一种用于煤矿井环境的无人机的制作方法

1.本发明涉及煤矿井环境探测领域，尤其涉及一种用于煤矿井环境的无人机。


背景技术：

2.目前，我国煤炭资源的分布存在浅层埋藏量不足的特性，煤炭开采逐步向深部开发利用发展，开采难度越来越大，容易出现瓦斯冲突、冲击地压等灾害的可能性也随之升高。传统的开采方案都是通过人工下矿井的方式去开采，这样可能对于工人的人身和财产造成损失。而且人工巡检比较费时费力，难以高密度实施，巡检结果过度依赖人员经验，实时性较差。
3.无人机作为一款高度智能的机器人，是一种通过无线电技术、设备和自控程序实现远端智能调控的非载人飞行器。无人机具有远程操控或自主能力，不存在执行人员伤亡的隐患，可以作为有效地探测设备。但是如何将无人机技术运用到煤矿井巡检中是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种用于煤矿井环境的无人机。能够将无人机技术运用到矿井巡检中。
5.有鉴于此，本发明第一方面提供了一种用于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机用于在所述煤矿井环境中飞行，以采集所述煤矿井环境的环境数据，并将所述环境数据发送至地面站，所述地面站用于根据所述环境数据对所述煤矿井环境进行实时监测。
6.可选的，结合第一方面，所述无人机搭载有3d激光雷达、测高雷达、测顶雷达与机载计算机，所述测顶雷达与所述3d激光雷达设置于所述无人机顶部，所述测高雷达设置于所述无人机底部，所述3d激光雷达用于测量所述无人机与所述煤矿井侧壁的距离；所述测顶雷达用于测量所述无人机与所述煤矿井顶壁的距离；所述测高雷达用于测量所述无人机与所述煤矿井底部的距离；所述机载计算机，分别与所述3d激光雷达、所述测顶雷达、所述测高雷达与进行通讯，以接收并根据所述无人机与所述煤矿井侧壁的距离、所述无人机与所述煤矿井顶壁的距离、所述无人机与所述煤矿井底部的距离进行路径规划。
7.可选的，结合第一方面，所述机载计算机，具体用于根据所述无人机与所述煤矿井顶壁的距离、所述无人机与所述煤矿井底部的距离对所述无人机进行垂直方向的控制，根据所述无人机与所述煤矿井侧壁的距离对所述无人机进行水平方向的控制。
8.可选的，结合第一方面，所述机载计算机，具体用于通过预置slam算法读取所述3d激光雷达测量到的点云数据，并将当前帧的点云数据与前一帧的点云数据进行配准，计算所述当前帧与所述前一帧相同特征的位姿变化，输出对应的坐标转换矩阵，并生成点云地图。
9.可选的，结合第一方面，所述机载计算机具体通过提取所述当前帧的点云数据与
所述前一帧点云数据中的几何特征进行跟踪，以计算所述当前帧与前一帧相同特征的位姿变化。
10.可选的，结合第一方面，若所述无人机确定当前的位姿与所述点云地图中目标点的位姿相同，则所述无人机根据所述目标点的位姿进行路径规划。
11.可选的，结合第一方面，所述无人机还搭载有红外热像仪、高清摄像头，所述红外热像仪用于采集所述煤矿井环境中顺槽皮带机的热图像；所述高清摄像头用于采集所述煤矿井环境中顺槽皮带机的高清图像；所述机载计算机用于根据所述顺槽皮带机的热图像与所述顺槽皮带机的高清图像对所述顺槽皮带机的工作状态进行监测。
12.可选的，结合第一方面，所述无人机还搭载有气体传感器，所述气体传感器中设有电解液，且所述气体传感器下端具有供气体扩散至所述电解液的薄膜，所述电解液中包含负电极与参考电极，所述气体传感器用于根据所述参考电极上的微电流确定所述煤矿井环境内有毒气体的浓度。
13.可选的，结合第一方面，所述气体传感器还具有探测可燃性气体的金属丝，所述气体传感器根据所述金属丝的电阻率确定所述煤矿井环境中是否存在可燃性气体。
14.可选的，结合第一方面，所述机载计算机还具体用于：
15.s1、获取测顶雷达所测量的无人机顶部与煤矿井顶壁的向上垂直距离h
上
；
16.s2、获取测高雷达所测量的无人机底部与煤矿井底部的向下垂直距离h
下
；
17.s3、依据所述向上垂直距离h
上
和所述向下垂直距离h
下
获得所述无人机在上下方向上的相对于煤矿井顶壁/底部的安全距离h
安1
，所述h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4；
18.s4、获取3d激光雷达所测量的无人机距离煤矿井侧壁的向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
、向左水平距离h
左
和向右水平距离h
右
；
19.s5、依据所述向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
获得所述无人机在前后方向上的安全距离h
安2
，所述h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4；
20.s6、依据所述向左水平距离h
左
、向右水平距离h
右
获得所述无人机在左右方向上的安全距离h
安3
，所述h
安3
＝(h
左
+h
右
)/4；
21.s7、在空间坐标系中，依据所述h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4构建所述无人机在上下垂直方向上的安全坐标区段p1，所述安全坐标区段p1为所述无人机在上下垂直方向上距离煤矿井顶壁/底部大于等于安全距离h
安1
的坐标区段；依据所述h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4构建所述无人机在前后水平方向上的安全坐标区段p2，所述安全坐标区段p2为所述无人机在前后水平方向上距离煤矿井侧壁大于等于安全距离h
安2
的坐标区段；依据所述h
安3
＝(h
左
+h
右
)/4构建所述无人机在左右水平方向上的安全坐标区段p3，所述安全坐标区段p3为所述无人机在左右水平方向上距离煤矿井侧壁大于等于安全距离h
安3
的坐标区段；
22.s8、当所述无人机的当前位置存在一个方向上不在对应安全坐标区段时，调整所述无人机在该方向上飞行至该方向所对应的安全坐标区段内，所述一个方向为上下垂直方向、前后水平方向和左右水平方向中的任意一个方向；
23.s9、当所述无人机的当前位置存在至少两个方向上均不在对应安全坐标区段时，依据所述安全坐标区段p1、所述安全坐标区段p2、所述安全坐标区段p3，构建安全空间区域，所述安全空间区域是由所述安全坐标区段p1的两个端点、所述安全坐标区段p2的两个端点、所述安全坐标区段p3的两个端点顺次相连所构成的安全空间区域；调整所述无人机
飞行至所述安全空间区域。
24.本技术能够将无人机技术运用到煤矿井的巡检中，以解决以往通过人工方式进行巡检过度依赖巡检人员的问题，能够提高实时性，且能够减少发生人员伤亡。
附图说明
25.图1为本发明实施例提供的一种无人机的系统硬件配置图；
26.图2为本发明实施例提供的一种无人机的外形结构图；
27.图3为本发明实施例提供的一种巡检系统的硬件连接图；
28.图4为本发明实施例提供的一种无人机软件工作流程图；
29.图5为本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图；
30.图6为本发明实施例提供的三个方向上安全坐标区段p1的示意框图；
31.图7为本发明实施例提供的三个方向上安全坐标区段p2的示意框图；
32.图8为本发明实施例提供的三个方向上安全坐标区段p3的示意框图；
33.图9为本发明实施例提供的安全区域空间的示意框图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本技术中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本技术中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
36.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
37.请参见图1，本技术提供了一种用于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机包括：机载计算机、3d激光雷达、测高雷达(毫米波雷达)、测顶雷达(毫米波雷达)、红外热像仪、高清摄像头(高清夜市模块)、气体传感器。以及飞行控制系统、精准降落模块、充电模块。所述无人机用于对顺槽皮带机所在巷道进行实时3d建模，以及将所述3d建模数据进行回传，以实现对所述顺槽皮带机工作状态的实时监测。
38.其中，该无人机以x型四旋翼框架为基础，以机载计算机为核心连接各路传感器形成有机整体，通过无线通信系统连接地面站与无线充电站。
39.所述气体传感器用于对煤矿井环境进行可燃性气体检测。所述无人机通过所述3d激光雷达、所述测高雷达、所述测顶雷达、以及所述高清摄像头实现3d即时定位与同步建
图、自主飞行以及导航避障、悬停观测及精准降落。所述无人机通过红外热像仪、高清摄像头实现热成像及高清摄像。所述3d激光雷达包括16线3d激光雷达。所述测高雷达包括毫米波雷达或超声波雷达。
40.这样可以实现顺槽皮带机运行状态高密度快速巡检。对状态异常设备，能够实时提供精确位置信息，红外热像信息、高清图像信息以及环境建模数据和有害气体数据，为顺槽皮带机维护和管理工作决策提供精准信息支撑。
41.其中，该16线3d激光雷达可用线数更高的3d激光雷达代替，从而获得更高的定位精度；或用双3d雷达代替，3d建图效果更佳，但是无人机负载增加太多，轴距必然会加大，环境适应能力减弱；毫米波雷达可用超声波雷达替代，精度稍差；3d同步定位与建图(simultaneous localization and mapping，slam)算法可以有多种选择，会有计算量的差别。
42.请参见图2，图2为本技术提供的一种无人机的外形结构图。该外形结构考虑设计防水、防尘、防撞、振动、透气、散热、电磁干扰、无线充电等多方面需求，形成独特结构和专有外形。如图2所示，该3d激光雷达位于所述无人机顶部，所述无人机中部包括前视避障雷达，所述测高雷达、所述热成像仪与所述高清摄像头位于所述无人机底部。
43.请参见图3，图3为本技术提供的一种巡检系统的硬件连接图。其中该巡检系统中，无人机以机载计算机为中心，连接各个机载设备，接收数据并控制相应机构；以无线通信网络为媒介，实现各个平台的互联互通。同时，地面站也可以充当副中心功能。在需要的时候，实现人工手动控制系统。
44.参见图3，该无人机包括气体传感器、毫米波雷达、精准着陆。该气体传感器通过urat与机载计算机相连接，该云台(热成像仪及高清摄像头)通过网口与机载计算机相连，该16线3d激光雷达也通过网口与机载计算机相连。该飞控通过uart与机载计算机相连。且该飞控包括主通道1
‑
4，辅助通道1
‑
4。该主通道1
‑
4连接电调1
‑
4、电机1
‑
4以及螺旋桨1
‑
4。
45.需要说明的是，本技术提供的这种用于煤矿井环境的无人机，用于在煤矿井环境中飞行，以采集煤矿井环境的环境数据，并将环境数据发送至地面站，地面站用于根据环境数据对煤矿井环境进行实时监测。
46.该无人机搭载有3d激光雷达、测高雷达、测顶雷达与机载计算机，测顶雷达与3d激光雷达设置于无人机顶部，测高雷达设置于无人机底部，3d激光雷达用于测量无人机与煤矿井侧壁的距离；测顶雷达用于测量无人机与煤矿井顶壁的距离；测高雷达用于测量无人机与煤矿井底部的距离；机载计算机，分别与3d激光雷达、测顶雷达、测高雷达与进行通讯，以接收并根据无人机与煤矿井侧壁的距离、无人机与煤矿井顶壁的距离、无人机与煤矿井底部的距离进行路径规划。
47.该机载计算机，具体用于根据所述无人机与所述煤矿井顶壁的距离、所述无人机与所述煤矿井底部的距离对所述无人机进行垂直方向的控制，根据所述无人机与所述煤矿井侧壁的距离对所述无人机进行水平方向的控制。具体的，可以根据该无人机与所述煤矿井顶壁的距离、所述无人机与所述煤矿井底部的距离避免该无人机与煤矿井的顶壁或者底部相撞。可以根据无人机与所述煤矿井侧壁的距离避免无人机与煤矿井的侧壁相撞。
48.该机载计算机，具体用于通过预置slam算法读取所述3d激光雷达测量到的点云数据，并将当前帧的点云数据与前一帧的点云数据进行配准，计算所述当前帧与所述前一帧
相同特征的位姿变化，输出对应的坐标转换矩阵，并生成点云地图。
49.具体的，当该无人机通过该3d激光雷达测量到激光数据(点云数据)之后，可以将该激光数据输入预置的slam算法，该激光slam算法读取该点云数据。根据匀速运动假设，利用统计方法，例如正态分布变化方法将当前帧的点云数据与前一帧的点云数据进行配准。并计算当前帧与前一帧相同特征的位姿变化。提取其中的几何特征，如线特征、面特征进行跟踪。对多个位姿进行优化，输出相应的坐标转换矩阵。而后根据优化后的位姿重构点云，以生成点云地图。
50.该机载计算机，具体通过提取所述当前帧的点云数据与所述前一帧点云数据中的几何特征进行跟踪，以计算所述当前帧与前一帧相同特征的位姿变化。
51.若所述无人机确定当前的位姿与所述点云地图中目标点的位姿相同，则所述无人机根据所述目标点的位姿进行路径规划。此外，还可以将当前构建的点云地图与预先存储的点云地图进行对比，以获得差异点的位置信息。该差异点的位置信息可能是该煤矿井环境中掉落的障碍物或者其他煤渣等形成在当前环境地图中的障碍物位置信息，这种情况下该无人机可以躲避该差异点。也有可能该当前构建的环境地图中，该差异点的位置为该预先存储的点云地图中障碍物的位置，但是该差异点的位置当前不存在障碍物了。那么该差异点的位置在该当前环境下是可以通行的。
52.此外，该无人机还搭载有红外热像仪、高清摄像头，所述红外热像仪用于采集所述煤矿井环境中顺槽皮带机的热图像；所述高清摄像头用于采集所述煤矿井环境中顺槽皮带机的高清图像；所述机载计算机用于根据所述顺槽皮带机的热图像与所述顺槽皮带机的高清图像对所述顺槽皮带机的工作状态进行监测。
53.该无人机还搭载有气体传感器，所述气体传感器中设有电解液，且所述气体传感器下端具有供气体扩散至所述电解液的薄膜，所述电解液中包含负电极与参考电极，所述气体传感器用于根据所述参考电极上的微电流确定所述煤矿井环境内有毒气体的浓度。具体的，当监测的环境气体通过传感器下端的薄膜扩散到传感器的电解液中时，被检测的气体在参考电极发生化学反应，并产生微电流。该微电流与被检测气体的浓度成正比。传感器输出的电流经过放大、温度补偿和参数修正之后能够得到特定气体的浓度。该检测的有毒气体可以包括但不限于一氧化碳气体、硫化氢气体、臭氧、氯气、二氧化硫等有毒性气体。该气体传感器耗电量低，但是线性和重复性好，且使用寿命长。
54.需要说明的是，该气体传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号。该电化学传感器需在有氧环境中，且不适于高温、低温以及低湿度环境。
55.在另一种实施方式中，该气体传感器还具有探测可燃性气体的金属丝，所述气体传感器根据所述金属丝的电阻率确定所述煤矿井环境中是否存在可燃性气体。
56.具体的，该气体传感器可以采用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃性气体的浓度。当可燃性气体进入该气体传感器时，可以在该金属铂丝表面引起氧化反应(无焰燃烧)，从而导致其产生的热量使得铂丝温度升高，从而引起铂丝电阻率发生变化，根据该铂丝的电阻率变化是否可以确定该煤矿井内是否存在可燃性气体。
57.更进一步的，无人机在煤矿井中飞行作业时，为了更为精准的确保无人机的安全飞行，及时实现避障，请参阅图6
‑
9所示，作为该无人机的一种控制方式，其还可以包括：
58.s1、获取测顶雷达所测量的无人机顶部与煤矿井顶壁的向上垂直距离h
上
；
59.具体而言，该向上垂直距离h
上
可以理解为是无人机顶部在垂直方向上距离无人机上方空间的空旷距离，而由于煤矿井顶壁的不平整性、或是不规则性(也即存在凹凸不平的情况)，因此该向上垂直距离h
上
是实时变动的一个距离值；
60.s2、获取测高雷达所测量的无人机底部与煤矿井底部的向下垂直距离h
下
；
61.具体而言，该向下垂直距离h
下
可以理解为是无人机底部在垂直方向上距离无人机下方空间的空旷距离，而由于煤矿井底部的不平整性、或是不规则性(也即存在凹凸不平的情况)，或者是煤矿井底部存在其他物体(例如存放的其他物体，或是掉落的障碍物等)，因此该向下垂直距离h下是实时变动的一个距离值；
62.s3、依据所述向上垂直距离h
上
和所述向下垂直距离h
下
获得所述无人机在上下方向上的相对于煤矿井顶壁/底部的安全距离h
安1
，所述h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4；
63.具体而言，由于在无人机实际飞行作业过程中，一般来讲无人机是需要相对于煤矿井顶壁/底部存在一定距离才能是安全飞行的状态，因此在计算该相对于煤矿井顶壁/底部的安全距离h
安1
时，经过测算是以(h
上
+h
下
)的四分之一来作为上下方向上的安全距离。
64.s4、获取3d激光雷达所测量的无人机距离煤矿井侧壁的向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
、向左水平距离h
左
和向右水平距离h
右
；
65.具体而言，在空间方向上，无人机存在六个方向的相对距离，即垂直向上、垂直向下、水平向前、水平向后、水平向左和水平向右，此时通过3d激光雷达测量无人机距离煤矿井侧壁的向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
、向左水平距离h
左
和向右水平距离h
右
；同样的由于煤矿井侧壁的不平整性、或是不规则性(也即存在凹凸不平的情况)，因此该向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
、向左水平距离h
左
和向右水平距离h
右
均是实时变动的一个距离值；
66.s5、依据所述向前水平距离h
前
、向后水平距离h
后
获得所述无人机在前后方向上的安全距离h
安2
，所述h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4；
67.s6、依据所述向左水平距离h
左
、向右水平距离h
右
获得所述无人机在左右方向上的安全距离h
安3
，所述h
安3
＝(h
左
+h
右
)/4；
68.具体而言，由于在无人机实际飞行作业过程中，一般来讲无人机是需要相对于煤矿井侧壁存在一定距离才能是安全飞行的状态，因此在计算该相对于煤矿井侧壁的安全距离h
安2
、h
安3
时，经过测算是以(h
前
+h
后
)的四分之一、(h
左
+h
右
)的四分之一来作为前后水平方向上、左右水平方向上的安全距离。
69.s7、在空间坐标系中，依据所述h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4构建所述无人机在上下垂直方向上的安全坐标区段p1，所述安全坐标区段p1为所述无人机在上下垂直方向上距离煤矿井顶壁/底部大于等于安全距离h
安1
的坐标区段；依据所述h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4构建所述无人机在前后水平方向上的安全坐标区段p2，所述安全坐标区段p2为所述无人机在前后水平方向上距离煤矿井侧壁大于等于安全距离h
安2
的坐标区段；依据所述h
安3
＝(h
左
+h
右
)/4构建所述无人机在左右水平方向上的安全坐标区段p3，所述安全坐标区段p3为所述无人机在左右水平方向上距离煤矿井侧壁大于等于安全距离h
安3
的坐标区段；
70.具体而言，以上下垂直方向为例，当无人机距离煤矿井顶壁的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4时，以表示当前无人机距离煤矿井顶壁存在安全飞行隐患，当无人机距离煤矿井底部的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4时，以表示当前无人机距离煤矿井底部存在安全飞行隐患，而无论是哪一个安全隐患，都需要无人机在垂直方向上进行飞行调整，以使得其调整上下垂
直方向上的安全坐标区段p1内；同样的，当无人机在向前方向上距离煤矿井侧壁的距离小于h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4时，则表示当前无人机在向前方向距离煤矿井侧壁存在安全飞行隐患，当无人机在向后方向上距离煤矿井侧壁的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4时，以表示当前无人机距离煤矿井底部存在安全飞行隐患，而无论是哪一个安全隐患，都需要无人机在垂直方向上进行飞行调整，以使得其调整上下垂直方向上的安全坐标区段p1内；
71.s8、当所述无人机的当前位置存在一个方向上不在对应安全坐标区段时，调整所述无人机在该方向上飞行至该方向所对应的安全坐标区段内，所述一个方向为上下垂直方向、前后水平方向和左右水平方向中的任意一个方向；
72.s9、当所述无人机的当前位置存在至少两个方向上均不在对应安全坐标区段时，依据所述安全坐标区段p1、所述安全坐标区段p2、所述安全坐标区段p3，构建安全空间区域，所述安全空间区域是由所述安全坐标区段p1的两个端点、所述安全坐标区段p2的两个端点、所述安全坐标区段p3的两个端点顺次相连所构成的安全空间区域；调整所述无人机飞行至所述安全空间区域。
73.具体来说，如果当前无人机的当前位置，仅存在一个方向上不在对应安全坐标区段时，例如在上下垂直方向上不在对应的安全坐标区段p1(可能是无人机距离煤矿井顶壁的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4时，或者无人机距离煤矿井底部的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4)，而其他两个方向上(前后水平方向和左右水平方向)均在对应的安全坐标区段内，则此时为了提高调整效率、释放记载计算机运行能力无需构建安全空间区域；而当无人机的当前位置存在至少两个方向上均不在对应安全坐标区段时，例如在上下垂直方向上不在对应的安全坐标区段p1(可能是无人机距离煤矿井顶壁的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4，或者无人机距离煤矿井底部的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4)，在前后水平方向上也不在对应的安全坐标区段p2(可能是无人机在向前方向上距离煤矿井侧壁的距离小于h
安2
＝(h
前
+h
后
)/4，或者无人机在向后方向上距离煤矿井侧壁的距离小于h
安1
＝(h
上
+h
下
)/4)，则此时通过记载计算机依据所述安全坐标区段p1、所述安全坐标区段p2、所述安全坐标区段p3，构建安全空间区域，所述安全空间区域是由所述安全坐标区段p1的两个端点、所述安全坐标区段p2的两个端点、所述安全坐标区段p3的两个端点顺次相连所构成的安全空间区域；调整所述无人机飞行至所述安全空间区域。
74.以此来实现精准避障、进一步提高无人机在煤矿井中飞行作业时的安全性能，具有安全性能高的特点。更进一步的，该无人机下方安装有openmv视觉系统，停机坪中央部署有apriltag标志图像，该无人机通过捕捉该apriltag标志图像，openmv视觉系统实时估算无人机相对apriltag标志图像的位置，无人机通过调整自身位置，不断逼近apriltag标志图像的中心，从而能够精准悬停于停机坪的正上方位置，从而可以降落到停机坪的中央位置。
75.该无人机的机载计算机和无线充电站的主控计算机通过各自wifi接入同一个局域网。且均部署有机器人操作系统(robot operation system，ros)，平台之间通过ros的消息机制完成通信。
76.起飞前，无人机发送自检指令至收纳箱，收纳箱接收指令，完成收纳箱开盖、停机坪升起、等待(短时间测试)、拨动机构拨动无人机居中、停机坪降落、收纳箱合盖等全套收纳动作并返回自检结果到无人机。当无人机收到收纳箱自检成功指令后方可起飞，否者不
能起飞。收纳箱拨动机构通过拨动无人机脚架使无人机居中。
77.无人机起飞前存储有所述无人机收纳箱的位置，无人机起飞巡检，通过激光slam的里程计模块，无人机确定自身位置，当飞行至距离收纳箱为设定距离时，发送准备收纳指令至收纳箱，收纳箱则收到指令，执行开盖、升起停机坪、开灯的动作，而后等待无人机到达。示例性的，该设定距离可以为100米。
78.无人机靠近停机坪一定距离后，将捕捉到停机坪中央的标志图像(如二维码)，一旦捕捉到标志图像，无人机将执行精准降落程序，降落程序完成并自锁后，无人机发送完成精准降落指令至收纳箱，收纳箱收到指令后执行拨动无人机居中、停机坪降落、合盖、开启充电开关程序，充电完成将自动断电。无人机通过电池电压确认充电完成状态。降落过程无人机和收纳箱的全部状态都受到地面站的实时监控。
79.该无人机、地面站平台、无线充电平台通过无线通信系统互联。
80.请参见图4，图4为本技术提供的一种无人机软件工作流程图。该机载软件系统为核心的数据处理中心和控制中枢，通过与充电平台数据交互，获取充电状态和充电平台状态，决定该无人机是否可以巡检。通过slam算法确定自身位置和环境信息。通过高度计获取相对高度信息，结合激光雷达进行障碍规避。通过已有地图信息进行全局规划。该具体流程可以包括：
81.设备初始化后，处于等待状态。判断现在处于充电平台的位置时，判断是否有已经存储的地图。通过激光里程计实时slam(新建模式或更新模式)mapping。通过障碍物探测进行航迹规划并路径更新。判断里程计计数是否达到充电平台，判断是否收到充电平台通信信号。开启充电平台与设备照明。精准着陆。充电模式。
82.图5是本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图，该无人机300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，cpu)310(例如，一个或一个以上处理器)和存储器320，一个或一个以上存储应用程序333或数据332的存储介质330(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器320和存储介质330可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质330的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对该无人机300中的一系列指令操作。更进一步地，处理器310可以设置为与存储介质330通信，在无人机300上执行存储介质330中的一系列指令操作。
83.无人机300还可以包括一个或一个以上电源340，一个或一个以上有线或无线网络接口330，一个或一个以上输入输出接口360，和/或，一个或一个以上操作系统331，例如windows serve，mac os x，unix，linux，freebsd等等。本领域技术人员可以理解，图5示出的无人机的结构并不构成限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
84.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
85.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机
设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read
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only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本技术的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本技术的目的。例如，一些特征可以忽略，或不执行。
87.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
88.以上对本发明实施例所提供的一种用于煤矿井环境的无人机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。