无人机
CN106240808A (zh) * 2016-07-31 2016-12-21 丁皇刚 一种侧翻车辆救援无人机
CN106442030A (zh) * 2016-09-12 2017-02-22 南京信息工程大学 一种基于四旋翼飞行器的气体实时监测及采集装置
CN106628136A (zh) * 2016-11-01 2017-05-10 昆明理工大学 一种抓取投送无人机
CN106730684A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 上海量明科技发展有限公司 飞行式捡球装置及其捡取方法
CN106744585A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 上海量明科技发展有限公司 飞行式开瓶器装置及其开瓶方法
CN106892119A (zh) * 2016-10-21 2017-06-27 北京京东尚科信息技术有限公司 自动卸货载具及无人机
CN107256029A (zh) * 2017-08-16 2017-10-17 南京大学 一种组合协同载重飞行器的组合方法和控制方法
CN107434035A (zh) * 2017-09-03 2017-12-05 佛山神航科技有限公司 一种竞技多旋翼无人机
CN108750115A (zh) * 2018-07-01 2018-11-06 陈爱霞 无人机投放装置
CN113665812A (zh) * 2021-08-09 2021-11-19 广东新创华科环保股份有限公司 一种多通道无人机控制系统和方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201979515U (zh) * 2010-04-20 2011-09-21 王帅 四旋翼飞行抓捕手
JP2012006587A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Parrot 無人機、特に自動操縦下でホバリング飛行を行うことができる無人機の水平速度を評価する方法
CN102556341A (zh) * 2011-12-05 2012-07-11 北京航空航天大学 具有分布式和自组装特征的群体飞行机器人
CN203246590U (zh) * 2013-03-25 2013-10-23 重庆大学 空中辅助智能救援系统
CN204979240U (zh) * 2015-09-23 2016-01-20 王志红 一种输送救生用品无人机
CN105314102A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 哈尔滨云控机器人科技有限公司 一种装备机械臂的无人机
CN205060018U (zh) * 2015-04-28 2016-03-02 南昌航空大学 一种环境监测用无人机
CN205574270U (zh) * 2016-04-28 2016-09-14 南京信息工程大学 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201979515U (zh) * 2010-04-20 2011-09-21 王帅 四旋翼飞行抓捕手
JP2012006587A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Parrot 無人機、特に自動操縦下でホバリング飛行を行うことができる無人機の水平速度を評価する方法
CN102556341A (zh) * 2011-12-05 2012-07-11 北京航空航天大学 具有分布式和自组装特征的群体飞行机器人
CN203246590U (zh) * 2013-03-25 2013-10-23 重庆大学 空中辅助智能救援系统
CN205060018U (zh) * 2015-04-28 2016-03-02 南昌航空大学 一种环境监测用无人机
CN204979240U (zh) * 2015-09-23 2016-01-20 王志红 一种输送救生用品无人机
CN105314102A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 哈尔滨云控机器人科技有限公司 一种装备机械臂的无人机
CN205574270U (zh) * 2016-04-28 2016-09-14 南京信息工程大学 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106240808A (zh) * 2016-07-31 2016-12-21 丁皇刚 一种侧翻车辆救援无人机
CN106081111A (zh) * 2016-08-28 2016-11-09 张玉华 一种救援无人机
CN106081111B (zh) * 2016-08-28 2018-05-29 山西大疆慧飞科技有限公司 一种救援无人机
CN106442030A (zh) * 2016-09-12 2017-02-22 南京信息工程大学 一种基于四旋翼飞行器的气体实时监测及采集装置
CN106892119A (zh) * 2016-10-21 2017-06-27 北京京东尚科信息技术有限公司 自动卸货载具及无人机
CN106628136A (zh) * 2016-11-01 2017-05-10 昆明理工大学 一种抓取投送无人机
CN106628136B (zh) * 2016-11-01 2023-03-31 昆明理工大学 一种抓取投送无人机
CN106744585A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 上海量明科技发展有限公司 飞行式开瓶器装置及其开瓶方法
CN106730684A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 上海量明科技发展有限公司 飞行式捡球装置及其捡取方法
CN107256029A (zh) * 2017-08-16 2017-10-17 南京大学 一种组合协同载重飞行器的组合方法和控制方法
CN107434035A (zh) * 2017-09-03 2017-12-05 佛山神航科技有限公司 一种竞技多旋翼无人机
CN108750115A (zh) * 2018-07-01 2018-11-06 陈爱霞 无人机投放装置
CN108750115B (zh) * 2018-07-01 2021-05-25 朱荣茂 无人机投放装置
CN113665812A (zh) * 2021-08-09 2021-11-19 广东新创华科环保股份有限公司 一种多通道无人机控制系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105799923A (zh) 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手
CN104494818B (zh) 四旋翼两栖机器人
CN205574270U (zh) 一种基于四旋翼飞行器的运载机械手
CN102390528B (zh) 一种空中飞行和全方位吸附微型机器人
CN106628142B (zh) 一种用于大气采样检测及易燃易爆气体预警监测的无人机
CN202080435U (zh) 横列双旋翼垂直起降无人飞行器
CN205098466U (zh) 基于多旋翼的人口密度监测装置
CN205418093U (zh) 一种用于大气采样的多轴飞行器
AU2019100363A4 (en) Unmanned Aerial Vehicle And Its Program Control Device Unmanned Aerial Vehicle And Its Program Control Device
CN107933915A (zh) 一种基于六旋翼无人机的空中机器人
CN106586009A (zh) 一种无人机
CN103558653A (zh) 基于多旋翼平台的气象检测飞机
CN203405734U (zh) 四旋翼航拍定位无人飞行器
CN104166054A (zh) 基于多旋翼机器人的空中无线电监测系统
CN205060006U (zh) 一种四旋翼无人机
CN104683759A (zh) 基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备与方法
CN204368417U (zh) 新型四旋翼两栖机器人
CN206719540U (zh) 基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机
CN203094447U (zh) 一种具有惯性导航平台的电力巡线无人直升机
CN108082400A (zh) 航拍飞行器水上停机坪
CN111152921A (zh) 一种可垂直起降的无人机的控制系统
CN111152919B (zh) 一种可垂直起降的无人机的控制方法
CN206494135U (zh) 一种无人机
CN206664920U (zh) 一种支架可伸缩的节能型无人机
CN202975811U (zh) 一种基于贯流风机的自动导航飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160727

RJ01 Rejection of invention patent application after publication