[發(fā)明專利]一種無人機協同無人艇充電的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810305966.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108363405A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 張海濤;胡斌斌;劉彬;曹治國;趙金;蘇厚勝;許哲成;葛俊鋒;耿濤
• 申請（專利權）人: 廣東華中科技大學工業(yè)技術研究院;華中科技大學;廣東省智能機器人研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/04;G05D1/10;G05D13/62
• 代理公司: 東莞卓為知識產權代理事務所(普通合伙) 44429
• 代理人: 梁年順

本發(fā)明涉及無人應用技術領域，具體公開了一種無人機協同無人艇充電的方法及系統(tǒng)，包括：無人機采集無人艇圖像，解析無人艇的抓取裝置的相對位置和無人艇運動速度；控制無人機靠近抓取裝置，并使無人機懸停在抓取范圍內的一定高度；檢測無人機是否在抓取范圍內，若在范圍內則無人艇抓取無人機；否則無人機重新采集無人艇圖像；通過抓取裝置調節(jié)無人機位置，并進行無線充電。本發(fā)明通過利用無人機和無人艇協同控制技術，將無人艇的大容量電池對無人機進行充電，能大幅度提高無人機持續(xù)作業(yè)能力和作用范圍，同時解決了無人機充電需人工參與的問題，實現無人機全自主控制。

技術領域

本發(fā)明涉及無人應用技術領域，具體公開了一種無人機協同無人艇充電的方法及系統(tǒng)。

背景技術

無人機作為一種有動力、可控制、能攜帶多種任務設備、執(zhí)行多種任務并能重復使用的飛行器，可廣泛應用于監(jiān)測，偵查等領域，但受到電池技術和充電技術的限制，無人機持續(xù)工作時間極短，使得其在應用上受到了大大的制約。無人機飛行一段時間后就必須返回進行電能補充，而現有的無人機電能補充大多數都是采用換電池或插線充電來實現的，這樣操作較為麻煩，且無法實現無人機全自主控制。

因此，需要一種能解決上述問題的方法及裝置。

發(fā)明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無人機協同無人艇充電的方法及系統(tǒng)。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下方案。

一種無人機協同無人艇充電的方法，包括：

無人機采集無人艇圖像，解析無人艇的抓取裝置的相對位置和無人艇運動速度；

控制無人機靠近抓取裝置，并使無人機懸停在抓取范圍內的一定高度；

檢測無人機是否在抓取范圍內，若在范圍內則無人艇抓取無人機；否則無人機重新采集無人艇圖像；

通過抓取裝置調節(jié)無人機位置，并進行無線充電。

進一步地，所述無人機采集無人艇圖像，解析無人艇的抓取裝置的相對位置和無人艇運動速度，包括：

按一定時間間隔Δt采集無人艇在調試區(qū)域的圖像；

識別圖像中無人艇的位置和抓取裝置的標記點位置，解析出標記點在無人艇上的相對位置；

根據采集圖像中標記點的相對位置，差分計算出標記點的相對位移Δy＝y(tǒng)_t+Δt-y_t，其中y_t表示t時標記點的相對位置，y_t+Δt表示時間間隔Δt后標記點的相對位置；

根據相對位移解析出無人艇運動速度v＝Δy/Δt。

進一步地，，所述控制無人機靠近抓取裝置，包括：

依據標記點的相對位置、無人艇運動速度以及無人機GPS位置信息，計算無人機與標記點相對位置的誤差；

將誤差進行求導并代入無人機運動學方程，建立位置誤差跟蹤模型；

設計無人機的控制算法，獲得無人機到達期望軌跡的期望速度；

將期望速度和當前速度的差值代入無人機動力學模型，并利用反饋控制法獲得無人機期望的橫滾角R、俯仰角P、航偏角Y；

將橫滾角R、俯仰角P、航偏角Y代入角度與無人機電機控制轉化方程，解析出無人機電機的控制量；

調節(jié)無人機電機的控制量，使無人機以期望速度靠近抓取裝置。

進一步地，，所述控制算法為雙閉環(huán)PID控制算法、智能PID算法、LQR算法、非線性H無窮控制算法、魯棒控制方法或滑模控制算法。