一种超声波实时避障防撞无人机装置的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种超声波实时避障防撞无人机装置。

背景技术：

通过多年的技术研发和实践应用，无人机巡检已经发展成一种高效、低成本空中巡检技术，是解决输电线路智能巡检的重要手段之一，将故障杜绝在隐患阶段，可极大地提升电力系统输配电运行、管理和维护水平。就无人机而言，自动避障系统是无人机顺利完成飞行任务的重要安全保障，对于无人机的飞行路径规划能力起着至关重要的作用，很大程度上反映了无人机的智能性和安全性。

现有技术的无人机避障装置对于无人机巡检作业的避障，其效果并非十分理想，尚有很多问题需要解决。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种超声波实时避障防撞无人机装置。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种超声波实时避障防撞无人机装置，包括电源模块、控制模块、电机驱动模块、无线通信模块、姿态测量模块、防撞结构、超声波测距模块、外围辅助设备接口模块，所述电源模块分别与控制模块、电机驱动模块相连接，控制模块分别与电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、姿态测量模块、防撞结构、超声波测距模块、外围辅助设备接口模块相连接，所述控制模块还包括环境信息实时检测模块、障碍物数据分析处理模块和避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块，所述环境信息实时检测模块采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块，所述障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物，所述避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策，通过飞控系统驱动动力模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

进一步的，所述电源模块包括3s聚合物锂离子电池(自带电池消除电路bec，batteryeliminatingcircuit)、5v-3.3v转换电路、分流板；其中，3s聚合物锂离子电池分别与5v-3.3v转换电路、分流板相连，5v-3.3v转换电路与控制模块2中单片机模块相连，为其提供工作电源，分流板直接与电机驱动模块3相连，为电机工作提供电源，所述5v-3.3v转换电路包括线性电源稳压芯片ams1117、电容c1、c2、c3、c4；其中由3s聚合物锂离子电池通过自带bec直流输出5v电压与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚，电容c1的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连；电容c1的另一端直接接入大地gnd；电容c2的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连，电容c2的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的gnd引脚直接接入大地gnd；电容c3的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c3的另一端直接接入大地gnd；电容c4的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c4的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的out引脚直接作为3.3v电压的正极vcc。

进一步的，所述控制模块2包括放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路、单片机模块；其中，单片机模块分别与放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路相连，所述放大电路12包括74hc04放大器q7、q9、q10、q11、q12、上拉电阻r13、r14；其中，74hc04放大器q7的输入端与74hc04放大器q11的输入端并联，并作为放大电路12的输入端，且与单片机模块中单片机的p1.0方波脉冲信号输出端口相连接，74hc04放大器q7的输出端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q9的输出端与上拉电阻r13的一端相连接，上拉电阻的r13的另一端与电源vcc相连接，74hc04放大器q10的输入端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q10的输出端与超声波发射器19的一端相连接，74hc04放大器q11的另一端与超声波发射器19相连接，74hc04放大器q12的输入端与74hc04放大器q11的输入端相连接，74hc04放大器q12的另一端与上拉电阻r14的一端、超声波发射器19相连接，上拉电阻r14的另一端与电源vcc相连接，电源vcc为3.3v电压源。

进一步的，所述升压电路13包括电感l1、vnpn型三极管q8、二极管b1、电容c5；其中，电感l1的一端作为升压电路13的输入端与滤波电路15的输出端相连接，电感l1的另一端与vnpn型三极管q8的基极相连接；vnpn型三极管q8的发射极与二极管b1的阳极相连接，vnpn型三极管q8的集电极直接接入大地gnd；二极管b1的阴极与电容c5的一端相连接，并且作为升压电路13的输出端与控制模块2中的单片机模块相连接；电容c5的另一端直接接入大地gnd，所述驱动控制电路包括定值电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12，pnp型晶体管t1、t2、t3，npn型三极管q1、q2、q3，pnp型三极管q4、q5、q6；其中定值电阻r1的一端为驱动控制电路a的a1端，另一端接入pnp型晶体管t1的基极，pnp型晶体管t1的集电极通过定值电阻r2与npn型三极管q1的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t1的发射极直接入大地gnd，定值电阻r3的一端为驱动控制电路a的b1端，另一端与定值电阻r4和pnp型三极管q4的并联电路串联，pnp型三极管q4的集电极与npn型三极管q1的发射极相连接，pnp型三极管q4的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r5的一端为驱动控制电路b的a2端，另一端接入pnp型晶体管t2的基极，pnp型晶体管t2的集电极通过定值电阻r6与npn型三极管q2的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t2的发射极直接入大地gnd，定值电阻r7的一端为驱动控制电路b的b2端，另一端与定值电阻r8和pnp型三极管q5的并联电路串联，pnp型三极管q5的集电极与npn型三极管q2的发射极相连接，pnp型三极管q5的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r9的一端为驱动控制电路c的a3端，另一端接入pnp型晶体管t3的基极，pnp型晶体管t3的集电极通过定值电阻r10与npn型三极管q3的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t3的发射极直接入大地gnd，定值电阻r11的一端为驱动控制电路c的b3端，另一端与定值电阻r12和pnp型三极管q6的并联电路串联，pnp型三极管q6的集电极与npn型三极管q3的发射极相连接，pnp型三极管q6的发射极直接接入大地gnd；驱动控制电路中的a1引脚、a2引脚、a3引脚与控制模块2中单片机模块中的pwm驱动信号相接，b1引脚、b2引脚、b3引脚与控制模块2中单片机模块中的i/o口相连接。

进一步的，所述滤波电路15包括电阻r15、r16、r17、r18、r19、电容c6、c7、c8、放大器q13；其中电阻r15一端与电容c6的一端相连接作为滤波电路15的输入端，与超声波测距模块7中超声波接收器20的输出端相连，电阻15另一端与电阻r16的一端相连接，电阻r16的另一端与放大器q13的“-”级相连接，电容c6的另一端与电阻r17的一端、电容c7的一端相连，电容c7的另一端与电阻r16的另一端、放大器q13的“一”级相连接，电阻r17的另一端与电阻r19的一端相连接，电阻r19的另一端与电阻r18的一端、放大器q13的“+”级相连接，电阻r18的另一端直接接入大地gnd，电容c8的一端与电阻r15的一端、电阻r16的一端相连，电容c8的另一端直接接入大地gnd，放大器q13的基极作为滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接，所述无线通信模块4采用通用的2.4g无线通讯模块。

进一步的，所述姿态测量模块5采用mpu6050传感器、hmc5883l三轴地磁传感器罗盘，mpu6050传感器整合了六轴运动跟踪设备，包括三轴陀螺仪、三轴加速度传感器。

进一步的，所述防撞结构6包括防护罩17、防护网18；其中防护罩17采用含有1-3％缬氨酸薯蓣皂苷元酯的塑料外壳，防护网18所用网线的线芯采用特制合成多路纤维束，网线外层采用特制螺旋编制合成纤维，防撞结构的绕制以羽毛球拍的球拍线与球拍体绕制的方式绕制。

进一步的，所述超声波测距模块7包括超声波发射器19、放大电路12、超声波接收器20、升压电路13、滤波电路15、超声波测距模块外壳21；其中，超声波发射器19的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21无缝连接，超声波接收器20的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21连接再和超声波发射器19所在同一平面无缝连接，超声波发射器19发射端与超声波接收器20的接收端与所在平面成90度角垂直向外；超声波发射器19的下方设有放大电路12，且超声波发射器19与放大电路12输入端相连接，放大电路12的输出端与控制模块2中单片机模块相连接；超声波接收器20下方设有升压电路13、滤波电路15，且超声波接收器20与升压电路13输入端相连接，升压电路13的输出端与滤波电路15的输入端相连接，滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接。

进一步的，所述外围辅助设备接口模块8采用四线制i2c扩展板。

进一步的，所述环境信息实时检测模块包括超声波装置、毫米波雷达、惯性传感器及双目机器视觉系统。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明能充分发挥stm32单片机高性能、资源丰富的特点，外围电路结构设计简单，大大提高四旋翼无人机无刷直流电机的调速和控制性能，解决了现有电路结构复杂成本高，缺乏经济性等不足；其次通过超声波测距模块，实时监测无人机与障碍物的距离，实现无人机自在主飞行时的自动避障功能，解决了现有市场上无人机无法实现自主飞行的障碍物自动躲避问题，进一步提高了无人机本身自带的机动性、便携性、可操作性，能够更好的实现、完成、解决现有无人机应用领域的各种实际问题。

附图说明

图1为本发明的装置结构图；

图2为本发明的装置俯视图；

图3为本发明的装置侧视图；

图4为本发明的5v-3.3v转换电路原理图；

图5为本发明的rc环形振荡电路原理图；

图6为本发明的超声波测距模块装置图；

图7为本发明的放大电路原理图；

图8为本发明的控制模块结构图；

图9为本发明的滤波电路原理图；

图10为本发明的升压电路原理图；

图11-13为本发明的驱动控制电路原理图。

图中：1、电源模块，2、控制模块，3、电机驱动模块，4、无线通信模块，5、姿态测量模块，6、防撞结构，7、超声波测距模块，8、外围辅助设备接口模块，12、放大电路，13、升压电路，15、滤波电路，17、防护罩，18、防护网，19、超声波发射器，20、超声波接收器，21、超声波测距模块外壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：请参阅图1-图13所示的一种超声波实时避障防撞无人机装置，包括电源模块1、控制模块2、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8；其中电源模块1分别与控制模块2、电机驱动模块3相连接，控制模块2分别与电源模块1、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8相连接，所述控制模块2还包括环境信息实时检测模块、障碍物数据分析处理模块和避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块，所述环境信息实时检测模块采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块，所述障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物，所述避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策，通过飞控系统驱动动力模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

实施例2：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，包括电源模块1、控制模块2、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8；其中电源模块1分别与控制模块2、电机驱动模块3相连接，控制模块2分别与电源模块1、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8相连接，所述控制模块2还包括环境信息实时检测模块、障碍物数据分析处理模块和避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块，所述环境信息实时检测模块采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块，所述障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物，所述避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策，通过飞控系统驱动动力模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

所述电源模块1包括3s聚合物锂离子电池(自带电池消除电路bec，batteryeliminatingcircuit)、5v-3.3v转换电路、分流板；其中，3s聚合物锂离子电池分别与5v-3.3v转换电路、分流板相连，5v-3.3v转换电路与控制模块2中单片机模块相连，为其提供工作电源，分流板直接与电机驱动模块3相连，为电机工作提供电源。

实施例3：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例2相同，其中，

所述5v-3.3v转换电路包括线性电源稳压芯片ams1117、电容c1、c2、c3、c4；其中由3s聚合物锂离子电池通过自带bec直流输出5v电压与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚，电容c1的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连；电容c1的另一端直接接入大地gnd；电容c2的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连，电容c2的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的gnd引脚直接接入大地gnd；电容c3的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c3的另一端直接接入大地gnd；电容c4的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c4的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的out引脚直接作为3.3v电压的正极vcc。

实施例4：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例3相同，其中，

所述控制模块2包括放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路、单片机模块；其中，单片机模块分别与放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路相连。

所述放大电路12包括74hc04放大器q7、q9、q10、q11、q12、上拉电阻r13、r14；其中，74hc04放大器q7的输入端与74hc04放大器q11的输入端并联，并作为放大电路12的输入端，且与单片机模块中单片机的p1.0方波脉冲信号输出端口相连接，74hc04放大器q7的输出端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q9的输出端与上拉电阻r13的一端相连接，上拉电阻的r13的另一端与电源vcc相连接，74hc04放大器q10的输入端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q10的输出端与超声波发射器19的一端相连接，74hc04放大器q11的另一端与超声波发射器19相连接，74hc04放大器q12的输入端与74hc04放大器q11的输入端相连接，74hc04放大器q12的另一端与上拉电阻r14的一端、超声波发射器19相连接，上拉电阻r14的另一端与电源vcc相连接，电源vcc为3.3v电压源。

实施例5：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例4相同，其中，

所述升压电路13包括电感l1、vnpn型三极管q8、二极管b1、电容c5；其中，电感l1的一端作为升压电路13的输入端与滤波电路15的输出端相连接，电感l1的另一端与vnpn型三极管q8的基极相连接；vnpn型三极管q8的发射极与二极管b1的阳极相连接，vnpn型三极管q8的集电极直接接入大地gnd；二极管b1的阴极与电容c5的一端相连接，并且作为升压电路13的输出端与控制模块2中的单片机模块相连接；电容c5的另一端直接接入大地gnd。

实施例6：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例5相同，其中，

所述驱动控制电路包括定值电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12，pnp型晶体管t1、t2、t3，npn型三极管q1、q2、q3，pnp型三极管q4、q5、q6；其中定值电阻r1的一端为驱动控制电路a的a1端，另一端接入pnp型晶体管t1的基极，pnp型晶体管t1的集电极通过定值电阻r2与npn型三极管q1的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t1的发射极直接入大地gnd，定值电阻r3的一端为驱动控制电路a的b1端，另一端与定值电阻r4和pnp型三极管q4的并联电路串联，pnp型三极管q4的集电极与npn型三极管q1的发射极相连接，pnp型三极管q4的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r5的一端为驱动控制电路b的a2端，另一端接入pnp型晶体管t2的基极，pnp型晶体管t2的集电极通过定值电阻r6与npn型三极管q2的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t2的发射极直接入大地gnd，定值电阻r7的一端为驱动控制电路b的b2端，另一端与定值电阻r8和pnp型三极管q5的并联电路串联，pnp型三极管q5的集电极与npn型三极管q2的发射极相连接，pnp型三极管q5的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r9的一端为驱动控制电路c的a3端，另一端接入pnp型晶体管t3的基极，pnp型晶体管t3的集电极通过定值电阻r10与npn型三极管q3的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t3的发射极直接入大地gnd，定值电阻r11的一端为驱动控制电路c的b3端，另一端与定值电阻r12和pnp型三极管q6的并联电路串联，pnp型三极管q6的集电极与npn型三极管q3的发射极相连接，pnp型三极管q6的发射极直接接入大地gnd；驱动控制电路中的a1引脚、a2引脚、a3引脚与控制模块2中单片机模块中的pwm驱动信号相接，b1引脚、b2引脚、b3引脚与控制模块2中单片机模块中的i/o口相连接。

实施例7：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例6相同，其中，

所述滤波电路15包括电阻r15、r16、r17、r18、r19、电容c6、c7、c8、放大器q13；其中电阻r15一端与电容c6的一端相连接作为滤波电路15的输入端，与超声波测距模块7中超声波接收器20的输出端相连，电阻15另一端与电阻r16的一端相连接，电阻r16的另一端与放大器q13的“-”级相连接，电容c6的另一端与电阻r17的一端、电容c7的一端相连，电容c7的另一端与电阻r16的另一端、放大器q13的“-”级相连接，电阻r17的另一端与电阻r19的一端相连接，电阻r19的另一端与电阻r18的一端、放大器q13的“+”级相连接，电阻r18的另一端直接接入大地gnd，电容c8的一端与电阻r15的一端、电阻r16的一端相连，电容c8的另一端直接接入大地gnd，放大器q13的基极作为滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接。

实施例8：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例7相同，其中，

所述无线通信模块4采用通用的2.4g无线通讯模块。

所述姿态测量模块5采用mpu6050传感器、hmc5883l三轴地磁传感器罗盘，mpu6050传感器整合了六轴运动跟踪设备，包括三轴陀螺仪、三轴加速度传感器。

实施例9：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例8相同，其中，

所述防撞结构6包括防护罩17、防护网18；其中防护罩17采用含有1-3％缬氨酸薯蓣皂苷元酯的塑料外壳，防护网18所用网线的线芯采用特制合成多路纤维束，网线外层采用特制螺旋编制合成纤维，防撞结构的绕制以羽毛球拍的球拍线与球拍体绕制的方式绕制。

实施例10：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，本实施例与实施例9相同，其中，

所述超声波测距模块7包括超声波发射器19、放大电路12、超声波接收器20、升压电路13、滤波电路15、超声波测距模块外壳21；其中，超声波发射器19的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21无缝连接，超声波接收器20的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21连接再和超声波发射器19所在同一平面无缝连接，超声波发射器19发射端与超声波接收器20的接收端与所在平面成90度角垂直向外；超声波发射器19的下方设有放大电路12，且超声波发射器19与放大电路12输入端相连接，放大电路12的输出端与控制模块2中单片机模块相连接；超声波接收器20下方设有升压电路13、滤波电路15，且超声波接收器20与升压电路13输入端相连接，升压电路13的输出端与滤波电路15的输入端相连接，滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接。

实施例11：如图1-13所示，一种基于嵌入式cps的超声波实时避障防撞无人机装置，包括电源模块1、控制模块2、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8；其中电源模块1分别与控制模块2、电机驱动模块3相连接，控制模块2分别与电源模块1、电机驱动模块3、无线通信模块4、姿态测量模块5、防撞结构6、超声波测距模块7、外围辅助设备接口模块8相连接。

所述电源模块1包括3s聚合物锂离子电池(自带电池消除电路bec，batteryeliminatingcircuit)、5v-3.3v转换电路、分流板；其中，3s聚合物锂离子电池分别与5v-3.3v转换电路、分流板相连，5v-3.3v转换电路与控制模块2中单片机模块相连，为其提供工作电源，分流板直接与电机驱动模块3相连，为电机工作提供电源。

所述5v-3.3v转换电路包括线性电源稳压芯片ams1117、电容c1、c2、c3、c4；其中由3s聚合物锂离子电池通过自带bec直流输出5v电压与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚，电容c1的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连；电容c1的另一端直接接入大地gnd；电容c2的一端与线性电源稳压芯片ams1117的+vin引脚相连，电容c2的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的gnd引脚直接接入大地gnd；电容c3的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c3的另一端直接接入大地gnd；电容c4的一端与线性电源稳压芯片ams1117的out引脚相连，电容c4的另一端直接接入大地gnd；线性电源稳压芯片ams1117的out引脚直接作为3.3v电压的正极vcc。

所述控制模块2包括放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路、单片机模块；其中，单片机模块分别与放大电路12、升压电路13、驱动控制电路、滤波电路15、5v-3.3v转换电路相连。

所述放大电路12包括74hc04放大器q7、q9、q10、q11、q12、上拉电阻r13、r14；其中，74hc04放大器q7的输入端与74hc04放大器q11的输入端并联，并作为放大电路12的输入端，且与单片机模块中单片机的p1.0方波脉冲信号输出端口相连接，74hc04放大器q7的输出端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q9的输出端与上拉电阻r13的一端相连接，上拉电阻的r13的另一端与电源vcc相连接，74hc04放大器q10的输入端与74hc04放大器q9的输入端相连接，74hc04放大器q10的输出端与超声波发射器19的一端相连接，74hc04放大器q11的另一端与超声波发射器19相连接，74hc04放大器q12的输入端与74hc04放大器q11的输入端相连接，74hc04放大器q12的另一端与上拉电阻r14的一端、超声波发射器19相连接，上拉电阻r14的另一端与电源vcc相连接，电源vcc为3.3v电压源。

所述升压电路13包括电感l1、vnpn型三极管q8、二极管b1、电容c5；其中，电感l1的一端作为升压电路13的输入端与滤波电路15的输出端相连接，电感l1的另一端与vnpn型三极管q8的基极相连接；vnpn型三极管q8的发射极与二极管b1的阳极相连接，vnpn型三极管q8的集电极直接接入大地gnd；二极管b1的阴极与电容c5的一端相连接，并且作为升压电路13的输出端与控制模块2中的单片机模块相连接；电容c5的另一端直接接入大地gnd。

所述驱动控制电路包括定值电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12，pnp型晶体管t1、t2、t3，npn型三极管q1、q2、q3，pnp型三极管q4、q5、q6；其中定值电阻r1的一端为驱动控制电路a的a1端，另一端接入pnp型晶体管t1的基极，pnp型晶体管t1的集电极通过定值电阻r2与npn型三极管q1的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t1的发射极直接入大地gnd，定值电阻r3的一端为驱动控制电路a的b1端，另一端与定值电阻r4和pnp型三极管q4的并联电路串联，pnp型三极管q4的集电极与npn型三极管q1的发射极相连接，pnp型三极管q4的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r5的一端为驱动控制电路b的a2端，另一端接入pnp型晶体管t2的基极，pnp型晶体管t2的集电极通过定值电阻r6与npn型三极管q2的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t2的发射极直接入大地gnd，定值电阻r7的一端为驱动控制电路b的b2端，另一端与定值电阻r8和pnp型三极管q5的并联电路串联，pnp型三极管q5的集电极与npn型三极管q2的发射极相连接，pnp型三极管q5的发射极直接接入大地gnd；定值电阻r9的一端为驱动控制电路c的a3端，另一端接入pnp型晶体管t3的基极，pnp型晶体管t3的集电极通过定值电阻r10与npn型三极管q3的并联电路连接至电源模块1的稳压直流电源vcc，pnp型晶体管t3的发射极直接入大地gnd，定值电阻r11的一端为驱动控制电路c的b3端，另一端与定值电阻r12和pnp型三极管q6的并联电路串联，pnp型三极管q6的集电极与npn型三极管q3的发射极相连接，pnp型三极管q6的发射极直接接入大地gnd；驱动控制电路中的a1引脚、a2引脚、a3引脚与控制模块2中单片机模块中的pwm驱动信号相接，b1引脚、b2引脚、b3引脚与控制模块2中单片机模块中的i/o口相连接。

所述滤波电路15包括电阻r15、r16、r17、r18、r19、电容c6、c7、c8、放大器q13；其中电阻r15一端与电容c6的一端相连接作为滤波电路15的输入端，与超声波测距模块7中超声波接收器20的输出端相连，电阻15另一端与电阻r16的一端相连接，电阻r16的另一端与放大器q13的“-”级相连接，电容c6的另一端与电阻r17的一端、电容c7的一端相连，电容c7的另一端与电阻r16的另一端、放大器q13的“-”级相连接，电阻r17的另一端与电阻r19的一端相连接，电阻r19的另一端与电阻r18的一端、放大器q13的“+”级相连接，电阻r18的另一端直接接入大地gnd，电容c8的一端与电阻r15的一端、电阻r16的一端相连，电容c8的另一端直接接入大地gnd，放大器q13的基极作为滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接。

所述无线通信模块4采用通用的2.4g无线通讯模块。

所述姿态测量模块5采用mpu6050传感器、hmc5883l三轴地磁传感器罗盘，mpu6050传感器整合了六轴运动跟踪设备，包括三轴陀螺仪、三轴加速度传感器。

所述防撞结构6包括防护罩17、防护网18；其中防护罩17采用含有1-3％缬氨酸薯蓣皂苷元酯的塑料外壳，防护网18所用网线的线芯采用特制合成多路纤维束，网线外层采用特制螺旋编制合成纤维，防撞结构的绕制以羽毛球拍的球拍线与球拍体绕制的方式绕制。

所述超声波测距模块7包括超声波发射器19、放大电路12、超声波接收器20、升压电路13、滤波电路15、超声波测距模块外壳21；其中，超声波发射器19的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21无缝连接，超声波接收器20的底部通过聚餐酸酯和硅胶与超声波测距模块外壳21连接再和超声波发射器19所在同一平面无缝连接，超声波发射器19发射端与超声波接收器20的接收端与所在平面成90度角垂直向外；超声波发射器19的下方设有放大电路12，且超声波发射器19与放大电路12输入端相连接，放大电路12的输出端与控制模块2中单片机模块相连接；超声波接收器20下方设有升压电路13、滤波电路15，且超声波接收器20与升压电路13输入端相连接，升压电路13的输出端与滤波电路15的输入端相连接，滤波电路15的输出端与控制模块2中单片机模块相连接。

所述外围辅助设备接口模块8采用四线制i2c扩展板。

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