[发明专利]一种多旋翼飞行器仿人双机械臂系统及其动态自平衡控制设计方法

权利要求书

1.一种多旋翼飞行器仿人双机械臂系统，其特征在于：包括多旋翼飞行器和仿人双机械臂；所述的多旋翼飞行器包括多旋翼飞行器机架(1)、飞行控制器(2)、GPS(3)、数传电台(4)、光流传感器(5)、直流无刷电机(6)、螺旋桨(7)、电子调速器(8)；所述的仿人双机械臂包括左右两侧三自由度机械臂(9)、横杆(10)、两个U型电池仓(11)、云台固定架(12)、L型平台支架(13)、舵机控制器(14)、两个倒Π型固定座(15)；左右两侧三自由度机械臂(9)结构设计使用多连杆机构，由横杆(10)连接，且在结构上相互对称，U型电池仓(11)、云台固定架(12)、L型平台支架(13)三个部件通过螺丝螺母固定在一起，安装在所述的多旋翼飞行器底部，倒Π型固定座(15)在上方通过螺丝螺母与U型电池仓(11)固定，在下方通过螺丝螺母与横杆(10)固定。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器仿人双机械臂系统，其特征在于：所述的仿人双机械臂从上到下各关节依次为肩部偏航关节(16)、肩部俯仰关节(17)、肘部俯仰关节(18)、机械爪(19)；肩部偏航关节(16)位于横杆(10)端部，肩部俯仰关节(17)直接连在肩部偏航关节(16)下方，肘部俯仰关节(18)通过连杆Ⅰ(20)连在肩部俯仰关节(17)下方，机械爪(19)安装在连杆Ⅳ(23)末端；肩部偏航关节(16)、肩部俯仰关节(17)、肘部俯仰关节(18)以及机械爪(19)均安装总线舵机；所述的仿人双机械臂采用平面四连杆机构设计方式，分别由连杆Ⅰ(20)、连杆Ⅱ(21)、连杆Ⅲ(22)和连杆Ⅳ(23)组成，由四连杆总线舵机(24)通过平面四连杆机构驱动肘部俯仰关节(18)运动；连杆Ⅱ(21)与连杆Ⅲ(22)、连杆Ⅲ(22)与连杆Ⅳ(23)之间均通过深沟球轴承连接，连杆Ⅰ(20)与连杆Ⅳ(23)之间通过带座轴承连接。

3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器仿人双机械臂系统，其特征在于：所述的多旋翼飞行器机架(1)由碳纤维材料制成，所述的仿人双机械臂由铝合金材料制成，且各连杆均采用中空结构。

4.一种用于权利要求1-3任一项所述的多旋翼飞行器仿人双机械臂系统动态自平衡控制设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据所述的仿人双机械臂各连杆与关节参数建立系统的运动学模型，并基于欧拉-拉格朗日方程建立系统的动力学模型；

步骤二、假设所述的仿人双机械臂各个部件质量均匀分布，定位各个部件的质心位置，再计算出系统的重心位置；

步骤三、根据计算得到的重心位置，设计仿人双机械臂系统动态自平衡控制策略；

步骤四、基于CoppeliaSim与MATLAB联合仿真验证所述的多旋翼飞行器仿人双机械臂系统动态自平衡控制设计方法。