一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108622432A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201810393008.7B60P3/11(2006.01)(22)申请日2018.04.27G05D1/12(2006.01)(71)申请人内蒙古工业大学地址010050内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民街49号(72)发明人齐咏生孙作慧孙广泽刘洋李永亭刘利强(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.B64F1/00(2006.01)B60L11/18(2006.01)B64C25/36(2006.01)B64C25/34(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图6页(54)发明名称一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统(57)摘要本发明公开了一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统，属于无人机设计技术领域。该系统包括升降平台装置、无人机自动充电装置、基于视觉和麦克纳姆轮的着陆算法与全向定位算法三个部分。在无人机的脚架底部安装了四个麦克纳姆轮，通过配合无人机的视觉摄像头，基于麦克纳姆轮全向移动算法，可以解决无人机在平台上全向移动的问题。通过机械传动原理，将升降平台设计为带滑轨的空间连杆升降结构，该结构可以实现平面的旋转运动和与该平面垂直的直线运动的相互转换。只需在减速电机的驱动下，下旋转面转过一定的角度，无人机降落平台即可相应抬高或降低，再由减速电机锁定旋转面的转动即可保证调节后的高度不变。CN108622432ACN108622432A权利要求书1/4页1.一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统，其特征在于：该系统包括升降平台装置、无人机自动充电装置、基于视觉和麦克纳姆轮的着陆算法与全向定位算法三个部分；(1)升降平台装置；升降平台装置由上到下分别由全景天窗(1)、降落平台(2)和空间连杆结构三部分组成；全景天窗(1)使整个升降平台装置完全封闭起来，而且全景天窗(1)由开关控制，全景天窗(1)的最大打开面积与降落平台(2)的面积相等；降落平台(2)为无人机的支撑结构，降落平台(2)的背面装有上固定座(3)，固定座(3)通过连接杆(4)与下旋转面(5)相连；空间连杆结构由连接杆(4)、下旋转面(5)、下固定座(6)和减速电机(7)组成；上固定座(3)和下固定座(6)都是通过球形铰链(8)与连接杆(4)连接在一起；上固定座(3)与下固定座(6)之间设有四组连接杆(4)，减速电机(7)驱动下旋转面(5)转动，通过连接杆(4)的偏转使降落平台(2)升高或降低，再由减速电机(7)锁定下旋转面(5)的转动即可保证调节后的高度不变；车载无人机智能升降平台是固定在运输汽车的车厢中，顶部装有类似于全景式天窗，具有全封闭的结构；而且全景天窗能实现可开关的功能，全景天窗(1)由两块钢化玻璃组成，对无人机起到保护作用；当无人机准备起飞或降落到平台上时，全景天窗(1)从中心位置匀速朝两边打开，全景天窗(1)的最大打开面积与降落平台面积相等；降落平台为(2)方形平台，用于无人机的停靠与自主充电；降落平台(2)的正面标有视觉着陆标识和视觉移动标识，分别用于视觉着陆算法和麦克纳姆轮全向定位算法的信息采集，并且无线充电发射模块嵌入到降落平台为(2)内；下旋转面(5)为带齿轮的圆形平面，圆形平面正面装有四个下固定座(6)；下旋转面(5)由减速电机(7)驱动，只能横向转动，即通过减速电机(7)的驱动使降落平台(2)升高或降低，再由减速电机(7)锁定下旋转面(5)的转动即可保证降落平台(2)调节后的高度保持不变；在降落平台(2)与卡车接触的四个角上分别放置一条滑轨(9)，滑轨(9)的作用是用来限制整个结构的自由度，并起到减缓降落平台(2)晃动的作用；(2)无人机自动充电装置；无人机自动充电装置分别由视觉定位单元、自动充电单元两部分组成；视觉定位单元包括驱动模块(12)和视觉处理模块；驱动模块(12)和视觉处理模块均配备带有嵌入式芯片；在无人机起落架底部加装四个驱动电机(10)和麦克纳姆轮(11)；视觉处理模块由GPS模块(13)和视觉摄像头模块(14)组成；通过视觉处理模块和麦克纳姆轮(11)的配合，然后基于视觉和麦克纳姆轮的着陆算法与全向定位算法，最终实现无人机在预定位置的精确降落；自动充电单元由无线充电接收模块(15)、无线充电发射模块(16)、红外传感器(17)、舵机(18)、旗形合页(19)、弹簧合页(20)和支撑杆(21)组成；无线充电发射模块(16)、红外传感器(17)、舵机(18)、旗形合页(19)、弹簧合页(20)和支撑杆(21)均安装在降落平台(2)上，共同构成无线充电的发射结构；无线充电接收模块(15)加装在无人机锂电池(22)