[發(fā)明專利]一種基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置及避障方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910310817.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN110045742B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜春雷;嚴(yán)開忠;宋子午;劉曉沖;馬國(guó)梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發(fā)明提供了一種基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置及避障方法，無(wú)人機(jī)包括紅外光發(fā)射與接收模塊、超聲波測(cè)距模塊、舵機(jī)與平面鏡旋轉(zhuǎn)裝置、主控芯片，所述避障方法如下：將紅外光發(fā)射與接收裝置安裝在無(wú)人機(jī)的前端機(jī)架臂末端處上方和后端機(jī)架臂末端處下方，四個(gè)紅外光發(fā)射與接收裝置經(jīng)障礙物反射的點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)矩形，即無(wú)人機(jī)的平面圖形，利用舵機(jī)與平面鏡的組合裝置，實(shí)現(xiàn)可以令紅外光沿著矩形對(duì)角線方向向外掃描出一定角度的功能，對(duì)掃描的距離結(jié)果進(jìn)行判斷，若所得距離信息均超過(guò)一定閾值，無(wú)人機(jī)即向相應(yīng)的對(duì)角線反向延長(zhǎng)線方向移動(dòng)，躲避過(guò)相應(yīng)的障礙物。紅外光發(fā)射與接收模塊相對(duì)于其他模塊來(lái)說(shuō)，價(jià)格便宜且符合大部分工作要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置及避障方法。

背景技術(shù)

在最近的幾年里，四旋翼無(wú)人機(jī)迅猛發(fā)展，但是無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些障礙物，我們需要無(wú)人機(jī)能夠自主避障，躲避過(guò)這些障礙，目前主要采用激光掃描雷達(dá)或雙目視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的自主避障功能，激光掃描雷達(dá)雖然工作效果比較好，但是價(jià)格較昂貴，提高了無(wú)人機(jī)整體的成本，而視覺技術(shù)容易受到惡劣環(huán)境條件的影響，不能滿足各種環(huán)境工作的需求。

此外傳統(tǒng)的避障方式可以分為兩類，一類為升高或降低無(wú)人機(jī)的飛行高度，另外一類為通過(guò)各種傳感器測(cè)量無(wú)人機(jī)與障礙物之間的距離，在距離障礙物較近時(shí)無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎。第一類避障方式無(wú)人機(jī)避障前與避障后的位置距離很遠(yuǎn)，只適用于對(duì)梯田或高層建筑的避障，而第二類避障方式只是簡(jiǎn)單的在無(wú)人機(jī)距離障礙物較近時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，過(guò)于笨重。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種成本較低且能實(shí)現(xiàn)小范圍避障的基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置及避障方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置，所述四旋翼無(wú)人機(jī)包括四個(gè)機(jī)架臂，其中每?jī)蓚€(gè)相鄰的機(jī)架臂相互垂直，所述裝置包括設(shè)置在第一前機(jī)架臂上方的第一前端紅外光發(fā)射與接收裝置和第一舵機(jī)與平面鏡裝置、第二前機(jī)架臂上方的第二前端紅外光發(fā)射與接收裝置和第二舵機(jī)與平面鏡裝置、第一后機(jī)架臂下方的第一后端紅外光發(fā)射與接收裝置和第三舵機(jī)與平面鏡裝置、第二后機(jī)架臂下方的第二后端紅外光發(fā)射與接收裝置和第四舵機(jī)與平面鏡裝置、超聲波模塊和主控芯片，其中每個(gè)舵機(jī)與平面鏡裝置包括一個(gè)舵機(jī)以及由所述舵機(jī)控制的平面鏡，所述平面鏡位于相應(yīng)的紅外光發(fā)射與接收裝置的前方，所述超聲波模塊以及每個(gè)紅外光發(fā)射與接收裝置以及每個(gè)舵機(jī)與所述主控芯片電連接。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括慣性傳感器。

進(jìn)一步地，所述慣性傳感器包括加速度計(jì)與陀螺儀。

根據(jù)上述所述的基于紅外光測(cè)距的四旋翼無(wú)人機(jī)避障裝置的避障方法，包括如下步驟：

步驟一，調(diào)整飛行狀態(tài)：調(diào)整四個(gè)平面鏡與無(wú)人機(jī)的飛行方向相同，第一舵機(jī)與平面鏡裝置中的平面鏡與水平方向所成角度為第二舵機(jī)與平面鏡裝置中的平面鏡與水平方向所成角度為第三舵機(jī)與平面鏡裝置中的平面鏡與水平方向所成角度為第四舵機(jī)與平面鏡裝置中的平面鏡與水平方向所成角度為其中a為垂直于飛行方向的兩個(gè)紅外光發(fā)射與接收裝置之間的距離，b為平行于飛行方向的兩個(gè)紅外光發(fā)射與接收裝置之間的距離，c為上、下兩個(gè)紅外光發(fā)射與接收裝置之間的高度差；

步驟二，超聲波模塊測(cè)量無(wú)人機(jī)高度信息，若高度h小于則升高無(wú)人機(jī)飛行高度直至高度h大于