[發明專利]一種空中作業機器人

在審

• 申請號: 201711097058.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107891975A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 徐彬;張一博;項昌樂;馬罡
• 申請（專利權）人: 酷黑科技（北京）有限公司;北京理工大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/20;B64C39/02;B64D47/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

1.一種空中作業機器人，其特征在于，包括：涵道、旋翼系統、機身、機械臂系統以及陀螺增穩裝置；

其中，所述涵道采用縱向雙涵道形式，兩個涵道分別對稱設置在所述機身沿縱向的前后兩側；所述旋翼系統包括前旋翼系統以及后旋翼系統，所述前旋翼系統與所述后旋翼系統分別對應設置在前后兩個涵道內；通過所述旋翼系統實現對機體姿態的控制；

所述機械臂系統位于所述機身下方，作業狀態時從所述機身的側方伸出進行作業；

所述陀螺增穩裝置設置在機身平臺上方位置處，用于在空中作業機器人擾動抑制模式開啟時，通過提供的控制力矩抑制作業過程擾動對空中作業機器人的干擾。

2.如權利要求1所述的空中作業機器人，其特征在于，所述陀螺增穩裝置包括：伺服驅動模塊、與所述伺服驅動模塊相連的陀螺裝置以及控制模塊；

其中，所述控制模塊用于獲取空中作業機器人平臺的當前擾動力矩，根據所述當前擾動力矩確定抑制擾動所需的陀螺裝置的進動角速度大小和方向，并生成驅動所述陀螺裝置產生相應控制力矩的驅動指令，發送至所述伺服驅動模塊；

所述伺服驅動模塊用于接收所述驅動指令，通過驅動所述陀螺裝置偏轉提供相應的控制力矩，以抑制當前瞬時擾動對空中作業機器人姿態的干擾。

3.如權利要求2所述的空中作業機器人，其特征在于，所述陀螺裝置包括雙軸飛輪、驅動電機；其中，所述雙軸飛輪為對稱飛輪，通過所述驅動電機帶動飛輪進行自轉，自轉方向相反。

4.如權利要求3所述的空中作業機器人，其特征在于，所述控制模塊包括：微處理器、角速度傳感器、伺服電機控制器；

其中，所述角速度傳感器用于：當空中作業機器人受到沿X軸軸向的擾動轉矩時，獲取X軸向角速度；

所述微處理器用于根據所述X軸向角速度確定抑制擾動所需的陀螺裝置中飛輪進動角速度的大小與方向，并輸出給所述伺服電機控制器；

所述伺服電機控制器用于根據所述進動角速度的大小與方向，生成發送至所述伺服驅動模塊的驅動指令。

5.如權利要求4所述的空中作業機器人，其特征在于，所述陀螺增穩裝置還包括：防松螺母，用于固定飛輪沿電機轉軸方向的自由度。

6.如權利要求5所述的空中作業機器人，其特征在于，所述陀螺增穩裝置還包括：裝置外殼，通過連接部件固定連接在所述機身平臺上。

7.如權利要求1至6任一項所述的空中作業機器人，其特征在于，所述旋翼系統包括上旋翼、下旋翼、上電機、下電機、支架、主梁、舵面、舵面偏轉舵機、舵面搖臂；

其中，所述上旋翼與所述下旋翼結構相同，共同固定于所述支架上，并與所述主梁相連；所述上電機與所述下電機共軸對置安裝，旋向相反；所述舵面偏轉舵機可帶動所述舵面偏轉，用于產生滾轉方向的控制力矩。

8.如權利要求1至6任一項所述的空中作業機器人，其特征在于，所述機械臂系統包括前臂、后臂、關節舵機、機械臂底座和作業模塊；

其中，所述機械臂底座與所述機身固連，所述關節舵機用于對機械臂的各個關節的運動進行控制，以驅動所述作業模塊達到指定位置。