一种基于多旋翼飞行器多向避障系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于多旋翼飞行器多向避障系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着机器人的不断完善发展，人们发现，单一固定于某一岗位工作的机器人并不能完全满足各方面的需要，不能处理复杂的应激变化。因此，20世纪80年代后期，许多国家有组织有计划的开展了移动机器人技术的硏究。所谓的移动机器人，就是一种具有高度自组织、自适应、自规划能力，适合于在复杂的非结构化，具有高精确度或繁重、危险工作环境中作业的机器人。自主式移动机器人的设计目标是在没有人的参与控制且无需对环境作任何规定和改变的条件下，有目的的移动并完成相应设定任务。在自主移动式智能机器人的相关技术研究中，避障导航技术的应用是其研究的核心，也是移动机器人实现智能化及完全自主调节、控制的关键技术。
[0003]障碍物检测是智能移动机器人、智能汽车对周边环境感知技术研究领域中的重要方面。随着技术的发展以及利益的趋向，美国、日本、德国以及意大利等世界发达国家的很多研究机构，陆续在该研究方向作了一定程度的探索和研究，并取得了很多有价值的研究成果。在我国，由于理论技术、基础设施建设和资金分配等因素限制，在智能机器人技术领域与世界发达国家存在相当大差距，只有为数不多研究机构在该领域做出了一些的成果。
[0004]多旋翼飞行器作为人类科技发展的新型劳动生产工具，因其体积小、重量轻、适合多平台多空间使用具有很高的机动性、可以执行特种任务，在减轻劳动负荷、提高生产率、解决特种作业难题、避免作业工人从事危险、恶劣、繁重的工作等方面，显示出极大的优越性。因其活性和智能性等特点，在人们的生产、生活中的应用来越广泛。随之对其智能性，安全性提出的要求也越来越高。本发明针对当操作员因疏忽或其他原因造成障碍物躲避不及时情况下及时智能减速，停止，避障。如果飞行器距障碍物小于安全距离时，就会发出警报，提醒操作员注意，如果操作员没有及时作出反应，飞行器就会自动减速或悬停等待正确操作。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种利用超声波空间五向探测和人工控制共同决策的控制方法，能提高多旋翼飞行器对飞行轨迹上障碍的自适应能力，从而适用于更复杂环境的特种作业的基于多旋翼飞行器多向避障系统及方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现的:一种基于多旋翼飞行器多向避障系统，包括安装于多旋翼飞行器上的多向避障系统，所述多向避障系统包括一超声波模块、stm32芯片、供电模块和一用于接收遥控器发送输出指令的遥控器接收模块，地面遥控器与遥控器接收模块无线传输，所述遥控器接收模块与超声波模块通过供电模块供电，所述遥控器接收模块的输出端与stm32芯片的输入端连接，所述超声波模块与stm32芯片的输入输出端连接，所述stm32芯片的输出端还接有一报警模块和一执行电路，所述执行电路的输出端接多旋翼飞行器的动力系统。
[0007]作为优选的技术方案，所述stm32芯片上设有PA9/RX引脚、PA10/TX引脚、5V/VCC引脚、GND引脚、PBlO引脚、PC3/TIM引脚、PBll引脚、PD2引脚、PC3/TIM引脚、PD3引脚、PB2引脚、PC7/HM引脚、PB3引脚、PB5引脚、PC8/HM引脚和PB4引脚，超声波模块的第一、第二、第三和第四引脚分别与stm32芯片的GND引脚、5V/VCC引脚、PA10/TX引脚和PA9/RX引脚连接。
[0008]一种基于多旋翼飞行器多向避障方法，包括以下几个具体步骤:
[0009]步骤一、使用空间五向阵列超声波模块测量五个方向的障碍物距离，
[0010]首先利用电调作为供电模块，使用stm32芯片驱动超声波探测距离，模块上电前，首先插上模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于串口触发模式，在此模式下只需要在Trig/TX管脚输入0X55 (波特率9600)，系统便可发出8个40KHZ的超声波脉冲，然后检测回波信号，当检测到回波信号后，模块还要进行温度值的测量，然后根据当前温度对测距结果进行校正，将校正后的结果通过Echo/RX管脚输出，输出的距离值共两个字节，第一个字节是距离的高8位(HDate)，第二个字节为距离的低8位(LData)，单位为毫米，即距离值为(HData*256+LData)mm ；
[0011]步骤二:stm32芯片判断接受数据和设定的安全距离做出决策，
[0012]Stm32芯片根据设定的两级安全距离，如果有超声波传感器测得某个方向的距离小于第一级安全距离则产生一级报警信号，对该方向实行小量程控制，多旋翼飞行器缓慢制动，如果小于第二级安全距离则产生二级报警信号，对该方向实行紧急停止的命令，达到避障提高安全性的效果；
[0013]步骤三:根据操作员的操作指令和报警信号综合决策，
[0014]操作员的操作指令和报警信号通过组合的传输门进行最后决策，完成对不同方向不同级别安全距离采取不同的控制策略，实现人工和超声波智能的综合避障。
[0015]本发明的有益效果是:本发明利用多旋翼飞行器机身上的超声波探测空间五个方向的障碍物距离，在尽量提高安全性的前提下，利用超声波探测距离指标优化操作员的操作，大大提高的多旋翼飞行器系统的安全性。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本发明的系统框图；
[0018]图2为本发明的电路图；
[0019]图3为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0020]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0021]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0022]如图1、图2和图3所示，本发明的一种基于多旋翼飞行器多向避障系统，包括安装于多旋翼飞行器上的多向避障系统，所述多向避障系统包括一超声波模块、stm32芯片、供电模块和一用于接收遥控器发送输出指令