采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人及控制方法与流程

本发明属于机器人，特别是涉及一种采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人及控制方法。

背景技术：

1、机器人技术在当代持续发展，小型化的机器人广泛应用于空中检测、现场侦查、地面建筑探测、特种作业等。多螺旋桨飞行无人机(例如四旋翼直升机、八旋翼直升机)正变得更常见。这些飞行器中的很多包括支撑多个螺旋桨、控制部件、电源(例如电池)、摄像机等的框架。从摄像机得到的图像可用于摄影和/或其它目的。

2、美国斯坦福大学的morgan t.pope团队研制成功了一种可以在空中飞行和垂直壁面爬行的机器人scamp(pope m，kimes c，jiang h，et al.a multimodal robot forperching and climbing on vertical outdoor surfaces[j].ieee transactions onrobotic：a publication of the ieee robotics and automation society，2017，33(1)：38-48.)。利用仿生微棘结构攀附在粗糙的建筑物外墙上，通过微电机驱动足部伸缩实现壁面的爬行。但在对高楼、水库、桥洞、大坝等地面建筑进行建筑表面缺陷检测，这种利用微电机驱动足部伸缩实现壁面的爬行的机器人结构较为复杂。而过多的旋翼组件在机身尺寸和运动控制方面也提出了更高的要求，如何针对实际需求优化旋翼组件以及布置方式是尚待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明第一个目的在于，针对背景技术中旋翼组件复杂的问题，提供一种采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人。

2、为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

3、采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人包括：

4、支撑体，所述支撑体为框架结构且包括两个环形部以及四个轮座，两个环形部相互邻近且呈8字形，所述轮座成对布置于环形部的周侧；

5、矢量旋翼系统，所述矢量旋翼系统包括两套旋翼组件，各旋翼组件安装于对应的环形部并为支撑体提供矢量动力；

6、行走轮，所述行走轮安装于对应的轮座内且处于支撑体的底侧，所述行走轮用于在工作面上行走；工作面为垂直的立面或者接近垂直的里面；

7、信息采集设备，所述信息采集设备安装于支撑体上，所述信息采集设备用于采集工作面相关的信息数据。

8、在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

9、作为本发明的一种优选技术方案：每套旋翼组件包括：

10、第一翻转架，所述第一翻转架安装于环形部内且绕第一轴线转动；

11、第一舵机，所述第一舵机用于驱动第一翻转支架旋转；

12、第二翻转架，所述第二翻转架安装于第一翻转架内且绕第二轴线转动，所述第二轴线与第一轴线相互垂直；

13、第二舵机，所述第二舵机用于驱动第二翻转支架旋转；

14、主电机，安装于第二翻转架内，所述主电机用于驱动桨叶旋转；

15、桨叶，安装于主电机的输出轴。

16、作为本发明的一种优选技术方案：所述采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人还包括缆架机构，所述勘测机器人在工作状态下经由负载于缆架机构的线缆供能以及通信，

17、所述缆架机构包括：

18、支座，所述支座固定于支撑体上，所述支座的至少一部分为管状结构且内部作为导向槽，所述导向槽内活动穿设有线缆；

19、夹线轮，所述夹线轮安装于支座上，所述夹线轮用于夹持并驱动线缆沿导向槽运动；所述夹线轮成对布置，且至少一个为与夹线电机联动的主动轮；

20、夹线电机，所述夹线电机安装于支座上，所述夹线电机用于与夹线轮联动。

21、作为本发明的一种优选技术方案：所述管状结构的侧壁开设有径向贯通的避让口，夹线轮通过对应侧的避让口夹持线缆。

22、作为本发明的一种优选技术方案：所述管状结构的端部配置有压力传感器的连接套，所述连接套由外部穿入线缆的一侧为入口侧，所述连接套的入口侧沿周向设有均匀间隔布置的多个安装耳片，各压力传感器固定在各安装耳片的内侧。

23、作为本发明的一种优选技术方案：所述支座上设有摆动架；同对夹线轮中，一个为从动轮且转动安装于支座上，另一个为主动轮且转动安装于摆动架上；

24、所述摆动架与支座之间设有弹性件以限制摆动架在第一状态或者第二状态；

25、摆动架的第一状态为：弹性件驱使主动轮向从动轮靠近并夹持线缆；

26、摆动架的第二状态为：主动轮经摆动架翻转并远离从动轮，摆动架与支座抵靠限位。

27、作为本发明的一种优选技术方案：所述弹性件为拉簧，所述拉簧的两端分别连接至摆动架和支座，并采用过死点的方式将摆动架限制在摆动架的第二状态。

28、作为本发明的一种优选技术方案：所述管状结构的两端分别延伸至支撑体的两相对侧，并分别配置有夹线轮和夹线电机。

29、作为本发明的一种优选技术方案：所述勘测机器人还包括：

30、两个卷线轮，所述卷线轮分别安装于支撑体上，由支座的管状结构两端伸入的线缆分别绕置于其中一个卷线轮；

31、两个绕线电机，独立驱动对应的一个卷线轮。

32、本发明还有一个目的在于，提供采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人的控制方法。

33、为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

34、采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人的控制方法，包括：勘测机器人在多个工作位置之间转移，在到达预定的工作位置时利用信息采集设备采集工作面的信息数据，且在采集过程中以攀爬模式保持于当前的工作位置。

35、本发明提供一种采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人及控制方法，通过设置双旋翼方式实施矢量驱动，将轮组、行走轮进行紧凑布置，简化了勘测机器人的结构设置，同时还能利用信息采集设备实现对工作面的信息采集；此外，具体地，每套旋翼组件包括：第一翻转架，所述第一翻转架安装于环形部内且绕第一轴线转动；第一舵机，所述第一舵机用于驱动第一翻转支架旋转；第二翻转架，所述第二翻转架安装于第一翻转架内且绕第二轴线转动，所述第二轴线与第一轴线相互垂直；第二舵机，所述第二舵机用于驱动第二翻转支架旋转；主电机，安装于第二翻转架内，所述主电机用于驱动桨叶旋转；桨叶，安装于主电机的输出轴；可以通过简化旋翼组件的结构，精简勘测机器人的机身尺寸，同时还能够降低对勘测机器人的运动控制要求。

技术特征：

1.采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人包括：

2.根据权利要求1所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，每套旋翼组件包括：

3.根据权利要求1所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人还包括缆架机构，所述勘测机器人在工作状态下经由负载于缆架机构的线缆供能以及通信，

4.根据权利要求3所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述管状结构的侧壁开设有径向贯通的避让口，夹线轮通过对应侧的避让口夹持线缆。

5.根据权利要求3所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述管状结构的端部配置有压力传感器的连接套，所述连接套由外部穿入线缆的一侧为入口侧，所述连接套的入口侧沿周向设有均匀间隔布置的多个安装耳片，各压力传感器固定在各安装耳片的内侧。

6.根据权利要求3所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述支座上设有摆动架；同对夹线轮中，一个为从动轮且转动安装于支座上，另一个为主动轮且转动安装于摆动架上；

7.根据权利要求6所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述弹性件为拉簧，所述拉簧的两端分别连接至摆动架和支座，并采用过死点的方式将摆动架限制在摆动架的第二状态。

8.根据权利要求3所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述管状结构的两端分别延伸至支撑体的两相对侧，并分别配置有夹线轮和夹线电机。

9.根据权利要求3所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人，其特征在于，所述勘测机器人还包括：

10.如权利要求1至9中任一项所述的采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：勘测机器人在多个工作位置之间转移，在到达预定的工作位置时利用信息采集设备采集工作面的信息数据，且在采集过程中以攀爬模式保持于当前的工作位置。

技术总结
本发明提供采用双旋翼方式实施矢量驱动的勘测机器人及控制方法，所述勘测机器人包括：支撑体，为框架结构且包括两个环形部以及四个轮座，两个环形部相互邻近且呈8字形，所述轮座成对布置于环形部的周侧；矢量旋翼系统，包括两套旋翼组件，各旋翼组件安装于对应的环形部并为支撑体提供矢量动力；行走轮，安装于对应的轮座内且处于支撑体的底侧，用于在工作面上行走；信息采集设备，安装于支撑体上，用于采集工作面相关的信息数据。本发明通过设置双旋翼方式实施矢量驱动，将轮组、行走轮进行紧凑布置，简化了勘测机器人的结构设置，同时还能利用信息采集设备实现对工作面的信息采集。

技术研发人员：吴启民,陈乔,薛阳,郭睿,陈通权,李高年,刘德明
受保护的技术使用者：杭州国电大坝安全工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11