CN111470058B - 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站 - Google Patents

一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站 Download PDF

Info

Publication number
CN111470058B
CN111470058B CN202010367688.2A CN202010367688A CN111470058B CN 111470058 B CN111470058 B CN 111470058B CN 202010367688 A CN202010367688 A CN 202010367688A CN 111470058 B CN111470058 B CN 111470058B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerial vehicle
unmanned aerial
groups
synchronous
base rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010367688.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111470058A (zh
Inventor
刘新超
张晨
王石林
王凯
任成昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zibo Vau Crefly Intelligent Technology Co ltd
Shandong University of Technology
Original Assignee
Zibo Vau Crefly Intelligent Technology Co ltd
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zibo Vau Crefly Intelligent Technology Co ltd, Shandong University of Technology filed Critical Zibo Vau Crefly Intelligent Technology Co ltd
Priority to CN202010367688.2A priority Critical patent/CN111470058B/zh
Publication of CN111470058A publication Critical patent/CN111470058A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111470058B publication Critical patent/CN111470058B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，包括支架组件、承接平台全方位移动***、视觉定位与微纠偏***及闭环控制***；支架组件内设置有承接平台全方位移动***，承接平台全方位移动***的顶端设置有视觉定位与微纠偏***，承接平台全方位移动***及视觉定位与微纠偏***分别均与闭环控制***电连接；支架组件包括下底座杆、传送托盘，下底座杆的顶端设置有上底座杆，下底座杆与上底座杆之间通过若干组支撑杆连接。有益效果：本发明实现与无人机的精准对接，其不仅实现无人机无人化、智能化服务，而且此技术还可用于其他相关产品间对接领域，精准降落为中国无人化领域打下结实基础。

Description

一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站
技术领域
本发明涉及无人机技术研发与应用领域，具体来说，涉及一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站。
背景技术
近年来无人机相关技术取得了迅速的发展。但是电池续航能力的开发成本高、难度大，无人机的续航时间短，飞行范围小，这在一定程度上给无人机电力巡检领域带来极大的不便。而且由于无人机价值较高、电量不足、电池又与挟重相协调等问题而导致电力巡检距离严重受限，目前市场上电力巡检无人机最长飞行距离在100千米左右，这在一定程度上，限制了电力巡检领域无人机的应用。
随着无人机相关技术的研发和应用，无人机设备受到人们广泛关注,并且它的优势越来越突显，但也存在相应的问题，其中无人机换电池的时候，到指定地点降落的误差很大，严重影响无人机自动化领域的发展。由此可见，如何有效提高旋翼无人机的续航里程已经是一个本领域技术人员亟待解决的问题。因此需研究设计一款“基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站”，实现无人机换电池的时候，降低到指定地点降落的误差。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，包括支架组件、承接平台全方位移动***、视觉定位与微纠偏***及闭环控制***；
其中，支架组件内设置有承接平台全方位移动***，承接平台全方位移动***的顶端设置有视觉定位与微纠偏***，承接平台全方位移动***及视觉定位与微纠偏***分别均与闭环控制***电连接；
其中，支架组件包括设置在承接平台全方位移动***底端的下底座杆，下底座杆的一端设置有传送托盘，下底座杆的顶端设置有上底座杆，下底座杆与上底座杆之间通过若干组支撑杆连接。
进一步的，为了能够完成无人机承接平台的空间移动，并进行无人机降落误差的微纠偏，承接平台全方位移动***包括两组Y轴移动装置、X轴移动装置、无人机支撑装置及两组无人机夹持装置；
其中，两组Y轴移动装置分别设置在下底座杆远离传送托盘的一端的顶端及传送托盘的顶端，两组Y轴移动装置之间设置有X轴移动装置，X轴移动装置的顶端设置有无人机支撑装置，无人机支撑装置的顶端设置有两组无人机夹持装置。
进一步的，为了能够完成无人机承接平台在Y轴方向上的移动，进而可以更加准确的承接无人机，两组Y轴移动装置包括分别设置在传送托盘的顶部一端及下底座杆远离传送托盘一端的顶部同一端上的两组同步带电机座，两组同步带电机座上分别均设置有同步带电机，传送托盘的顶部另一端及下底座杆远离传送托盘一端的顶部另一端上分别均设置有滚轮轴承座，两组滚轮轴承座的顶端分别均设置有连杆滚轮，两组同步带电机的输出轴与两组连杆滚轮之间分别均设置有同步传动带一。
进一步的，为了能够完成无人机承接平台在X轴方向上的移动，进而可以更加准确的承接无人机，X轴移动装置包括设置在两组同步传动带一之间的两组底部轨迹杆，两组底部轨迹杆的两端分别均通过传动齿轮与两组同步传动带一连接，每组传动齿轮靠近底部轨迹杆中间位置的一侧且位于底部轨迹杆上分别均套设有固定块，相邻的两组固定块之间通过固定杆连接，靠近传送托盘的一组固定杆的中端设置有同步带轮座，同步带轮座上设置有同步带轮，远离传送托盘的一组固定杆上设置有无刷电机，无刷电机的输出轴与同步带轮之间通过同步传动带二连接，两组底部轨迹杆的中端分别均设置有两组夹持块一，同步传动带二的中端设置有夹持块二。
进一步的，为了能够夹住同步传动带二，从而能够更加平稳的带动无人机承接平台移动，夹持块二包括设置在同步传动带二顶端上下两侧的上夹板及下夹板，下夹板的顶端设置有与同步传动带二相配合的齿槽。
进一步的，为了使无人机承接平台移动时更加平稳，传送托盘的顶端中部设置有滑轨，滑轨的顶端设置有滑块。
进一步的，为了能够承接无人机，且可以旋转无人机的方向，无人机支撑装置包括设置在夹持块一及夹持块二顶端的底层板，底层板的顶端设置有减速电机支架，减速电机支架上设置有减速电机，减速电机输出轴顶端设置有法兰，法兰的顶端设置有中心层板，中心层板的顶端设置有上层平台板，中心层板与上层平台板之间通过若干组支撑架连接，上层平台板上竖直方向开设有两组避位槽。
进一步的，为了能够抓紧无人机，进而提高无人机换电池时的稳定性，提高换电池成功率，两组无人机夹持装置设置为机械抓手，两组机械抓手设置在上层平台板的底端且位于两组避位槽的下方，机械抓手与闭环控制***电连接。
进一步的，为了能够识别无人机，并捕捉无人机的飞行运动数据，将感知数据传输至PLC控制器，视觉定位与微纠偏***设置为光敏电阻矩阵，光敏电阻矩阵与闭环控制***电连接。
进一步的，为了能够控制各个***工作，同步带电机与无刷电机、减速电机及PLC控制器构成闭环控制***，PLC控制器依次与同步带电机、无刷电机及减速电机电连接。
本发明的有益效果为：
(1)本发明基于红外点阵精准降落***的设计，平台通过以无人机降落视觉定位与微纠偏***、闭环控制***、承接平台全方位移动***为基础，动态识别无人机和小区域全方位纠偏移动，实现与无人机的精准对接。其不仅实现无人机无人化、智能化服务，而且此技术还可用于其他相关产品间对接领域，精准降落为中国无人化领域打下结实基础。
(2)本发明不仅为电力领域需长距离工作的无人机提供中点站的服务，而且也能服务于农业无人机的无人作业，而且在某种意义上为未来无人化作业无人机领域打下基础。
(3)通过本发明降落的无人机，与预期降落位置误差可以减小到10mm，，准确降落率可以达到97％，准确率可以通过简单的增加机械夹手间距得到有效提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的俯视图；
图2是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的正视图；
图3是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的仰视图；
图4是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的Y轴移动装置的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的X轴移动装置的结构示意图；
图6是图5的A处的局部放大图；
图7是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的夹持块二的结构示意图；
图8是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的无人机支撑装置的结构示意图；
图9是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站光敏电阻矩阵的机构示意图；
图10是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的PID运动控制算法示意图；
图11是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的Matlab仿真PID示意图之一；
图12是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的Matlab仿真PID示意图之二；
图13是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站的各个电机的闭环控制示意图；
图14是根据本发明实施例的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站中平台运行模式图。
图中：
1、支架组件；101、下底座杆；102、上底座杆；103、支撑杆；104、传送托盘；2、承接平台全方位移动***；3、视觉定位与微纠偏***；4、闭环控制***；401、同步带电机；402、无刷电机；403、减速电机；5、Y轴移动装置；501、同步带电机座；502、滚轮轴承座；503、连杆滚轮；504、同步传动带一；6、X轴移动装置；601、底部轨迹杆；602、传动齿轮；603、固定块；604、固定杆；605、同步带轮座；606、同步带轮；607、同步传动带二；608、夹持块一；609、夹持块二；610、上夹板；611、下夹板；612、齿槽；7、无人机支撑装置；701、底层板；702、减速电机支架；703、法兰；704、中心层板；705、上层平台板；706、支撑架；707、避位槽；8、无人机夹持装置；9、滑轨；10、滑块。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-2所示，根据本发明实施例的基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，包括支架组件1、承接平台全方位移动***2、视觉定位与微纠偏***3及闭环控制***4；
其中，支架组件1内设置有承接平台全方位移动***2，承接平台全方位移动***2的顶端设置有视觉定位与微纠偏***3，承接平台全方位移动***2及视觉定位与微纠偏***3分别均与闭环控制***4电连接；
其中，支架组件1包括设置在承接平台全方位移动***2底端的下底座杆101，下底座杆101的一端设置有传送托盘104，下底座杆101的顶端设置有上底座杆102，下底座杆101与上底座杆102之间通过若干组支撑杆103连接。
如图1-2所示，对于上述承接平台全方位移动***2来说，通过设置承接平台全方位移动***2包括两组Y轴移动装置5、X轴移动装置6、无人机支撑装置7及两组无人机夹持装置8；
其中，两组Y轴移动装置5分别设置在下底座杆101远离传送托盘104的一端的顶端及传送托盘104的顶端，两组Y轴移动装置5之间设置有X轴移动装置6，X轴移动装置6的顶端设置有无人机支撑装置7，无人机支撑装置7的顶端设置有两组无人机夹持装置8，从而能够完成无人机承接平台的空间移动，并进行无人机降落误差的微纠偏。
如图2-4所示，对于上述Y轴移动装置5来说，通过两组Y轴移动装置5包括分别设置在传送托盘104的顶部一端及下底座杆101远离传送托盘104一端的顶部同一端上的两组同步带电机座501，两组同步带电机座501上分别均设置有同步带电机401，传送托盘104的顶部另一端及下底座杆101远离传送托盘104一端的顶部另一端上分别均设置有滚轮轴承座502，两组滚轮轴承座502的顶端分别均设置有连杆滚轮503，两组同步带电机401的输出轴与两组连杆滚轮503之间分别均设置有同步传动带一504，从而能够完成无人机承接平台在Y轴方向上的移动，进而可以更加准确的承接无人机。
如图5-6所示，对于上述X轴移动装置6来说，通过X轴移动装置6包括设置在两组同步传动带一504之间的两组底部轨迹杆601，两组底部轨迹杆601的两端分别均通过传动齿轮602与两组同步传动带一504连接，每组传动齿轮602靠近底部轨迹杆601中间位置的一侧且位于底部轨迹杆601上分别均套设有固定块603，相邻的两组固定块603之间通过固定杆604连接，靠近传送托盘104的一组固定杆604的中端设置有同步带轮座605，同步带轮座605上设置有同步带轮606，远离传送托盘104的一组固定杆604上设置有无刷电机402，无刷电机402的输出轴与同步带轮606之间通过同步传动带二607连接，两组底部轨迹杆601的中端分别均设置有两组夹持块一608，同步传动带二607的中端设置有夹持块二609，从而能够完成无人机承接平台在X轴方向上的移动，进而可以更加准确的承接无人机。
如图5-7所示，对于上述夹持块二609来说，通过夹持块二609包括设置在同步传动带二607顶端上下两侧的上夹板610及下夹板611，下夹板611的顶端设置有与同步传动带二607相配合的齿槽612，从而能够夹住同步传动带二，从而能够更加平稳的带动无人机承接平台移动。
如图4所示，对于上述传送托盘104来说，通过在传送托盘104的顶端中部设置有滑轨9，滑轨9的顶端设置有滑块10，从而使无人机承接平台移动时更加平稳。
如图5-8所示，对于上述无人机支撑装置7来说，通过无人机支撑装置7包括设置在夹持块一608及夹持块二609顶端的底层板701，底层板701的顶端设置有减速电机支架702，减速电机支架702上设置有减速电机403，减速电机403输出轴顶端设置有法兰703，法兰703的顶端设置有中心层板704，中心层板704的顶端设置有上层平台板705，中心层板704与上层平台板705之间通过若干组支撑架706连接，上层平台板705上竖直方向开设有两组避位槽707，从而能够承接无人机，且可以旋转无人机的方向。
如图8所示，对于上述无人机夹持装置8来说，通过两组无人机夹持装置8设置为机械抓手，两组机械抓手设置在上层平台板705的底端且位于两组避位槽707的下方，机械抓手与闭环控制***4电连接，从而能够抓紧无人机，进而提高无人机换电池时的稳定性，提高换电池成功率。
如图9所示，对于上述视觉定位与微纠偏***3来说，通过视觉定位与微纠偏***3设置为光敏电阻矩阵，光敏电阻矩阵与闭环控制***4电连接；
其中图10为PID运动控制算法示意图，图11和12为Matlab仿真PID示意图，图13为各个电机的闭环控制示意图，具体如下：在无人机与停靠平台相距较远的位置，无法准确的辨别无人机上所具备的标志物，因此在视觉方面首先对无人机形状进行初步识别，利用机器学***和垂直距离等信息，计算出目标物停靠方案。无人机上安放三个目标光源：红色、绿色、蓝色。无人机起降平台的摄像头初步判断背景颜色、检测背景颜色、对太阳光线等环境并进行评估，将检测到的环境信息传输到控制模块，视觉计算***滤除背景干扰，自动调控。对背景调控后开启HSV颜色识别算法，检测三种目标光源，若能检测到，即可判断出无人机水平、垂直方位、姿态等信息，将信息传递至机械运动端进行操控；考虑到无人机降落时受仪器误差、人为误差、气候等外界因素影响，降落位置必定与理想的降落位置有偏差，因此设计平台精准定位无人机***，使无人机以平台为降落位置的同时，平台识别无人机并实现全方位、小幅度移动，对无人机的降落位置进行微纠偏，保证无人机降落位置的精准性，从而能够识别无人机，并捕捉无人机的飞行运动数据，将感知数据传输至PLC控制器。
如图4-8所示，对于上述闭环控制***4来说，通过设置闭环控制***4包括同步带电机401、无刷电机402、减速电机403及PLC控制器，从而能够控制各个***工作。
其中，本发明的电路控制：由STM32单片机作为***主控板，同时控制2个直流无刷减速电机。单片机主频168MHZ，运算速度快，可输出最高10KHZ的脉冲，控制电机更加稳定，响应速度快。采用H桥驱动器驱动步进电机精确转动，从而实现***的转动。整体采用闭环控制，精确控制电机转速达到运动所需的V1，V2，或者转动一个固定的角度。
本发明利用Opencv、Tensorflow等视觉处理对无人机搜索、定位、方向判断。其将数据发送到机械控制端，经过三套定位方案的精准定位，获取精准数据。光敏电阻矩阵反馈的目标位置信息传输进机械控制端，相应的电机根据所得到的指令进行承接平台纠偏，实现微调。
如图9所示，为实现平台无线化控制，视觉定位与微纠偏***3的控制采用嵌入式***设计，引用树莓派3b+模块对光学信息进行处理，实现智能化信息处理方案；自主研发的电路板作为主控，控制承接平台运动，以上电控***进行串口通信，整个设计方案精简智能，尽量使平台的体积质量在可靠的前提下达到最小最稳定。另外，在机体开发WiFi功能，实现远程操控、远程更新、固件升级等方案，使该项目更适合专业级别的大范围设点布置，并方便对整个***的操控和***管理。视觉控制接口采用Python语言编写，拥有API接口，易于第三端开发，可在Labview、微信小程序、Java等进行自定义开发，同时适合个体用户、单点小范围体验该产品。
本发明***统一采用24V供电，经过DC-DC降压模块降至3.3V为单片机稳定供电。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
如图14所示为平台运行模式图，在实际应用时，视觉定位与微纠偏***3利用机器学***台的摄像头利用无人机上安放三个目标光源，判断出无人机水平、垂直方位、姿态等信息，将信息传递至承接平台全方位移动***2进行操控。在无人机即将停靠在停机坪时需要准确控制停机坪方位，使无人机处于停机坪中央，对此采用激光定位方式，实现激光精准定位。无人机中心安放激光光源，停机坪表面由光敏电阻矩阵组成，对光敏电阻矩阵每个光敏单元进行镀膜处理，单一识别目标激光实现无人机停靠方位判定，将光敏电阻矩阵反馈的目标位置信息传输进机械控制端实现微调。
承接平台全方位移动***2运行时，以承接平台为原点建立X-Y二维平面坐标系，当光敏电阻矩阵非正中心采集到最大光强，通过启动同步带电机401，带动同步传动带一504转动，同步传动带一504通过传动齿轮602带动两组底部轨迹杆601在Y轴方向移动，底部轨迹杆601通过固定杆604、固定块603、滑块10的连接，可以在滑轨9沿Y轴方向平稳的滑动，从而可以使无人机支撑装置7在Y轴移动；通过启动无刷电机402，无刷电机402带动同步传动带二607转动，同步传动带二607通过夹持块二609带动无人机支撑装置7在X轴方向移动，夹持块一608和底部轨迹杆601的配合使得无人机支撑装置7能够稳定的移动。通过启动减速电机403，减速电机403通过法兰703转动无人机的承接平台。通过上述的调节，使得光敏电阻矩阵正中心采集到最大光强，无人机降落后，机械抓手夹住无人机。然后PLC控制器传输信号回同步带电机401、无刷电机402及减速电机403，各个电机的内部根据信号反向回调，承接平台位置归零，完成一个总承接任务。
更换好电池后，控制机械抓手松开无人机，无人机便可起飞，继续飞行。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明基于红外点阵精准降落***的设计，平台通过以视觉定位与微纠偏***3、闭环控制***4为基础，动态识别无人机和小区域全方位纠偏移动，实现与无人机的精准对接。其不仅实现无人机无人化、智能化服务，而且此技术还可用于其他相关产品间对接领域，精准降落为中国无人化领域打下结实基础。本发明不仅为电力领域需长距离工作的无人机提供中点站的服务，而且也能服务于农业无人机的无人作业，而且在某种意义上为未来无人化作业无人机领域打下基础。通过本发明降落的无人机，与预期降落位置误差可以减小到10mm，准确降落率可以达到97％，准确率可以通过简单的增加机械夹手间距得到有效提高。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，其特征在于，包括支架组件(1)、承接平台全方位移动***(2)、视觉定位与微纠偏***(3)及闭环控制***(4)；
其中，所述支架组件(1)内设置有所述承接平台全方位移动***(2)，所述承接平台全方位移动***(2)的顶端设置有所述视觉定位与微纠偏***(3)，所述承接平台全方位移动***(2)及所述视觉定位与微纠偏***(3)分别均与所述闭环控制***(4)电连接；
其中，所述支架组件(1)包括设置在所述承接平台全方位移动***(2)底端的下底座杆(101)，所述下底座杆(101)的一端设置有传送托盘(104)，所述下底座杆(101)的顶端设置有上底座杆(102)，所述下底座杆(101)与所述上底座杆(102)之间通过若干组支撑杆(103)连接；所述承接平台全方位移动***(2)包括两组Y轴移动装置(5)、X轴移动装置(6)、无人机支撑装置(7)及两组无人机夹持装置(8)；
其中，两组所述Y轴移动装置(5)分别设置在所述下底座杆(101)远离所述传送托盘(104)的一端的顶端及所述传送托盘(104)的顶端，两组所述Y轴移动装置(5)之间设置有所述X轴移动装置(6)，所述X轴移动装置(6)的顶端设置有所述无人机支撑装置(7)，所述无人机支撑装置(7)的顶端设置有两组所述无人机夹持装置(8)；
两组所述Y轴移动装置(5)包括分别设置在所述传送托盘(104)的顶部一端及所述下底座杆(101)远离所述传送托盘(104)一端的顶部同一端上的两组同步带电机座(501)，两组所述同步带电机座(501)上分别均设置有同步带电机(401)，所述传送托盘(104)的顶部另一端及所述下底座杆(101)远离所述传送托盘(104)一端的顶部另一端上分别均设置有滚轮轴承座(502)，两组所述滚轮轴承座(502)的顶端分别均设置有连杆滚轮(503)，两组同步带电机(401)的输出轴与两组所述连杆滚轮(503)之间分别均设置有同步传动带一(504)；
所述X轴移动装置(6)包括设置在两组所述同步传动带一(504)之间的两组底部轨迹杆(601)，两组所述底部轨迹杆(601)的两端分别均通过传动齿轮(602)与两组所述同步传动带一(504)连接，每组所述传动齿轮(602)靠近所述底部轨迹杆(601)中间位置的一侧且位于所述底部轨迹杆(601)上分别均套设有固定块(603)，相邻的两组所述固定块(603)之间通过固定杆(604)连接，靠近所述传送托盘(104)的一组所述固定杆(604)的中端设置有同步带轮座(605)，所述同步带轮座(605)上设置有同步带轮(606)，远离所述传送托盘(104)的一组所述固定杆(604)上设置有无刷电机(402)，所述无刷电机(402)的输出轴与所述同步带轮(606)之间通过同步传动带二(607)连接，两组底部轨迹杆(601)的中端分别均设置有两组夹持块一(608)，所述同步传动带二(607)的中端设置有夹持块二(609)；
所述无人机支撑装置(7)包括设置在所述夹持块一(608)及所述夹持块二(609)顶端的底层板(701)，所述底层板(701)的顶端设置有减速电机支架(702)，所述减速电机支架(702)上设置有减速电机(403)，所述减速电机(403)输出轴顶端设置有法兰(703)，所述法兰(703)的顶端设置有中心层板(704)，所述中心层板(704)的顶端设置有上层平台板(705)，所述中心层板(704)与所述上层平台板(705)之间通过若干组支撑架(706)连接，所述上层平台板(705)上竖直方向开设有两组避位槽(707)；
两组所述无人机夹持装置(8)设置为机械抓手，两组所述机械抓手设置在所述上层平台板(705)的底端且位于两组所述避位槽(707)的下方，所述机械抓手与所述闭环控制***(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，其特征在于，所述夹持块二(609)包括设置在所述同步传动带二(607)顶端上下两侧的上夹板(610)及下夹板(611)，所述下夹板(611)的顶端设置有与所述同步传动带二(607)相配合的齿槽(612)。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，其特征在于，所述传送托盘(104)的顶端中部设置有滑轨(9)，所述滑轨(9)的顶端设置有滑块(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，其特征在于，所述视觉定位与微纠偏***(3)设置为光敏电阻矩阵，所述光敏电阻矩阵与所述闭环控制***(4)电连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站，其特征在于，所述同步带电机(401)与所述无刷电机(402)、所述减速电机(403)及PLC控制器构成所述闭环控制***(4)，所述PLC控制器依次与所述同步带电机(401)、所述无刷电机(402)及所述减速电机(403)电连接。
CN202010367688.2A 2020-04-30 2020-04-30 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站 Active CN111470058B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010367688.2A CN111470058B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010367688.2A CN111470058B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111470058A CN111470058A (zh) 2020-07-31
CN111470058B true CN111470058B (zh) 2021-10-26

Family

ID=71757169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010367688.2A Active CN111470058B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111470058B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112977862B (zh) * 2021-03-30 2022-07-01 宁波道充科技有限公司 一种无人机无线充电停机坪
CN113955136B (zh) * 2021-09-02 2024-04-05 浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司 一种电网自动巡检无人机目标挂点校准中转站

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2799336A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-05 The Boeing Company Device and method for use with unmanned aerial vehicles
CN106628211A (zh) * 2017-03-16 2017-05-10 山东大学 基于led点阵的地面引导式无人机飞行降落***及方法
CN106864751A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 山东大学 基于图像处理的无人机飞行降落***及方法
CN108657455A (zh) * 2018-04-27 2018-10-16 内蒙古工业大学 一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置
CN109515731A (zh) * 2018-11-06 2019-03-26 上海复亚智能科技有限公司 一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法
CN208647165U (zh) * 2018-04-11 2019-03-26 天津理工大学 一种无人机智能续航自主更换电池装置
CN109774959A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 山东理工大学 带自动更换电池装置的无人机起降平台
CN209311915U (zh) * 2018-11-19 2019-08-27 广州杰超科技有限公司 一种旋翼无人机定点降落基站

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2799336A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-05 The Boeing Company Device and method for use with unmanned aerial vehicles
CN106628211A (zh) * 2017-03-16 2017-05-10 山东大学 基于led点阵的地面引导式无人机飞行降落***及方法
CN106864751A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 山东大学 基于图像处理的无人机飞行降落***及方法
CN208647165U (zh) * 2018-04-11 2019-03-26 天津理工大学 一种无人机智能续航自主更换电池装置
CN108657455A (zh) * 2018-04-27 2018-10-16 内蒙古工业大学 一种高压输电线路巡检的无人机自动收放装置
CN109515731A (zh) * 2018-11-06 2019-03-26 上海复亚智能科技有限公司 一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法
CN209311915U (zh) * 2018-11-19 2019-08-27 广州杰超科技有限公司 一种旋翼无人机定点降落基站
CN109774959A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 山东理工大学 带自动更换电池装置的无人机起降平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN111470058A (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106873623B (zh) 一种无人机快速自主续航***及其方法
CN111470058B (zh) 一种基于红外点阵精准降落充换电池电力巡检无人机中转站
CN106886225B (zh) 一种多功能无人机智能起降站***
CN106864751A (zh) 基于图像处理的无人机飞行降落***及方法
CN110865649B (zh) 一种无人机充电补给定位方法
CN108045580B (zh) 一种空中对接更换电池的双无人机***
US20180178663A9 (en) Systems and methods for uav battery exchange
CN202703877U (zh) 一种基于图像处理的自我控制水下机器人
WO2016019562A1 (en) Systems and methods for uav battery power backup
CN201998168U (zh) 基于视觉伺服的移动机器人精确定位云台***
CN106628211A (zh) 基于led点阵的地面引导式无人机飞行降落***及方法
CN107515622A (zh) 一种旋翼无人机在移动目标上自主着降的控制方法
CN104875890A (zh) 四旋翼飞行器
CN106864766A (zh) 应用于无人机自主续航的电池夹取装置及更换装置及方法
CN110254258A (zh) 一种无人机无线充电***及方法
CN110096056A (zh) 一种基于无人机平台的智能车探测***及其控制方法
CN110147110A (zh) 一种光伏行业agv机电控制***及光伏行业agv
CN111301701A (zh) 一种无人机充电***、充电站及其充电定位方法
CN112977862A (zh) 一种无人机无线充电停机坪
CN115951620A (zh) 一种无人机智能化设备管控***
CN208351329U (zh) 巡视机器人
CN108415429A (zh) 一种球上自平衡移动机器人
CN207824858U (zh) 一种基于agv的工业机器人
CN211193863U (zh) 一种智能识别搬运机器人
CN207650653U (zh) 基于Leap Motion的手势控制四旋翼飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant