可栖息于不同倾角墙壁的智能飞行机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人及飞行器领域，特别涉及一种可栖息于不同倾角墙壁的智能飞行机器人。
【背景技术】
[0002]近年来，随着社会的发展，对飞行器的应用越来越多，如用来侦查、救援、航拍等。传统飞行器续航时间短，侦查时隐蔽性差，功能单一。专利201110322551.6公开了一种具有飞行和吸附两种功能的机器人，该机器人以四旋翼为主体，通过吸附装置使机器人拥有在墙壁表面栖息的能力，其吸附功率远小于飞行功率，针对固定目标侦测时间大幅增加。但其吸附时重心与墙壁相距较远，易出现打滑现象，吸附稳定性差，并且无法实现吸附过程自动化。专利201510066785.7公开了一种飞行爬壁机器人，该机器人也具有飞行和栖息于墙壁的功能，但其同样无法实现吸附过程自动化。亟待改进。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可栖息于不同倾角墙壁的智能飞行机器人，解决了现有技术存在的上述问题。本发明具有飞行和吸附于墙壁两种功能，并且飞行和吸附可智能切换，具有吸附稳定、功耗低、可吸附于不同倾角墙壁的特点。
[0004]本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
可栖息于不同倾角墙壁的智能飞行机器人，包括飞行系统、吸附系统及控制系统，所述飞行系统为主体，吸附系统安装在飞行系统上，控制系统通过控制飞行系统及吸附系统实现飞行机器人吸附在多种不同角度的墙壁上，并且飞行与吸附可自由切换。
[0005]所述的飞行系统采用四旋翼结构，包括机架1、锂电池2、四个螺旋桨3、四个无刷电机4、四个无刷电子调速器5和起落架6，所述螺旋桨3、无刷电机4和无刷电子调速器5分别安装在机架I四周，所述无刷电子调速器5与无刷电机4相连，用以调节无刷电机4转速;所述起落架6安装在机架I下方，起落架6通过起落架舵机7达到收起和放下的功能，起落架6脚部为防滑材料8，锂电池2安装在机架I中间位置上方。
[0006]所述的吸附系统包括真空吸盘组件9、真空栗10、二位三通微型电磁阀、单向阀、电动伸缩杆U、防滑板12和墙壁倾角测量器13，所述真空吸盘组件9有四组，分别通过长螺栓21和螺母22连接在机架I的四角，所述真空栗10设置于机架I上方，所述防滑板12通过电动伸缩杆11连接在机架I上方中间位置，所述墙壁倾角测量器13安装在机架I前方。
[0007]所述的真空吸盘组件9包括真空吸盘14、真空吸盘连接杆15、舵机16、机架舵机连接件17、真空吸盘连杆座18、轴承19和端盖20，所述真空吸盘14安装在真空吸盘连接杆15上，真空吸盘连接杆15中安有弹簧23，弹簧23在吸附时起到缓冲作用;真空吸盘连接杆15通过双螺母24连接在真空吸盘连杆座18上，真空吸盘连杆座18的一端设有内齿，且与舵机16头上的外齿啮合连接，真空吸盘连杆座18另一端通过轴承19与机架舵机连接件17相连，轴承19外侧设有端盖20，舵机16通过短螺栓25和螺母22固定在机架舵机连接件17上;舵机16控制真空吸盘14旋转至不同角度以吸附于不同角度的墙壁。
[0008]所述的真空栗10通过气路与真空吸盘14连接，气路中还设有两个控制方式相同的电磁阀、两个单向阀；真空吸盘14包括两个彼此相连通的前端吸盘26，和两个彼此相连通的后端吸盘27;两个电磁阀分别控制前端吸盘26、后端吸盘27与真空栗10以及大气的连通情况;在真空栗10开启的情况下，控制前端吸盘26的电磁阀断电时，前端吸盘26与真空栗10相连通，前端吸盘26具有吸附能力;通电时，前端吸盘26与大气相连通，前端吸盘26不再具有吸附能;两个单向阀分别与前端吸盘26、后端吸盘27连接。
[0009]所述的防滑板12与电动伸缩杆11之间设有弯曲弹簧29，防滑板12外表面贴有防滑材料8;机器人吸附于墙壁时由电动伸缩杆11控制防滑板12与墙面相接触，机器人安全的吸附于墙壁上，防止打滑的情况发生。
[0010]所述的墙壁倾角测量器13包括激光测距传感器30和双自由度转台31，双自由度转台31由第一舵机32和第二舵机33构成，双自由度转台31通过第一舵机32和第二舵机33带动激光传感器30转动，第一、第二舵机的转动范围为0-180度，第一舵机32转角为O度时激光测距传感器30朝下，第一舵机32转角为180度时激光测距传感器30朝上，默认情况下设置第一舵机32转角为90度；第二舵机33转角为O度时激光测距传感器30朝左，第二舵机33转角为180度时激光测距传感器朝30右，默认情况下设置第二舵机33转角为90度;第一、第二舵机32、33均90度时激光测距传感器30朝向机器人正前方。
[0011]所述的控制系统包括飞行控制单元34和远程控制单元35，所述飞行控制单元34包括单片机36、陀螺仪37、加速度计38、高度计39、GPS模块40和超声波传感器41，所述陀螺仪37、加速度计38、高度计39、GPS模块40和超声波传感器41分别与单片机36相连，陀螺仪37、加速度计38采集飞行机器人的运动信息和姿态信息，单片机36根据采集到的数据以及飞行控制程序，调节四个无刷电机4的转速，实现飞行机器人的自由航行；高度计39测量飞行机器人的高度，单片机36根据高度计39采集的数据控制飞行机器人实现悬停;在远程控制时GPS模块40用以反馈飞行机器人的当前位置，保证远程精准控制;通过GPS模块40还可实现飞行机器人自主导航飞行;超声波传感器41用以实现飞行机器人的壁障功能，当飞行机器人与墙壁或障碍物的距离小于设定值时，控制系统控制其减速，以防撞到障碍物或墙壁，同时通过远程控制单元35反馈给操作者。
[0012]所述的远程控制单元35包括摄像头42、下位机43、遥控器44、无线数据收发模块45，所述下位机43通过两个无线数据收发模块45与单片机36相连，遥控器44与下位机43相连;无线数据收发模块45用来实时传输地面控制系统与飞行机器人之间的数据;操作者通过遥控器44对飞行机器人进行远程操控;下位机43用来显示图像及飞行机器人的信息，摄像头42安装在三轴云台46上并与单片机36相连，布置在飞行机器人的后方，进行各个角度的图像拍摄。
[0013]所述的控制系统还包括气压传感器47和压力传感器48，分别与单片机36相连，所述气压传感器47检测气路中的气压值，所述压力传感器48安装在防滑板12及起落架6上，用以检测防滑板12及起落架6与墙面之间的作用力，辅助吸附系统进行安全吸附。
[0014]本发明的有益效果在于:
1、飞行机器人具有栖息于墙壁功能，由于机器人栖息时的功率远小于飞行时的功率，因此其针对固定目标侦测时间大幅延长。
[0015]2、采用墙壁倾角测量器实现机器人的智能吸附，并且飞行与吸附状态可自由切换。
[0016]3、机器人吸附系统为四个可旋转吸盘，可吸附于不同倾角的墙壁，增加机器人的适用范围。
[0017]4、机器人吸附时紧贴墙壁，隐蔽性大大提高。
[0018]5、机器人采用防滑板与支撑腿辅助吸附，吸附效果稳定，防止