CN115958996A - 由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系 - Google Patents
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Abstract
一种远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系本发明针对现有电动旋翼飞行器不能自动更换电池,不能远程驾驶的缺点,提出了一种由远程驾驶员远程驾驶、飞行器地面航母提供换电***续航保障和提供上下客服务,由***飞行器远程驾驶指挥控制链路、飞行器远程驾驶数据通信链路、乘客服务数据通信链路、备用飞行器远程驾驶指挥控制链路、换电远程控制链路、换电现场控制链路和换电远程数据通信链路***具体组成的电动旋翼飞行器运行保障体系。
Description
技术领域
本发明涉及一种由远程驾驶员远程驾驶、飞行器地面航母提供换电***提供续航保障和提供上下客服务的电动旋翼飞行器运行保障体系,属于物联网技术领域。
背景技术
各类电动飞机发展面临的最大技术挑战是电动力推进***关键性能指标低、技术不成熟、重量过大,仅能满足电动飞机的最低使用要求。电动力推进***实用性、安全性和可靠性也有待提高。电动力推进***重量过大是电动飞机设计的最大难题。对于氢燃料电池电动飞机,氢燃料存储和补给问题不容易解决,目前尽管一些技术试验机取得成功,但有人驾驶氢燃料电池电动飞机还需要发展完善,离实用还有一段距离。锂电池和太阳能电池等电动力推进***关键部件成本高,电池的续航问题制约着电动飞机的发展。
发明内容
本发明针对现有电动旋翼飞行器不能自动更换电池,不能远程驾驶的缺点,提出了一种由远程驾驶员远程驾驶、飞行器地面航母提供换电***续航保障和提供上下客服务,由飞行器远程驾驶指挥控制链路、飞行器远程驾驶数据通信链路、乘客服务数据通信链路、备用飞行器远程驾驶指挥控制链路、换电远程控制链路、换电现场控制链路和换电远程数据通信链路***具体组成的电动旋翼飞行器运行保障体系。
本发明的有益效果:不占用城市道路只占用城市空间,带有远程驾驶加自动驾驶是给那些不会驾驶电动飞机的人提供共享电动旋翼飞行器。
附图说明
图1是本发明的远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系架构图;
图2是本发明多协议通信网络接入***的CAN总线模块的电路图;
图3是本发明多协议通信网络接入***的处理器的电路图的第三部分;
图4是本发明多协议通信网络接入***的通讯接口的电路图;
图5是本发明多协议通信网络接入***的控制原理图;
图6是本发明多协议通信网络接入***的处理器的电路图的第一部分;
图7是本发明多协议通信网络接入***的处理器的电路图的第二部分;
图8是本发明多协议通信网络接入***的RS232信号通讯芯片的电路图;
图9是本发明多协议通信网络接入***的RS485信号通讯电路图的第一部分;
图10是本发明多协议通信网络接入***的RS485信号通讯电路图的第二部分;
图11是本发明多协议通信网络接入***RS485信号通讯电路图的第三部分;
图12是本发明多协议通信网络接入***的以太网模块的电路图;
图13为本发明雷达视频复合数据探测与处理***的模块图;
图14是本发明的数据压缩***结构图;
图15是本发明的数据解压缩***结构图;
图16为环境坐标系与像素坐标系的坐标关系图;
图17是本发明的数据压缩、解压缩接口信息结构图;
图18是本发明的无线通信网络传输数据压缩的场景图;
图19是本发明的数据压缩的方法流程图;
图20是本发明的数据压缩和存储方法的流程图;
图21是本发明增加了接口信息的数据压缩方法的流程图;
图22是本发明的数据解压缩的方法流程图;
图23是本发明的数据解压缩和读取的方法流程图;
图24是本发明的完全约束的逆雅可比主/从速度控制器的简化框图;
图25是本发明的简化主/从控制的细化;
图26是本发明的修改的主/从控制器的简化图;
图27是本发明的控制器的修改部分的示意图;
图28是本发明的完全约束的主/从机器人控制***的示例性逆雅可比控制器;
图29~图31是本发明的用于运动控制参照系的示意框图;
图32和图33是本发明的末端执行器参照系和远程中心参照系的两种***的框图;
图34是本发明在第一、二机器人***中的故障反应、故障隔离和故障弱化的方块图;
图35~图39是本发明在提供故障反应、故障隔离和故障弱化方法的流程图。
图40是本发明的远程驾驶***和机器人控制***的示意图;
图41是本发明的机器人操纵臂开关立体图;
图42是本发明的机器人操纵臂立体图;
图43是本发明的第一、二机器人***的立体图;
图44是本发明的远程控制台和操作员的立体图;
图45是本发明的第一、二机器人***操纵器臂控制周期距杆的透视图;
图46是本发明的第一、二机器人***操纵器臂控制总距杆的透视图;
图47是本发明的旋翼飞行器的立体图;
图48是本发明的旋翼飞行器飞行器地面母舰使用状态图;
图49是本发明的电动飞机机身的纵向视图;
图50是本发明的第一、二机器人在旋翼飞行器驾驶舱控制布置的图;
图51是本发明的旋翼飞行器的电传飞行控制***;
图52是本发明的远程控制***的数据和语音终端的框图;
图53是本发明的旋翼飞行器地面航母内的换电***的示意图;
图56是本发明的电动飞机的机身的中部截图;
图54~图59是本发明机载换电***的***结构图和配件剖面图。
具体实施方式
在图1~图39中,飞行器远程驾驶指挥控制链路526包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291 连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***400连接,第二无线载波***400与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183 能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601。
在以下方案中,远程驾驶员91远程控制第二机器人90的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185 方法与远程驾驶员91远程控制第一机器人89的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185方法相同。
飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达 110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687 与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291 与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接,远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成。
乘客服务数据通信链路528:乘客473使用智能手持终端472与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与远程客服员92连接。乘客473使用智能手持终端472与远程客服员92建立无线通讯连接,乘客473把需要乘坐旋翼飞行器88的日程安排告知给远程客服员92,乘客473到达飞行器航母由客运电梯到达旋翼飞行器88所在楼层,到达远程客服员92给乘客473安排的旋翼飞行器88座位563上。
备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络 264连接,第一地面网络264与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与通信卫星289连接,通信卫星289与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601,飞行器远程驾驶指挥控制链路526出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529接通远程控制***298与旋翼飞行器88的飞行器远程驾驶指挥数据通信链路。
备用飞行器远程驾驶数据通信链路530:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达 110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687 与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与通信卫星289连接,通信卫星289与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与远程控制***298连接,远程控制***298与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏 175、第三显示屏176和第四显示屏179组成。飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶数据通信链路530接通远程控制***298与旋翼飞行器88的远程驾驶数据通信链路。
在图1~图61中,换电***远程控制链路531包括:远程驾驶员91与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169 连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295 与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二交换机474连接,第二交换机474与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481通过远程通信线路479与第二通信网关494连接,第二通信网关494与第二网络交换机497连接,第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端 506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516连接。
换电***现场控制链路532包括:第一监控工作站492和第二监控工作站493与第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516 连接。
换电***远程数据通信链路533包括:监控视觉***654由视频采集设备120和雷达110组成,监控视觉***654的雷达110和视频采集设备504由雷达视频信息融合***130融合,监控视觉***654与视频服务器503连接,视频服务器503与第二通信网关 494连接,第二通信网关494通过远程通信线路479与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481与第二交换机474 连接,第二交换机474与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291 与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成。
在图1中,第一地面网络264包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施。能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第一地面网络264。第一地面网络264将第一呼叫中心265与第一无线载波***262直接连接。计算机266通过多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接从旋翼飞行器88上载诊断信息;计算机266提供因特网连接,提供DNS服务和作为网络地址服务器,其使用DHCP或其它适当协议向旋翼飞行器88分配IP地址。第一呼叫中心265向旋翼飞行器88飞行控制计算机 687提供***后端功能包括第一交换机291、第一服务器283、第一数据库292、远程控制中心298和自动语音响应***294通过第一有线和无线局域网295连接在一起。第一交换机291是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第一自动语音响应***294。远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第一交换机291的VoIP 和其它数据通信通过在第一交换机291与第一有线和无线局域网295之间连接的调制解调器来实施。数据传输经由调制解调器传到第服务器283和第一数据库292。第一数据库292能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识。还能够通过无线***422.11x、GPRS 进行数据传输。它通过远程控制***298连接人工第一呼叫中心265而使用,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294作为自动指导者,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294与远程控制***298连接。
第二地面网络480包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施。能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、诸如无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第二地面网络480。第二地面网络480将第二呼叫中心502与第二无线载波***461连接,这些功能包括交换机第二交换机474、第二服务器475和第二数据库476,远程控制中心298和第二自动语音响应***477通过第二有线和无线局域网481连接在一起。第二交换机474是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第二自动语音响应***477。远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第二交换机474的VoIP和其它数据通信通过在第二交换机 474与第二有线和无线局域网481之间连接的调制解调器来实施。数据传输经由调制解调器传到第二服务器第475和第二数据库476,第二数据库476能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识。还能够通过无线***422.11x、GPRS进行数据传输。
在图5中,多协议通信网络接入***460包括:处理器487、微波通信单元489、卫星通信单元490、移动通信单元491和有线通讯单元488;其中处理器487适于接收微波通信单元489、卫星通信单元490、移动通信单元491和有线通讯单元488的数据信息。微波通信单元489包括:定向天线、射频单元663;其中定向天线适于将接收到射频信号发送至射频单元663,射频单元663适于将射频信号进行调制后,发送给处理器487进行解调成数据信息;或将数据信息通过处理器487进行调制后,经过射频单元663定向天线进行发送。卫星通信单元490包括:收发器661和Ka频段调制解调器662;其中收发器661与一特高频UHF天线连接UHF频段信号,处理器487用于将接收到的UHF频段信号转换为Ka频段信号,Ka频段调制解调器662相连的Ka天线用于向卫星发送转换后的 Ka频段信号;或Ka频段调制解调器662通过相连的Ka天线接收卫星发送的Ka频段信号,处理器用于将接收到的Ka频段信号转换为UHF频段信号,收发器661适于通过特高频UHF天线发送转换后的UHF频段信号。移动通信单元491为4G通信模块662、5G通信模块663和6G通信模块659;处理器487适于接收或发送4G、5G和6G信号。有线通讯单元488包括:串口通讯电路666、CAN总线模块656、以太网模块660;处理器适于接收串口通讯电路和/或CAN总线模块656和/或以太网模块660发送的数据信息,再将上述数据信息转换为Ka频段信号和/或UHF频段信号;或从Ka频段信号和/或UHF频段信号中提取出数据信息,通过串口通讯电路666和 /或CAN总线模块656和/或以太网模块660向外发送。串口通讯电路666包括:通讯接口、处理器电性相连的RS485信号通讯电路 657和RS232信号通讯芯片658。
在图40中,第一连杆139的远端在提供水平枢转轴线138的关节处被连接到第二连杆137的近端。第三连杆124的近端在滚动关节处被连接到第二连杆137的远端,使得第三连杆通常围绕沿着第二连杆和第三连杆两者的轴线延伸的轴线在关节123处旋转或滚动,在枢轴关节125之后向远侧进行,第四连杆136的远端通过一对枢轴关节135、134连接到器械保持器136,枢轴关节135、134 一起限定器械保持器121,第一机器人89操纵器臂组件133的平移或棱柱型关节132便于器械126轴向移动,能够将器械保持器131 附接到插管,穿过该插管器械126可滑动地被***,在器械保持器131的远侧,第二器械126包括额外的自由度,第二器械126的自由度的致动由机器人操纵器臂组件133的马达驱动,第二器械126和机器人操纵器臂组件133之间的接口可沿着操纵器臂组件133的运动链更近侧或更远侧地设置,第二器械126包括枢轴点PP的近侧的旋转关节130,其设置在需要的部位处,第二器械126的远侧允许末端执行器128围绕器械腕关节轴线129、127进行枢转运动,能够独立于末端执行器128的位置和取向来控制末端执行器钳口 231之间的角度A。
在图40和图1中,远程驾驶员91通过第二处理器215发送信号,三态开关202接收到激活信号,远程驾驶员91使用第二处理器215和远程驾驶体系258连接第一机器人89操纵第一机械手182手臂端197做握紧和远离周期距杆677的移动,远程驾驶员91使用第二处理器215和远程驾驶体系258连接第一机器人89操纵第二机械手183手臂端197做握紧和远离总距杆683的移动。第一机械手182末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196向周期距杆677上施加力,使周期距杆677转动,第二机械手183末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196向总距杆683上施加力,使总距杆683转动,释放三态开关202将手臂端197停止移动,需要手臂端197与周期距杆677连接时,远程驾驶员91发送激活第二方向信号,第一方向与第二方向相反,三态开关202 接收到激活第二方向信号,手臂端197向周期距杆677移动。释放三态开关202将手臂端197停止移动,需要手臂端197与总距杆 683连接时,远程驾驶员91发送激活第二方向信号,第一方向与第二方向相反,三态开关202接收到激活第二方向信号,手臂端197 向总距杆683移动。
在图42和图50中,末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196,它们相对于彼此枢转,以便限定一对末端执行器钳口231,对于具有末端执行器钳口231的器械,通过挤压左手持输入装置177和右手持输入装置178的抓手构件来致动钳口231,第一机器人89操纵第三机械手184和第四机械手185将使传动组件195使得轴187延伸和收回,提供末端执行器193的期望移动,第一机器人89操纵第三机械手184在远程驾驶过程中能够与踏板690的右踏板602接触并控制右踏板602。第一机器人89操纵第四机械手185在远程驾驶过程中能够与踏板690中左踏板601接触并控制左踏板601。
在图42中,第一机械手182和第二机械手183能够引起周期距杆677的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起总距杆683的移动。第一机械手182上连接有器械保持器180,器械保持器180与器械186和手臂端197连接,器械保持器180与第一机械手182依靠机动化的关节连接,器械保持器180包括器械保持器框架188、夹具189和器械保持器托架190。夹具189被固定到器械保持器框架188的远端,夹具189能够与手臂端197连接和分离,器械保持器托架190与器械保持器框架188连接,器械保持器托架190沿器械保持器框架188的线性平移是由第二处理器215控制的机动化的平移移动。器械186包括传动组件195、细长轴187和末端执行器193,传动组件195与器械保持器托架190连接。轴187从传动组件195向远侧延伸。末端执行器193设置在轴187的远端处。轴187限定纵向轴线192,纵向轴线192与手臂端197的纵向轴线重合并且与由手臂端197限定的纵向轴线重合。当器械保持器托架190沿着器械保持器框架188平移时,器械186的细长轴187沿着纵向轴线192移动。末端执行器193能够从工作空间延长和缩回。
在图43和图50中,在驾驶舱456中把第一机器人89安装在主驾驶员位置274的座椅上,把第二机器人90安装在副驾驶员位置275的座椅上。驾驶员座椅173包括座椅靠背216、防潜梁217、防潜连杆机构219、第五连杆218、第六连杆230、第七连杆231 和立柱256,把第一机器人89和第二机器人90被固定到驾驶座椅173上。在第一机器人89和第二机器人90的立柱256上安装的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185能够上下左右和前后移动。远程驾驶员91用左手抓握左手持输入装置177,左手持输入装置177能够引起第一机器人89第一机械手182的移动,远程驾驶员91用右手抓握右手持输入装置178,右手持输入装置178能够引起第一机器人89第二机械手183的移动,远程驾驶员91用右脚连接第一脚踏板214,第一脚踏板214能够引起第一机器人89第三机械手184的移动,远程驾驶员91用左脚连接第二脚踏板233,第二脚踏板233能够引起第一机器人89第四机械手185的移动。第一机械手182和第二机械手183能够引起周期距杆677的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起总距杆683的移动。第三机械手184能够引起踏板690中右踏板602的移动;第四机械手185能够引起踏板690中左踏板601的移动。
在图44中,远程控制台169的第二处理器215由硬件、软件和固件组成,由一个单元执行或者分给若干子单元,每个子单元能够进而通过硬件、软件和固件的任何组合来实现,第二处理器215能够交叉连接控制逻辑和控制器,第二处理器215也能够作为子单元分布在整个远程驾驶体系258中,第二处理器215能够执行来自非暂时性机器可读介质的机器可读指令,其激活第二处理器215以执行与指令相对应的动作,第二处理器215执行远程驾驶员91输入的各种指令,第二处理器215执行远程驾驶员91用左手持输入装置177和右手持输入装置178输入的指令,以致动第一机械手182和第二机械手183各自的关节。远程控制台169的第二处理器215 与视觉显示器255、左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233连接。视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成。飞行器视觉***400采集的旋翼飞行器88的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上。远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像。监控视觉***654采集的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上。远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像。第六成像装置406、第七成像装置407、第八成像装置408、第九成像装置409和第十成像装置410 采集的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上。远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像。
在图45中,左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197 的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197 的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,通过左手持输入装置 177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使周期距杆677转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人 89第一机械手182和第二机械手183上用在周期距杆677上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制周期距杆677,能够为远程驾驶员91模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于周期距杆677的反作用力。
在图46中,左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197 的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197 的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距杆683接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距杆683接触并握紧,通过左手持输入装置177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使总距杆683转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人89和第二机器人90第一机械手182和第二机械手183上用在总距杆683上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制总距杆683,能够为远程驾驶员91 模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于总距杆683的反作用力。
在图46中,总距控制组件681和运动范围,总距杆696被安装在总距杆支撑件700上,并且以圆弧移动以指示总距位置。在电传飞行控制***405中,总距杆696与524和530去耦连接,以使得总距696的运动范围不受与524和530的限制。总距配平组件 681可以监视和确定总距696的位置,并且FCC可以根据总距杆的位置来确定总距设置。为了将主旋翼速度保持在基本恒定的RPM,总距设置可能与第一电动机和第二电动机设置相关联,以使得第一电动机和第二电动机提供足够的动力来保持旋翼速度。总距杆696 可以具有分别与522和528的最低总距设置和最大正常总距设置相关联的低位置699和高位置697。低位置699和高位置697可以限定或者界定正常操作范围698。正常操作范围698包括对应于低于MCP的动力设置的总距设置。总距杆696还可以具有与对应于最大可设置动力的总距设置相关联的最大位置693。过驱动范围694可以由最大位置693和高位置697来限定或界定,并且过驱动范围694 可以包括对应于高于正常操作范围的动力设置的总距设置。过驱动范围694包括MTOP动力设置、30SMP动力设置和2MMP动力设置。低位置699、高位置445和最大位置693可以是由总距配平组件实施或产生的停止处或位置。
在图51和图47中,旋翼飞行器88的电传飞行控制***405包括的周期距控制组件675中的周期距杆677、总距控制组件681 中的总距杆683、踏板控制组件689中的踏板690、飞行器传感器691、第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459、第一机器人89、第二机器人90、飞行器视觉***400、多协议通信网络接入***460都与飞行控制计算机687连接。飞行控制计算机 687能够分析远程驾驶员91的输入并且向第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459和尾部526竖向稳定器发送相应的命令。飞行控制计算机687通过与远程驾驶员91飞行控制装置相关联的传感器来接收来远程驾驶员91控制装置的输入命令。飞行控制计算机687还对远程驾驶员91控制装置的触觉提示命令进行控制,在仪表板454上的仪表中显示信息。第一电动机控制计算机458 控制第一变速箱523,能够改变第一旋翼***521的输出动力控制第一旋翼桨叶522旋转速度。在直升机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似竖向。在飞机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似水平。第二电动机控制计算机459控制第二变速箱529,能够改变第二旋翼***527的输出动力控制第二旋翼桨叶528旋转速度。在直升机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似竖向在飞机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似水平。飞行控制计算机 691用于测量旋翼飞行器88***、飞行参数的传感器。
周期距控制组件675连接至周期距配平组件674,周期距配平组件674具有周期距位置传感器678、周期距止动传感器676和周期距致动器或周期距配平马达673。周期距位置传感器678测量周期距杆677的位置。周期距杆677是沿两个轴移动并且允许远程驾驶员91控制俯仰和滚转的单个控制杆,俯仰是旋翼飞行器88的机头的垂直角度,滚转是旋翼飞行器88的左右摆动角度。周期距控制组件675具有分开测量滚转和俯仰的单独的周期距位置传感器678。用于检测滚转和俯仰的周期距位置传感器678分别生成滚转信号和俯仰信号,滚转信号和俯仰信号被发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687控制第一短舱524、第二短舱530和尾部526 竖向稳定器以及相关的飞行控制设备,以控制旋翼飞行器88的水平运动。总距控制组件681连接至总距配平组件680,总距配平组件680具有总距位置传感器684、总距止动传感器682、总距止动器和总距配平马达679。总距位置传感器684测量总距控制组件681 中的总距杆683的位置。总距杆683是沿着单个轴移动或具有杠杆式动作的单个控制杆。总距位置传感器684检测总距杆683的位置,并且将总距位置信号发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687根据总距位置信号来控制第一短舱524、第二短舱530和尾部526竖向稳定器以及相关的飞行控制设备以控制旋翼飞行器88的垂直运动。踏板控制组件689具有测量踏板控制组件689中的踏板或其他输入元件的位置的踏板传感器688。踏板传感器688检测踏板690的位置并将踏板位置信号发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687控制尾部526竖向稳定器以使旋翼飞行器88偏航或绕垂直轴旋转。
远程控制***298终端组包括大屏液晶显示屏702、大屏显示控制主机708、网络交换机704、图形拼接控制器703、图形工作站 701、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器706、数据和语音终端707,网络交换机704分别与图形工作站701、图形拼接控制器703、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器706、数据和语音终端707一一对应电通信连接;大屏液晶显示屏702用于显示图形拼接控制器703拼接后的图形、视频和音频资料,图形拼接控制器703用于从图形工作站701中调取图形、视频和音频并完成组合和拼接工作,图形工作站组控制主机710用于控制图形工作站701中图形、视频和音频的存储、移动、显示和删除操作;网络交换机704与图形工作站701、图形拼接控制器703、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器 706、数据和语音终端707之间对应的数据通讯;服务器由主服务器705和二级服务器706构成,终端由数据和语音终端707构成,主服务器705用于接收和控制数据终端的数据信息,二级服务器706用于接收和控制语音终端的语音信息;大屏显示控制主机708电通信连接有无线接收器711,无线接收器711通过无线通讯方式通信与PDA控制器709连接,数据终端发出的数据指令信息通过网络交换机704传输给主服务器705,通过主服务器705进行逻辑运算处理,将数据信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和数据终端的液晶显示屏显示出来,语音终端发出的语音指令信息通过网络交换机704传输给二级服务器706,通过二级服务器706进行逻辑运算处理,将语音信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和语音终端的液晶显示屏显示出来,PDA控制器709发出的数据、语音指令信息通过无线通讯方式传输给无线接收器711,无线接收器711将数据、语音信息通过大屏显示器控制主机708传输给图形拼接控制器703,通过主服务器705、二级服务器706的逻辑运算处理,将数据、语音信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和PDA控制器709的液晶显示屏显示出来,图形工作站组控制主机710通过网络交换机704将数据信息传输给主服务器705,通过主服务器705进行逻辑运算处理,将数据信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702显示出来。操作人员得到旋翼飞行器88的信息数据后,进行操作。
在图47和图1中,旋翼飞行器88的飞行器视觉***400被配置成捕获旋翼飞行器88周围360°区域内的图像。飞行器视觉***400的第一成像装置467安装在前挡风玻璃后面的位置,用于捕获旋翼飞行器88向前视场(FOV)462的图像的前视摄像机,飞行器视觉***400的第二成像装置466安装在旋翼飞行器88的后部用于捕获旋翼飞行器88的向后视场(FOV)465的后视摄像机,飞行器视觉***400的第三成像装置464安装在旋翼飞行器88的左侧用于捕获侧面视场(FOV)463的侧视图像摄像机,飞行器视觉***400 的第四成像装置469安装在旋翼飞行器88的右侧用于捕获侧面视场(FOV)468的侧视摄像机。飞行器视觉***400的第五成像装置401 安装在旋翼飞行器88的机身455的下部用于捕获机身下部视场(FOV)402的视摄像机;在第一机械手182上安装第六成像装置406、在第二机械手183上安装第七成像装置407、在第三机械手184上安装第八成像装置408、在第四机械手185上安装第九成像装置409,在立柱256上安装第十成像装置410,第一成像装置到第十成像装置的成像***都由视频采集设备120和雷达110组成,雷达110由激光雷达或毫米波雷达组成。
雷达110用于探测目标采集目标的目标数据和环境坐标,雷达110采用一发双收的FMCW体制,2D-FFT数据处理技术,探测的目标数据包含目标的径向距离、径向速度及角度信息。通过数据特征变换,根据几何关系将径向距离与角度信息转换为目标的横向距离及纵向距离信息,横向距离及纵向距离信息组成目标相对视频采集设备的环境坐标。对于运动目标的检测,雷达每次探测到的目标数据都会不同,为了获得更加准确的目标信息,尽可能的剔除虚假目标,需要采用数据关联及目标跟踪技术,将雷达多次探测到的目标信息进行数据关联并进行自适应滤波预测。当雷达获得准确的目标信息,对探测到的目标建立稳定跟踪时输出视频触发信号,触发摄像机进行图像获取及目标提取,并将雷达探测到的目标转换为相对相机的环境坐标数据传输给雷达视频信息融合***130进行信息融合。
视频采集设备120用于在雷达对目标实现跟踪后,采集目标的图像信息和像素坐标。视频采集设备120由摄像机组成,采集图形信息后通过对图像的处理获得目标特征数据,将目标的像素坐标数据等传输给雷达视频信息融合***130。雷达视频信息融合***130 的输入端通信连接的雷达与视频采集设备,用于对目标的目标数据与图像信息进行信息融合,具体包含将获得的雷达110采集的目标数据进行坐标转换,从环境坐标转换为图像对应的像素坐标,雷达110探测目标位置与视频采集设备120采集的图像信息或视频数据进行时间配准、第一数据关联及决策判决,并将目标融合结果在显示屏上进行显示。
在图13和图16中,雷达视频复合数据探测与处理***的探测与处理方法包含以下步骤:
S1、雷达探测目标采集目标的目标数据和环境坐标。
S1.1、雷达探测目标,对回波数据进行处理获得目标数据,目标数据包含目标的径向距离、径向速度及角度信息。
S1.2、雷达通过数据特征变换,根据几何关系将径向距离与角度信息转换为目标的横向距离及纵向距离,该目标的横向距离及纵向距离组成目标相对视频采集设备的环境坐标。
S1.3、雷达获取目标的目标数据后,对雷达信息进行第二数据关联,雷达对当前时刻获取的目标数据进行第二数据关联的方法包含:航迹分叉法、最近邻方法、联合概率数据关联算法。雷达判断雷达探测的目标数,若雷达探测的目标数小于预设的数目阈值,目标数少或稀疏,则采用航迹分叉法或最近邻方法进行数据关联,计算简单实时性好。若雷达探测的目标数大于预设的数目阈值,目标数多且密集,则采用联合概率数据关联算法进行数据关联,该算法在杂波环境下有很好的跟踪性能。假设杂波环境下有多个目标存在,并且每个目标的航迹已经形成,如果回波有多个,则认为在跟踪门所有的回波都可能源于目标,只是每个回波源于目标的概率有所不同。
S1.4、雷达对当前时刻获取的目标数据进行自适应滤波预测,自适应滤波预测可采用卡尔曼滤波跟踪进行目标跟踪预测,将目标。
S2、雷达实现目标跟踪后,视频采集设备采集目标的图像信息和像素坐标。
S2.1、视频采集设备采集目标的图像信息。
S2.2、视频采集设备对图像信息进行图像处理,获得目标特征数据,将目标特征数和像素坐标数据等传输给雷达视频信息融合***。
S3雷达视频信息融合***将目标的目标数据与图像信息进行信息融合;信息融合包含:坐标变换、时间配准、数据决策和第一数据关联。
S3.1、雷达视频信息融合***将雷达获取的目标数据由环境坐标向视频信息对应的像素坐标进行坐标转换,具体包含;环境坐标系Ow-XwYwZw,其原点以视频采集设备垂直于地面的交点为原点Ow(也可设置在任意位置,一般是参照实际情况进行设置),Yw轴指向视频采集设备采集视频的水平正前方,Zw轴指向垂直于水平面向上,Xw轴位于水平面且垂直于Yw轴。像素坐标系Oo-UV,U轴和 Y轴组成成像平面,成像平面垂直于环境坐标系Yw轴,以成像平面左上角为坐标原点Oo,像素坐标系的单位是像素。设视频采集设备离地高度H米时,环境坐标与像素坐标的关系如式(1):
式(1)中,u为目标在像素坐标系的U轴坐标,v为目标在像素坐标系的V轴坐标,ax、az为视频采集设备Xw轴和Zw轴方向的等效焦距,u0,v0为图像信息的像素中心的坐标,xw,yw,zw分别为相机照射物理范围内的点的环境坐标值。
S3.2、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行时间配准。雷达与视频相机数据刷新频率不同,需要将雷达探测目标信息与视频目标提取信息进行时间上的融合,确保配对数据的同步性,发挥好雷达与视频优势互补的作用。一般雷达的数据刷新频率要比摄像机快,可采用基于最小二乘准则的时间配准算法,具体包含:不同种类的传感器C和R,传感器C的采样周期为τ,传感器R的釆样周期为T,采样周期的比例系数为整数n。如果距离传感器C的最近一次目标状态估计时刻记为(k-1)τ,则当前时刻表示为kτ=[(k-1)τ+nT],意味着在传感器C的一个周期之内,传感器R对目标状态估计的次数为n。最小二乘法时间配准的思路是将传感器R釆集到的n次测量值融合为一虚拟测量测,并作为当前时刻传感器R的测量值。利用该测量值与传感器C 的测量值进行融合,消除时间偏差引起的目标状态测量值不同步的目的,消除时间不匹配对多传感器信息融合精确度造成的影响。设视频采集设备的采集周期为τ,雷达的采集周期为T,采集周期的比例系数为整数n;若视频采集设备最近一次目标状态估计时刻记为(k-1)τ,则当前时刻表示为kτ=[(k-1)τ+nT],n为视频采集设备的一个周期之内雷达对目标探测的次数;
将雷达釆集到的n次测量值融合为一虚拟测量测,并作为当前时刻雷达的测量值。假设Sn=[S1,S2,...,Sn]T为(k-1)τ到kτ时刻雷达探测到的某一目标位置数据的集合,sn与kτ时刻视频采集数据对应,若用表示S1,S2,...,Sn融合以后的量测值及其导数构成的列向量,则雷达探测数据的虚拟量测值si表示成:
其中vi表示量测噪声,将上式改写成向量形式为:Sn=WnU+Vn
其中,Vn=[v1,v2,...,vn]T其均值为零,协方差阵为:
而为融合以前的位置量测噪声方差,
根据最小二乘准则有目标函数:
使得J为最小,J两边对求导数并令其等于零得:
从而有:
相应的误差协方差阵为:
将Sn的表达式及式Wn代入以上两式,可得融合以后的量测值及量测噪声方差分别为:
其中c1=-2/n,c2=6/[n(n+1)]
当前时刻雷达的测量值与视频采集设备的测量值采用最近邻数据关联方法进行融合。
S3.3、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行数据决策,具体包含:雷达视频信息融合***判断当前时刻视频采集设备采集的图像信息的图像质量是否大于预设的阈值,若是则采用图像信息提取的目标数目信息,若否则采用雷达采集的目标数据提取的目标数目信息。
S3.4、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行第一数据关联,这里第一数据关联采用最近邻数据关联方法,具体包含:首先,设置跟踪门以限制潜在的决策数目,跟踪门是跟踪空间中的一块子空间,以视频处理或雷达探测目标位置为中心来设置跟踪门,其大小应保证具有一定的正确匹配的概率。因此,残差较大的将首先被剔除。若跟踪门内雷达探测目标数大于1,则残差最小者被看作目标。
S3.5、雷达视频信息融合***显示通过显示屏显示目标融合结果信息;飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,
在图3、图6、图7、图11和图12中,处理器采用STM32系列单片机,STM32F10XC型处理器的21、22、25、26、27、28号引脚分别与以太网模块的36、37、32、33、34、35号引脚相连以进行通信。能够从STM32F10XC型处理器的18、19、20、39、40、41、 42、43、45、46号引脚中选择任意引脚用于连接射频单元、收发器和Ka频段调制解调器以及4G、5G和6G通信模块。
在图2中,CAN总线模块采用SN65HVD230型芯片,CAN总线模块1、4号引脚与处理器46、45号引脚电性相连,通过CAN总线模块实现多块处理器进行级联,实现对处理器的拓展,以满足控制多个处理器之间进行通信的需求。
在图4、图8、图9、图10和图12中,串口通讯电路包括:通讯接口、与处理器电性相连的RS485信号通讯电路、RS232信号通讯芯片;其中通讯接口设置有RS485信号通讯电路的输入端和RS232信号通讯芯片的输入端,RS485信号通讯电路的输入端和RS232 信号通讯芯片的输入端将数据信息发送至处理器;处理器适于将RS232信号转换为RS485信号。通讯接口的9、10号引脚与处理器 30、31号引脚电性相连。通讯接口的3、4号引脚接入RS485信号通讯电路的6、7号引脚,通讯接口的5、6号引脚接入RS232信号通讯芯片的7、8号引脚。RS485信号通讯电路的1、2、4号引脚分别与处理器14、15、16号引脚相连,RS232信号通讯芯片的10、 9号引脚分别与处理器12、13号引脚相连。处理器模块内设置有信息分类数据库;处理器模块适于提取数据信息中的关键内容,并在信息分类数据库中进行比对,且根据比对结果进行分类后,按照分类对应的传输方式进行传输,在分类传输时,会将相应待传输的通讯协议加载在数据信息中,以满足相应通讯要求,进而实现多协议之间自动配置。串口通讯电路还包括:与通讯接口电性相连的通信指示电路;通信指示电路设置有第一指示灯、第二指示灯,当与通讯接口相连的RS485信号通讯电路正常工作时,第一指示灯指示为绿灯亮,以及当与通讯接口相连的RS232信号通讯芯片正常工作时,第二指示灯指示为绿灯亮。多协议通信网络接入***460还包括:DC-DC降压电路;DC-DC降压电路适于对设备供电、稳压。
图14是数据压缩的***442包括:雷达110,视频采集设备120,雷达视频信息融合***130,雷达110由激光雷达和毫米波雷达组成,原始字节数据扫描单元443,压缩存储单元444,第一判断单元445和压缩数据生成单元446,发送模块447原始字节数据扫描单元443,用于扫描原始字节数据;压缩存储单元444,用于对原始字节数据进行压缩和存储;第一判断单元445,用于判断原始字节数据是否扫描完成;压缩数据生成单元446,用于根据存储的字节数据,生成压缩数据,压缩好的数据传输给发送模块447。
图15是数据解压缩的***448包括接收模块263,压缩数据扫描单元449,压缩逻辑判断值和压缩逻辑获取单元450,解压缩读取单元451,第二判断单元452和原始字节数据恢复单元453。其中压缩数据扫描单元449,用于扫描压缩数据;压缩逻辑判断值和压缩逻辑获取单元450,用于对压缩数据的第n个字节数据进行压缩逻辑判断运算,获取压缩逻辑判断值和压缩逻辑,其中n为大于等于1的自然数;解压缩读取单元451,用于根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取;第二判断单元452,用于判断压缩数据是否扫描完成;原始字节数据恢复单元453,用于根据读取的字节数据,恢复原始字节数据,显示器255显示原始字节数据恢复单元453恢复的原始字节数据。
在图14和图15中,飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,原始字节数据扫描单元443扫描雷达视频信息融合***130的图像传输给压缩存储单元444、压缩存储单元444把图像传输给第一判断单元445,第一判断单元445把图像传输给压缩数据生成单元446,压缩数据生成单元446把压缩好的图像传输给发送模块447,由发送模块447发送给多协议通信网络接入***460,多协议通信网络接入***460通过第二无线载波***461、第一无线载波***262和地面通信网络264传输给交换机第一交换机291,第一交换机291传输给远程控制***298,远程控制***298传输给第二处理器215,第二处理器215把接收到的图像传输给接收模块263,接收模块263把接收到的图像传输给压缩数据扫描单元449,压缩数据扫描单元449传输给压缩逻辑获取单元450,压缩逻辑获取单元450传输给解压缩读取单元451,解压缩读取单元451传输给第二判断单元452,第二判断单元452传输给原始字节数据恢复单元453,原始字节数据恢复单元453把图像传输给视觉显示器255。
图17是数据压缩、解压缩接口信息结构图,接口信息可包括压缩类型和原始字节数据的大小,压缩类型的定义可用0表示无压缩,用1表示已压缩,进一步对原始字节数据中存在连续递增的字节数据,以及原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据进行数据压缩,进一步降低了数据的冗余度,提高了数据传输效率;通过对压缩数据添加接口信息,可保证接收模块正确地完成解压缩处理过程。
在图18和图19中,传输数据经数据压缩后通过无线信道在无线节点411和无线节点414之间进行传输,其中,无线节点411包括发送模块412;无线节点414包括接收模块413;数据压缩功能部署在发送模块413上,数据解压缩功能部署在接收模块413上,数据压缩的方法包括以下步骤:扫描原始字节数据415。扫描从原始字节数据的第一个字节开始,依次扫描,根据扫描结果,确定出原始字节数据所存在的冗余成分,再针对冗余数据的特点进行下一步的压缩处理步骤,对所述原始字节数据进行压缩和存储416,若原始字节数据中存在连续相同的字节数据,则与连续相同的字节数据的个数进行第一逻辑运算,得到第一逻辑运算值,将第一逻辑运算值存储为一个字节数据、连续相同的字节数据的任一个字节数据存储为另一个字节数据。例如,当原始字节数据中存在连续相同的字节数据有3个,且分别是0x05,0x05,0x05时,则第一逻辑运算是,使用0x80与连续相同的字节数据的个数0x03进行逻辑“或”运算得到第一逻辑运算值0x83,然后所得到的第一逻辑运算值0x83存储为一个字节数据,将连续相同的字节数据0x05存储为另一个字节数据。判断原始字节数据是否扫描完成417。若扫描完成,则转向根据所述存储的字节数据,生成压缩数据418步骤;若未扫描完成,则返回步骤扫描原始字节数据415继续扫描。根据存储的字节数据,生成压缩数据418,对所述原始字节数据进行压缩和存储416中针对原始字节数据中存在连续相同的字节数据进行压缩处理步骤。使得原来占用3个字节数据的字节数据经数据压缩处理后,只占用2个字节数据,0x83,0x05即为压缩数据。由上述技术方案可知,通过步骤a:扫描原始字节数据b:若原始字节数据中存在连续相同的字节数据,则与连续相同的字节数据的个数进行第一逻辑运算,得到第一逻辑运算值,将第一逻辑运算值存储为一个字节数据、连续相同的字节数据的任一个字节数据存储为另一个字节数据c:判断原始字节数据是否扫描完成,若是,转向步骤d,若否,返回步骤a;d:根据存储的字节数据,生成压缩数据,
在图20中,首先根据步骤确定原始字节数据419确定原始字节数据中的数据特点;若由确定存在连续逻辑的字节数据420步骤,即当确定原始字节数据中存在连续递增的字节数据;则可执行进行第二逻辑运算,得到第二逻辑运算值421步骤,即与连续递增的字节数据的个数进行第二逻辑运算,得到第二逻辑运算值;接着执行对第二逻辑运算值和原始字节数据进行压缩存储422步骤,即将第二逻辑运算值存储为一个字节数据、连续递增的字节数据的第一个字节数据存储为另一个字节数据。其中,第二逻辑运算,是使用 0xC0与连续递增的字节数据的个数进行“或”运算。若由确定存在不连续相同且不连续递增的字节数据423步骤,即当确定原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据;则可执行进行第三逻辑运算,得到第三逻辑运算值424步骤,即与不连续相同且不连续递增的字节数据的个数进行第三逻辑运算,得到第三逻辑运算值;接着执行对第三逻辑运算值和原始字节数据进行压缩存储 425步骤,即将第三逻辑运算值存储为一个字节数据、不连续相同且不连续递增的字节数据的每一个字节数据依次各存储为另一个字节数据。其中,第三逻辑运算,是使用0x00与不连续相同且不连续递增的字节数据的个数进行“或”运算。最后根据获得存储的字节数据426步骤获得存储的字节数据,根据存储的字节数据,生成压缩数据。
在图20中,在根据所述存储的字节数据,生成压缩数据418步骤之后还可增加以下步骤,根据所述的数据添加接口信息,生成压缩数据包419。
图22是数据解压缩的方法,当无线节点414的接收模块413接收到对方无线节点发送过来的压缩数据后,可使用数据解压缩的方法进行解压缩处理,然后把解压缩后的数据交由本无线节点做后续处理,数据解压缩的方法可包括以下步骤:扫描压缩数据427,压缩数据是原始字节数据通过实施例一中的数据压缩方法进行压缩后得到的数据。对压缩数据的第n个字节数据进行压缩逻辑判断运算,获取压缩逻辑判断值和压缩逻辑,其中,n为大于等于1的自然数428。根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取429。若压缩逻辑判断值等于第一预设值,则判断压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续相同的字节数据;对第n个字节数据进行第一逻辑个数运算,得到数据个数i,其中,i为大于等于2的自然数,重复读取i个压缩数据的第n+1个字节数据。判断压缩数据是否扫描完430,若扫描完成,转向根据所述存储字节数据,生成压缩数据431步骤,若未扫描完成,则返回扫描压缩数据427 继续扫描。根据所述存储的字节数据,生成压缩数据431根据读取的字节数据,恢复原始字节数据,如根据所述压缩逻辑判断值和所述压缩逻辑,对所述压缩数据进行解压缩和读取429步骤,原始字节数据是读取的字节数据0x05,0x05,0x05。
在图22中,在扫描压缩数据427的基础上,即在根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取的基础上,进一步提供了压缩逻辑判断值等于第二预设值,即压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续递增的字节数据;以及压缩逻辑判断值不等于第一预设值且不等于第二预设值,即压缩逻辑对应原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据的情况下,对压缩数据进行解压缩和读取。
在图23中,首先根据确定压缩逻辑判断值432步骤,若由确定压缩逻辑判断值等于第二预设值433步骤,则由可确定压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续递增的字节数据434步骤,进一步执行对压缩数据的第n个字节数据进行第二逻辑个数运算,得到数据个数j435步骤,其中,j为大于等于2的自然数;最后从压缩数据的第n+1个字节数据开始,依次读取j个字节数据436步骤,其中,第二预设值是0xC0;第二逻辑个数运算,是使用0x38与第n个字节数据进行“或”运算,若由确定压缩逻辑判断值不等于第一预设值且不等于第二预设值437步骤,则由可确定压缩逻辑对应原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据438步骤,进一步执行对压缩数据的第n个字节数据进行第三逻辑个数运算,得到数据个数k439步骤,其中,k为大于等于2的自然数;最后,从压缩数据的第n+1个字节数据440步骤开始,依次读取k个字节数据。其中,第三逻辑个数运算,是使用0x00与第n个字节数据进行“或”运算,最后根据获取读取的字节数据441步骤,恢复原字节数据。
在图24中,将主输入装置152连接到从操纵器154的主/从控制器153的简化控制器示意图151,使用矢量数学符号来描述控制器输入、输出和计算,其中矢量X将参考笛卡尔坐标中的方位矢量,并且其中矢量q将参考相关联的联动装置的关节铰接配置矢量,有时称为关节空间中的联动装置方位。当存在歧义时,能够将下标附加到这些矢量以识别特定结构,使得是主输入装置在相关联的主工作空间或坐标系中的方位,而xs表示该工作空间中的从动件的方位。与方位矢量相关联的速度矢量由矢量上方的点或矢量和下标之间的单词“dot”表示,例如主速度矢量的xdotm其中速度矢量在数学上被定义为方位矢量随时间变化的变化,控制器153包含逆雅可比速度控制器,在是主输入装置的方位并是主输入装置的速度的情况下,控制器153计算用于传输到从操纵器154的动力命令,以实现从主速度对应于输入装置的从末端执行器运动。控制器153能够计算从从方位xs和从速度施加到主输入装置和从那里到远程驾驶员91的手的力反射信号。
在图25中,第一控制器模块159能够包含具有雅可比相关矩阵的某种形式的雅可比控制器,在端口抓持模式下,第二控制器模块160能够从从操纵器158接收信号,该信号指示至少部分地由从操纵器联动装置的手动铰接产生的从动件的方位或速度。响应于该输入,第二模块160能够产生适于驱动从动件的关节的动力命令,以便允许从联动装置的手动铰接,同时配置处于期望的关节配置的从动件。在主-从末端执行器操纵期间,控制器能够使用第二模块160来帮助基于不同的信号bqdoto导出动力命令,这种到控制器157的第二控制器模块160的替代输入信号可用于驱动操纵器联动装置,以便沿着操纵器结构维持或移动微创孔枢轴位置,从而避免多个操纵器之间的碰撞,从而增加操纵器结构的运动范围和避免奇点,以便产生操纵器的期望姿势等。
在图26中,处理器157包括第一控制器模块159和第二控制器模块160,第一控制器模块159能够包含主要关节控制器,逆雅可比主-从控制器。第一控制器模块159的主要关节控制器能够被配置用于响应于来自主输入装置156的输入产生期望的操纵器组件运动。操纵器联动装置具有一系列用于在空间中的给定末端执行器方位的替代配置。用于使末端执行器呈现给定方位的命令能够引起各种不同的关节运动和配置,第二控制器模块160能够被配置为帮助将操纵器组件驱动到期望的配置,在主-从运动期间将操纵器朝向优选配置驱动,第二控制器模块160将包含配置相关过滤器。第一控制器模块159的主要关节控制器和第二控制器模块160 的配置相关过滤器都能够包含由处理器157使用来将关节的线性组合的控制权限传送到一个和多个目标或任务的实现的过滤器。假设X是关节运动的空间,则F(X)能够是对关节进行控制的过滤器,以i)提供期望的末端执行器运动,以及ii)在孔部位处提供器械轴的枢转运动,第一控制器模块159的主要关节控制器可包含过滤器F(X)。从概念上讲,(1-F-1F)(X)能够描述配置相关的子空间过滤器,其给予与实现主要关节控制器的目标正交的关节速度的线性组合的控制致动权限,这种配置相关过滤器能够由控制器157的第二控制器模块160使用以实现第二目标。两个过滤器能够进一步细分为对应于实现更具体任务的更多过滤器。过滤器F(X)能够分成F1(X)和F2(X),分别用于控制末端执行器和控制枢转轴运动,其中任何一个都能够被选择作为处理器的最高优先级任务。机器人处理器和控制技术将经常利用经配置用于第一控制器任务的主要关节控制器,以及配置相关过滤器,该配置相关过滤器利用由主要关节控制器生成的欠约束解以用于第二任务。参考第一模块描述主要关节控制器,而将参考第二模块描述配置相关过滤器,还能够包括附加功能和各种优先级的附加模块,第一模块和第二模块功能的硬件和编程代码,是完全集成、部分集成能够完全分离的,控制器 157能够同时使用两个模块的功能,能够具有多种不同模式,其中一个或两个模块分开使用或以不同的方式使用。在主-从操纵期间,第一控制器模块159能够在很少或没有来自第二控制器模块160的影响的情况下使用,并且当末端执行器未被机器人驱动时,第二控制器模块160在***装配期间具有更大的作用,两个模块均能够在启用机器人运动的大部分或全部时间是活动的,通过将第一模块的增益设置为零,通过将xs设置为xs,actual和通过降低逆雅可比控制器中的矩阵秩使其不能控制太多并使配置相关过滤器具有更多控制权限,能够减少或消除第一模块对操纵器组件的状态的影响,从而将处理器157的模式变为抓持模式。
在图27中,第一模块159包含逆雅可比速度控制器,其具有来自使用根据虚拟从路径163修改的逆雅可比矩阵进行的计算的输出。首先描述虚拟从路径,与虚拟从动件相关联的矢量通常用v下标表示,使得关节空间qdotv中的虚拟从速度被积分以提供qv,使用逆运动模块162处理qv以生成虚拟从关节方位信号xv。虚拟从方位和主输入命令xm被组合并使用正向运动161进行处理。虚拟从动件的使用有助于在接近***的硬限制时、在超越***的软限制时等等进行平滑控制和力反射,由第一控制模块159和第二控制模块160指示的以及控制示意图165的其他部件和其他控制器的结构,该结构包含数据处理硬件、软件和固件,这样的结构包括可重新编程的软件和数据,其体现在机器可读代码中并存储在有形介质中,以供远程控制台169的第二处理器215使用机器可读代码以各种不同的配置存储,包括随机存取存储器、非易失性存储器、一次写入存储器、磁记录介质和光学记录介质。体现代码和与其相关联的数据的信号通过各种通信链路传输,该通信链路包括因特网、内联网、以太网、无线通信网络和链路、电信号和导体和光纤和网络。第二处理器215包含远程控制台169的一个和多个数据处理器,包括操纵器、器械、单独和远程处理结构和位置中的一个和多个的局部数据处理电路,模块包含单个公共处理器板、多个单独的板,模块中的一个和多个分散在多个板上,其中一些板还运行另一个模块的一些和全部计算。模块的软件代码被编写为单个集成软件代码,每个模块分成单独的子程序,或者一个模块的部分代码与另一个模块的一些或全部代码组合。数据和处理结构包括各种集中式或分布式数据处理和编程体系结构中的任何一种。
在图27中,控制器的输出,该控制器将经常试图求解一个特定的操纵器关节配置矢量q,以用于为这些高度可配置的从操纵器机构生成命令。操纵器联动装置通常具有足够的自由度,以便占据给定末端执行器状态的一系列关节状态。其中一个关节的致动直接被沿着运动链的不同关节的类似致动替换的结构。这些结构有时被称为具有过剩、额外或冗余的自由度,同时这些术语通常涵盖运动链,其中中间连杆能够移动而不改变末端执行器的方位。使用图27的速度控制器引导高度可配置的操纵器的移动时,第一模块的主要关节控制器经常试图确定或求解虚拟关节速度矢量qdotv,其能够被用于以使得末端执行器将准确地遵循主命令xm的方式驱动从操纵器164的关节。对于具有冗余自由度的从机构,逆雅可比矩阵通常不完全定义关节矢量解。在能够占据给定末端执行器状态的一系列关节状态的***中,从笛卡尔命令xdot到关节运动qdot的映射是一对多的映射,因为机构是冗余的,所以存在数学上无数个解,其由逆生存的子空间表示。控制器使用列比行更多的雅可比矩阵来体现这种关系,将多个关节速度映射到相对较少的笛卡尔速度。通过由软件约束的远程运动中心298的概念被确定。通过具有计算软件枢轴点的能力,能够选择性地实现以***的顺应性或刚度为特征的不同模式。在计算估计的枢轴点之后,实现在一定范围的枢轴点/中心上的不同***模式。在固定枢轴实施方式中,能够将估计的枢轴点与期望的枢轴点进行比较以生成误差输出,该误差输出能够被用于将器械的枢轴驱动到期望的位置。相反地,在被动枢轴实施方式中,虽然期望的枢轴位置可能不是最重要的目标,但是估计的枢轴点能够被用于误差检测并因此用于安全性,因为估计的枢轴点位置的变化指示与方向盘分离或者传感器出现故障,从而使***有机会采取纠正措施。
在图29中,使用来自MTM控制器的输入主动控制远程运动中心(RC)、手臂端197(C)和器械末端执行器(E)参照系的框图231。
在图30中,使用来自主操纵器控制器的输入主动控制器械末端执行器(E)系,同时使用次要输入装置控制远程中心(RC)和手臂端 197(C)系的框图232。次要输入装置使用任意参照,而不一定是目系(EYE系)。参照系变换EYETREF能够被直接测量或由间接测量值计算。信号调节单元将这些输入组合在适当的公共系中,以供从操纵器控制器使用。
在图29、图30和图31中,有三个待由***的控制器控制的参照系,参照系之一(C)是手臂端197的参照系,假设EYETE由主工具操纵器(MTM)控制器命令。远程中心参照系和手臂端197参照系的姿势规范来自以下来源中的一个或组合:(i)MTM控制器指定这些系/参照系在EYE系中,即EYETRC和EYETC,(ii)次要装置命令这些系姿势在方便的参照系中,即REFTRC和REFTC(其中能够确定EYETREF),以及(iii)从侧控制器指定这些姿势在从臂的基系(baseframe)中,即WTRC和WTC。
图32和图33是***212和213的示意框图,***212和213用于使用计算机辅助的飞行器运保体系258的第二处理器215来控制器械末端执行器193参照系和远程控制***298参照系之间的关系。假设手臂端197参照系和远程控制***298参照系重合。手臂端197参照系和远程控制***298在物理上被约束为相对于器械末端执行器193仅沿着手臂端197和器械的纵向轴线移动。采用两种不同的策略,以控制器械末端执行器193的参照系(E系)和远程控制***298的参照系(RC系)之间的关系。用于主动控制两个参照系无论E系是固定的还是移动的之间的相对距离(d)的一种策略使用来自力/扭矩传感器或三态开关的输入。使用框图来实现用于该模式的控制子***,该控制子***能够被描述为‘相对姿势控制器’。
在图33中,使用三态开关相对控制距尖端的距离的一般框图。对从操纵器的增量笛卡尔命令“slv_cart_delta”表示如下: slv_cart_delta=S*slv_cart_vel*Ts(其中Ts是控制器的采样时间)。S取值[1,-1,0],这取决于它命令控制周期距杆677、总距杆683、右踏板602和左踏板601的运动。
图33是力/扭矩或压力传感器相对控制手臂端197距尖端的距离的一般框图,对从操纵器的增量笛卡尔命令“slv_cart_delta”能够表示如下:slv_cart_delta=f(F,p)“f”是使用感测到的力或压力F和一些用户定义的参数p作为输入的可编程函数。这是一个导纳控制器。这能够通过借助于关节扭矩传感器和臂运动学知识估计沿手臂端197轴线的笛卡尔力来实现。在这种估计之后,计算的估计值能够用作输入F以命令增量运动,信号F能够是基于用户与操纵器的交互的任何其他测量或计算的力的量。能够独立地控制RC系和E系的轨迹,其中管理这些轨迹的控制输入可能都来自主操纵器,该附加策略的控制子***框图能够被称为‘独立姿势控制器’,能够概述***(I/O)运动以允许远程控制***298或手臂端197相对于器械尖端E的横向运动。远程控制***298或手臂端 197将需要围绕尖端枢转,同时驱动器械以补偿E的运动。这将允许RC和手臂端197在驾驶舱456内的运动。
图34~图39是提供远程***的故障反应、故障隔离和故障弱化的方法,第一机器人89和第二机器人90的组件协同交互以执行在第一机器人89和第二机器人90中的故障反应、故障隔离和故障弱化的各种方面,第一机械手182、第二机械手183、第三机械手 184和第四机械手185均包括多个节点。每个节点控制多个马达,该马达驱动在机械手臂中的接头和连杆机构以影响机械手臂的运动自由度,每个节点也控制用于停止马达旋转的多个制动器。第一机械手182具有马达307、309、311和313;多个制动器308、310、 312和314以及多个节点315、316和317,每个节点315,316控制单个马达/制动器对;节点317控制两个马达/制动器对,传感器处理单元318被包括以提供马达位移传感器信息到节点317用于控制目的,第二机械手183、第三机械手184、第四机械手185与第一机械手182类似被配置为具有马达、制动器和节点。每个机械手臂操作地耦连到手臂处理器,手臂处理器328操作地耦连到第一机械手182的节点,手臂处理器325操作地耦连到第二机械手183的节点,手臂处理器323操作地耦连到第三机械手184的节点,以及手臂处理器321操作地耦连到第四机械手185的节点,每个手臂处理器还包括接头位置控制器,用于将其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置转变为用于驱动其操作地耦连的机械手臂中的马达的电流命令以将其相应的接头驱动到期望的接头位置。***管理处理器 320操作地耦连到手臂处理器328,325,323,321;***管理处理器320还将与机械手臂相关联的用户操纵输入装置平移到期望的接头位置尽管示为分离单元,手臂处理器328,325,323,321也通过程序代码被实施为***管理处理器320的一部分。手臂管理处理器319操作地耦连到***管理处理器320和手臂处理器328、325、323、321,该手臂管理处理器319开始、控制和监控手臂的某些协调活动以便于使***管理处理器320免于必须这样做,手臂管理器319也通过程序代码被实施为***管理处理器320的一部分,处理器和节点中的每个被配置成通过硬件、固件和软件编程的任一组合来执行本文的各种任务,它们的功能通过一个单元来被执行或者在许多子单元之中被分配,每个子单元又通过硬件、固件和软件编程的任一组合来实施。该***管理处理器320被分配为遍及第一机器人89和第二机器人90的子单元,比如远程控制台169、以及第一机器人89和第二机器人90的基座173。***管理处理器320、手臂管理处理器319以及每个手臂处理器328,325,323,321包括多个处理器以执行各种处理器和控制器任务和功能。每个节点和传感器处理单元包括发射器/接收器(TX/RX)对,以便于与其机械手臂的其它节点和操作地耦连到其机械手臂的手臂处理器进行通信, TX/RX以菊花链连入网络。在这种菊花链布置中,当每个节点的RX接收来自邻近节点的TX的信息包时,它核实在该包中的目的地字段以确定是否该包用于其节点,该包用于其节点,则该节点处理该包,该包用于另一节点,则节点的TX在与它所来之处的相反方向上传递所接收包到邻近节点的RX,通过使用包交换协议,信息以包的形式在菊花链网络上传递,故障反应逻辑(FRL)线路被提供在每个机械手臂中,故障通知通过手快速传送,第一机械手182包括与手臂处理器328和机械手臂315的节点315、316和317中的每个耦连的FRL线路,当手臂处理器328和节点315,316和317中的一个检测到影响它的故障时,该手臂处理器或节点拉高FRL线路329 以快速传送故障通知到与该线路329耦连的其它组件。相反地,当该手臂处理器328将要传输恢复通知到第一机械手182的节点时,它拉低FRL线路329以快速传送该恢复通知到与该线路329耦连的其它组件,虚拟FRL线路329通过指定包中的一个或更多个字段包括这样的故障通知和恢复通知而被代替地使用。
在图35中,用该方法检测在多个机械手臂的失效手臂中的故障387,其中由于所检测的故障该机械手臂变成“失效手臂”。在手臂处理器328中,该方法然后将该失效手臂置入安全状态,其中“安全状态”指的是通过阻止手臂的进一步运动来隔离所检测故障的失效手臂的状态。在FRL线路329中,该方法确定该故障应被看作***故障还是局部故障,其中“***故障”指的是影响多个机械手臂中的至少一个其他的机械手臂的性能的故障,并且“局部故障”指的是影响仅失效手臂的性能的故障。因为局部故障导致仅失效手臂被保持在安全状态下直到该故障被清除,所以它不是导致非失效机械手臂的不安全操作的故障类型,该故障是导致非失效手臂的不安全操作的类型,则该方法应产生所检测故障是***故障的确定,其中在***中的所有机械手臂将被置入安全状态,在将非失效手臂置入安全状态330中,该方法在仅当该故障将被看作***故障时将多个手臂中的非失效手臂置入安全状态,其中“非失效手臂”指的是在其中没有故障已经被检测到的多个机械手臂中的机械手臂。在可恢复或非可恢复?331中,该方法确定所检测故障被分类为可恢复***故障还是不可恢复***故障,在提供恢复选项332中,该故障被分类为可恢复***故障,则该方法提供给***用户恢复选项,在等待***关闭333中,该故障被分类为不可恢复***故障,则该方法等待***关闭,在***或局部故障329中的确定是该故障将被看作局部故障,然后在可恢复或非可恢复?334中,该方法确定该故障被分类为可恢复局部故障还是不可恢复局部故障。在提供恢复选项和弱化操作选项335中,该故障被分类为可恢复局部故障,则该方法提供给***用户恢复选项和弱化操作选项。在提供弱化操作选项336中,该故障被分类为不可恢复局部故障,该方法仅提供弱化操作选项。
在图34和图36中,图36是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过第一机器人89和第二机器人90的多个机械手臂的每个节点315、316和317被执行。在故障被检测?337中,每个节点持续地监控在该节点中的信号和信息以使用常规故障检测方法来检测影响节点的故障,这种类型的所检测故障在本文被称为“局部故障”,因为它局限于节点。该节点也针对由其手臂处理器或其机械手臂内另一节点发出的故障通知监控FRL线路。这种类型的所检测故障在本文被称为“远程故障”,因为它不局限于该节点。所检测的故障是硬件、固件、软件、环境或相关的通信,其中故障已经被检测到的节点在本文被称为“失效节点”,它的机械手臂在本文被称为“失效手臂”。其中没有故障已经被检测到的节点在本文被称为“非失效节点”,其中没有故障已经被检测的机械手臂在本文被称为“非失效手臂”。在将节点置入安全状态338中,在故障被检测?337中检测到故障,则节点将其自身置入安全状态。这通过停用该节点的一个或更多个受控马达来完成,这通过接合该节点的一个或多个受控制动器来完成,在局部或远程故障339中,该节点确定所检测的故障是局部故障还是远程故障。如之前参照故障被检测?337,故障的来源确定它将被看作局部故障还是远程故障,该故障被确定为局部故障,则该节点是失效节点,在第一种情况下,该失效节点通过执行如下的在两个方向上传送故障通知343保持在安全状态中:忽视恢复通知346和恢复通知?341返回节点到正常状态342而持续。该故障被确定为远程故障,则该节点是非失效节点。在第二种情况下,非失效节点通过执行如下的在相反方向上传送故障通知 340返回节点到正常状态342而持续,在在两个方向上传送故障通知343中,该失效节点在失效机械手臂中在上游方向和下游方向上传送故障通知到邻近节点。该“下游”方向指的是信息包远离该节点的手臂处理器行进的方向并且“上游”方向指的是信息包朝向该节点的手臂处理器行进的方向,节点完成该过程的一个方式是通过将FRL线路拉到高状态。在诊断故障并且发送错误消息到管理器 344中,该失效节点然后诊断故障并且发送错误消息到***管理处理器320。该错误消息优选包括故障信息,它的错误代码、错误类和起源(origin)。可能发生的会影响到节点的每种错误类型都被分配错误代码,该错误代码被分类为错误类。有至少四种错误类:可恢复手臂故障、不可恢复手臂故障、可恢复***故障以及不可恢复***故障。使用“可恢复”意味着用户被提供有尝试从故障中恢复的选项。使用“不可恢复”意味着用户不被提供有尝试从故障中恢复的选项,故障的起源包括节点的身份的信息以及节点内故障的来源的可选附加信息。在可恢复局部故障345中,失效节点确定所检测故障是否为可恢复局部故障,在可恢复局部故障345中的确定为否,则在保持在安全状态中;忽视恢复通知346中,该失效节点保持在它的安全状态下并且忽视它可能在FRL线路上随后接收的任何恢复通知。在可恢复局部故障345中的确定为是则该失效节点行进到恢复通知341。在局部或远程故障?339中的确定是所检测故障将被看作远程故障,则在在相反方向上传送故障通知340中,虚拟FRL线路被使用,则该非失效节点在与从故障通知所来之处的相反方向上传送所接收故障通知,在真实FRL线路的情况下,非失效节点不需要对故障通知的这种传送采取任何行动。在恢复通知?341 中,失效节点和非失效节点两者等待将被接收的恢复通知。在返回节点到正常状态342中,一旦恢复通知被接收,则节点将它自身从安全状态返回到它的正常操作状态。这通过颠倒在将节点置入安全状态338中,所采取的行动同时避免突然变化来完成。该节点返回以执行参照故障被检测?337的故障检测任务。
图34~图39是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过每个手臂处理器321、323、325和28被执行,该每个手臂处理器操作地耦连到第一机器人89和第二机器人90的机械手臂,在故障被检测? 347中,每个手臂处理器在执行它的正常操作任务时,也持续监控它自身操作并且注意在其操作地耦连的机械手臂中的失效节点所传送的故障通知。在监控它自身操作时故障被检测到,则该故障在本文被称为“局部故障”。故障通过接收到来自在其操作地耦连的机械手臂中的失效节点的故障通知而被检测,则该故障被称为“远程故障”。远程故障是通过手臂处理器操作地耦连到的机械手臂中的失效节点沿着FRL线路传送的故障通知,在故障被检测?347中故障已经被检测,在飞行器视觉***400中,手臂处理器通过将接头位置控制器的输出马达电流命令锁定到零来将它的接头位置控制器置入安全状态。这用于加强它们相应节点的安全状态,在局部或远程故障?349中,手臂处理器确定所检测故障是局部故障还是远程故障。在故障被检测?347中,故障的来源确定了故障将被看作局部故障还是远程故障。该故障被确定为局部故障,则手臂处理器被看作失效节点。手臂处理器通过执行如下向下游传送故障通知到手臂节点353保持在安全状态中:忽视恢复通知356和传送恢复通知到在手臂中的所有节点351返回接头控制器到正常状态352而持续。故障被确定为远程故障,则手臂处理器被看作非失效节点,手臂处理器通过执行恢复通知?350返回接头控制器到正常状态352而持续。在向下游传送故障通知到手臂节点353中,手臂处理器将故障通知向下游传送到其操作地连接的机械手臂的所有节点,该手臂处理器完成该过程的一个方式是通过将FRL线路拉到高状态。在诊断故障并发送错误消息到***管理器354中,手臂处理器诊断故障并发送错误消息到***管理处理器320。该错误消息包括故障信息,错误代码、错误类以及起源,发生的会影响到手臂处理器的每种错误类型都被分配错误代码,该错误代码被分类为错误类,有至少四种错误类:可恢复处理器故障、不可恢复处理器故障、可恢复***故障以及不可恢复***故障,故障的起源包括手臂处理器的身份的信息以及手臂处理器中故障的来源的可选附加信息。在可恢复局部故障?355中,手臂处理器确定所检测故障是否为可恢复局部故障,通过故障的错误类来完成该确定,在可恢复局部故障?355中的确定为否,则在保持在安全状态中;忽视恢复通知356中,该失效手臂处理器的接头位置控制器保持在其安全状态并且手臂处理器忽视其可能在FRL线路上随后接收的任何恢复通知,在可恢复局部故障?355中的确定为是,则该手臂处理器行进到恢复通知?350。在局部或运程故障?349中的确定是所检测故障将被看作远程故障,则在恢复通知?350中,手臂处理器等待从***管理处理器320 接收的恢复通知。在传送恢复通知到在手臂中的所有节点351中,一旦恢复通知被接收,则手臂处理器通过例如将它的FRL线路拉低来传送该恢复通知到在其操作地耦连的机械手臂中的所有节点。在返回接头控制器到正常状态352中,手臂处理器然后将它的接头位置控制器从安全状态返回到它的正常操作状态。该过程通过释放接头位置控制器的输出马达电流命令来完成,以便它们可再一次反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置同时避免突然的变化,该手臂处理器然后返回以执行参照故障被检测?347的它的故障检测任务。
图35和图39是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过第一机器人89和第二机器人90的***管理处理器320被执行。在错误消息?357中,***管理处理器在执行它的正常操作任务时也等待以接收从第一机器人89和第二机器人90的另一组件所传输的错误消息,错误消息在错误消息?357被接收,则在软锁所有手臂的接头控制器358中,***管理处理器为了安全目的通过例如命令机器人***中的所有手臂处理器328、325、323和321的接头位置控制器以它们的电流值锁定它们各自的输出来停止该***,没有新的电流命令输入被提供到机械手臂,直到接头位置控制器的输出被解锁,接头位置控制器的输出的这种锁定在本文被称为“软锁”接头位置控制器,该方法然后行进到等待***关闭359。在等待***关闭359 中,该***管理处理器确定所检测故障应被看作***故障还是手臂故障。该***管理处理器通过检查在错误消息中所提供的错误类信息来完成该步骤,***故障包括被分类为或者可恢复***故障或者不可恢复***故障的所有故障,因为这些故障可应用于不只是失效机械手臂。相反地,手臂故障包括被分类为或者可恢复局部故障或者不可恢复局部故障的所有故障,因为这些故障仅可应用于失效机械手臂,针对将被看作手臂故障的所有故障,执行提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复)360释放所有非失效手臂的接头控制器的软锁366,在提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复)360中,该***管理处理器给第一机器人 89和第二机器人90的远程驾驶员91提供接受第一机器人89和第二机器人90的弱化操作的选项。该局部故障是可恢复局部故障,则该***管理处理器还给用户提供从故障中恢复的选项,除了每个所提供的选项之外,所检测故障的信息也通过***管理处理器提供,以辅助远程驾驶员91确定是否接受该选项。该选项和故障信息被提供在远程控制台169的视觉显示器255上。
在选项被选取?361中,该***管理处理器等待远程驾驶员91选取在提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复) 360中所提供的选项,一旦选项被远程驾驶员91选取,则在弱化或恢复?362中,该***管理处理器确定所选取的选项是弱化操作选项还是恢复选项。恢复选项被提供并且该远程驾驶员91选取恢复选项,则在发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381中,该***管理处理器发送恢复通知到失效机械手臂的手臂处理器,该失效机械手臂的手臂处理器将处理该恢复通知,包括传送恢复通知到失效手臂的所有节点,失效手臂的节点然后处理该恢复通知。在释放所有手臂的接头控制器的软锁382中,***管理处理器然后通过解锁所有手臂处理器的接头控制器的输出而释放接头控制器的软锁,以便接头控制器再次发出反映它们的操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令然后,该***管理处理器返回执行参照错误消息?357的它的任务。
远程驾驶员91选取弱化操作选项,则在提供从故障恢复的选项363中,该***管理处理器给远程驾驶员91提供从故障中恢复的选项,在这种情况下从故障中恢复不同于参照发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381释放所有手臂的接头控制器的软锁382的恢复,因为没有尝试恢复失效手臂,恢复仅应用于恢复非失效手臂的正常操作。在选项被选取?364中,该***管理处理器等待用户选取在提供从故障恢复的选项363中所提供的选项。一旦选项被远程驾驶员91选取,则在发送消息到失效手臂的手臂处理器以加强故障365中,该***管理处理器发送消息到失效手臂的手臂处理器以加强该故障,故障的加强在这种情况下意味着附加步骤被采取以完全关闭失效机械手臂的操作。这种加强措施的一个示例是从主/从控制***的其它部件操作地断开手臂处理器的接头位置控制器,该主/从控制***产生其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置另一加强措施是关闭到失效机械手臂的电源。在释放所有非失效手臂的接头控制器的软锁366中,该***管理处理器随然后通过解锁所有非失效手臂的手臂处理器的接头控制器的输出来释放接头控制器的软锁,以便接头控制器再次发出反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令该***管理处理器然后返回执行参照错误消息?357的任务。
在主张系FRL情况到所有节点367中,该***管理处理器使***FRL情况对在第一机器人89和第二机器人90中的所有节点有效。通过引起FRL线路329、327、384和385被拉高从而使故障通知同时被提供给手臂处理器和第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185的节点来完成该步骤。在可恢复故障?369中,该***管理处理器然后确定该***故障是否为可恢复***故障,通过检查在所接收错误消息中的错误类来完成该步骤,在可恢复故障?369中的确定为否,则在提供故障恢复选项363中,该***管理处理器没有采取进一步行动并且等待该***被关闭。在添加:可恢复故障?369的确定为是,则在提供从故障恢复的选项 370中,该***管理处理器提供给用户从故障中恢复的选项。在选项被选取?371中,该管理处理器等待远程驾驶员91选取恢复选项,该选项被选取则在发送恢复通知到所有手臂处理器372中,该***管理处理器发送恢复通知到第一机器人89和第二机器人90的所有机械手臂的手臂处理器,在用户请求时释放每个软锁接头控制器以操作手臂373中,该***管理处理器在接收来自远程驾驶员91的请求或行动时释放每个接头控制器的软锁以在其正常操作状态下操作接头控制器的手臂,以便所释放的接头控制器再一次发出反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令该***管理处理器随后返回执行参照错误消息?357的任务。
图35和图39是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过操作地耦连到第一机器人89和第二机器人90的***管理处理器和手臂处理器328、325、323和321的手臂管理处理器被执行,手臂管理处理器319开始、控制和监控第一机器人89和第二机器人90的第一机械手臂第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184、第四机械手185的某些协调活动。该手臂管理器319开始和监控启动制动器测试,其中该手臂管理器319与手臂处理器328、325和323 中的每个通信,以便具有不同扭矩值的具体制动顺序被应用到它们的各自机械手臂的制动器。该活动的协调在这种情况下通过手臂管理器319进行,因为将其编码到每个手臂处理器的开销是多余的。在每个顺序的结束时,由每个手臂处理器所计算的最大扭矩值被传递回手臂管理器319,超出范围的错误发生时,则手臂管理器319将传递故障通知到失效手臂,手臂管理器命令该手臂处理器执行手臂活动,监控结果,并且决定该活动结果是否表示手臂失效。在故障被检测到?374中,手臂管理器根据机械手臂各自手臂处理器的报告监控机械手臂的协调活动以检测在一个手臂中的故障,当所报告的测量超过预期值达阈值量时,该手臂管理器确定故障已经发生,在这种情况下所检测的故障是机械手臂的节点中的一个节点或手臂处理器一般不会检测的故障。在故障已经在故障被检测到?374中被检测到之后,然后在抑制到失效手臂的命令375中,手臂管理器抑制到失效手臂的任何进一步命令,没有进一步命令将从手臂管理器被传输到失效手臂的手臂处理器,直到或者从***管理器接收恢复通知或者重新启动该***。在传送故障通知到失效手臂376中,该手臂管理器通过将失效手臂的FRL线路拉到高状态来传送故障通知到失效手臂,在虚拟FRL线路的情况下,手臂管理器通过失效手臂的节点中的一个节点或手臂处理器传输在与被指定用于传输故障通知的包字段相同或不同的包字段中的故障通知。在发送错误消息到***管理器377中,该手臂管理器发送错误消息到***管理器,该错误消息具有故障的可用细节,通过手臂管理器检测的每种故障类型被分配错误代码,并且该错误代码被分类为错误类,故障的起源包括失效手臂的身份信息以及故障的来源的可选附加信息。
在图38和图39中,在错误消息?357中该***管理器然后开始处理错误消息,在可恢复故障?378中该手臂管理器确定所检测故障是否为可恢复故障,根据故障的错误类来进行该确定,在可恢复故障?378中的确定为否,则在发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381中,手臂管理器持续抑制到失效手臂的任何进一步命令并且忽视随后从***管理器接收的任何恢复通知,在可恢复故障? 378中的确定为是,则在恢复通知?379中,该手臂管理器等待从管理处理器所接收的恢复通知,在停止抑制到失效手臂的命令380 中,恢复通知被接收,该手臂管理器停止抑制到失效手臂的命令并且返回它的正常操作模式并且执行参照故障被检测?374的故障检测任务。
图47中,机身455上设置第一短舱524、第二短舱530和尾部结构526。第一短舱524包括第一旋翼***521,第二短舱530包括第二旋翼***527,第一旋翼***521包括第一旋翼桨叶522,第二旋翼***527包括第二旋翼桨叶528。第一短舱524包括用于驱动第一旋翼***521的第一变速箱523,第二短舱530包括用于驱动第二旋翼***527的第二变速箱529。第一短舱524和第二短舱530能够在直升机模式与飞机模式之间转换,在直升机模式中,第一短舱524和第二短舱530近似竖向,在飞机模式中,第一短舱 524和第二短舱530近似水平,尾部526用作竖向稳定器。
在图49、图56和图57中,在机身455的底部安装的前起落架548和后起落架549能够打开和收回,当旋翼飞行器88飞行时,前起落架548能够放入第一舱室550内,后起落架549能够放入第二舱室551内。旋翼飞行器88机身包括前部驾驶舱456、机身中部457和机身的尾部526,尾部526用作竖向稳定器。中部457由中间层535分隔,该中间层535将形成机舱空间的顶部隔室536和形成设备空间的底部隔室552分开。从该旋翼飞行器88的前部到后部延伸,用于加固覆盖层552的构件包括538、539等纵向加固件和横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架543、第五框架544和第六框架545。机身的承重顶层546固定到机身中部457的两个在中部的第一框架540和第二框架541。承重中间层535固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,顶层546 固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,中间层535固定于横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架 543、第五框架544和第六框架545。中间层535沿机身455中部457向旋翼飞行器88的前部延伸进入驾驶舱456和向旋翼飞行器88 的后部朝向机身的尾部526延伸。中间层535在机身中部457使顶部隔室536和底部隔室552分开。在驾驶舱456中在中间层535前端安装设备层547。在底部隔室552的中间层535的下面悬挂机载电池箱更换***568。底部隔室552在中间层535和机身的侧部553 之间,在底部隔室552的底部设置敞开底部554,顶层546与机翼525连接。
在图57中,在机载电池箱更换***568的前部设置第一电池箱安装位置582;在机载电池箱更换***568后部设置第二电池箱安装位置583。使用时第一电池箱588安装在第一电池箱安装位置582,第二电池箱592安装在第二电池箱安装位置583。在机载电池箱更换***568设置第一电池箱接电器座572,第二电池箱接电器座575,第一电池箱控制***565,第二电池箱控制***571,第一托架581,第一托架承重平台573,第二托架584,第二托架承重平台577,电池支架第一承重平台574,电池支架第二承重平台576,第一机械手连杆580,第二机械手连杆569,伺服电机586,减速箱585,
在图57和图55中,在机载电池箱更换***568中,第一电池箱控制***565和第二电池箱控制***571包括的液压控制器600 和伺服电机控制器604与总控制器599连接,液压控制器600与多路减压放大器601连接,多路减压放大器601与电液比例阀602连接,电液比例阀602与带动第二机械手连杆569上下移动的油缸603连接,伺服电机控制器604与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605与带动第二机械手连杆569转动的伺服电机586相连接,伺服电机586通过减速机607与第二机械手连杆569连接;液压控制器600与位移传感器597连接,液压控制器600与压力传感器598连接;位移传感器597用于检测第二机械手连杆569的移动距离,压力传感器598用于检测油缸603内液压油压力;伺服电机控制器604与光电编码器608连接,光电编码器608用于检测减速箱585动力输出轴转速,总控制器599与显示屏596连接,总控制器599与摄像机595连接,总控制器599与显示屏596连接,摄像机595用于摄录第二机械手连杆569活动状况,显示屏596用于显示第二机械手连杆569活动状况,液压控制器600通过CAN总线与总控制器599通信,伺服电机控制器604通过CAN总线与总控制器599连接,总控制器599通过RS232数据线接收遥控端指令,通过 CAN总线分配任务给液压控制器600和伺服电机控制器604控制第二机械手连杆569各执行机构动作,液压控制器600的输出端与多路减压放大器601连接,通过电液比例阀602对油缸603进行控制,伺服电机控制器604的输出端与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605的输出端与伺服电机586连接通过伺服电机586对减速箱585进行控制,通过摄像机595对环境进行采集,通过显示屏596显示第二机械手连杆569的操作过程,并通过在机器人的第二机械手连杆569上设置位移传感器597,避免自体和外界环境的碰撞。
在图53和图54中,第一搬运机器人511和第二搬运机器人512包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度,依次为直线行走机构 640、液压举升机构639和角度纠偏机构641,直线行走机构640位于第一搬运机器人511和第二搬运机器人512的底部包括滑轮632、皮带629、第一伺服电机631、第一减速机630和底座636,前端两个滑轮为机器人动力装置与一组万向联轴器连接,后端两个滑轮为从动装置,第一伺服电机631与配套的第一减速机630胀套连接,通过皮带实现第一减速机630与滑轮632的动力传输,驱动滑轮 632在第一钢轨524和第二钢轨655上上直线行走,直线行走机构640下端布置有光电开关,依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合,提供给PLC控制***610到位开关信号,实现第一搬运机器人511和第二搬运机器人512原点搜索和复位,并杜绝其越界运行,前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列,原点挡片位于前后极限挡片中间,液压举升机构639位于直线行走机构640底座的上部,包括两个液压伸缩缸,一级液压缸634位于二级液压缸622的下部,一级液压缸634完全伸出后,二级液压缸 622开展伸缩运动,一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁,防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合,防止电池随液压机构639举升过程中的旋转,一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条638、编码器637、挡片和第一接近开关,挡片与接近开关相配合,第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端,当一级液压缸634完全伸出,挡片触发接近开关的开关信号,二级液压缸622开始伸缩运动,位于二级液压缸622侧面上的齿条638通过齿轮与编码器637啮合,通过计算编码器 637转数获取二级液压缸622上升高度,编码器637与PLC控制***610连接,PLC控制***610开始高速计数,角度纠偏机构641 位于液压举升机构639的上端包括安装法兰623、大、小齿轮624、第二伺服电机628和第二减速机627,二级液压缸622上安装有安装法兰623,第二伺服电机628、第二减速机627、大、小齿轮624依次布置于安装法兰623上,第二伺服电机628上端安装小齿轮,二级液压缸622上安装大齿轮,大、小齿轮机械啮合,随第二伺服电机628驱动配合旋转,大齿轮下端布置有挡片,安装法兰 623上布置第二接近开关,大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号,确保大齿轮在规定的范围内旋转动,角度纠偏机构641上端安装有电池箱托盘626,大齿轮旋转圆心与电池箱托盘626重心同心,电池箱托盘626安装有四个限位块625,与待换待换电池箱旋翼飞行器88电池组箱底部四个突起耦合,可实现电池外箱位置微调和可靠固定,电池箱托盘626上安装有超声测距传感器507和DMP传感器617,超声测距传感器507用于测量电池箱托盘626到待换电旋翼飞行器88底盘的距离,DMP传感器 617与安装于待换电旋翼飞行器88电池组箱底盘上的反光板配合,搜寻计算反光板靶点位置,获取第一搬运机器人511和第二搬运机器人512与待换电池旋翼飞行器88的水平角度偏差,直线行走机构640、液压举升机构639联动,只有第一搬运机器人511和第二搬运机器人512直线行进和垂直举升到达设定位置时,角度纠偏机构641才开始动作,只有角度纠偏机构641上的电池箱托盘626 达到预期效果,液压举升机构639才重新开始动作,直线行走机构640和角度纠偏机构641采用伺服电机驱动,驱动电机与相应的编码器连接,各编码器与相应的驱动器连接,驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机,编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器,形成位置模式全闭环控制。
在图54中,第一搬运机器人511和第二搬运机器人512控制***框图中PLC控制***610为第一搬运机器人511和第二搬运机器人512动作控制的核心部分,包括触摸屏620、无线通信模块621、欧姆龙PLC控制器611、A/D模块612、D/A模块613,无线通信模块621通过第二串口RS130与触摸屏620通信,欧姆龙PLC控制器611通过第一串口RS126与触摸屏620通信,触摸屏620通过工业以太网与后台监控***619通信,超声测距传感器616、DMP传感器617、液压比例流量阀618、编码器615、接近开关608和光电开关614与PLC控制***610实时数据传输通信,超声测距传感器616和DMP传感器617与PLC控制***610中的A/D模块612连接,将传感器采集的模拟信号转化为数字信号并传送给PLC控制***610,液压比例流量阀618与PLC控制***610中的D/A模块613 连接,将PLC控制***610的数字控制信号转化为模拟流量控制信息,实现对液压举升机构637的速度控制,编码器615与PLC控制***610的A/D模块612连接,编码器615采集二级液压缸641单侧齿条的上升高度,经过计算获取二级液压缸641举升距离,将该数据反馈给PLC控制***610,形成举升过程中的全闭环控制,接近开关608和光电开关614与欧姆龙PLC控制器611连接,实时传输第一搬运机器人511和第二搬运机器人512各自由度的极限位置信息,触发PLC控制***610的中断模式及高速计数模式,实现第一搬运机器人511和第二搬运机器人512在规定范围内的准确、快速动作。
在图48和图53中,飞行器地面母舰170从下至上设置有多层结构,旋翼飞行器换电主站235设置在第一层647以下,第2层 648和以上为旋翼飞行器88立体机场,顶层652为旋翼飞行器88停机坪。在每层设有旋翼飞行器88着陆工作区域93、旋翼飞行器 88乘客473的乘客上下工作区域94、旋翼飞行器88的电池箱更换区域95和旋翼飞行器88的起飞工作区域96。旋翼飞行器88在着陆工作区93上完成降落后,工作人员驾驶飞机牵引车649至飞机前起落架548前与前起落架548连接,随后在空管***引导下飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88至乘客上下工作区域94完成乘客上下,随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入电池箱更换区域 95。随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入起飞工作区域96准备起飞。
在图53中,亏电的第一电池箱588运送流程:第二搬运机器人512载着卸载下来的亏电的第一电池箱588由旋翼飞行器88下部第二钢轨655行走到货运电梯513门口,第四码垛机器人510在第二搬运机器人512的顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,装满货架646后货运电梯513关门,货运电梯513到主换电站所在楼层后,电梯门645打开,第三码垛机器人509 在货架646上抓取第一电池箱588放置到的第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524由电梯门645行走进入到工位一644位置准确定位,第二码垛机器人508将第一电池箱588取下放到工位七642,第一电池箱588随着第一输送线520流到工位五515,第一码垛机器人507使用三维扫描识别器对第一电池箱588上表面进行一次扫描,扫描速度>500mm/s,三维扫描识别器通过扫描被检测物的轮廓图,再由多个轮廓图拟合成三维图象,通过其3D检测方式,得到第一电池箱588的高度及位置的三维坐标及分别与坐标系轴的夹角,再把该数据发送给第一码垛机器人507进行定位,第一码垛机器人507的控制装置PLC给三维扫描识别器一触发信号,令三维扫描识别器开始扫描,扫描结束后,得到第一电池箱588的位置坐标。根据第一电池箱588的位置数据,第一码垛机器人507行走至工位五515位置抓取第一电池箱588在工位六519位置进行码垛,码完一垛后叉车将整垛第一电池箱588叉走。亏电的第二电池箱592运送流程与亏电的第一电池箱588运送流程相同。
充满电的第一电池箱588运送流程:整垛充满电的第一电池箱588由叉车叉入到工位四518后,第一码垛机器人507将第一电池箱588拆入工位三517处,第一电池箱588随第二输送线516流入到机器人抓取工位二643,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524 轨道行走进入到工位一644,第二码垛机器人508在工位二643位置抓取第一电池箱588,放到进入到工位一644位置第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524行走到货运电梯513门口,第三码垛机器人509在第一搬运机器人511顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,货运电梯513到达指定楼层后,打开电梯门645,第四码垛机器人510在货架646上抓取第一电池箱588放置到第二搬运机器人512顶部。
第1步,远程驾驶员91远程启动卸载第一电池箱588程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655行走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第一电池箱安装位置582,电池箱托盘625顶住第一电池箱588,第一电池箱控制***565开始工作,在动力装置的带动下第一机械手连杆580下端安装的第一托架581随第一机械手连杆580一起做脱离第一电池箱588的移动,第一托架 581上的第一承重平台573逐渐脱离第一电池箱第一固定平台589,第一托架581与第一电池箱588脱离,第二搬运机器人512带动托着第一电池箱588脱离电池支架第一承重平台574,第一电池箱控制***565停止工作。第二搬运机器人512载着第一电池箱588 沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第一电池箱588卸载下来。
第2步、远程驾驶员91启动安装第一电池箱588程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面。第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成 X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升定位准确,第二搬运机器人512把第一电池箱588顶到机载电池箱更换***568上的第一电池箱安装位置582,推着第一电池箱588移动使第一电池箱第一固定平台589逐步进入到第一托架承重平台573上,第一电池箱控制***565开始工作,推动第一电池箱588向第一电池箱接电器座572方向移动,第一接电器插头590与第一电池箱接电器座572紧密连接,第一电池箱588安装完毕,控制第一电池包机器人***565停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655 离开旋翼飞行器88。
第3步,远程驾驶员91远程启动卸载第二电池箱592程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第二电池箱安装位置583,电池箱托盘625顶住第二电池箱592,第二电池箱控制***571开始工作,在动力装置的带动下第二机械手连杆569下端安装的第二托架584随第二机械手连杆569一起做脱离第二电池箱592的移动,第二托架584上的第二托架承重平台577逐渐脱离第二电池箱第一固定平台594,第二托架584与第二电池箱592脱离,第二搬运机器人512 带动托着第二电池箱592脱离电池支架第二承重平台576,第二电池箱控制***571停止工作。第二搬运机器人512载着第二电池箱 592沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第二电池箱592卸载下来。
第4步、远程驾驶员91启动安装第二电池箱592程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面。第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成 X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升,定位准确,第二搬运机器人512把第二电池箱592顶到机载电池箱更换***568上的第二电池箱安装位置583,推着第二电池箱592移动使第二电池箱第一固定平台594逐步进入到第二托架承重平台577 上,第二电池箱控制***571开始工作,推动第二电池箱592向第二电池箱接电器座575方向移动,第二接电器插头591与第二电池箱接电器座575紧密连接,第二电池箱592安装完毕,控制第二电池包机器人***571停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨 655离开旋翼飞行器88。
第5步、远程驾驶员91发出电池箱更换完毕信号,旋翼飞行器换电主站235完成原点复位。
Claims (10)
1.一种由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:飞行器远程驾驶指挥控制链路526包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***400连接,第二无线载波***400与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601,
在以下方案中,远程驾驶员91远程控制第二机器人90的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185方法与远程驾驶员91远程控制第一机器人89的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185方法相同,
飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接,远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,
乘客服务数据通信链路528:乘客473使用智能手持终端472与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与远程客服员92连接,乘客473使用智能手持终端472与远程客服员92建立无线通讯连接,乘客473把需要乘坐旋翼飞行器88的日程安排告知给远程客服员92,乘客473到达飞行器航母由客运电梯到达旋翼飞行器88所在楼层,到达远程客服员92给乘客473安排的旋翼飞行器88座位563上,
备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与通信卫星289连接,通信卫星289与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601,飞行器远程驾驶指挥控制链路526出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529接通远程控制***298与旋翼飞行器88的飞行器远程驾驶指挥数据通信链路,
备用飞行器远程驾驶数据通信链路530:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与通信卫星289连接,通信卫星289与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与远程控制***298连接,远程控制***298与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶数据通信链路530接通远程控制***298与旋翼飞行器88的远程驾驶数据通信链路,
换电***远程控制链路531包括:远程驾驶员91与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二交换机474连接,第二交换机474与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481通过远程通信线路479与第二通信网关494连接,第二通信网关494与第二网络交换机497连接,第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516连接,
换电***现场控制链路532包括:第一监控工作站492和第二监控工作站493与第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516连接,
换电***远程数据通信链路533包括:监控视觉***654由视频采集设备120和雷达110组成,监控视觉***654的雷达110和视频采集设备504由雷达视频信息融合***130融合,监控视觉***654与视频服务器503连接,视频服务器503与第二通信网关494连接,第二通信网关494通过远程通信线路479与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481与第二交换机474连接,第二交换机474与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,
第一地面网络264包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施,能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第一地面网络264,第一地面网络264将第一呼叫中心265与第一无线载波***262直接连接,计算机266通过多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接从旋翼飞行器88上载诊断信息;计算机266提供因特网连接,提供DNS服务和作为网络地址服务器,其使用DHCP或其它适当协议向旋翼飞行器88分配IP地址,第一呼叫中心265向旋翼飞行器88飞行控制计算机687提供***后端功能包括第一交换机291、第一服务器283、第一数据库292、远程控制中心298和自动语音响应***294通过第一有线和无线局域网295连接在一起,第一交换机291是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第一自动语音响应***294,远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第一交换机291的VoIP和其它数据通信通过在第一交换机291与第一有线和无线局域网295之间连接的调制解调器来实施,数据传输经由调制解调器传到第服务器283和第一数据库292,第一数据库292能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识,还能够通过无线***422.11x、GPRS进行数据传输,它通过远程控制***298连接人工第一呼叫中心265而使用,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294作为自动指导者,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294与远程控制***298连接,
第二地面网络480包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施,能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、诸如无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第二地面网络480,第二地面网络480将第二呼叫中心502与第二无线载波***461连接,这些功能包括交换机第二交换机474、第二服务器475和第二数据库476,远程控制中心298和第二自动语音响应***477通过第二有线和无线局域网481连接在一起,第二交换机474是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第二自动语音响应***477,远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第二交换机474的VoIP和其它数据通信通过在第二交换机474与第二有线和无线局域网481之间连接的调制解调器来实施,数据传输经由调制解调器传到第二服务器第475和第二数据库476,第二数据库476能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识,还能够通过无线***422.11x、GPRS进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:飞行器远程驾驶指挥控制链路526包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***400连接,第二无线载波***400与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601。
3.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,通过左手持输入装置177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使周期距杆677转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人89第一机械手182和第二机械手183上用在周期距杆677上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制周期距杆677,能够为远程驾驶员91模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于周期距杆677的反作用力。
4.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距杆683接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距杆683接触并握紧,通过左手持输入装置177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使总距杆683转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人89和第二机器人90第一机械手182和第二机械手183上用在总距杆683上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制总距杆683,能够为远程驾驶员91模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于总距杆683的反作用力,
总距控制组件681和运动范围,总距杆696被安装在总距杆支撑件700上,并且以圆弧移动以指示总距位置,在电传飞行控制***405中,总距杆696与524和530去耦连接,以使得总距696的运动范围不受与524和530的限制,总距配平组件681可以监视和确定总距696的位置,并且FCC可以根据总距杆的位置来确定总距设置,为了将主旋翼速度保持在基本恒定的RPM,总距设置可能与第一电动机和第二电动机设置相关联,以使得第一电动机和第二电动机提供足够的动力来保持旋翼速度,总距杆696可以具有分别与522和528的最低总距设置和最大正常总距设置相关联的低位置699和高位置697,低位置699和高位置697可以限定或者界定正常操作范围698,正常操作范围698包括对应于低于MCP的动力设置的总距设置,总距杆696还可以具有与对应于最大可设置动力的总距设置相关联的最大位置693,过驱动范围694可以由最大位置693和高位置697来限定或界定,并且过驱动范围694可以包括对应于高于正常操作范围的动力设置的总距设置,过驱动范围694包括MTOP动力设置、30SMP动力设置和2MMP动力设置,低位置699、高位置445和最大位置693可以是由总距配平组件实施或产生的停止处或位置。
5.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:旋翼飞行器88的飞行器视觉***400被配置成捕获旋翼飞行器88周围360°区域内的图像,飞行器视觉***400的第一成像装置467安装在前挡风玻璃后面的位置,用于捕获旋翼飞行器88向前视场(FOV)462的图像的前视摄像机,飞行器视觉***400的第二成像装置466安装在旋翼飞行器88的后部用于捕获旋翼飞行器88的向后视场(FOV)465的后视摄像机,飞行器视觉***400的第三成像装置464安装在旋翼飞行器88的左侧用于捕获侧面视场(FOV)463的侧视图像摄像机,飞行器视觉***400的第四成像装置469安装在旋翼飞行器88的右侧用于捕获侧面视场(FOV)468的侧视摄像机,飞行器视觉***400的第五成像装置401安装在旋翼飞行器88的机身455的下部用于捕获机身下部视场(FOV)402的视摄像机;在第一机械手182上安装第六成像装置406、在第二机械手183上安装第七成像装置407、在第三机械手184上安装第八成像装置408、在第四机械手185上安装第九成像装置409,在立柱256上安装第十成像装置410,第一成像装置到第十成像装置的成像***都由视频采集设备120和雷达110组成,雷达110由激光雷达或毫米波雷达组成。
6.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:在驾驶舱456中把第一机器人89安装在主驾驶员位置274的座椅上,把第二机器人90安装在副驾驶员位置275的座椅上,驾驶员座椅173包括座椅靠背216、防潜梁217、防潜连杆机构219、第五连杆218、第六连杆230、第七连杆231和立柱256,把第一机器人89和第二机器人90被固定到驾驶座椅173上,在第一机器人89和第二机器人90的立柱256上安装的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185能够上下左右和前后移动,远程驾驶员91用左手抓握左手持输入装置177,左手持输入装置177能够引起第一机器人89第一机械手182的移动,远程驾驶员91用右手抓握右手持输入装置178,右手持输入装置178能够引起第一机器人89第二机械手183的移动,远程驾驶员91用右脚连接第一脚踏板214,第一脚踏板214能够引起第一机器人89第三机械手184的移动,远程驾驶员91用左脚连接第二脚踏板233,第二脚踏板233能够引起第一机器人89第四机械手185的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起周期距杆677的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起总距杆683的移动,第三机械手184能够引起踏板690中右踏板602的移动;第四机械手185能够引起踏板690中左踏板601的移动。
7.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:在机身455的底部安装的前起落架548和后起落架549能够打开和收回,当旋翼飞行器88飞行时,前起落架548能够放入第一舱室550内,后起落架549能够放入第二舱室551内,旋翼飞行器88机身包括前部驾驶舱456、机身中部457和机身的尾部526,尾部526用作竖向稳定器,中部457由中间层535分隔,该中间层535将形成机舱空间的顶部隔室536和形成设备空间的底部隔室552分开,从该旋翼飞行器88的前部到后部延伸,用于加固覆盖层552的构件包括538、539等纵向加固件和横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架543、第五框架544和第六框架545,机身的承重顶层546固定到机身中部457的两个在中部的第一框架540和第二框架541,承重中间层535固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,顶层546固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,中间层535固定于横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架543、第五框架544和第六框架545,中间层535沿机身455中部457向旋翼飞行器88的前部延伸进入驾驶舱456和向旋翼飞行器88的后部朝向机身的尾部526延伸,中间层535在机身中部457使顶部隔室536和底部隔室552分开,在驾驶舱456中在中间层535前端安装设备层547,在底部隔室552的中间层535的下面悬挂机载电池箱更换***568,底部隔室552在中间层535和机身的侧部553之间,在底部隔室552的底部设置敞开底部554,顶层546与机翼525连接,
在机载电池箱更换***568的前部设置第一电池箱安装位置582;在机载电池箱更换***568后部设置第二电池箱安装位置583,使用时第一电池箱588安装在第一电池箱安装位置582,第二电池箱592安装在第二电池箱安装位置583,在机载电池箱更换***568设置第一电池箱接电器座572,第二电池箱接电器座575,第一电池箱控制***565,第二电池箱控制***571,第一托架581,第一托架承重平台573,第二托架584,第二托架承重平台577,电池支架第一承重平台574,电池支架第二承重平台576,第一机械手连杆580,第二机械手连杆569,伺服电机586,减速箱585,
在机载电池箱更换***568中,第一电池箱控制***565和第二电池箱控制***571包括的液压控制器600和伺服电机控制器604与总控制器599连接,液压控制器600与多路减压放大器601连接,多路减压放大器601与电液比例阀602连接,电液比例阀602与带动第二机械手连杆569上下移动的油缸603连接,伺服电机控制器604与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605与带动第二机械手连杆569转动的伺服电机586相连接,伺服电机586通过减速机607与第二机械手连杆569连接;液压控制器600与位移传感器597连接,液压控制器600与压力传感器598连接;位移传感器597用于检测第二机械手连杆569的移动距离,压力传感器598用于检测油缸603内液压油压力;伺服电机控制器604与光电编码器608连接,光电编码器608用于检测减速箱585动力输出轴转速,总控制器599与显示屏596连接,总控制器599与摄像机595连接,总控制器599与显示屏596连接,摄像机595用于摄录第二机械手连杆569活动状况,显示屏596用于显示第二机械手连杆569活动状况,液压控制器600通过CAN总线与总控制器599通信,伺服电机控制器604通过CAN总线与总控制器599连接,总控制器599通过RS232数据线接收遥控端指令,通过CAN总线分配任务给液压控制器600和伺服电机控制器604控制第二机械手连杆569各执行机构动作,液压控制器600的输出端与多路减压放大器601连接,通过电液比例阀602对油缸603进行控制,伺服电机控制器604的输出端与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605的输出端与伺服电机586连接通过伺服电机586对减速箱585进行控制,通过摄像机595对环境进行采集,通过显示屏596显示第二机械手连杆569的操作过程,并通过在机器人的第二机械手连杆569上设置位移传感器597,避免自体和外界环境的碰撞。
8.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:旋翼飞行器88的电传飞行控制***405包括的周期距控制组件675中的周期距杆677、总距控制组件681中的总距杆683、踏板控制组件689中的踏板690、飞行器传感器691、第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459、第一机器人89、第二机器人90、飞行器视觉***400、多协议通信网络接入***460都与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687能够分析远程驾驶员91的输入并且向第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459和尾部526竖向稳定器发送相应的命令,飞行控制计算机687通过与远程驾驶员91飞行控制装置相关联的传感器来接收来远程驾驶员91控制装置的输入命令,飞行控制计算机687还对远程驾驶员91控制装置的触觉提示命令进行控制,在仪表板454上的仪表中显示信息,第一电动机控制计算机458控制第一变速箱523,能够改变第一旋翼***521的输出动力控制第一旋翼桨叶522旋转速度,在直升机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似竖向,在飞机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似水平,第二电动机控制计算机459控制第二变速箱529,能够改变第二旋翼***527的输出动力控制第二旋翼桨叶528旋转速度,在直升机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似竖向在飞机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似水平,飞行控制计算机691用于测量旋翼飞行器88***、飞行参数的传感器。
9.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:飞行器地面母舰170从下至上设置有多层结构,旋翼飞行器换电主站235设置在第一层647以下,第2层648和以上为旋翼飞行器88立体机场,顶层652为旋翼飞行器88停机坪,在每层设有旋翼飞行器88着陆工作区域93、旋翼飞行器88乘客473的乘客上下工作区域94、旋翼飞行器88的电池箱更换区域95和旋翼飞行器88的起飞工作区域96,旋翼飞行器88在着陆工作区93上完成降落后,工作人员驾驶飞机牵引车649至飞机前起落架548前与前起落架548连接,随后在空管***引导下飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88至乘客上下工作区域94完成乘客上下,随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入电池箱更换区域95,随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入起飞工作区域96准备起飞,
亏电的第一电池箱588运送流程:第二搬运机器人512载着卸载下来的亏电的第一电池箱588由旋翼飞行器88下部第二钢轨655行走到货运电梯513门口,第四码垛机器人510在第二搬运机器人512的顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,装满货架646后货运电梯513关门,货运电梯513到主换电站所在楼层后,电梯门645打开,第三码垛机器人509在货架646上抓取第一电池箱588放置到的第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524由电梯门645行走进入到工位一644位置准确定位,第二码垛机器人508将第一电池箱588取下放到工位七642,第一电池箱588随着第一输送线520流到工位五515,第一码垛机器人507使用三维扫描识别器对第一电池箱588上表面进行一次扫描,扫描速度>500mm/s,三维扫描识别器通过扫描被检测物的轮廓图,再由多个轮廓图拟合成三维图象,通过其3D检测方式,得到第一电池箱588的高度及位置的三维坐标及分别与坐标系轴的夹角,再把该数据发送给第一码垛机器人507进行定位,第一码垛机器人507的控制装置PLC给三维扫描识别器一触发信号,令三维扫描识别器开始扫描,扫描结束后,得到第一电池箱588的位置坐标,根据第一电池箱588的位置数据,第一码垛机器人507行走至工位五515位置抓取第一电池箱588在工位六519位置进行码垛,码完一垛后叉车将整垛第一电池箱588叉走,亏电的第二电池箱592运送流程与亏电的第一电池箱588运送流程相同,
充满电的第一电池箱588运送流程:整垛充满电的第一电池箱588由叉车叉入到工位四518后,第一码垛机器人507将第一电池箱588拆入工位三517处,第一电池箱588随第二输送线516流入到机器人抓取工位二643,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524轨道行走进入到工位一644,第二码垛机器人508在工位二643位置抓取第一电池箱588,放到进入到工位一644位置第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524行走到货运电梯513门口,第三码垛机器人509在第一搬运机器人511顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,货运电梯513到达指定楼层后,打开电梯门645,第四码垛机器人510在货架646上抓取第一电池箱588放置到第二搬运机器人512顶部,
第1步,远程驾驶员91远程启动卸载第一电池箱588程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655行走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第一电池箱安装位置582,电池箱托盘625顶住第一电池箱588,第一电池箱控制***565开始工作,在动力装置的带动下第一机械手连杆580下端安装的第一托架581随第一机械手连杆580一起做脱离第一电池箱588的移动,第一托架581上的第一承重平台573逐渐脱离第一电池箱第一固定平台589,第一托架581与第一电池箱588脱离,第二搬运机器人512带动托着第一电池箱588脱离电池支架第一承重平台574,第一电池箱控制***565停止工作,第二搬运机器人512载着第一电池箱588沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第一电池箱588卸载下来,
第2步、远程驾驶员91启动安装第一电池箱588程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升定位准确,第二搬运机器人512把第一电池箱588顶到机载电池箱更换***568上的第一电池箱安装位置582,推着第一电池箱588移动使第一电池箱第一固定平台589逐步进入到第一托架承重平台573上,第一电池箱控制***565开始工作,推动第一电池箱588向第一电池箱接电器座572方向移动,第一接电器插头590与第一电池箱接电器座572紧密连接,第一电池箱588安装完毕,控制第一电池包机器人***565停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655离开旋翼飞行器88,
第3步,远程驾驶员91远程启动卸载第二电池箱592程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第二电池箱安装位置583,电池箱托盘625顶住第二电池箱592,第二电池箱控制***571开始工作,在动力装置的带动下第二机械手连杆569下端安装的第二托架584随第二机械手连杆569一起做脱离第二电池箱592的移动,第二托架584上的第二托架承重平台577逐渐脱离第二电池箱第一固定平台594,第二托架584与第二电池箱592脱离,第二搬运机器人512带动托着第二电池箱592脱离电池支架第二承重平台576,第二电池箱控制***571停止工作,第二搬运机器人512载着第二电池箱592沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第二电池箱592卸载下来,
第4步、远程驾驶员91启动安装第二电池箱592程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升,定位准确,第二搬运机器人512把第二电池箱592顶到机载电池箱更换***568上的第二电池箱安装位置583,推着第二电池箱592移动使第二电池箱第一固定平台594逐步进入到第二托架承重平台577上,第二电池箱控制***571开始工作,推动第二电池箱592向第二电池箱接电器座575方向移动,第二接电器插头591与第二电池箱接电器座575紧密连接,第二电池箱592安装完毕,控制第二电池包机器人***571停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655离开旋翼飞行器88,
第5步、远程驾驶员91发出电池箱更换完毕信号,旋翼飞行器换电主站235完成原点复位。
10.根据权利要求1所述的由远程驾驶、能源补给和地面航母组成的飞行器运保体系,其特征是:飞行器远程驾驶指挥控制链路526包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***400连接,第二无线载波***400与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601,
在以下方案中,远程驾驶员91远程控制第二机器人90的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185方法与远程驾驶员91远程控制第一机器人89的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185方法相同,
飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接,远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,
乘客服务数据通信链路528:乘客473使用智能手持终端472与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与远程客服员92连接,乘客473使用智能手持终端472与远程客服员92建立无线通讯连接,乘客473把需要乘坐旋翼飞行器88的日程安排告知给远程客服员92,乘客473到达飞行器航母由客运电梯到达旋翼飞行器88所在楼层,到达远程客服员92给乘客473安排的旋翼飞行器88座位563上,
备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529包括:远程驾驶员91的左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与通信卫星289连接,通信卫星289与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与第一机器人89连接,第一机器人89与第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185连接,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制周期距杆677,第一机械手182、第二机械手183能够单独或者合在一起控制总距杆683,第三机械手184能够控制踏板690中右踏板602,第四机械手185能够控制踏板690中左踏板601,飞行器远程驾驶指挥控制链路526出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶指挥控制链路529接通远程控制***298与旋翼飞行器88的飞行器远程驾驶指挥数据通信链路,
备用飞行器远程驾驶数据通信链路530:飞行器视觉***400由视频采集设备120和雷达110组成,飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,飞行器视觉***400与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,多协议通信网络接入***460与通信卫星289连接,通信卫星289与上行链路发射站290连接,上行链路发射站290与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与远程控制***298连接,远程控制***298与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,飞行器远程驾驶指挥数据通信链路527出现信号中断,由备用飞行器远程驾驶数据通信链路530接通远程控制***298与旋翼飞行器88的远程驾驶数据通信链路,
换电***远程控制链路531包括:远程驾驶员91与第二处理器215连接,第二处理器215与远程控制台169连接,远程控制台169与远程控制***298连接,远程控制***298与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与第一交换机291连接,第一交换机291与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二交换机474连接,第二交换机474与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481通过远程通信线路479与第二通信网关494连接,第二通信网关494与第二网络交换机497连接,第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516连接,
换电***现场控制链路532包括:第一监控工作站492和第二监控工作站493与第二网络交换机497与第三网络交换机505连接,第三网络交换机505与智能通信终端506连接,智能通信终端506与第一码垛机器人507、第二码垛机器人508、第三码垛机器人509、第四码垛机器人510、第一搬运机器人511、第二搬运机器人512、货运电梯513、客运电梯514、第一输送线520和第二输送线516连接,
换电***远程数据通信链路533包括:监控视觉***654由视频采集设备120和雷达110组成,监控视觉***654的雷达110和视频采集设备504由雷达视频信息融合***130融合,监控视觉***654与视频服务器503连接,视频服务器503与第二通信网关494连接,第二通信网关494通过远程通信线路479与第二有线和无线局域网481连接,第二有线和无线局域网481与第二交换机474连接,第二交换机474与第二地面网络480连接,第二地面网络480与第二无线载波***461连接,第二无线载波***461与第一无线载波***262连接,第一无线载波***262与第一地面网络264连接,第一地面网络264与第一交换机291连接,第一交换机291与第一有线和无线局域网295连接,第一有线和无线局域网295与远程控制***298连接,远程控制***298与远程控制台169连接远程控制台169与第二处理器215连接,第二处理器215与视觉显示器255连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,
第一地面网络264包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施,能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第一地面网络264,第一地面网络264将第一呼叫中心265与第一无线载波***262直接连接,计算机266通过多协议通信网络接入***460与飞行控制计算机687连接从旋翼飞行器88上载诊断信息;计算机266提供因特网连接,提供DNS服务和作为网络地址服务器,其使用DHCP或其它适当协议向旋翼飞行器88分配IP地址,第一呼叫中心265向旋翼飞行器88飞行控制计算机687提供***后端功能包括第一交换机291、第一服务器283、第一数据库292、远程控制中心298和自动语音响应***294通过第一有线和无线局域网295连接在一起,第一交换机291是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第一自动语音响应***294,远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第一交换机291的VoIP和其它数据通信通过在第一交换机291与第一有线和无线局域网295之间连接的调制解调器来实施,数据传输经由调制解调器传到第服务器283和第一数据库292,第一数据库292能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识,还能够通过无线***422.11x、GPRS进行数据传输,它通过远程控制***298连接人工第一呼叫中心265而使用,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294作为自动指导者,第一呼叫中心265使用第一自动语音响应***294与远程控制***298连接,
第二地面网络480包括公共交换电话网,用于提供硬线电话、包交换数据通信和因特网基础设施,能够通过使用标准有线网络、光纤和其它光学网络、电缆网络、电源线、诸如无线局域网的其它无线网络或者提供宽带无线接入的网络或者其任意组合来实施一段或多段第二地面网络480,第二地面网络480将第二呼叫中心502与第二无线载波***461连接,这些功能包括交换机第二交换机474、第二服务器475和第二数据库476,远程控制中心298和第二自动语音响应***477通过第二有线和无线局域网481连接在一起,第二交换机474是专用交换交换机,路由进入信号,使得语音传输通常通过常规电话发送到远程控制***298,使用VoIP发送到第二自动语音响应***477,远程控制***298的电话也能够使用VoIP,通过第二交换机474的VoIP和其它数据通信通过在第二交换机474与第二有线和无线局域网481之间连接的调制解调器来实施,数据传输经由调制解调器传到第二服务器第475和第二数据库476,第二数据库476能够存储账户信息、用户认证信息、飞行器标识,还能够通过无线***422.11x、GPRS进行数据传输,
多协议通信网络接入***460包括:处理器487、微波通信单元489、卫星通信单元490、移动通信单元491和有线通讯单元488;其中处理器487适于接收微波通信单元489、卫星通信单元490、移动通信单元491和有线通讯单元488的数据信息,微波通信单元489包括:定向天线、射频单元663;其中定向天线适于将接收到射频信号发送至射频单元663,射频单元663适于将射频信号进行调制后,发送给处理器487进行解调成数据信息;或将数据信息通过处理器487进行调制后,经过射频单元663定向天线进行发送,卫星通信单元490包括:收发器661和Ka频段调制解调器662;其中收发器661与一特高频UHF天线连接UHF频段信号,处理器487用于将接收到的UHF频段信号转换为Ka频段信号,Ka频段调制解调器662相连的Ka天线用于向卫星发送转换后的Ka频段信号;或Ka频段调制解调器662通过相连的Ka天线接收卫星发送的Ka频段信号,处理器用于将接收到的Ka频段信号转换为UHF频段信号,收发器661适于通过特高频UHF天线发送转换后的UHF频段信号,移动通信单元491为4G通信模块662、5G通信模块663和6G通信模块659;处理器487适于接收或发送4G、5G和6G信号,有线通讯单元488包括:串口通讯电路666、CAN总线模块656、以太网模块660;处理器适于接收串口通讯电路和/或CAN总线模块656和/或以太网模块660发送的数据信息,再将上述数据信息转换为Ka频段信号和/或UHF频段信号;或从Ka频段信号和/或UHF频段信号中提取出数据信息,通过串口通讯电路666和/或CAN总线模块656和/或以太网模块660向外发送,串口通讯电路666包括:通讯接口、处理器电性相连的RS485信号通讯电路657和RS232信号通讯芯片658,
第一连杆139的远端在提供水平枢转轴线138的关节处被连接到第二连杆137的近端,第三连杆124的近端在滚动关节处被连接到第二连杆137的远端,使得第三连杆通常围绕沿着第二连杆和第三连杆两者的轴线延伸的轴线在关节123处旋转或滚动,在枢轴关节125之后向远侧进行,第四连杆136的远端通过一对枢轴关节135、134连接到器械保持器136,枢轴关节135、134一起限定器械保持器121,第一机器人89操纵器臂组件133的平移或棱柱型关节132便于器械126轴向移动,能够将器械保持器131附接到插管,穿过该插管器械126可滑动地被***,在器械保持器131的远侧,第二器械126包括额外的自由度,第二器械126的自由度的致动由机器人操纵器臂组件133的马达驱动,第二器械126和机器人操纵器臂组件133之间的接口可沿着操纵器臂组件133的运动链更近侧或更远侧地设置,第二器械126包括枢轴点PP的近侧的旋转关节130,其设置在需要的部位处,第二器械126的远侧允许末端执行器128围绕器械腕关节轴线129、127进行枢转运动,能够独立于末端执行器128的位置和取向来控制末端执行器钳口231之间的角度A,
远程驾驶员91通过第二处理器215发送信号,三态开关202接收到激活信号,远程驾驶员91使用第二处理器215和远程驾驶体系258连接第一机器人89操纵第一机械手182手臂端197做握紧和远离周期距杆677的移动,远程驾驶员91使用第二处理器215和远程驾驶体系258连接第一机器人89操纵第二机械手183手臂端197做握紧和远离总距杆683的移动,第一机械手182末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196向周期距杆677上施加力,使周期距杆677转动,第二机械手183末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196向总距杆683上施加力,使总距杆683转动,释放三态开关202将手臂端197停止移动,需要手臂端197与周期距杆677连接时,远程驾驶员91发送激活第二方向信号,第一方向与第二方向相反,三态开关202接收到激活第二方向信号,手臂端197向周期距杆677移动,释放三态开关202将手臂端197停止移动,需要手臂端197与总距杆683连接时,远程驾驶员91发送激活第二方向信号,第一方向与第二方向相反,三态开关202接收到激活第二方向信号,手臂端197向总距杆683移动,
末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196,它们相对于彼此枢转,以便限定一对末端执行器钳口231,对于具有末端执行器钳口231的器械,通过挤压左手持输入装置177和右手持输入装置178的抓手构件来致动钳口231,第一机器人89操纵第三机械手184和第四机械手185将使传动组件195使得轴187延伸和收回,提供末端执行器193的期望移动,第一机器人89操纵第三机械手184在远程驾驶过程中能够与踏板690的右踏板602接触并控制右踏板602,第一机器人89操纵第四机械手185在远程驾驶过程中能够与踏板690中左踏板601接触并控制左踏板601,
第一机械手182和第二机械手183能够引起周期距杆677的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起总距杆683的移动,第一机械手182上连接有器械保持器180,器械保持器180与器械186和手臂端197连接,器械保持器180与第一机械手182依靠机动化的关节连接,器械保持器180包括器械保持器框架188、夹具189和器械保持器托架190,夹具189被固定到器械保持器框架188的远端,夹具189能够与手臂端197连接和分离,器械保持器托架190与器械保持器框架188连接,器械保持器托架190沿器械保持器框架188的线性平移是由第二处理器215控制的机动化的平移移动,器械186包括传动组件195、细长轴187和末端执行器193,传动组件195与器械保持器托架190连接,轴187从传动组件195向远侧延伸,末端执行器193设置在轴187的远端处,轴187限定纵向轴线192,纵向轴线192与手臂端197的纵向轴线重合并且与由手臂端197限定的纵向轴线重合,当器械保持器托架190沿着器械保持器框架188平移时,器械186的细长轴187沿着纵向轴线192移动,末端执行器193能够从工作空间延长和缩回,
在驾驶舱456中把第一机器人89安装在主驾驶员位置274的座椅上,把第二机器人90安装在副驾驶员位置275的座椅上,驾驶员座椅173包括座椅靠背216、防潜梁217、防潜连杆机构219、第五连杆218、第六连杆230、第七连杆231和立柱256,把第一机器人89和第二机器人90被固定到驾驶座椅173上,在第一机器人89和第二机器人90的立柱256上安装的第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185能够上下左右和前后移动,远程驾驶员91用左手抓握左手持输入装置177,左手持输入装置177能够引起第一机器人89第一机械手182的移动,远程驾驶员91用右手抓握右手持输入装置178,右手持输入装置178能够引起第一机器人89第二机械手183的移动,远程驾驶员91用右脚连接第一脚踏板214,第一脚踏板214能够引起第一机器人89第三机械手184的移动,远程驾驶员91用左脚连接第二脚踏板233,第二脚踏板233能够引起第一机器人89第四机械手185的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起周期距杆677的移动,第一机械手182和第二机械手183能够引起总距杆683的移动,第三机械手184能够引起踏板690中右踏板602的移动;第四机械手185能够引起踏板690中左踏板601的移动,
远程控制台169的第二处理器215由硬件、软件和固件组成,由一个单元执行或者分给若干子单元,每个子单元能够进而通过硬件、软件和固件的任何组合来实现,第二处理器215能够交叉连接控制逻辑和控制器,第二处理器215也能够作为子单元分布在整个远程驾驶体系258中,第二处理器215能够执行来自非暂时性机器可读介质的机器可读指令,其激活第二处理器215以执行与指令相对应的动作,第二处理器215执行远程驾驶员91输入的各种指令,第二处理器215执行远程驾驶员91用左手持输入装置177和右手持输入装置178输入的指令,以致动第一机械手182和第二机械手183各自的关节,远程控制台169的第二处理器215与视觉显示器255、左手持输入装置177、右手持输入装置178、第一脚踏板214和第二脚底板233连接,视觉显示器255由第一显示屏174、第二显示屏175、第三显示屏176和第四显示屏179组成,飞行器视觉***400采集的旋翼飞行器88的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上,远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像,监控视觉***654采集的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上,远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像,第六成像装置406、第七成像装置407、第八成像装置408、第九成像装置409和第十成像装置410采集的全部图像,通过压缩被传输到远程控制台169解压缩后显示在视觉显示器255的显示屏上,远程驾驶员91用双眼查看视觉显示器255上的图像,
左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与周期距杆677接触并握紧,通过左手持输入装置177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使周期距杆677转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人89第一机械手182和第二机械手183上用在周期距杆677上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制周期距杆677,能够为远程驾驶员91模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于周期距杆677的反作用力,
左手持输入装置177和右主输入装置178通过无线通信与控制台169连接和分离,左手持输入装置177与第二处理器215连接,右手持输入装置178与第二处理器215连接,远程驾驶员91在远程控制台169激活第二处理器215后开始执行远程驾驶工作,远程驾驶员91的左手控制左手持输入装置177,左手持输入装置177通过第二处理器215控制第一机械手182手臂端197的移动,远程驾驶员91的右手控制右手持输入装置178,右手持输入装置178通过第二处理器215控制第二机械手183手臂端197的移动,第一机械手182手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距控制组件681接触并握紧,第二机械手183手臂端197使用末端执行器193中的第一接触端194和第二接触端196与总距杆683接触并握紧,通过左手持输入装置177和右手持输入装置178向相反的方向运动能够使总距杆683转动,远程驾驶员91使用远程控制台169的第二处理器215软件控制第一机器人89的第一机械手182和第二机械手183,远程驾驶员91通过测量、模型估计、测量和建模来确定施加在第一机器人89和第二机器人90第一机械手182和第二机械手183上用在总距杆683上的力,第一机械手182和第二机械手183通过远程控制台169向远程驾驶员91提供触觉反馈,这种触觉反馈能够为远程驾驶员91模拟手动操纵手臂端197控制总距杆683,能够为远程驾驶员91模拟由第一机器人89第一机械手182和第二机械手183经历的对应于总距杆683的反作用力,
总距控制组件681和运动范围,总距杆696被安装在总距杆支撑件700上,并且以圆弧移动以指示总距位置,在电传飞行控制***405中,总距杆696与524和530去耦连接,以使得总距696的运动范围不受与524和530的限制,总距配平组件681可以监视和确定总距696的位置,并且FCC可以根据总距杆的位置来确定总距设置,为了将主旋翼速度保持在基本恒定的RPM,总距设置可能与第一电动机和第二电动机设置相关联,以使得第一电动机和第二电动机提供足够的动力来保持旋翼速度,总距杆696可以具有分别与522和528的最低总距设置和最大正常总距设置相关联的低位置699和高位置697,低位置699和高位置697可以限定或者界定正常操作范围698,正常操作范围698包括对应于低于MCP的动力设置的总距设置,总距杆696还可以具有与对应于最大可设置动力的总距设置相关联的最大位置693,过驱动范围694可以由最大位置693和高位置697来限定或界定,并且过驱动范围694可以包括对应于高于正常操作范围的动力设置的总距设置,过驱动范围694包括MTOP动力设置、30SMP动力设置和2MMP动力设置,低位置699、高位置445和最大位置693可以是由总距配平组件实施或产生的停止处或位置,
旋翼飞行器88的电传飞行控制***405包括的周期距控制组件675中的周期距杆677、总距控制组件681中的总距杆683、踏板控制组件689中的踏板690、飞行器传感器691、第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459、第一机器人89、第二机器人90、飞行器视觉***400、多协议通信网络接入***460都与飞行控制计算机687连接,飞行控制计算机687能够分析远程驾驶员91的输入并且向第一电动机控制计算机458、第二电动机控制计算机459和尾部526竖向稳定器发送相应的命令,飞行控制计算机687通过与远程驾驶员91飞行控制装置相关联的传感器来接收来远程驾驶员91控制装置的输入命令,飞行控制计算机687还对远程驾驶员91控制装置的触觉提示命令进行控制,在仪表板454上的仪表中显示信息,第一电动机控制计算机458控制第一变速箱523,能够改变第一旋翼***521的输出动力控制第一旋翼桨叶522旋转速度,在直升机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似竖向,在飞机模式中,第一电动机控制计算机458控制第一短舱524近似水平,第二电动机控制计算机459控制第二变速箱529,能够改变第二旋翼***527的输出动力控制第二旋翼桨叶528旋转速度,在直升机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似竖向在飞机模式中,第二电动机控制计算机459控制第二短舱530近似水平,飞行控制计算机691用于测量旋翼飞行器88***、飞行参数的传感器,
周期距控制组件675连接至周期距配平组件674,周期距配平组件674具有周期距位置传感器678、周期距止动传感器676和周期距致动器或周期距配平马达673,周期距位置传感器678测量周期距杆677的位置,周期距杆677是沿两个轴移动并且允许远程驾驶员91控制俯仰和滚转的单个控制杆,俯仰是旋翼飞行器88的机头的垂直角度,滚转是旋翼飞行器88的左右摆动角度,周期距控制组件675具有分开测量滚转和俯仰的单独的周期距位置传感器678,用于检测滚转和俯仰的周期距位置传感器678分别生成滚转信号和俯仰信号,滚转信号和俯仰信号被发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687控制第一短舱524、第二短舱530和尾部526竖向稳定器以及相关的飞行控制设备,以控制旋翼飞行器88的水平运动,总距控制组件681连接至总距配平组件680,总距配平组件680具有总距位置传感器684、总距止动传感器682、总距止动器和总距配平马达679,总距位置传感器684测量总距控制组件681中的总距杆683的位置,总距杆683是沿着单个轴移动或具有杠杆式动作的单个控制杆,总距位置传感器684检测总距杆683的位置,并且将总距位置信号发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687根据总距位置信号来控制第一短舱524、第二短舱530和尾部526竖向稳定器以及相关的飞行控制设备以控制旋翼飞行器88的垂直运动,踏板控制组件689具有测量踏板控制组件689中的踏板或其他输入元件的位置的踏板传感器688,踏板传感器688检测踏板690的位置并将踏板位置信号发送至飞行控制计算机687,飞行控制计算机687控制尾部526竖向稳定器以使旋翼飞行器88偏航或绕垂直轴旋转,
远程控制***298终端组包括大屏液晶显示屏702、大屏显示控制主机708、网络交换机704、图形拼接控制器703、图形工作站701、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器706、数据和语音终端707,网络交换机704分别与图形工作站701、图形拼接控制器703、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器706、数据和语音终端707一一对应电通信连接;大屏液晶显示屏702用于显示图形拼接控制器703拼接后的图形、视频和音频资料,图形拼接控制器703用于从图形工作站701中调取图形、视频和音频并完成组合和拼接工作,图形工作站组控制主机710用于控制图形工作站701中图形、视频和音频的存储、移动、显示和删除操作;网络交换机704与图形工作站701、图形拼接控制器703、图形工作站组控制主机710、主服务器705、二级服务器706、数据和语音终端707之间对应的数据通讯;服务器由主服务器705和二级服务器706构成,终端由数据和语音终端707构成,主服务器705用于接收和控制数据终端的数据信息,二级服务器706用于接收和控制语音终端的语音信息;大屏显示控制主机708电通信连接有无线接收器711,无线接收器711通过无线通讯方式通信与PDA控制器709连接,数据终端发出的数据指令信息通过网络交换机704传输给主服务器705,通过主服务器705进行逻辑运算处理,将数据信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和数据终端的液晶显示屏显示出来,语音终端发出的语音指令信息通过网络交换机704传输给二级服务器706,通过二级服务器706进行逻辑运算处理,将语音信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和语音终端的液晶显示屏显示出来,PDA控制器709发出的数据、语音指令信息通过无线通讯方式传输给无线接收器711,无线接收器711将数据、语音信息通过大屏显示器控制主机708传输给图形拼接控制器703,通过主服务器705、二级服务器706的逻辑运算处理,将数据、语音信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702和PDA控制器709的液晶显示屏显示出来,图形工作站组控制主机710通过网络交换机704将数据信息传输给主服务器705,通过主服务器705进行逻辑运算处理,将数据信息和处理结果通过大屏液晶显示屏702显示出来,操作人员得到旋翼飞行器88的信息数据后,进行操作,
旋翼飞行器88的飞行器视觉***400被配置成捕获旋翼飞行器88周围360°区域内的图像,飞行器视觉***400的第一成像装置467安装在前挡风玻璃后面的位置,用于捕获旋翼飞行器88向前视场(FOV)462的图像的前视摄像机,飞行器视觉***400的第二成像装置466安装在旋翼飞行器88的后部用于捕获旋翼飞行器88的向后视场(FOV)465的后视摄像机,飞行器视觉***400的第三成像装置464安装在旋翼飞行器88的左侧用于捕获侧面视场(FOV)463的侧视图像摄像机,飞行器视觉***400的第四成像装置469安装在旋翼飞行器88的右侧用于捕获侧面视场(FOV)468的侧视摄像机,飞行器视觉***400的第五成像装置401安装在旋翼飞行器88的机身455的下部用于捕获机身下部视场(FOV)402的视摄像机;在第一机械手182上安装第六成像装置406、在第二机械手183上安装第七成像装置407、在第三机械手184上安装第八成像装置408、在第四机械手185上安装第九成像装置409,在立柱256上安装第十成像装置410,第一成像装置到第十成像装置的成像***都由视频采集设备120和雷达110组成,雷达110由激光雷达或毫米波雷达组成,
雷达110用于探测目标采集目标的目标数据和环境坐标,雷达110采用一发双收的FMCW体制,2D-FFT数据处理技术,探测的目标数据包含目标的径向距离、径向速度及角度信息,通过数据特征变换,根据几何关系将径向距离与角度信息转换为目标的横向距离及纵向距离信息,横向距离及纵向距离信息组成目标相对视频采集设备的环境坐标,对于运动目标的检测,雷达每次探测到的目标数据都会不同,为了获得更加准确的目标信息,尽可能的剔除虚假目标,需要采用数据关联及目标跟踪技术,将雷达多次探测到的目标信息进行数据关联并进行自适应滤波预测,当雷达获得准确的目标信息,对探测到的目标建立稳定跟踪时输出视频触发信号,触发摄像机进行图像获取及目标提取,并将雷达探测到的目标转换为相对相机的环境坐标数据传输给雷达视频信息融合***130进行信息融合,
视频采集设备120用于在雷达对目标实现跟踪后,采集目标的图像信息和像素坐标,视频采集设备120由摄像机组成,采集图形信息后通过对图像的处理获得目标特征数据,将目标的像素坐标数据等传输给雷达视频信息融合***130,雷达视频信息融合***130的输入端通信连接的雷达与视频采集设备,用于对目标的目标数据与图像信息进行信息融合,具体包含将获得的雷达110采集的目标数据进行坐标转换,从环境坐标转换为图像对应的像素坐标,雷达110探测目标位置与视频采集设备120采集的图像信息或视频数据进行时间配准、第一数据关联及决策判决,并将目标融合结果在显示屏上进行显示,
在图13和图16中,雷达视频复合数据探测与处理***的探测与处理方法包含以下步骤:
S1、雷达探测目标采集目标的目标数据和环境坐标,
S1.1、雷达探测目标,对回波数据进行处理获得目标数据,目标数据包含目标的径向距离、径向速度及角度信息,
S1.2、雷达通过数据特征变换,根据几何关系将径向距离与角度信息转换为目标的横向距离及纵向距离,该目标的横向距离及纵向距离组成目标相对视频采集设备的环境坐标,
S1.3、雷达获取目标的目标数据后,对雷达信息进行第二数据关联,雷达对当前时刻获取的目标数据进行第二数据关联的方法包含:航迹分叉法、最近邻方法、联合概率数据关联算法,雷达判断雷达探测的目标数,若雷达探测的目标数小于预设的数目阈值,目标数少或稀疏,则采用航迹分叉法或最近邻方法进行数据关联,计算简单实时性好,若雷达探测的目标数大于预设的数目阈值,目标数多且密集,则采用联合概率数据关联算法进行数据关联,该算法在杂波环境下有很好的跟踪性能,假设杂波环境下有多个目标存在,并且每个目标的航迹已经形成,如果回波有多个,则认为在跟踪门所有的回波都可能源于目标,只是每个回波源于目标的概率有所不同,
S1.4、雷达对当前时刻获取的目标数据进行自适应滤波预测,自适应滤波预测可采用卡尔曼滤波跟踪进行目标跟踪预测,将目标,
S2、雷达实现目标跟踪后,视频采集设备采集目标的图像信息和像素坐标,
S2.1、视频采集设备采集目标的图像信息,
S2.2、视频采集设备对图像信息进行图像处理,获得目标特征数据,将目标特征数和像素坐标数据等传输给雷达视频信息融合***,
S3雷达视频信息融合***将目标的目标数据与图像信息进行信息融合;信息融合包含:坐标变换、时间配准、数据决策和第一数据关联,
S3.1、雷达视频信息融合***将雷达获取的目标数据由环境坐标向视频信息对应的像素坐标进行坐标转换,具体包含;环境坐标系Ow-XwYwZw,其原点以视频采集设备垂直于地面的交点为原点Ow(也可设置在任意位置,一般是参照实际情况进行设置),Yw轴指向视频采集设备采集视频的水平正前方,Zw轴指向垂直于水平面向上,Xw轴位于水平面且垂直于Yw轴,像素坐标系Oo-UV,U轴和Y轴组成成像平面,成像平面垂直于环境坐标系Yw轴,以成像平面左上角为坐标原点Oo,像素坐标系的单位是像素,设视频采集设备离地高度H米时,环境坐标与像素坐标的关系如式(1):
式(1)中,u为目标在像素坐标系的U轴坐标,v为目标在像素坐标系的V轴坐标,ax、az为视频采集设备Xw轴和Zw轴方向的等效焦距,u0,v0为图像信息的像素中心的坐标,xw,yw,zw分别为相机照射物理范围内的点的环境坐标值,
S3.2、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行时间配准,雷达与视频相机数据刷新频率不同,需要将雷达探测目标信息与视频目标提取信息进行时间上的融合,确保配对数据的同步性,发挥好雷达与视频优势互补的作用,一般雷达的数据刷新频率要比摄像机快,可采用基于最小二乘准则的时间配准算法,具体包含:不同种类的传感器C和R,传感器C的采样周期为τ,传感器R的釆样周期为T,采样周期的比例系数为整数n,如果距离传感器C的最近一次目标状态估计时刻记为(k-1)τ,则当前时刻表示为kτ=[(k-1)τ+nT],意味着在传感器C的一个周期之内,传感器R对目标状态估计的次数为n,最小二乘法时间配准的思路是将传感器R釆集到的n次测量值融合为一虚拟测量测,并作为当前时刻传感器R的测量值,利用该测量值与传感器C的测量值进行融合,消除时间偏差引起的目标状态测量值不同步的目的,消除时间不匹配对多传感器信息融合精确度造成的影响,
设视频采集设备的采集周期为τ,雷达的采集周期为T,采集周期的比例系数为整数n;若视频采集设备最近一次目标状态估计时刻记为(k-1)τ,则当前时刻表示为kτ=[(k-1)τ+nT],n为视频采集设备的一个周期之内雷达对目标探测的次数;
将雷达釆集到的n次测量值融合为一虚拟测量测,并作为当前时刻雷达的测量值,假设Sn=[S1,S2,...,Sn]T为(k-1)τ到kτ时刻雷达探测到的某一目标位置数据的集合,sn与kτ时刻视频采集数据对应,若用表示S1,S2,...,Sn融合以后的量测值及其导数构成的列向量,则雷达探测数据的虚拟量测值si表示成:
其中vi表示量测噪声,将上式改写成向量形式为:Sn=WnU+Vn
将Sn的表达式及式Wn代入以上两式,可得融合以后的量测值及量测噪声方差分别为:
其中c1=-2/n,c2=6/[n(n+1)]
当前时刻雷达的测量值与视频采集设备的测量值采用最近邻数据关联方法进行融合,
S3.3、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行数据决策,具体包含:雷达视频信息融合***判断当前时刻视频采集设备采集的图像信息的图像质量是否大于预设的阈值,若是则采用图像信息提取的目标数目信息,若否则采用雷达采集的目标数据提取的目标数目信息,
S3.4、雷达视频信息融合***对雷达的目标数据和视频采集设备的图像信息进行第一数据关联,这里第一数据关联采用最近邻数据关联方法,具体包含:首先,设置跟踪门以限制潜在的决策数目,跟踪门是跟踪空间中的一块子空间,以视频处理或雷达探测目标位置为中心来设置跟踪门,其大小应保证具有一定的正确匹配的概率,因此,残差较大的将首先被剔除,若跟踪门内雷达探测目标数大于1,则残差最小者被看作目标,
S3.5、雷达视频信息融合***显示通过显示屏显示目标融合结果信息;飞行控制计算机687与多协议通信网络接入***460连接,
处理器采用STM32系列单片机,STM32F10XC型处理器的21、22、25、26、27、28号引脚分别与以太网模块的36、37、32、33、34、35号引脚相连以进行通信,能够从STM32F10XC型处理器的18、19、20、39、40、41、42、43、45、46号引脚中选择任意引脚用于连接射频单元、收发器和Ka频段调制解调器以及4G、5G和6G通信模块,
CAN总线模块采用SN65HVD230型芯片,CAN总线模块1、4号引脚与处理器46、45号引脚电性相连,通过CAN总线模块实现多块处理器进行级联,实现对处理器的拓展,以满足控制多个处理器之间进行通信的需求,
串口通讯电路包括:通讯接口、与处理器电性相连的RS485信号通讯电路、RS232信号通讯芯片;其中通讯接口设置有RS485信号通讯电路的输入端和RS232信号通讯芯片的输入端,RS485信号通讯电路的输入端和RS232信号通讯芯片的输入端将数据信息发送至处理器;处理器适于将RS232信号转换为RS485信号,通讯接口的9、10号引脚与处理器30、31号引脚电性相连,通讯接口的3、4号引脚接入RS485信号通讯电路的6、7号引脚,通讯接口的5、6号引脚接入RS232信号通讯芯片的7、8号引脚,RS485信号通讯电路的1、2、4号引脚分别与处理器14、15、16号引脚相连,RS232信号通讯芯片的10、9号引脚分别与处理器12、13号引脚相连,处理器模块内设置有信息分类数据库;处理器模块适于提取数据信息中的关键内容,并在信息分类数据库中进行比对,且根据比对结果进行分类后,按照分类对应的传输方式进行传输,在分类传输时,会将相应待传输的通讯协议加载在数据信息中,以满足相应通讯要求,进而实现多协议之间自动配置,串口通讯电路还包括:与通讯接口电性相连的通信指示电路;通信指示电路设置有第一指示灯、第二指示灯,当与通讯接口相连的RS485信号通讯电路正常工作时,第一指示灯指示为绿灯亮,以及当与通讯接口相连的RS232信号通讯芯片正常工作时,第二指示灯指示为绿灯亮,多协议通信网络接入***460还包括:DC-DC降压电路;DC-DC降压电路适于对设备供电、稳压,
是数据压缩的***442包括:雷达110,视频采集设备120,雷达视频信息融合***130,雷达110由激光雷达和毫米波雷达组成,原始字节数据扫描单元443,压缩存储单元444,第一判断单元445和压缩数据生成单元446,发送模块447原始字节数据扫描单元443,用于扫描原始字节数据;压缩存储单元444,用于对原始字节数据进行压缩和存储;第一判断单元445,用于判断原始字节数据是否扫描完成;压缩数据生成单元446,用于根据存储的字节数据,生成压缩数据,压缩好的数据传输给发送模块447,
是数据解压缩的***448包括接收模块263,压缩数据扫描单元449,压缩逻辑判断值和压缩逻辑获取单元450,解压缩读取单元451,第二判断单元452和原始字节数据恢复单元453,其中压缩数据扫描单元449,用于扫描压缩数据;压缩逻辑判断值和压缩逻辑获取单元450,用于对压缩数据的第n个字节数据进行压缩逻辑判断运算,获取压缩逻辑判断值和压缩逻辑,其中n为大于等于1的自然数;解压缩读取单元451,用于根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取;第二判断单元452,用于判断压缩数据是否扫描完成;原始字节数据恢复单元453,用于根据读取的字节数据,恢复原始字节数据,显示器255显示原始字节数据恢复单元453恢复的原始字节数据,
飞行器视觉***400的雷达110和视频采集设备120由雷达视频信息融合***130融合,原始字节数据扫描单元443扫描雷达视频信息融合***130的图像传输给压缩存储单元444、压缩存储单元444把图像传输给第一判断单元445,第一判断单元445把图像传输给压缩数据生成单元446,压缩数据生成单元446把压缩好的图像传输给发送模块447,由发送模块447发送给多协议通信网络接入***460,多协议通信网络接入***460通过第二无线载波***461、第一无线载波***262和地面通信网络264传输给交换机第一交换机291,第一交换机291传输给远程控制***298,远程控制***298传输给第二处理器215,第二处理器215把接收到的图像传输给接收模块263,接收模块263把接收到的图像传输给压缩数据扫描单元449,压缩数据扫描单元449传输给压缩逻辑获取单元450,压缩逻辑获取单元450传输给解压缩读取单元451,解压缩读取单元451传输给第二判断单元452,第二判断单元452传输给原始字节数据恢复单元453,原始字节数据恢复单元453把图像传输给视觉显示器255,
是数据压缩、解压缩接口信息结构图,接口信息可包括压缩类型和原始字节数据的大小,压缩类型的定义可用0表示无压缩,用1表示已压缩,进一步对原始字节数据中存在连续递增的字节数据,以及原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据进行数据压缩,进一步降低了数据的冗余度,提高了数据传输效率;通过对压缩数据添加接口信息,可保证接收模块正确地完成解压缩处理过程,
传输数据经数据压缩后通过无线信道在无线节点411和无线节点414之间进行传输,其中,无线节点411包括发送模块412;无线节点414包括接收模块413;数据压缩功能部署在发送模块413上,数据解压缩功能部署在接收模块413上,数据压缩的方法包括以下步骤:扫描原始字节数据415,扫描从原始字节数据的第一个字节开始,依次扫描,根据扫描结果,确定出原始字节数据所存在的冗余成分,再针对冗余数据的特点进行下一步的压缩处理步骤,对所述原始字节数据进行压缩和存储416,若原始字节数据中存在连续相同的字节数据,则与连续相同的字节数据的个数进行第一逻辑运算,得到第一逻辑运算值,将第一逻辑运算值存储为一个字节数据、连续相同的字节数据的任一个字节数据存储为另一个字节数据,例如,当原始字节数据中存在连续相同的字节数据有3个,且分别是0x05,0x05,0x05时,则第一逻辑运算是,使用0x80与连续相同的字节数据的个数0x03进行逻辑“或”运算得到第一逻辑运算值0x83,然后所得到的第一逻辑运算值0x83存储为一个字节数据,将连续相同的字节数据0x05存储为另一个字节数据,判断原始字节数据是否扫描完成417,若扫描完成,则转向根据所述存储的字节数据,生成压缩数据418步骤;若未扫描完成,则返回步骤扫描原始字节数据415继续扫描,根据存储的字节数据,生成压缩数据418,对所述原始字节数据进行压缩和存储416中针对原始字节数据中存在连续相同的字节数据进行压缩处理步骤,使得原来占用3个字节数据的字节数据经数据压缩处理后,只占用2个字节数据,0x83,0x05即为压缩数据,由上述技术方案可知,通过步骤a:扫描原始字节数据b:若原始字节数据中存在连续相同的字节数据,则与连续相同的字节数据的个数进行第一逻辑运算,得到第一逻辑运算值,将第一逻辑运算值存储为一个字节数据、连续相同的字节数据的任一个字节数据存储为另一个字节数据c:判断原始字节数据是否扫描完成,若是,转向步骤d,若否,返回步骤a;d:根据存储的字节数据,生成压缩数据,
首先根据步骤确定原始字节数据419确定原始字节数据中的数据特点;若由确定存在连续逻辑的字节数据420步骤,即当确定原始字节数据中存在连续递增的字节数据;则可执行进行第二逻辑运算,得到第二逻辑运算值421步骤,即与连续递增的字节数据的个数进行第二逻辑运算,得到第二逻辑运算值;接着执行对第二逻辑运算值和原始字节数据进行压缩存储422步骤,即将第二逻辑运算值存储为一个字节数据、连续递增的字节数据的第一个字节数据存储为另一个字节数据,其中,第二逻辑运算,是使用0xC0与连续递增的字节数据的个数进行“或”运算,若由确定存在不连续相同且不连续递增的字节数据423步骤,即当确定原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据;则可执行进行第三逻辑运算,得到第三逻辑运算值424步骤,即与不连续相同且不连续递增的字节数据的个数进行第三逻辑运算,得到第三逻辑运算值;接着执行对第三逻辑运算值和原始字节数据进行压缩存储425步骤,即将第三逻辑运算值存储为一个字节数据、不连续相同且不连续递增的字节数据的每一个字节数据依次各存储为另一个字节数据,其中,第三逻辑运算,是使用0x00与不连续相同且不连续递增的字节数据的个数进行“或”运算,最后根据获得存储的字节数据426步骤获得存储的字节数据,根据存储的字节数据,生成压缩数据,
在根据所述存储的字节数据,生成压缩数据418步骤之后还可增加以下步骤,根据所述的数据添加接口信息,生成压缩数据包419,
是数据解压缩的方法,当无线节点414的接收模块413接收到对方无线节点发送过来的压缩数据后,可使用数据解压缩的方法进行解压缩处理,然后把解压缩后的数据交由本无线节点做后续处理,数据解压缩的方法可包括以下步骤:扫描压缩数据427,压缩数据是原始字节数据通过实施例一中的数据压缩方法进行压缩后得到的数据,对压缩数据的第n个字节数据进行压缩逻辑判断运算,获取压缩逻辑判断值和压缩逻辑,其中,n为大于等于1的自然数428,根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取429,若压缩逻辑判断值等于第一预设值,则判断压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续相同的字节数据;对第n个字节数据进行第一逻辑个数运算,得到数据个数i,其中,i为大于等于2的自然数,重复读取i个压缩数据的第n+1个字节数据,判断压缩数据是否扫描完430,若扫描完成,转向根据所述存储字节数据,生成压缩数据431步骤,若未扫描完成,则返回扫描压缩数据427继续扫描,根据所述存储的字节数据,生成压缩数据431根据读取的字节数据,恢复原始字节数据,如根据所述压缩逻辑判断值和所述压缩逻辑,对所述压缩数据进行解压缩和读取429步骤,原始字节数据是读取的字节数据0x05,0x05,0x05,
在扫描压缩数据427的基础上,即在根据压缩逻辑判断值和压缩逻辑,对压缩数据进行解压缩和读取的基础上,进一步提供了压缩逻辑判断值等于第二预设值,即压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续递增的字节数据;以及压缩逻辑判断值不等于第一预设值且不等于第二预设值,即压缩逻辑对应原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据的情况下,对压缩数据进行解压缩和读取,
首先根据确定压缩逻辑判断值432步骤,若由确定压缩逻辑判断值等于第二预设值433步骤,则由可确定压缩逻辑对应原始字节数据中存在连续递增的字节数据434步骤,进一步执行对压缩数据的第n个字节数据进行第二逻辑个数运算,得到数据个数j435步骤,其中,j为大于等于2的自然数;最后从压缩数据的第n+1个字节数据开始,依次读取j个字节数据436步骤,其中,第二预设值是0xC0;第二逻辑个数运算,是使用0x38与第n个字节数据进行“或”运算,若由确定压缩逻辑判断值不等于第一预设值且不等于第二预设值437步骤,则由可确定压缩逻辑对应原始字节数据中存在不连续相同且不连续递增的字节数据438步骤,进一步执行对压缩数据的第n个字节数据进行第三逻辑个数运算,得到数据个数k439步骤,其中,k为大于等于2的自然数;最后,从压缩数据的第n+1个字节数据440步骤开始,依次读取k个字节数据,其中,第三逻辑个数运算,是使用0x00与第n个字节数据进行“或”运算,最后根据获取读取的字节数据441步骤,恢复原字节数据,
将主输入装置152连接到从操纵器154的主/从控制器153的简化控制器示意图151,使用矢量数学符号来描述控制器输入、输出和计算,其中矢量X将参考笛卡尔坐标中的方位矢量,并且其中矢量q将参考相关联的联动装置的关节铰接配置矢量,有时称为关节空间中的联动装置方位,当存在歧义时,能够将下标附加到这些矢量以识别特定结构,使得是主输入装置在相关联的主工作空间或坐标系中的方位,而xs表示该工作空间中的从动件的方位,与方位矢量相关联的速度矢量由矢量上方的点或矢量和下标之间的单词“dot”表示,例如主速度矢量的xdotm其中速度矢量在数学上被定义为方位矢量随时间变化的变化,控制器153包含逆雅可比速度控制器,在是主输入装置的方位并是主输入装置的速度的情况下,控制器153计算用于传输到从操纵器154的动力命令,以实现从主速度对应于输入装置的从末端执行器运动,控制器153能够计算从从方位xs和从速度施加到主输入装置和从那里到远程驾驶员91的手的力反射信号,
第一控制器模块159能够包含具有雅可比相关矩阵的某种形式的雅可比控制器,在端口抓持模式下,第二控制器模块160能够从从操纵器158接收信号,该信号指示至少部分地由从操纵器联动装置的手动铰接产生的从动件的方位或速度,响应于该输入,第二模块160能够产生适于驱动从动件的关节的动力命令,以便允许从联动装置的手动铰接,同时配置处于期望的关节配置的从动件,在主-从末端执行器操纵期间,控制器能够使用第二模块160来帮助基于不同的信号bqdoto导出动力命令,这种到控制器157的第二控制器模块160的替代输入信号可用于驱动操纵器联动装置,以便沿着操纵器结构维持或移动微创孔枢轴位置,从而避免多个操纵器之间的碰撞,从而增加操纵器结构的运动范围和避免奇点,以便产生操纵器的期望姿势等,
处理器157包括第一控制器模块159和第二控制器模块160,第一控制器模块159能够包含主要关节控制器,逆雅可比主-从控制器,第一控制器模块159的主要关节控制器能够被配置用于响应于来自主输入装置156的输入产生期望的操纵器组件运动,操纵器联动装置具有一系列用于在空间中的给定末端执行器方位的替代配置,用于使末端执行器呈现给定方位的命令能够引起各种不同的关节运动和配置,第二控制器模块160能够被配置为帮助将操纵器组件驱动到期望的配置,在主-从运动期间将操纵器朝向优选配置驱动,第二控制器模块160将包含配置相关过滤器,第一控制器模块159的主要关节控制器和第二控制器模块160的配置相关过滤器都能够包含由处理器157使用来将关节的线性组合的控制权限传送到一个和多个目标或任务的实现的过滤器,假设X是关节运动的空间,则F(X)能够是对关节进行控制的过滤器,以i)提供期望的末端执行器运动,以及ii)在孔部位处提供器械轴的枢转运动,第一控制器模块159的主要关节控制器可包含过滤器F(X),从概念上讲,(1-F-1F)(X)能够描述配置相关的子空间过滤器,其给予与实现主要关节控制器的目标正交的关节速度的线性组合的控制致动权限,这种配置相关过滤器能够由控制器157的第二控制器模块160使用以实现第二目标,两个过滤器能够进一步细分为对应于实现更具体任务的更多过滤器,过滤器F(X)能够分成F1(X)和F2(X),分别用于控制末端执行器和控制枢转轴运动,其中任何一个都能够被选择作为处理器的最高优先级任务,机器人处理器和控制技术将经常利用经配置用于第一控制器任务的主要关节控制器,以及配置相关过滤器,该配置相关过滤器利用由主要关节控制器生成的欠约束解以用于第二任务,参考第一模块描述主要关节控制器,而将参考第二模块描述配置相关过滤器,还能够包括附加功能和各种优先级的附加模块,第一模块和第二模块功能的硬件和编程代码,是完全集成、部分集成能够完全分离的,控制器157能够同时使用两个模块的功能,能够具有多种不同模式,其中一个或两个模块分开使用或以不同的方式使用,在主-从操纵期间,第一控制器模块159能够在很少或没有来自第二控制器模块160的影响的情况下使用,并且当末端执行器未被机器人驱动时,第二控制器模块160在***装配期间具有更大的作用,两个模块均能够在启用机器人运动的大部分或全部时间是活动的,通过将第一模块的增益设置为零,通过将xs设置为xs,actual和通过降低逆雅可比控制器中的矩阵秩使其不能控制太多并使配置相关过滤器具有更多控制权限,能够减少或消除第一模块对操纵器组件的状态的影响,从而将处理器157的模式变为抓持模式,
第一模块159包含逆雅可比速度控制器,其具有来自使用根据虚拟从路径163修改的逆雅可比矩阵进行的计算的输出,首先描述虚拟从路径,与虚拟从动件相关联的矢量通常用v下标表示,使得关节空间qdotv中的虚拟从速度被积分以提供qv,使用逆运动模块162处理qv以生成虚拟从关节方位信号xv,虚拟从方位和主输入命令xm被组合并使用正向运动161进行处理,虚拟从动件的使用有助于在接近***的硬限制时、在超越***的软限制时等等进行平滑控制和力反射,由第一控制模块159和第二控制模块160指示的以及控制示意图165的其他部件和其他控制器的结构,该结构包含数据处理硬件、软件和固件,这样的结构包括可重新编程的软件和数据,其体现在机器可读代码中并存储在有形介质中,以供远程控制台169的第二处理器215使用机器可读代码以各种不同的配置存储,包括随机存取存储器、非易失性存储器、一次写入存储器、磁记录介质和光学记录介质,体现代码和与其相关联的数据的信号通过各种通信链路传输,该通信链路包括因特网、内联网、以太网、无线通信网络和链路、电信号和导体和光纤和网络,第二处理器215包含远程控制台169的一个和多个数据处理器,包括操纵器、器械、单独和远程处理结构和位置中的一个和多个的局部数据处理电路,模块包含单个公共处理器板、多个单独的板,模块中的一个和多个分散在多个板上,其中一些板还运行另一个模块的一些和全部计算,模块的软件代码被编写为单个集成软件代码,每个模块分成单独的子程序,或者一个模块的部分代码与另一个模块的一些或全部代码组合,数据和处理结构包括各种集中式或分布式数据处理和编程体系结构中的任何一种,
在图27中,控制器的输出,该控制器将经常试图求解一个特定的操纵器关节配置矢量q,以用于为这些高度可配置的从操纵器机构生成命令,操纵器联动装置通常具有足够的自由度,以便占据给定末端执行器状态的一系列关节状态,其中一个关节的致动直接被沿着运动链的不同关节的类似致动替换的结构,这些结构有时被称为具有过剩、额外或冗余的自由度,同时这些术语通常涵盖运动链,其中中间连杆能够移动而不改变末端执行器的方位,使用图27的速度控制器引导高度可配置的操纵器的移动时,第一模块的主要关节控制器经常试图确定或求解虚拟关节速度矢量qdotv,其能够被用于以使得末端执行器将准确地遵循主命令xm的方式驱动从操纵器164的关节,对于具有冗余自由度的从机构,逆雅可比矩阵通常不完全定义关节矢量解,在能够占据给定末端执行器状态的一系列关节状态的***中,从笛卡尔命令xdot到关节运动qdot的映射是一对多的映射,因为机构是冗余的,所以存在数学上无数个解,其由逆生存的子空间表示,控制器使用列比行更多的雅可比矩阵来体现这种关系,将多个关节速度映射到相对较少的笛卡尔速度,通过由软件约束的远程运动中心298的概念被确定,通过具有计算软件枢轴点的能力,能够选择性地实现以***的顺应性或刚度为特征的不同模式,在计算估计的枢轴点之后,实现在一定范围的枢轴点/中心上的不同***模式,在固定枢轴实施方式中,能够将估计的枢轴点与期望的枢轴点进行比较以生成误差输出,该误差输出能够被用于将器械的枢轴驱动到期望的位置,相反地,在被动枢轴实施方式中,虽然期望的枢轴位置可能不是最重要的目标,但是估计的枢轴点能够被用于误差检测并因此用于安全性,因为估计的枢轴点位置的变化指示与方向盘分离或者传感器出现故障,从而使***有机会采取纠正措施,
使用来自MTM控制器的输入主动控制远程运动中心(RC)、手臂端197(C)和器械末端执行器(E)参照系的框图231,
使用来自主操纵器控制器的输入主动控制器械末端执行器(E)系,同时使用次要输入装置控制远程中心(RC)和手臂端197(C)系的框图232,次要输入装置使用任意参照,而不一定是目系(EYE系),参照系变换EYETREF能够被直接测量或由间接测量值计算,信号调节单元将这些输入组合在适当的公共系中,以供从操纵器控制器使用,
有三个待由***的控制器控制的参照系,参照系之一(C)是手臂端197的参照系,假设EYETE由主工具操纵器(MTM)控制器命令,远程中心参照系和手臂端197参照系的姿势规范来自以下来源中的一个或组合:(i)MTM控制器指定这些系/参照系在EYE系中,即EYETRC和EYETC,(ii)次要装置命令这些系姿势在方便的参照系中,即REFTRC和REFTC(其中能够确定EYETREF),以及(iii)从侧控制器指定这些姿势在从臂的基系(base frame)中,即WTRC和WTC,
是***212和213的示意框图,***212和213用于使用计算机辅助的飞行器运保体系258的第二处理器215来控制器械末端执行器193参照系和远程控制***298参照系之间的关系,假设手臂端197参照系和远程控制***298参照系重合,手臂端197参照系和远程控制***298在物理上被约束为相对于器械末端执行器193仅沿着手臂端197和器械的纵向轴线移动,采用两种不同的策略,以控制器械末端执行器193的参照系(E系)和远程控制***298的参照系(RC系)之间的关系,用于主动控制两个参照系无论E系是固定的还是移动的之间的相对距离(d)的一种策略使用来自力/扭矩传感器或三态开关的输入,使用框图来实现用于该模式的控制子***,该控制子***能够被描述为‘相对姿势控制器’,
在图33中,使用三态开关相对控制距尖端的距离的一般框图,对从操纵器的增量笛卡尔命令“slv_cart_delta”表示如下:slv_cart_delta=S*slv_cart_vel*Ts(其中Ts是控制器的采样时间),S取值[1,-1,0],这取决于它命令控制周期距杆677、总距杆683、右踏板602和左踏板601的运动,
是力/扭矩或压力传感器相对控制手臂端197距尖端的距离的一般框图,对从操纵器的增量笛卡尔命令“slv_cart_delta”能够表示如下:slv_cart_delta=f(F,p)“f”是使用感测到的力或压力F和一些用户定义的参数p作为输入的可编程函数,这是一个导纳控制器,这能够通过借助于关节扭矩传感器和臂运动学知识估计沿手臂端197轴线的笛卡尔力来实现,在这种估计之后,计算的估计值能够用作输入F以命令增量运动,信号F能够是基于用户与操纵器的交互的任何其他测量或计算的力的量,能够独立地控制RC系和E系的轨迹,其中管理这些轨迹的控制输入可能都来自主操纵器,该附加策略的控制子***框图能够被称为‘独立姿势控制器’,能够概述***(I/O)运动以允许远程控制***298或手臂端197相对于器械尖端E的横向运动,远程控制***298或手臂端197将需要围绕尖端枢转,同时驱动器械以补偿E的运动,这将允许RC和手臂端197在驾驶舱456内的运动,
是提供远程***的故障反应、故障隔离和故障弱化的方法,第一机器人89和第二机器人90的组件协同交互以执行在第一机器人89和第二机器人90中的故障反应、故障隔离和故障弱化的各种方面,第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185均包括多个节点,每个节点控制多个马达,该马达驱动在机械手臂中的接头和连杆机构以影响机械手臂的运动自由度,每个节点也控制用于停止马达旋转的多个制动器,第一机械手182具有马达307、309、311和313;多个制动器308、310、312和314以及多个节点315、316和317,每个节点315,316控制单个马达/制动器对;节点317控制两个马达/制动器对,传感器处理单元318被包括以提供马达位移传感器信息到节点317用于控制目的,第二机械手183、第三机械手184、第四机械手185与第一机械手182类似被配置为具有马达、制动器和节点,每个机械手臂操作地耦连到手臂处理器,手臂处理器328操作地耦连到第一机械手182的节点,手臂处理器325操作地耦连到第二机械手183的节点,手臂处理器323操作地耦连到第三机械手184的节点,以及手臂处理器321操作地耦连到第四机械手185的节点,每个手臂处理器还包括接头位置控制器,用于将其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置转变为用于驱动其操作地耦连的机械手臂中的马达的电流命令以将其相应的接头驱动到期望的接头位置,***管理处理器320操作地耦连到手臂处理器328,325,323,321;***管理处理器320还将与机械手臂相关联的用户操纵输入装置平移到期望的接头位置尽管示为分离单元,手臂处理器328,325,323,321也通过程序代码被实施为***管理处理器320的一部分,手臂管理处理器319操作地耦连到***管理处理器320和手臂处理器328、325、323、321,该手臂管理处理器319开始、控制和监控手臂的某些协调活动以便于使***管理处理器320免于必须这样做,手臂管理器319也通过程序代码被实施为***管理处理器320的一部分,处理器和节点中的每个被配置成通过硬件、固件和软件编程的任一组合来执行本文的各种任务,它们的功能通过一个单元来被执行或者在许多子单元之中被分配,每个子单元又通过硬件、固件和软件编程的任一组合来实施,该***管理处理器320被分配为遍及第一机器人89和第二机器人90的子单元,比如远程控制台169、以及第一机器人89和第二机器人90的基座173,***管理处理器320、手臂管理处理器319以及每个手臂处理器328,325,323,321包括多个处理器以执行各种处理器和控制器任务和功能,每个节点和传感器处理单元包括发射器/接收器(TX/RX)对,以便于与其机械手臂的其它节点和操作地耦连到其机械手臂的手臂处理器进行通信,TX/RX以菊花链连入网络,在这种菊花链布置中,当每个节点的RX接收来自邻近节点的TX的信息包时,它核实在该包中的目的地字段以确定是否该包用于其节点,该包用于其节点,则该节点处理该包,该包用于另一节点,则节点的TX在与它所来之处的相反方向上传递所接收包到邻近节点的RX,通过使用包交换协议,信息以包的形式在菊花链网络上传递,故障反应逻辑(FRL)线路被提供在每个机械手臂中,故障通知通过手快速传送,第一机械手182包括与手臂处理器328和机械手臂315的节点315、316和317中的每个耦连的FRL线路,当手臂处理器328和节点315,316和317中的一个检测到影响它的故障时,该手臂处理器或节点拉高FRL线路329以快速传送故障通知到与该线路329耦连的其它组件,相反地,当该手臂处理器328将要传输恢复通知到第一机械手182的节点时,它拉低FRL线路329以快速传送该恢复通知到与该线路329耦连的其它组件,虚拟FRL线路329通过指定包中的一个或更多个字段包括这样的故障通知和恢复通知而被代替地使用,
用该方法检测在多个机械手臂的失效手臂中的故障387,其中由于所检测的故障该机械手臂变成“失效手臂”,在手臂处理器328中,该方法然后将该失效手臂置入安全状态,其中“安全状态”指的是通过阻止手臂的进一步运动来隔离所检测故障的失效手臂的状态,在FRL线路329中,该方法确定该故障应被看作***故障还是局部故障,其中“***故障”指的是影响多个机械手臂中的至少一个其他的机械手臂的性能的故障,并且“局部故障”指的是影响仅失效手臂的性能的故障,因为局部故障导致仅失效手臂被保持在安全状态下直到该故障被清除,所以它不是导致非失效机械手臂的不安全操作的故障类型,该故障是导致非失效手臂的不安全操作的类型,则该方法应产生所检测故障是***故障的确定,其中在***中的所有机械手臂将被置入安全状态,在将非失效手臂置入安全状态330中,该方法在仅当该故障将被看作***故障时将多个手臂中的非失效手臂置入安全状态,其中“非失效手臂”指的是在其中没有故障已经被检测到的多个机械手臂中的机械手臂,在可恢复或非可恢复?331中,该方法确定所检测故障被分类为可恢复***故障还是不可恢复***故障,在提供恢复选项332中,该故障被分类为可恢复***故障,则该方法提供给***用户恢复选项,在等待***关闭333中,该故障被分类为不可恢复***故障,则该方法等待***关闭,在***或局部故障329中的确定是该故障将被看作局部故障,然后在可恢复或非可恢复?334中,该方法确定该故障被分类为可恢复局部故障还是不可恢复局部故障,在提供恢复选项和弱化操作选项335中,该故障被分类为可恢复局部故障,则该方法提供给***用户恢复选项和弱化操作选项,在提供弱化操作选项336中,该故障被分类为不可恢复局部故障,该方法仅提供弱化操作选项,
图36是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过第一机器人89和第二机器人90的多个机械手臂的每个节点315、316和317被执行,在故障被检测?337中,每个节点持续地监控在该节点中的信号和信息以使用常规故障检测方法来检测影响节点的故障,这种类型的所检测故障在本文被称为“局部故障”,因为它局限于节点,该节点也针对由其手臂处理器或其机械手臂内另一节点发出的故障通知监控FRL线路,这种类型的所检测故障在本文被称为“远程故障”,因为它不局限于该节点,所检测的故障是硬件、固件、软件、环境或相关的通信,其中故障已经被检测到的节点在本文被称为“失效节点”,它的机械手臂在本文被称为“失效手臂”,其中没有故障已经被检测到的节点在本文被称为“非失效节点”,其中没有故障已经被检测的机械手臂在本文被称为“非失效手臂”,在将节点置入安全状态338中,在故障被检测?337中检测到故障,则节点将其自身置入安全状态,这通过停用该节点的一个或更多个受控马达来完成,这通过接合该节点的一个或多个受控制动器来完成,在局部或远程故障339中,该节点确定所检测的故障是局部故障还是远程故障,如之前参照故障被检测?337,故障的来源确定它将被看作局部故障还是远程故障,该故障被确定为局部故障,则该节点是失效节点,在第一种情况下,该失效节点通过执行如下的在两个方向上传送故障通知343保持在安全状态中:忽视恢复通知346和恢复通知?341返回节点到正常状态342而持续,该故障被确定为远程故障,则该节点是非失效节点,在第二种情况下,非失效节点通过执行如下的在相反方向上传送故障通知340返回节点到正常状态342而持续,在在两个方向上传送故障通知343中,该失效节点在失效机械手臂中在上游方向和下游方向上传送故障通知到邻近节点,该“下游”方向指的是信息包远离该节点的手臂处理器行进的方向并且“上游”方向指的是信息包朝向该节点的手臂处理器行进的方向,节点完成该过程的一个方式是通过将FRL线路拉到高状态,在诊断故障并且发送错误消息到管理器344中,该失效节点然后诊断故障并且发送错误消息到***管理处理器320,该错误消息优选包括故障信息,它的错误代码、错误类和起源(origin),可能发生的会影响到节点的每种错误类型都被分配错误代码,该错误代码被分类为错误类,有至少四种错误类:可恢复手臂故障、不可恢复手臂故障、可恢复***故障以及不可恢复***故障,使用“可恢复”意味着用户被提供有尝试从故障中恢复的选项,使用“不可恢复”意味着用户不被提供有尝试从故障中恢复的选项,故障的起源包括节点的身份的信息以及节点内故障的来源的可选附加信息,在可恢复局部故障345中,失效节点确定所检测故障是否为可恢复局部故障,在可恢复局部故障345中的确定为否,则在保持在安全状态中;忽视恢复通知346中,该失效节点保持在它的安全状态下并且忽视它可能在FRL线路上随后接收的任何恢复通知,在可恢复局部故障345中的确定为是则该失效节点行进到恢复通知341,在局部或远程故障?339中的确定是所检测故障将被看作远程故障,则在在相反方向上传送故障通知340中,虚拟FRL线路被使用,则该非失效节点在与从故障通知所来之处的相反方向上传送所接收故障通知,在真实FRL线路的情况下,非失效节点不需要对故障通知的这种传送采取任何行动,在恢复通知?341中,失效节点和非失效节点两者等待将被接收的恢复通知,在返回节点到正常状态342中,一旦恢复通知被接收,则节点将它自身从安全状态返回到它的正常操作状态,这通过颠倒在将节点置入安全状态338中,所采取的行动同时避免突然变化来完成,该节点返回以执行参照故障被检测?337的故障检测任务,
是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过每个手臂处理器321、323、325和28被执行,该每个手臂处理器操作地耦连到第一机器人89和第二机器人90的机械手臂,在故障被检测?347中,每个手臂处理器在执行它的正常操作任务时,也持续监控它自身操作并且注意在其操作地耦连的机械手臂中的失效节点所传送的故障通知,在监控它自身操作时故障被检测到,则该故障在本文被称为“局部故障”,故障通过接收到来自在其操作地耦连的机械手臂中的失效节点的故障通知而被检测,则该故障被称为“远程故障”,远程故障是通过手臂处理器操作地耦连到的机械手臂中的失效节点沿着FRL线路传送的故障通知,在故障被检测?347中故障已经被检测,在飞行器视觉***400中,手臂处理器通过将接头位置控制器的输出马达电流命令锁定到零来将它的接头位置控制器置入安全状态,这用于加强它们相应节点的安全状态,在局部或远程故障?349中,手臂处理器确定所检测故障是局部故障还是远程故障,在故障被检测?347中,故障的来源确定了故障将被看作局部故障还是远程故障,该故障被确定为局部故障,则手臂处理器被看作失效节点,手臂处理器通过执行如下向下游传送故障通知到手臂节点353保持在安全状态中:忽视恢复通知356和传送恢复通知到在手臂中的所有节点351返回接头控制器到正常状态352而持续,故障被确定为远程故障,则手臂处理器被看作非失效节点,手臂处理器通过执行恢复通知?350返回接头控制器到正常状态352而持续,在向下游传送故障通知到手臂节点353中,手臂处理器将故障通知向下游传送到其操作地连接的机械手臂的所有节点,该手臂处理器完成该过程的一个方式是通过将FRL线路拉到高状态,在诊断故障并发送错误消息到***管理器354中,手臂处理器诊断故障并发送错误消息到***管理处理器320,该错误消息包括故障信息,错误代码、错误类以及起源,发生的会影响到手臂处理器的每种错误类型都被分配错误代码,该错误代码被分类为错误类,有至少四种错误类:可恢复处理器故障、不可恢复处理器故障、可恢复***故障以及不可恢复***故障,故障的起源包括手臂处理器的身份的信息以及手臂处理器中故障的来源的可选附加信息,在可恢复局部故障?355中,手臂处理器确定所检测故障是否为可恢复局部故障,通过故障的错误类来完成该确定,在可恢复局部故障?355中的确定为否,则在保持在安全状态中;忽视恢复通知356中,该失效手臂处理器的接头位置控制器保持在其安全状态并且手臂处理器忽视其可能在FRL线路上随后接收的任何恢复通知,在可恢复局部故障?355中的确定为是,则该手臂处理器行进到恢复通知?350,在局部或运程故障?349中的确定是所检测故障将被看作远程故障,则在恢复通知?350中,手臂处理器等待从***管理处理器320接收的恢复通知,在传送恢复通知到在手臂中的所有节点351中,一旦恢复通知被接收,则手臂处理器通过例如将它的FRL线路拉低来传送该恢复通知到在其操作地耦连的机械手臂中的所有节点,在返回接头控制器到正常状态352中,手臂处理器然后将它的接头位置控制器从安全状态返回到它的正常操作状态,该过程通过释放接头位置控制器的输出马达电流命令来完成,以便它们可再一次反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置同时避免突然的变化,该手臂处理器然后返回以执行参照故障被检测?347的它的故障检测任务,
是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过第一机器人89和第二机器人90的***管理处理器320被执行,在错误消息?357中,***管理处理器在执行它的正常操作任务时也等待以接收从第一机器人89和第二机器人90的另一组件所传输的错误消息,错误消息在错误消息?357被接收,则在软锁所有手臂的接头控制器358中,***管理处理器为了安全目的通过例如命令机器人***中的所有手臂处理器328、325、323和321的接头位置控制器以它们的电流值锁定它们各自的输出来停止该***,没有新的电流命令输入被提供到机械手臂,直到接头位置控制器的输出被解锁,接头位置控制器的输出的这种锁定在本文被称为“软锁”接头位置控制器,该方法然后行进到等待***关闭359,在等待***关闭359中,该***管理处理器确定所检测故障应被看作***故障还是手臂故障,该***管理处理器通过检查在错误消息中所提供的错误类信息来完成该步骤,***故障包括被分类为或者可恢复***故障或者不可恢复***故障的所有故障,因为这些故障可应用于不只是失效机械手臂,相反地,手臂故障包括被分类为或者可恢复局部故障或者不可恢复局部故障的所有故障,因为这些故障仅可应用于失效机械手臂,针对将被看作手臂故障的所有故障,执行提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复)360释放所有非失效手臂的接头控制器的软锁366,在提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复)360中,该***管理处理器给第一机器人89和第二机器人90的远程驾驶员91提供接受第一机器人89和第二机器人90的弱化操作的选项,该局部故障是可恢复局部故障,则该***管理处理器还给用户提供从故障中恢复的选项,除了每个所提供的选项之外,所检测故障的信息也通过***管理处理器提供,以辅助远程驾驶员91确定是否接受该选项,该选项和故障信息被提供在远程控制台169的视觉显示器255上,
在选项被选取?361中,该***管理处理器等待远程驾驶员91选取在提供弱化操作选项和手臂恢复选项(如果被分类为可恢复)360中所提供的选项,一旦选项被远程驾驶员91选取,则在弱化或恢复?362中,该***管理处理器确定所选取的选项是弱化操作选项还是恢复选项,恢复选项被提供并且该远程驾驶员91选取恢复选项,则在发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381中,该***管理处理器发送恢复通知到失效机械手臂的手臂处理器,该失效机械手臂的手臂处理器将处理该恢复通知,包括传送恢复通知到失效手臂的所有节点,失效手臂的节点然后处理该恢复通知,在释放所有手臂的接头控制器的软锁382中,***管理处理器然后通过解锁所有手臂处理器的接头控制器的输出而释放接头控制器的软锁,以便接头控制器再次发出反映它们的操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令然后,该***管理处理器返回执行参照错误消息?357的它的任务,
远程驾驶员91选取弱化操作选项,则在提供从故障恢复的选项363中,该***管理处理器给远程驾驶员91提供从故障中恢复的选项,在这种情况下从故障中恢复不同于参照发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381释放所有手臂的接头控制器的软锁382的恢复,因为没有尝试恢复失效手臂,恢复仅应用于恢复非失效手臂的正常操作,在选项被选取?364中,该***管理处理器等待用户选取在提供从故障恢复的选项363中所提供的选项,一旦选项被远程驾驶员91选取,则在发送消息到失效手臂的手臂处理器以加强故障365中,该***管理处理器发送消息到失效手臂的手臂处理器以加强该故障,故障的加强在这种情况下意味着附加步骤被采取以完全关闭失效机械手臂的操作,这种加强措施的一个示例是从主/从控制***的其它部件操作地断开手臂处理器的接头位置控制器,该主/从控制***产生其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置另一加强措施是关闭到失效机械手臂的电源,在释放所有非失效手臂的接头控制器的软锁366中,该***管理处理器随然后通过解锁所有非失效手臂的手臂处理器的接头控制器的输出来释放接头控制器的软锁,以便接头控制器再次发出反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令该***管理处理器然后返回执行参照错误消息?357的任务,
在主张系FRL情况到所有节点367中,该***管理处理器使***FRL情况对在第一机器人89和第二机器人90中的所有节点有效,通过引起FRL线路329、327、384和385被拉高从而使故障通知同时被提供给手臂处理器和第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184和第四机械手185的节点来完成该步骤,在可恢复故障?369中,该***管理处理器然后确定该***故障是否为可恢复***故障,通过检查在所接收错误消息中的错误类来完成该步骤,在可恢复故障?369中的确定为否,则在提供故障恢复选项363中,该***管理处理器没有采取进一步行动并且等待该***被关闭,在添加:可恢复故障?369的确定为是,则在提供从故障恢复的选项370中,该***管理处理器提供给用户从故障中恢复的选项,在选项被选取?371中,该管理处理器等待远程驾驶员91选取恢复选项,该选项被选取则在发送恢复通知到所有手臂处理器372中,该***管理处理器发送恢复通知到第一机器人89和第二机器人90的所有机械手臂的手臂处理器,在用户请求时释放每个软锁接头控制器以操作手臂373中,该***管理处理器在接收来自远程驾驶员91的请求或行动时释放每个接头控制器的软锁以在其正常操作状态下操作接头控制器的手臂,以便所释放的接头控制器再一次发出反映其操作地耦连的机械手臂的期望接头位置的马达电流命令该***管理处理器随后返回执行参照错误消息?357的任务,
是执行故障反应、故障隔离和故障弱化的方法的各方面的流程图,该故障反应、故障隔离和故障弱化通过操作地耦连到第一机器人89和第二机器人90的***管理处理器和手臂处理器328、325、323和321的手臂管理处理器被执行,手臂管理处理器319开始、控制和监控第一机器人89和第二机器人90的第一机械手臂第一机械手182、第二机械手183、第三机械手184、第四机械手185的某些协调活动,该手臂管理器319开始和监控启动制动器测试,其中该手臂管理器319与手臂处理器328、325和323中的每个通信,以便具有不同扭矩值的具体制动顺序被应用到它们的各自机械手臂的制动器,该活动的协调在这种情况下通过手臂管理器319进行,因为将其编码到每个手臂处理器的开销是多余的,在每个顺序的结束时,由每个手臂处理器所计算的最大扭矩值被传递回手臂管理器319,超出范围的错误发生时,则手臂管理器319将传递故障通知到失效手臂,手臂管理器命令该手臂处理器执行手臂活动,监控结果,并且决定该活动结果是否表示手臂失效,在故障被检测到?374中,手臂管理器根据机械手臂各自手臂处理器的报告监控机械手臂的协调活动以检测在一个手臂中的故障,当所报告的测量超过预期值达阈值量时,该手臂管理器确定故障已经发生,在这种情况下所检测的故障是机械手臂的节点中的一个节点或手臂处理器一般不会检测的故障,在故障已经在故障被检测到?374中被检测到之后,然后在抑制到失效手臂的命令375中,手臂管理器抑制到失效手臂的任何进一步命令,没有进一步命令将从手臂管理器被传输到失效手臂的手臂处理器,直到或者从***管理器接收恢复通知或者重新启动该***,在传送故障通知到失效手臂376中,该手臂管理器通过将失效手臂的FRL线路拉到高状态来传送故障通知到失效手臂,在虚拟FRL线路的情况下,手臂管理器通过失效手臂的节点中的一个节点或手臂处理器传输在与被指定用于传输故障通知的包字段相同或不同的包字段中的故障通知,在发送错误消息到***管理器377中,该手臂管理器发送错误消息到***管理器,该错误消息具有故障的可用细节,通过手臂管理器检测的每种故障类型被分配错误代码,并且该错误代码被分类为错误类,故障的起源包括失效手臂的身份信息以及故障的来源的可选附加信息,
在错误消息?357中该***管理器然后开始处理错误消息,在可恢复故障?378中该手臂管理器确定所检测故障是否为可恢复故障,根据故障的错误类来进行该确定,在可恢复故障?378中的确定为否,则在发送恢复通知到失效机械手臂的处理器381中,手臂管理器持续抑制到失效手臂的任何进一步命令并且忽视随后从***管理器接收的任何恢复通知,在可恢复故障?378中的确定为是,则在恢复通知?379中,该手臂管理器等待从管理处理器所接收的恢复通知,在停止抑制到失效手臂的命令380中,恢复通知被接收,该手臂管理器停止抑制到失效手臂的命令并且返回它的正常操作模式并且执行参照故障被检测?374的故障检测任务,
机身455上设置第一短舱524、第二短舱530和尾部结构526,第一短舱524包括第一旋翼***521,第二短舱530包括第二旋翼***527,第一旋翼***521包括第一旋翼桨叶522,第二旋翼***527包括第二旋翼桨叶528,第一短舱524包括用于驱动第一旋翼***521的第一变速箱523,第二短舱530包括用于驱动第二旋翼***527的第二变速箱529,第一短舱524和第二短舱530能够在直升机模式与飞机模式之间转换,在直升机模式中,第一短舱524和第二短舱530近似竖向,在飞机模式中,第一短舱524和第二短舱530近似水平,尾部526用作竖向稳定器,
在机身455的底部安装的前起落架548和后起落架549能够打开和收回,当旋翼飞行器88飞行时,前起落架548能够放入第一舱室550内,后起落架549能够放入第二舱室551内,旋翼飞行器88机身包括前部驾驶舱456、机身中部457和机身的尾部526,尾部526用作竖向稳定器,中部457由中间层535分隔,该中间层535将形成机舱空间的顶部隔室536和形成设备空间的底部隔室552分开,从该旋翼飞行器88的前部到后部延伸,用于加固覆盖层552的构件包括538、539等纵向加固件和横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架543、第五框架544和第六框架545,机身的承重顶层546固定到机身中部457的两个在中部的第一框架540和第二框架541,承重中间层535固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,顶层546固定于两个在中部的第一框架540和第二框架541,中间层535固定于横向第一框架540、第二框架541、第三框架542、第四框架543、第五框架544和第六框架545,中间层535沿机身455中部457向旋翼飞行器88的前部延伸进入驾驶舱456和向旋翼飞行器88的后部朝向机身的尾部526延伸,中间层535在机身中部457使顶部隔室536和底部隔室552分开,在驾驶舱456中在中间层535前端安装设备层547,在底部隔室552的中间层535的下面悬挂机载电池箱更换***568,底部隔室552在中间层535和机身的侧部553之间,在底部隔室552的底部设置敞开底部554,顶层546与机翼525连接,
在机载电池箱更换***568的前部设置第一电池箱安装位置582;在机载电池箱更换***568后部设置第二电池箱安装位置583,使用时第一电池箱588安装在第一电池箱安装位置582,第二电池箱592安装在第二电池箱安装位置583,在机载电池箱更换***568设置第一电池箱接电器座572,第二电池箱接电器座575,第一电池箱控制***565,第二电池箱控制***571,第一托架581,第一托架承重平台573,第二托架584,第二托架承重平台577,电池支架第一承重平台574,电池支架第二承重平台576,第一机械手连杆580,第二机械手连杆569,伺服电机586,减速箱585,
在机载电池箱更换***568中,第一电池箱控制***565和第二电池箱控制***571包括的液压控制器600和伺服电机控制器604与总控制器599连接,液压控制器600与多路减压放大器601连接,多路减压放大器601与电液比例阀602连接,电液比例阀602与带动第二机械手连杆569上下移动的油缸603连接,伺服电机控制器604与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605与带动第二机械手连杆569转动的伺服电机586相连接,伺服电机586通过减速机607与第二机械手连杆569连接;液压控制器600与位移传感器597连接,液压控制器600与压力传感器598连接;位移传感器597用于检测第二机械手连杆569的移动距离,压力传感器598用于检测油缸603内液压油压力;伺服电机控制器604与光电编码器608连接,光电编码器608用于检测减速箱585动力输出轴转速,总控制器599与显示屏596连接,总控制器599与摄像机595连接,总控制器599与显示屏596连接,摄像机595用于摄录第二机械手连杆569活动状况,显示屏596用于显示第二机械手连杆569活动状况,液压控制器600通过CAN总线与总控制器599通信,伺服电机控制器604通过CAN总线与总控制器599连接,总控制器599通过RS232数据线接收遥控端指令,通过CAN总线分配任务给液压控制器600和伺服电机控制器604控制第二机械手连杆569各执行机构动作,液压控制器600的输出端与多路减压放大器601连接,通过电液比例阀602对油缸603进行控制,伺服电机控制器604的输出端与多路伺服放大器605连接,多路伺服放大器605的输出端与伺服电机586连接通过伺服电机586对减速箱585进行控制,通过摄像机595对环境进行采集,通过显示屏596显示第二机械手连杆569的操作过程,并通过在机器人的第二机械手连杆569上设置位移传感器597,避免自体和外界环境的碰撞,
第一搬运机器人511和第二搬运机器人512包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度,依次为直线行走机构640、液压举升机构639和角度纠偏机构641,直线行走机构640位于第一搬运机器人511和第二搬运机器人512的底部包括滑轮632、皮带629、第一伺服电机631、第一减速机630和底座636,前端两个滑轮为机器人动力装置与一组万向联轴器连接,后端两个滑轮为从动装置,第一伺服电机631与配套的第一减速机630胀套连接,通过皮带实现第一减速机630与滑轮632的动力传输,驱动滑轮632在第一钢轨524和第二钢轨655上上直线行走,直线行走机构640下端布置有光电开关,依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合,提供给PLC控制***610到位开关信号,实现第一搬运机器人511和第二搬运机器人512原点搜索和复位,并杜绝其越界运行,前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列,原点挡片位于前后极限挡片中间,液压举升机构639位于直线行走机构640底座的上部,包括两个液压伸缩缸,一级液压缸634位于二级液压缸622的下部,一级液压缸634完全伸出后,二级液压缸622开展伸缩运动,一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁,防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合,防止电池随液压机构639举升过程中的旋转,一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条638、编码器637、挡片和第一接近开关,挡片与接近开关相配合,第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端,当一级液压缸634完全伸出,挡片触发接近开关的开关信号,二级液压缸622开始伸缩运动,位于二级液压缸622侧面上的齿条638通过齿轮与编码器637啮合,通过计算编码器637转数获取二级液压缸622上升高度,编码器637与PLC控制***610连接,PLC控制***610开始高速计数,角度纠偏机构641位于液压举升机构639的上端包括安装法兰623、大、小齿轮624、第二伺服电机628和第二减速机627,二级液压缸622上安装有安装法兰623,第二伺服电机628、第二减速机627、大、小齿轮624依次布置于安装法兰623上,第二伺服电机628上端安装小齿轮,二级液压缸622上安装大齿轮,大、小齿轮机械啮合,随第二伺服电机628驱动配合旋转,大齿轮下端布置有挡片,安装法兰623上布置第二接近开关,大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号,确保大齿轮在规定的范围内旋转动,角度纠偏机构641上端安装有电池箱托盘626,大齿轮旋转圆心与电池箱托盘626重心同心,电池箱托盘626安装有四个限位块625,与待换待换电池箱旋翼飞行器88电池组箱底部四个突起耦合,可实现电池外箱位置微调和可靠固定,电池箱托盘626上安装有超声测距传感器507和DMP传感器617,超声测距传感器507用于测量电池箱托盘626到待换电旋翼飞行器88底盘的距离,DMP传感器617与安装于待换电旋翼飞行器88电池组箱底盘上的反光板配合,搜寻计算反光板靶点位置,获取第一搬运机器人511和第二搬运机器人512与待换电池旋翼飞行器88的水平角度偏差,直线行走机构640、液压举升机构639联动,只有第一搬运机器人511和第二搬运机器人512直线行进和垂直举升到达设定位置时,角度纠偏机构641才开始动作,只有角度纠偏机构641上的电池箱托盘626达到预期效果,液压举升机构639才重新开始动作,直线行走机构640和角度纠偏机构641采用伺服电机驱动,驱动电机与相应的编码器连接,各编码器与相应的驱动器连接,驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机,编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器,形成位置模式全闭环控制,
第一搬运机器人511和第二搬运机器人512控制***框图中PLC控制***610为第一搬运机器人511和第二搬运机器人512动作控制的核心部分,包括触摸屏620、无线通信模块621、欧姆龙PLC控制器611、A/D模块612、D/A模块613,无线通信模块621通过第二串口RS130与触摸屏620通信,欧姆龙PLC控制器611通过第一串口RS126与触摸屏620通信,触摸屏620通过工业以太网与后台监控***619通信,超声测距传感器616、DMP传感器617、液压比例流量阀618、编码器615、接近开关608和光电开关614与PLC控制***610实时数据传输通信,超声测距传感器616和DMP传感器617与PLC控制***610中的A/D模块612连接,将传感器采集的模拟信号转化为数字信号并传送给PLC控制***610,液压比例流量阀618与PLC控制***610中的D/A模块613连接,将PLC控制***610的数字控制信号转化为模拟流量控制信息,实现对液压举升机构637的速度控制,编码器615与PLC控制***610的A/D模块612连接,编码器615采集二级液压缸641单侧齿条的上升高度,经过计算获取二级液压缸641举升距离,将该数据反馈给PLC控制***610,形成举升过程中的全闭环控制,接近开关608和光电开关614与欧姆龙PLC控制器611连接,实时传输第一搬运机器人511和第二搬运机器人512各自由度的极限位置信息,触发PLC控制***610的中断模式及高速计数模式,实现第一搬运机器人511和第二搬运机器人512在规定范围内的准确、快速动作,
飞行器地面母舰170从下至上设置有多层结构,旋翼飞行器换电主站235设置在第一层647以下,第2层648和以上为旋翼飞行器88立体机场,顶层652为旋翼飞行器88停机坪,在每层设有旋翼飞行器88着陆工作区域93、旋翼飞行器88乘客473的乘客上下工作区域94、旋翼飞行器88的电池箱更换区域95和旋翼飞行器88的起飞工作区域96,旋翼飞行器88在着陆工作区93上完成降落后,工作人员驾驶飞机牵引车649至飞机前起落架548前与前起落架548连接,随后在空管***引导下飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88至乘客上下工作区域94完成乘客上下,随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入电池箱更换区域95,随后飞机牵引车649牵引旋翼飞行器88进入起飞工作区域96准备起飞,
亏电的第一电池箱588运送流程:第二搬运机器人512载着卸载下来的亏电的第一电池箱588由旋翼飞行器88下部第二钢轨655行走到货运电梯513门口,第四码垛机器人510在第二搬运机器人512的顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,装满货架646后货运电梯513关门,货运电梯513到主换电站所在楼层后,电梯门645打开,第三码垛机器人509在货架646上抓取第一电池箱588放置到的第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524由电梯门645行走进入到工位一644位置准确定位,第二码垛机器人508将第一电池箱588取下放到工位七642,第一电池箱588随着第一输送线520流到工位五515,第一码垛机器人507使用三维扫描识别器对第一电池箱588上表面进行一次扫描,扫描速度>500mm/s,三维扫描识别器通过扫描被检测物的轮廓图,再由多个轮廓图拟合成三维图象,通过其3D检测方式,得到第一电池箱588的高度及位置的三维坐标及分别与坐标系轴的夹角,再把该数据发送给第一码垛机器人507进行定位,第一码垛机器人507的控制装置PLC给三维扫描识别器一触发信号,令三维扫描识别器开始扫描,扫描结束后,得到第一电池箱588的位置坐标,根据第一电池箱588的位置数据,第一码垛机器人507行走至工位五515位置抓取第一电池箱588在工位六519位置进行码垛,码完一垛后叉车将整垛第一电池箱588叉走,亏电的第二电池箱592运送流程与亏电的第一电池箱588运送流程相同,
充满电的第一电池箱588运送流程:整垛充满电的第一电池箱588由叉车叉入到工位四518后,第一码垛机器人507将第一电池箱588拆入工位三517处,第一电池箱588随第二输送线516流入到机器人抓取工位二643,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524轨道行走进入到工位一644,第二码垛机器人508在工位二643位置抓取第一电池箱588,放到进入到工位一644位置第一搬运机器人511的顶部,第一搬运机器人511沿着第一钢轨524行走到货运电梯513门口,第三码垛机器人509在第一搬运机器人511顶部抓取第一电池箱588放入货运电梯513内部的货架646上,货运电梯513到达指定楼层后,打开电梯门645,第四码垛机器人510在货架646上抓取第一电池箱588放置到第二搬运机器人512顶部,
第1步,远程驾驶员91远程启动卸载第一电池箱588程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655行走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第一电池箱安装位置582,电池箱托盘625顶住第一电池箱588,第一电池箱控制***565开始工作,在动力装置的带动下第一机械手连杆580下端安装的第一托架581随第一机械手连杆580一起做脱离第一电池箱588的移动,第一托架581上的第一承重平台573逐渐脱离第一电池箱第一固定平台589,第一托架581与第一电池箱588脱离,第二搬运机器人512带动托着第一电池箱588脱离电池支架第一承重平台574,第一电池箱控制***565停止工作,第二搬运机器人512载着第一电池箱588沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第一电池箱588卸载下来,
第2步、远程驾驶员91启动安装第一电池箱588程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升定位准确,第二搬运机器人512把第一电池箱588顶到机载电池箱更换***568上的第一电池箱安装位置582,推着第一电池箱588移动使第一电池箱第一固定平台589逐步进入到第一托架承重平台573上,第一电池箱控制***565开始工作,推动第一电池箱588向第一电池箱接电器座572方向移动,第一接电器插头590与第一电池箱接电器座572紧密连接,第一电池箱588安装完毕,控制第一电池包机器人***565停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655离开旋翼飞行器88,
第3步,远程驾驶员91远程启动卸载第二电池箱592程序,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道走到旋翼飞行器88的机载电池箱更换***568下面的第二电池箱安装位置583,电池箱托盘625顶住第二电池箱592,第二电池箱控制***571开始工作,在动力装置的带动下第二机械手连杆569下端安装的第二托架584随第二机械手连杆569一起做脱离第二电池箱592的移动,第二托架584上的第二托架承重平台577逐渐脱离第二电池箱第一固定平台594,第二托架584与第二电池箱592脱离,第二搬运机器人512带动托着第二电池箱592脱离电池支架第二承重平台576,第二电池箱控制***571停止工作,第二搬运机器人512载着第二电池箱592沿着第二钢轨655轨道走到第四码垛机器人510的电池卸载位置,第四码垛机器人510把第二电池箱592卸载下来,
第4步、远程驾驶员91启动安装第二电池箱592程序,第四码垛机器人510抓取到充满电的第一电池箱588放到第二搬运机器人512顶部电池箱托盘625上面,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655轨道行走至旋翼飞行器88下面,第二搬运机器人512完成X/Y方向定位后,机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后,作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制,当液压机构举升至预期位置停止上升,定位准确,第二搬运机器人512把第二电池箱592顶到机载电池箱更换***568上的第二电池箱安装位置583,推着第二电池箱592移动使第二电池箱第一固定平台594逐步进入到第二托架承重平台577上,第二电池箱控制***571开始工作,推动第二电池箱592向第二电池箱接电器座575方向移动,第二接电器插头591与第二电池箱接电器座575紧密连接,第二电池箱592安装完毕,控制第二电池包机器人***571停止工作,第二搬运机器人512沿着第二钢轨655离开旋翼飞行器88,
第5步、远程驾驶员91发出电池箱更换完毕信号,旋翼飞行器换电主站235完成原点复位。
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