一种无人机返航智能避障装置

1.本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机返航智能避障装置。


背景技术：

2.随着无人机技术的发展，无人机逐渐被广泛应用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等领域。目前很多无人机具备一键返航功能，无需人工进行操控，无人机在自动返航过程中遇到障碍物，这就要求无人机具备障碍物识别和自动避障功能，现有的无人机大都采用超声波避障、tof避障、基于视觉图像避障中的一种，基于视觉图像避障计算距离误差随距离变大而指数增长，其他两种都采用多个雷达获取障碍物的三维立体信息，这对处理器的性能要求高，计算速度慢，都会导致无人机障碍物识别失误，从而导致避障失败，造成无人机损坏的后果。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种无人机返航智能避障装置。
4.本发明解决上述问题的技术方案为：一种无人机返航智能避障装置，包括无人机本体以及避障模块；
5.所述避障模块包括毫米波雷达、双目视觉摄像机、电子罗盘、控制器，所述毫米波雷达、双目视觉摄像机、电子罗盘分别连接控制器；
6.所述避障模块的工作过程主要包括以下步骤：
7.s1，无人机在飞行中，毫米波雷达一直运行，向无人机的飞行方向正前方发射毫米波信号，如果碰到障碍物，毫米波信号被反射回，再被毫米波雷达接收，由此获知障碍物信息，控制器根据被毫米波雷达接收的毫米波信号，判断障碍物距离，控制器设定判定距离值，当障碍物距离小于等于判定距离值时，启动双目视觉摄像机；
8.s2，双目视觉摄像启动，获得无人机正前方障碍物彩色和深度图像，获得各个障碍物在图像中坐标；
9.s3，控制器根据障碍物空间分布和位置信息，计算出障碍物之间的间隙，重新规划飞行路径穿越障碍物，完成避障操作后，重复执行步骤s1。
10.在s1和s2中，毫米波雷达和双目视觉摄像机通过调节机构始终正面朝向无人机的飞行方向，控制器通过电子罗盘确定无人机的飞行方向。
11.进一步的，所述调节机构包括调节电机、安装圆盘，环形齿条、安装架，所述调节电机通过机架安装在主体底部，所述安装圆盘可转动的连接在主体底部，所述环形齿条固定连接在安装圆盘的底面，所述调节电机的输出端连接调节齿轮，所述调节齿轮与环形齿条啮合，所述安装架通过螺栓固定在安装圆盘上，所述毫米波雷达、双目视觉摄像机安装在安装架上。
12.进一步的，在s3中，计算出障碍物之间的间隙后，控制器将间隙与无人机的大小进
行比较，无人机四个旋翼可调节，四个可调节的旋翼使得无人机的大小可调节，当障碍物间隙可通过时，无人机可自动调节成可通过的大小。
13.进一步的，无人机本体包括主体以及四个旋翼，四个旋翼通过驱动装置进行调节；
14.四个旋翼分别为左上旋翼、左下旋翼、右上旋翼、右下旋翼，四个旋翼分别通过连接杆连接在主体上，所述旋翼安装在连接杆的外端，连接杆的内端可转动的连接在主体上。
15.进一步的，所述驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮以及传动机构，所述驱动电机通过机架安装在主体底部，驱动电机的输出轴穿过主体连接驱动齿轮。
16.进一步的，所述传动机构包括第一传动单元和第二传动单元，所述第一传动单元包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与驱动齿轮啮合，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述左下旋翼的第一转轴上同轴连接左下传动齿轮，所述右下旋翼的第一转轴上同轴连接右下传动齿轮，所述第二齿轮与左下传动齿轮啮合，所述第三齿轮与右下传动齿轮啮合；所述第二传动单元包括第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮，所述第四齿轮与驱动齿轮啮合，所述第五齿轮与第四齿轮啮合，所述第六齿轮与第五齿轮啮合，左上旋翼的第一转轴上同轴连接左上传动齿轮，所述右上旋翼的第一转轴上同轴连接右上传动齿轮，所述左上传动齿轮与第六齿轮啮合，所述右上传动齿轮与第五齿轮啮合，所示第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮转动安装在主体内。
17.本发明具有有益效果：
18.本发明提供了一种无人机返航智能避障装置，通过毫米波雷达、双目视觉摄像机相结合，提高无人机对障碍物的识别精度；通过电子罗盘和调节机构使得毫米波雷达、双目视觉摄像机可以始终面朝无人机的飞行方向；无人机本体的旋翼可调节，使得无人机本体可根据障碍物间距进行调节，减小无人机重新规划飞行路径的次数。
附图说明
19.图1为本发明的电气控制图；
20.图2为无人机本体的主视图；
21.图3为调节机构的结构示意图；
22.图4为驱动装置的结构示意图；
23.图中：1-毫米波雷达，2-双目视觉摄像机，3-电子罗盘，4-控制器，5-主体，6-左上旋翼，7-左下旋翼，8-右上旋翼，9-右下旋翼，10-驱动电机，11-驱动齿轮，12-第一齿轮，13-第二齿轮，14-第三齿轮，15-第四齿轮，16-第五齿轮，17-第六齿轮，18-调节电机，19-安装圆盘，20-环形齿条，21-安装架，22-调节齿轮，23-连接杆。
具体实施方式
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图所示，一种无人机返航智能避障装置，包括无人机本体以及避障模块；
26.所述避障模块包括毫米波雷达、双目视觉摄像机、电子罗盘、控制器，所述毫米波雷达、双目视觉摄像机、电子罗盘分别连接控制器，
27.所述避障模块的工作过程主要包括以下步骤：
28.s1，无人机在飞行中，毫米波雷达一直运行，向无人机的飞行方向正前方发射毫米波信号，如果碰到障碍物，毫米波信号被反射回，再被毫米波雷达接收，由此获知障碍物信息，控制器根据被毫米波雷达接收的毫米波信号，判断障碍物距离，控制器设定判定距离值，当障碍物距离小于等于判定距离值时，启动双目视觉摄像机；
29.s2，双目视觉摄像启动，获得无人机正前方障碍物彩色和深度图像，获得各个障碍物在图像中坐标；
30.s3，控制器根据障碍物空间分布和位置信息，计算出障碍物之间的间隙，重新规划飞行路径穿越障碍物，完成避障操作后，重复执行步骤s1。
31.在s3中，计算出障碍物之间的间隙后，控制器将间隙与无人机的大小进行比较，无人机四个旋翼可调节，四个可调节的旋翼使得无人机的大小可调节，当障碍物间隙可通过时，无人机可自动调节成可通过的大小。
32.在s1和s2中，毫米波雷达和双目视觉摄像机通过调节机构始终正面朝向无人机的飞行方向，控制器通过电子罗盘确定无人机的飞行方向。
33.无人机本体包括主体以及四个旋翼，四个旋翼分别为左上旋翼、左下旋翼、右上旋翼、右下旋翼，所述主体内部设有调节室，四个旋翼分别通过连接杆连接在主体上，所述旋翼安装在连接杆的外端，连接杆的内端通过第一转轴可转动的连接在调节室内，所述第一转轴通过轴承了转动的连接在主体上，连接杆上设有连接孔，所述连接孔限位套设在转轴上，随着转轴转动，连接杆也进行转动，四个旋翼通过驱动装置进行调节，所述驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮以及传动机构，所述驱动电机通过机架安装在主体底部，驱动电机的输出轴穿过主体连接驱动齿轮，所述驱动齿轮设置在调解室内。
34.在其中一种实施方式中，所述传动机构包括第一传动单元和第二传动单元，所述第一传动单元包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与驱动齿轮啮合，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述左下旋翼的第一转轴上同轴连接左下传动齿轮，所述右下旋翼的第一转轴上同轴连接右下传动齿轮，所述第二齿轮与左下传动齿轮啮合，所述第三齿轮与右下传动齿轮啮合；所述第二传动单元包括第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮，所述第四齿轮与驱动齿轮啮合，所述第五齿轮与第四齿轮啮合，所述第六齿轮与第五齿轮啮合，左上旋翼的第一转轴上同轴连接左上传动齿轮，所述右上旋翼的第一转轴上同轴连接右上传动齿轮，所述左上传动齿轮与第六齿轮啮合，所述右上传动齿轮与第五齿轮啮合，所示第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮转动安装在调节室内。驱动电机顺时针转动时，带动右上旋翼、左下旋翼逆时针转动，带动左上旋翼、右下旋翼顺时针转动，左上旋翼与右上旋翼之间距离、左下旋翼、右下旋翼之间距离缩小，驱动电机逆时针转动时，左上旋翼与右上旋翼之间距离、左下旋翼、右下旋翼之间距离增大。所述驱动电机连接控制器。
35.所述调节机构包括调节电机、安装圆盘，环形齿条、安装架，所述调节电机通过机架安装在主体底部，所述安装圆盘可转动的连接在主体底部，所述环形齿条固定连接在安
装圆盘的底面，所述调节电机的输出端连接调节齿轮，所述调节齿轮与环形齿条啮合，所述安装架通过螺栓固定在安装圆盘上，所述毫米波雷达、双目视觉摄像机安装在安装架上。
36.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。