一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置及工作方法与流程

文档序号:23716018发布日期:2021-01-24 05:38阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,包括四旋翼装置(1)、旋翼保护装置(2)、摄像头(3)、机械臂模块(4)、垃圾收集装置(5)、无线图传模块(105)以及主板(101);所述四旋翼装置(1)固定安装在旋翼保护装置(2)的内侧下方,主板(101)和无线图传模块(105)安装在四旋翼装置(1)上,无线图传模块(105)与地面接收器无线通讯;所述的摄像头(3)和垃圾收集装置(5)分别安装在四旋翼装置(1)底部的两侧,机械臂模块(4)安装在四旋翼装置(1)底部的正下方;所述的无线图传模块(105)、摄像头(3)、机械臂模块(4)均与主板通讯连接;所述四旋翼装置(1)包括十字安装架、底部支架(106)、飞行控制系统、电池模块、四副旋翼(108)及其电机;所述的底部支架(106)与十字安装架连接构成主体结构,所述的飞行控制系统和电池模块安装在主体结构上;所述的四副旋翼(108)及其电机分别安装在十字安装架的四个端部,且每副旋翼(108)由两片桨叶构成,所述的桨叶与电机的动力输出端相连;所述的飞行控制系统与主板(101)通讯连接,包括飞行主控模块(102)、定位模块(104)和电机驱动模块;所述的电机驱动模块与电机的控制端相连,所述的飞行主控模块(102)与地面接收器无线通讯;所述的摄像头(3)通过支架云台固定在十字安装架底部的一侧,所述的支架云台安装有水平舵机和垂直舵机;所述的机械臂模块(4)位于底部支架(106)的内侧,包括自稳云台、机械臂和吸拾组件;所述的机械臂上端通过自稳云台连接在十字安装架的底部中心位置处,机械臂下端与吸拾组件连接;所述的机械臂和自稳云台通过舵机组控制,所述舵机组与主板(101)通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的支架云台上还安装有激光测距传感器,所述激光测距传感器的激光发射方向与摄像头方向相同。3.根据权利要求1所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的垃圾收集装置(5)包括转接板(501)、垃圾仓(502)、盖板(504)以及伸缩杆(503);所述的转接板(501)固定在十字安装架底部的另一侧,所述的垃圾仓(502)通过支撑柱固定在转接板(501)下方;所述的盖板(504)通过伸缩杆(503)安装在转接板(501)和垃圾仓(502)之间,位于垃圾仓的正上方。4.根据权利要求1所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述旋翼保护装置(2)包括旋翼保护支架(201)与四块安装板;所述的四块安装板沿周向均匀布置在旋翼保护支架(201)的内侧,每一块安装板上均设有用于连接四旋翼装置(1)的连接孔(202)。5.根据权利要求4所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的旋翼保护支架(201)为圆角矩形支架结构,圆角矩形支架的外壁尺寸大于四旋翼装置(1);所述的四块安装板分别安装在圆角矩形支架结构的四个圆角内侧。6.根据权利要求1所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的机械臂模块(4)上还设有气动控制模块(402),所述的舵机通过气动控制模块(402)与主板通讯连接。7.根据权利要求6所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的舵机组包括第一舵机(401)、第二舵机(403)、第三舵机(404)、第四舵机(405)和第五舵机
(408),所述的第一舵机(401)安装在自稳云台上;所述的机械臂包括第一从动臂和第二从动臂,所述的第一从动臂上端通过第二舵机(403)与自稳云台相连;第二从动臂上端与第一从动臂下端铰接,且铰接位置处安装有第三舵机(404);第二从动臂下端通过第四舵机(405)与吸拾组件连接;所述的第五舵机(408)安装在吸拾组件上。8.根据权利要求7所述的一种面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置,其特征在于,所述的吸拾组件包括平板(406)和两个由聚氨酯材料制成的吸盘(407);所述的平板(406)与机械臂下端连接,平板(406)上设置有吸盘安装孔;所述的第五舵机(408)固定安装在平板(406)的上表面上,吸盘(407)固定安装在平板(406)的下表面上,吸盘(407)的转轴穿过吸盘安装孔与第五舵机(408)相连。9.一种权利要求1-8任一所述面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:s1,划定高危景区的垃圾捡拾区域范围,控制垃圾捡拾机器人装置在高危景区的预设区域范围内飞行,此时机械臂模块(4)收缩至底部支架(106)的内部;s2,所述摄像头(3)在双自由度的支架云台上实时采集景区图像,并将视频流传输至主板(101)进行图像识别,同时将视频流通过无线图传模块(105)传输至地面端;s3,通过主板(101)中的预训练识别算法对收到的图像进行实时检测,当检测到目标垃圾且识别准确率高于80%时,框选目标垃圾的二维平面位置并得到二维坐标值,进入步骤s4;否则,重复步骤s2至s3;s4,固定摄像头(3)的角度,同时结合激光测距获得目标垃圾的实时三维坐标值;主板(101)根据三维坐标值和定位模块(104)获取的实时位置规划目标路线并传输至飞行主控模块(102),控制垃圾捡拾机器人装置沿目标路线飞行;s5,当目标垃圾的三维坐标与垃圾捡拾机器人装置的距离低于阈值后,主板发送位置信号到气动控制模块(402),气动控制模块(402)控制第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机和第五舵机配合工作,通过吸盘(407)吸取垃圾,并将垃圾放入垃圾仓(502)中,关闭垃圾仓上的盖板(504),完成目标垃圾的收集;s6、垃圾捡拾机器人装置根据预设路线或者地面端的控制,重复步骤s2至s5,实现高危景区预设区域范围的垃圾捡拾工作。10.根据权利要求9所述的面向高危景区的垃圾捡拾机器人装置的工作方法,其特征在于,所述垃圾捡拾机器人装置的飞行路线控制程序预先存储在飞行主控模块(102)中,且能够通过地面端对飞行路线进行修改。
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