[发明专利]空中机器人

权利要求书

1.一种空中机器人，其特征在于：包括飞行器(1)、多自由度机械臂(2)和载有控制系统的控制板(3)，所述的多自由度机械臂(2)安装在飞行器(1)的机身(4)底部，所述的多自由度机械臂(2)依次包括基座(21)、连杆组和夹持器(8)，所述连杆组内的若干连杆(22)依次通过第一转动关节(5)串连接，所述的连杆组的一端与基座(21)通过第二转动关节(6)连接，另一端与夹持器(8)通过第三转动关节(7)连接，所述控制系统包括飞行控制系统和机械臂控制系统。

2.如权利要求1所述的空中机器人，其特征在于：所述的多自由度机械臂(2)为六自由度机械臂，所述的连杆组包括五根连杆(22)，所述的第一转动关节(5)和第二转动关节(6)均是纵向转动关节，所述的第三转动关节(7)是横向转动关节，第一转动关节(5)、第二转动关节(6)和第三转动关节(7)均采用伺服电机控制，且转动角度为0°-360°。

3.如权利要求1或2所述的空中机器人，其特征在于：所述的夹持器(8)是拟人机械手爪，包括连接轴(81)、连接大臂(82)、两对支臂(83)和两个抓取端(84)，所述的连接大臂(82)包括套设在连接轴(81)上的环部和两个连接部，两个连接部对称设置在环部外侧，每个连接部均铰接一对支臂(83)，每对支臂(83)的另一端铰接一个抓取端(84)。

4.如权利要求3所述的空中机器人，其特征在于：所述的抓取端(84)的内侧设有便于抓取不规则物体的圆弧面。

5.如权利要求4所述的空中机器人，其特征在于：所述的飞行控制系统包括ATHENA嵌入式模块和与ATHENA嵌入式模块电连接的惯性测量单元、高度计、磁力计、GPS模块(9)，所述的ATHENA嵌入式模块的输出端还连接有第一电子调速器；所述的机械臂控制系统包括中央处理器和与中央处理器电连接的加速度计、角速度计和线速度计，所述的中央处理器的输出端还连接有第二电子调速器。

6.如权利要求5所述的空中机器人，其特征在于：所述的夹持器(8)采用第一舵机控制，所述的伺服电机和第一舵机均与第二电子调速器电连接。

7.根据权利要求2所述的空中机器人，其特征在于：所述的六自由度机械臂的运动是由所述的机械臂控制系统按照关节最佳柔顺性准则来控制的，该准则根据下式计算机械臂运动学逆解：

$minF\left(L\right)=min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\[q_i\left(L\right)-q_{id}\]}^2$

其中，F(L)为求解机械臂逆解的目标函数，L为当前描述的机械臂，n为第一转动关节(5)、第二转动关节(6)和第三转动关节(7)的数目总和，q_i(L)为第i个转动关节的目标位置，q_id为第i个转动关节的当前位置。

8.如权利要求7所述的空中机器人，其特征在于：所述机械臂的五根连杆(22)与夹持器(8)的长度比为1:1:1:1:1:0.75。