视觉寻迹飞行平台的制作方法

本实用新型属于无人机视觉寻迹技术领域，尤其是涉及一种视觉寻迹飞行平台。

背景技术：

视觉寻迹无人机开发平台可广泛应用在高校教学的领域，可作为高校无人机实验室重要教具，可用于学生对无人机的拆装调试训练，练习飞行技能训练，在学习研发方面也会有所帮助。

现有的视觉寻迹无人机硬件设计都是采用视觉寻迹模块与机体飞行平台硬性固定连接，由于飞行器在运行过程中会产生较大的振动，直接会传递给视觉寻迹模块上，使得视觉寻迹传感器因高频振动，产生航线识别精度过低，发生偏离航线的状况。当飞行姿态的与水平面产生一定倾斜角时，会产生飞出航线的情况，导致无法直接运行。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种在无人机运行过程中，针对飞行器本身产生的振动以及飞行产生的倾斜角，视觉模块识别精度高，不受这些因素影响的视觉寻迹飞行平台。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：视觉寻迹飞行平台，包括螺旋桨、无刷电机、电机座、机臂、机臂折叠件、飞行控制器、上中心板、下中心板、两轴图像增稳云台、电池仓、云台减震板和起落架，所述机臂折叠件安装在所述上中心板和所述下中心板之间，所述机臂一端与所述机臂折叠件铰接，另一端与所述电机座连接，所述螺旋桨通过所述无刷电机安装在所述电机座上，所述电池仓和所述起落架均安装在所述下中心板的底端，且所述起落架对称分布在所述电池仓的两侧，所述飞行控制器安装在所述上中心板顶端的中心位置处，所述两轴图像增稳云台安装在所述电池仓的下端，同时其一端与所述电池仓连接，另一端与所述飞行控制器连接，所述两轴图像增稳云台的底端设置有所述云台减震板。

进一步的，所述机臂折叠件包括机臂折叠卡扣，所述机臂折叠卡扣的顶端和底端分别设置有凸起与所述上中心板和所述下中心板进行连接，所述机臂通过设置在其顶端的机臂固定槽与所述机臂折叠件进行连接。

进一步的，所述飞行控制器中设置有陀螺仪和气压高度计；

所述飞行控制器上还设置有iic接口、uart串口和pmu电源接口；

所述飞行控制器上还安装有电压检测模块，所述电压检测模块带报警功能。

进一步的，所述云台减震板的下端安装有机器视觉模块、光流测速模块和超声波测距传感器，且三者均与所述飞行控制器连接，所述机器视觉模块安装在所述两轴图像增稳云台底部靠前端的位置，所述光流测速模块和所述超声波测距传感器分别安装在所述两轴图像增稳云台底部靠后端的位置。

进一步的，所述下中心板的前端还安装有遥控信号接收器，所述遥控信号接收器上安装有接收器天线。

进一步的，所述起落架的顶端设置有脚架卡槽，所述起落架通过所述脚架卡槽与所述下中心板进行连接。

进一步的，所述起落架的底端设置有横杆，所述横杆上安装有泡沫套。

相对于现有技术，本实用新型所述的视觉寻迹飞行平台具有以下优势：本实用新型所述的机臂能够进行折叠；另外，本实用新型所述的两轴图像增稳云台通过云台减震板与视觉模块柔性连接，可以从结构设计上平衡掉飞行器本身产生的振动和自身飞行产生的倾斜角的问题，能够实现当飞行器产生大倾斜角时，通过云台调节可以使摄像头与地面保持平行，达到在飞行器的转弯时快速通过的效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的视觉寻迹飞行平台的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的无刷电机与机臂连接的示意图；

图3为本实用新型实施例所述的机臂与上、下中心板连接的示意图；

图4为本实用新型实施例所述的起落架与下中心板连接的示意图；

图5为本实用新型实施例所述的两轴图像增稳云台与电池仓连接的示意图；

图6为本实用新型的工作原理图；

图7为视觉寻迹场地范例示意图。

附图标记说明：

1、螺旋桨；2、无刷电机；3、电机座；4、机臂；5、机臂折叠件；6、飞行控制器；7、上中心板；8、下中心板；9、遥控信号接收器；10、接收器天线；11、电池仓；12、两轴图像增稳云台；13、机器视觉模块；14、超声波测距传感器；15、起落架；16、脚架卡槽；17、云台减震板；18、机臂折叠卡扣；19、机臂固定槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-图7所示，本实用新型为视觉寻迹飞行平台，包括螺旋桨1、无刷电机2、电机座3、机臂4、机臂折叠件5、飞行控制器6、上中心板7、下中心板8、两轴图像增稳云台12、电池仓11、云台减震板17和起落架15，所述机臂折叠件5安装在所述上中心板7和所述下中心板8之间，所述机臂4一端与机臂折叠件5铰接，另一端与所述电机座3连接，所述机臂折叠件5的存在，使得所述飞行平台的机臂可以被折叠，收纳时节省空间，所述螺旋桨1通过所述无刷电机2安装在所述电机座3上，所述电池仓11和所述起落架15均安装在所述下中心板8的底端，且所述起落架15对称分布在所述电池仓11的两侧，所述飞行控制器6安装在所述上中心板7顶端的中心位置处，所述两轴图像增稳云台12安装在所述电池仓11的下端，同时其一端与所述电池仓11连接，另一端与所述飞行控制器6连接，所述两轴图像增稳云台12的底端设置有所述云台减震板17。

所述机臂折叠件5包括机臂折叠卡扣18，所述机臂折叠卡扣18的顶端和底端分别设置有凸起与所述上中心板7和所述下中心板8进行连接，所述机臂通过设置在其顶端的机臂固定槽19与所述机臂折叠件5进行连接。

所述飞行控制器6中设置有陀螺仪和气压高度计；

所述飞行控制器6上还设置有iic接口、uart串口和pmu电源接口，用户可在此基础上进行二次开发，实现更多功能，提供windows平台地面站软件平台，通过地面站可获取当前无人机姿态、高度、位置等信息，并可完成一键起飞等功能；

所述飞行控制器6上还安装有电压检测模块，所述电压检测模块带报警功能。

所述云台减震板17的下端安装有机器视觉模块13、光流测速模块和超声波测距传感器14，且三者均与所述飞行控制器6连接，可以获取地面上的道路信息和高度信息，识别并跟踪地面上的黑线轨道。一键起飞、精准寻迹、悬停、转弯、精准降落全程均可自主完成。同时支持用户手动遥控操作飞行，可拓展完成飞行避障、目标物抓取与投掷、航拍等任务。所述机器视觉模块13安装在所述两轴图像增稳云台12底部靠前端的位置，将采集到的图像数据通过信号线传给所述飞行控制器6，用于视觉寻迹任务的分析，所述光流测速模块和所述超声波测距传感器14分别安装在所述两轴图像增稳云台12底部靠后端的位置，将采集到的数据通过信号线传给飞行控制器6，用于飞行速度及高度计算的分析；

所述云台减震板17使得所述两轴图像增稳云台12与机器视觉模块13柔性连接，可以从结构设计上平衡掉飞行器本身产生的振动和自身飞行产生的倾斜角的问题，能够实现当飞行器产生大倾斜角时，通过所述云台进行调节可以使摄像头与地面保持平行，达到在飞行器的转弯时快速通过的效果。

所述下中心板8的前端还安装有遥控信号接收器9，所述遥控信号接收器9上安装有接收器天线10。

所述起落架15的顶端设置有脚架卡槽16，所述起落架15通过所述脚架卡槽16与所述下中心板8进行连接。

所述起落架15的底端设置有横杆，所述横杆上安装有泡沫套，在所述飞行平台着陆瞬间起到缓冲的作用。

在实际工作过程中，飞行控制器6负责各个传感器数据的采集与处理，姿态解算、电机转速控制和高度控制；机器视觉模块13负责图像采集模块将采集到的黑线位置、宽度等信息通过串口通信发送至飞控从而完成巡迹功能；光流测速模块负责输出x/y轴的位移速度，经过飞控算法处理实现稳定无人机的效果；超声波测距传感器14负责超声波模块辅助气压计实现无人机定高功能；两轴图像增稳云台12负责稳定图像采集，保证图像质量；数传模块负责飞控通过数传模块与地面站进行通信；地面站负责地面站可以接收飞控当前的状态数据，如姿态、寻迹阶段等，同时地面站也可以通过发送命令控制无人机一键起飞等；遥控器负责控制无人机基本飞行和应急处理。

视觉寻迹无人机开发平台具备的功能特性如下:无人机放置在虚线轨迹的某一处正上方，如图7视觉寻迹场地范例所示，操作手操控遥控器“一键起飞”按钮，无人机自主起飞到1米高度，匀速围绕“8”字飞行。飞行全程由无人机自主控制完成，无需操作手干预。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。