[發(fā)明專利]一種用于核輻射環(huán)境的無人機與機器人監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811487890.8
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109764905A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 蔡杰進;唐智洪;王燁
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B64C39/02;B25J11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種用于核輻射環(huán)境的無人機與機器人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括：無人機平臺、機器人平臺、以及控制操作平臺；所述無人機平臺包括無人機動力系統(tǒng)、超聲波測距模塊、導航模塊和攝像模塊；所述機器人平臺包括機器人動力系統(tǒng)、控制模塊、自定位模塊、核輻射劑量探測裝置和數(shù)據(jù)采集模塊；所述控制操作平臺包括主控模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、上位機和人機交互界面；此外，所述無人機平臺、機器人平臺、以及控制操作平臺還各自包含一個無線通信模塊；

所述無人機平臺、機器人平臺、以及控制操作平臺通過各自的無線傳輸模塊進行相互通信；所述無人機平臺的無線傳輸模塊分別與所述無人機動力系統(tǒng)、攝像模塊及導航模塊連接，所述超聲波測距模塊與無人機動力系統(tǒng)連接；所述機器人平臺的數(shù)據(jù)采集模塊分別與機器人平臺的無線傳輸模塊、控制模塊、自定位模塊、核輻射劑量探測裝備、以及機器人動力系統(tǒng)連接；所述控制操作平臺的無線傳輸模塊與主控模塊連接，所述主控模塊與上位機通過數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述人機交互界面加載于上位機；

所述無人機平臺通過與主控模塊無線通信來控制無人機動力系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機的飛行、降落和懸停動作，并且在飛行過程中借助超聲波測距模塊進行障礙物探測，使得無人機能夠避免和障礙物發(fā)生碰撞；所述無人機平臺的導航模塊，用于定位無人機在輻射區(qū)域內的準確位置；所述無人機平臺的攝像模塊，用于采集輻射區(qū)域內環(huán)境地理信息；所述無人機平臺的無線傳輸模塊，用于向控制操作平臺實時傳輸環(huán)境地理信息；

所述機器人平臺通過與主控模塊無線通信來控制機器人動力系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人的前進、后退、停止動作；所述核輻射劑量探測裝置，用于在行進過程中測量環(huán)境輻射數(shù)據(jù)、溫度、濕度；所述機器人平臺的無線傳輸模塊，用于實時接收來自上位機修正后的環(huán)境地理信息，為機器人行進軌跡進行導航，以及用于傳輸所采集的環(huán)境輻射數(shù)據(jù)；所述自定位模塊用于定位機器人的測量位置；所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集自定位模塊的機器人定位信息和核輻射劑量探測裝置測量的環(huán)境溫濕數(shù)據(jù)和環(huán)境輻射數(shù)據(jù)；所述控制模塊，用于處理通過無線傳輸接收的上位機修正后的環(huán)境地理信息，并對機器人進行計算自主定位；

所述控制操作平臺的無線傳輸模塊，用于接收無人機探測的環(huán)境地理信息、無人機定位信息和機器人探測的環(huán)境溫濕數(shù)據(jù)、環(huán)境輻射數(shù)據(jù)、機器人定位信息，以及傳遞主控模塊的控制信息和上位機修正處理后的環(huán)境地理信息；所述主控模塊，用于控制無人機與機器人的行為；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于傳遞采集的信息和用戶操作指令；所述上位機，用于傳遞用戶操作指令，通過無線傳輸實時接收無人機探測的環(huán)境地理信息和無人機定位信息，并對環(huán)境地理信息進行修正，然后將修正后的環(huán)境地理信息通過無線傳輸傳遞至機器人平臺，進而實時接收機器人平臺采集的環(huán)境輻射測量數(shù)據(jù)和機器人定位信息，實現(xiàn)區(qū)域內的核環(huán)境監(jiān)測，呈現(xiàn)區(qū)域輻射分布圖；所述人機交互界面，用于輸入用戶操作指令到上位機，方便用戶對系統(tǒng)進行操控，實現(xiàn)信息的有效處理。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于核輻射環(huán)境的無人機與機器人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述控制操作平臺和無人機平臺的協(xié)作方式如下：

所述人機交互界面輸入設定需要探測的環(huán)境區(qū)域指令到上位機，上位機通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將環(huán)境區(qū)域指令發(fā)送到主控模塊；主控模塊根據(jù)環(huán)境區(qū)域指令通過無線通信控制無人機平臺動力系統(tǒng)，控制無人機飛行至環(huán)境區(qū)域指令中所要監(jiān)測的區(qū)域；在無人機飛行過程中，超聲波測距模塊進行障礙物的探測并將障礙物信息傳給無人機動力系統(tǒng)，使得無人機能夠避免和障礙物發(fā)生碰撞，準確地到達所需監(jiān)測的區(qū)域；無人機飛行過程中快速采集環(huán)境地理信息和自身定位信息，然后通過其無線傳輸模塊將采集的信息發(fā)送到控制操作平臺的無線傳輸模塊，該無線傳輸模塊將接收到的信息進行打包，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)缴衔粰C，所述上位機再對接收到的信息進行處理并對探測區(qū)域地形進行修正，將修正后的探測區(qū)域作為目標探測區(qū)域，然后操作人員通過人機交互界面設定機器人的目標探測區(qū)域到上位機。