[发明专利]一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人

权利要求书

1.一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：包括飞行平台(1)、固连于飞行平台(1)下方的自平衡伸缩系统(2)和固定杆(3)、连接于固定杆(3)末端的转动支架(4)、通过管夹(5)与转动支架(4)连接的机械臂(6)、连接机械臂(6)前端的作业系统(8)、连接于机械臂末端供机械臂(6)和作业系统(8)工作的供电系统(7)，所述管夹(5)两端带有转轴，可绕转动支架(4)旋转。

2.根据权利要求1所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：自平衡伸缩系统(2)包括连接于飞行平台(1)下方的安装板(201)、固定在安装板(201)上的舵机(202)、安装在舵机(202)上的舵机臂(203)、与舵机臂连接的连接臂(204)、穿过安装板上的限位孔与连接臂连接的往复杆(205)、固定在安装板上的自平衡控制器(206)，往复杆(205)末端连接转动支架(4)，转动支架(4)通过管夹(5)与机械臂(6)连接。

3.根据权利要求2所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：自平衡控制器(206)与舵机(202)电连接，并通过蓝牙连接飞行平台(1)的飞行控制器。

4.根据权利要求2所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：舵机(202)替换为减速电机。

5.根据权利要求2所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：固定杆(3)与自平衡伸缩系统(2)固定在飞行平台(1)下的前后位置能够互换。

6.根据权利要求1所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：作业系统(8)包括机械爪、剪刀、锯片、螺丝刀和钩子。

7.根据权利要求1所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：飞行平台(1)为左右对称布局的多旋翼飞行器。

8.根据权利要求3所述的一种搭载双纵向主动伸缩机械臂的空中作业机器人，其特征在于：自平衡控制器实时获取飞行平台的姿态角，自平衡控制器依据飞行平台的姿态角变化，通过控制算法，控制舵机带动往复杆(205)自动往复运动来保持机械臂始终在水平或特定姿态状态作业，自平衡伸缩系统具体控制方法如下：

当空中机器人姿态水平时，舵机臂(203)和机械臂(6)也处在水平状态，自平衡控制器通过蓝牙实时获取飞行平台俯仰角数据,通过PID控制算法，控制舵机(202)转动舵机臂(203)带动往复杆(205)往复运动，使之自动跟随飞行平台的俯仰角变化，从而保持机械臂(6)的水平状态；

设空中机器人俯仰角大于0时，俯仰角为Y₁，偏差量E₁＝Y₁-0；俯仰角大于0时，俯仰角为Y₂，偏差量E₂＝0-Y₂，空中机器人姿态从水平变化到某一角度的时间为T，自平衡控制器(206)控制舵机(202)的控制量为L，PID的比例系数为k_p,积分系数为k_i,微分系数为k_d，舵机臂(203)的旋转角度为±90°；

当空中机器人俯仰角大于0时，飞机抬头，由PID控制算法，得：

此时，舵机臂(203)逆时针向下旋转，随着俯仰角Y₂变大，往复杆(205)向下运动，从而保持机械臂水平；

当空中机器人俯仰角小于0时，飞机低头，由PID控制算法，得：

此时，舵机臂(203)顺时针向上旋转，随着俯仰角Y₂变大，往复杆(205)向上运动，从而保持机械臂水平。