[发明专利]一种基于自主感知的智能机器人飞行员飞行方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于自主感知的智能机器人飞行员飞行方法及装置，涉及飞行器控制技术领域。包括：感知系统、决策系统、控制系统、硬件视景系统以及数据管理系统；整体采用分布式设计，各个系统均为分布式模块化，实现了多自由度双臂协作机器人的协同控制、机器人智能操作、图像数据处理的功能。系统之间通过以太网和串口的交叉融合进行高度集成，保证了数据传输的实时性以及系统的稳定性。将多自由度双臂协作机器人与视景系统相结合，研究飞行过程中机器人的协同操作，很好的利用了协作机器人体积小、重量轻、高精度、高灵敏度的优点，并且多自由度协作机器人被认为是人类手臂的延伸。

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，特别是指一种基于自主感知的智能机器人飞行员飞行方法及装置。

背景技术

随着科技水平和生活质量的不断提高，人类对飞行器及飞行员的需求正在迅速增长。然而，培养一名合格的飞行员需要极高的成本，并且战时飞行员数量也消耗巨大。近年来，随着无人机技术的发展，无人驾驶飞行器能够在战斗中用于执行侦查、监视、设置假目标、骚扰与诱惑和电子干扰等任务，并取得了相当好的战果，同时也在执行各类前线或者深入敌后的作战任务中有效的避免了人员的损伤。尽管目前有很多无人飞行器已经投入使用，但每台飞行器终端都需要1名或者1名以上飞行员进行手动或是半手动操作以应对突发状况，其无人驾驶系统仅适用于高空平缓的巡航以及程序化的机场起降操作中。此外，基于飞行控制系统的无人化改造也带来了高昂的改造成本。因此，如何把有经验飞行员的驾驶技术通过多自由度双臂协作机器人移植到其它无人飞行器上进而实现飞行员无人化替代以及飞行器进一步无人化是一个亟待解决的问题。

另一方面，动态避障是无人飞行的一个重大需求。由于近年来雷达侦测和卫星监控水平的提高，无人飞行器的作战范围逐渐向低空和超高空的方向发展。低空飞行时，复杂地形所带来的动态障碍(山地、雨雾以及飞行生物等)对无人飞行器而言是一个严峻的挑战，处理不当将直接影响飞行任务的成败。由于动态障碍的数量、幅度和空间位置都具有较强的随机性，并且其运行过程也是不可预测的，大部分基于地形模型的避障算法对其的处理效果都微乎其微，而终端的飞行员遥控处理手段也因为通信线路的延迟和不稳定降低了飞行器的应急性能。这些都对于飞行任务的空间精度和时间精度有着极大的约束。因而，拥有一个实时、自主动态避障的决策系统对于无人飞行器而言具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中，飞行员无人化替代、飞行器无人化以及飞行器的避障无人飞行不稳定的问题，提供了一种基于自主感知的智能机器人飞行员飞行方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于自主感知的智能机器人飞行员飞行方法，包括：

S1：通过感知系统对飞行器的参数配置文件以及飞行姿态进行校准，对飞行环境进行辨识，输出相应的姿态数据以及环境数据；

S2：通过决策系统接收感知系统生成的姿态数据以及环境数据，对飞行器与飞行环境做出态势估计，形成完整策略，输出策略数据；

S3：通过控制系统根据接收的策略数据进行由机器人飞行员控制的自动操作指令完成对机械臂的控制；或根据手动指令进行由人类飞行员控制的手动操作完成对机械臂的控制；

S4：通过硬件视景系统对飞行器座舱内的物理环境以及飞行器座舱外的地面环境进行监控；

S5：通过数据管理系统综合调用感知系统、决策系统以及控制系统运行中产生的各项数据，对飞行数据进行综合分析并存储。

可选地，通过感知系统对飞行器的飞行姿态进行参数校准，对飞行环境进行辨识，输出相应的姿态数据以及环境数据，包括：

S11：通过自动校准模块对加载的参数配置文件进行参数校准；

S12：通过惯性传感器模块识别飞行器的飞行姿态；