[实用新型]一种基于视觉抓取的四旋翼飞行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于视觉抓取的四旋翼飞行器。

背景技术

四旋翼飞行器是一种具有4个对称旋翼的飞行器，具有垂直起降、结构简单、操纵方便及机动灵活等优点。目前市场上的四旋翼飞行器只是利用摄像头进行航拍，而缺少利用摄像头将视觉技术应用到四旋翼飞行器中，同时在GPS信号不好及室内环境下飞行器不能精确导航，而由于机载视觉系统具有精度高和良好的抗干扰能力，可提高飞行器导航精度，并且结合视觉在四旋翼飞行器下面安装末端夹持器，能够使飞行器进行精确抓取及危险环境作业。

发明内容

本实用新型针对上述背景技术存在的缺陷设计一种能够进行精确定位抓取，以及适合在危险地方作业的基于视觉抓取的四旋翼飞行器。它由脚架、舵机3、U型架构成、连接架、舵机1、Arduino2560板、四旋翼飞行器、超声波模块、下视摄像头、舵机2、末端夹持器摄像头、夹持器构成，其特征在于：四旋翼飞行器的下端与脚架的上端相连，脚架的上端从右至左依次与超声波模块、下视摄像头、Arduino2560板、舵机1相连，舵机1下端通过连接架与舵机2的上端相连，舵机2的下端通过U型架分别与末端夹持器摄像头和夹持器相连，夹持器与舵机3相连。本实用新型的下视摄像头通过采用视觉导航对目标物体进行运动跟踪，得到目标物体相对飞行器的位置，通过Arduino2560板控制飞行器，使得飞行器在目标物体正上方1米左右，飞行器的高度由机载超声波模块测得，并作为Arduino2560板高度控制单元的反馈，实现飞行器空间定位。同时夹持器摄像头对目标物体进行运动跟踪，得到目标物体相对夹持器的位置，通过Arduino2560板控制舵机1输出轴进行0~180度的旋转、舵机2带动夹持器和末端夹持器摄像头绕舵机2的输出轴进行0~180度的旋转，使其对准目标物体进行实时定位，减小飞行器空间定位误差。如果夹持器对准目标物体时，根据夹持器的机械结构、舵机1和舵机2的转角、飞行器距离地面的高度来计算夹持器相对于目标物体的垂直距离。如果夹持器距离目标的高度符合夹持的范围，通过舵机3来控制夹持器的闭合实现抓取物体。

附图说明

附图1是本实用新型下基于视觉抓取的四旋翼飞行器的结构示意图。

1-脚架，2-舵机3，3-U型架，4-连接架，5-舵机1，6-Arduino2560板，7-四旋翼飞行器，8-超声波模块，9-下视摄像头，10-舵机2，11-末端夹持器摄像头，12-夹持器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的最佳实施例，一种基于视觉抓取的四旋翼飞行器由脚架（1）、舵机3（2）、U型架构成（3）、连接架（4）、舵机1（5）、Arduino2560板（6）、四旋翼飞行器（7）、超声波模块（8）、下视摄像头（9）、舵机2（10）、末端夹持器摄像头（11）、夹持器（12）构成，其特征在于：四旋翼飞行器（7）的下端与脚架（1）的上端相连，脚架（1）的上端从右至左分别与超声波模块（8）、下视摄像头（9）、Arduino2560板（6）、舵机1（5）相连，舵机1（5）下端通过连接架（4）与舵机2（10）的上端相连，舵机2（10）的下端通过U型架（3）分别与末端夹持器摄像头（11）和夹持器（12）相连，夹持器（12）与舵机3（2）相连。本实用新型的下视摄像头（9）通过采用视觉导航对目标物体进行运动跟踪，通过Arduino2560板（6）控制飞行器，使得飞行器在目标物体正上方1米左右，飞行器的高度由机载超声波模块（8）测得，并作为Arduino2560板（6）高度控制单元的反馈，实现飞行器空间定位。同时夹持器摄像头（11）对目标物体进行运动跟踪，得到目标物体相对夹持器（12）的位置，通过Arduino2560板（6）控制舵机1（5）输出轴进行0~180度的旋转、舵机2（10）带动夹持器（12）和末端夹持器摄像头（11）绕舵机2（10）的输出轴进行0~180度的旋转，使其对准目标物体进行实时定位，减小飞行器空间定位误差。如果夹持器（12）对准目标物体时，根据夹持器（12）的机械结构、舵机1和舵机2的转角、飞行器距离地面的高度来计算夹持器（12）相对于目标物体的垂直距离。如果夹持器（12）距离目标的高度符合夹持的范围，通过舵机3（2）来控制夹持器（12）的闭合实现抓取物体。