[發(fā)明專利]一種無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910704885.6
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110481356A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉樹芬;蘇成悅;任開眾;廖宗堅;何雷
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B60L53/16
• 分類號: B60L53/16;B60L53/37;B64F1/00;H01R13/02;H01R24/00
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所
• 代理人: 楊曉松<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)械手、充電執(zhí)行件、充電接觸件以及系統(tǒng)控制模塊，所述充電執(zhí)行件設(shè)置在機(jī)械手的末端，所述充電接觸件設(shè)置在無人機(jī)上；其中，還包括圖像識別定位模塊，該圖像識別定位模塊包括設(shè)置在充電執(zhí)行件對應(yīng)處的攝像機(jī)以及圖像處理模塊，所述攝像機(jī)與圖像處理模塊連接，所述圖像處理模塊與系統(tǒng)控制模塊連接，所述無人機(jī)上設(shè)有標(biāo)識塊；當(dāng)圖像識別定位模塊識別到標(biāo)識塊所在位置時，所述系統(tǒng)控制模塊控制機(jī)械手帶動充電執(zhí)行件與充電接觸件對準(zhǔn)并接觸進(jìn)行充電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識別定位模塊還包括全局相機(jī)，該全局相機(jī)設(shè)置在機(jī)械手附近的連接桿上，且該全局相機(jī)與圖像處理模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述全局相機(jī)設(shè)置在無人機(jī)降落范圍的中心處，且全局相機(jī)由三個120度廣角攝像頭組成，120度廣角攝像頭通過拍攝三個不同方向的視場組成全局視野，實(shí)現(xiàn)對充電平臺的全局拍攝和定位。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械手上設(shè)有用于驅(qū)動連接桿作豎向運(yùn)動的豎向驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電執(zhí)行件包括夾緊組件以及驅(qū)動夾緊組件閉合或分離的夾緊驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述夾緊組件由兩個夾緊件構(gòu)成，且兩個夾緊件的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有正極導(dǎo)電件和負(fù)極導(dǎo)電件；所述充電接觸件包括正電極和負(fù)電極，所述正電極和負(fù)電極分別設(shè)置在機(jī)架的兩側(cè)；充電時，所述夾緊驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動夾緊組件閉合，且夾緊組件上的正極導(dǎo)電件與正電極接觸，負(fù)極導(dǎo)電件與負(fù)電極接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電接觸件設(shè)置在無人機(jī)的起落架上，且所述充電接觸件包括正電極、負(fù)電極以及接地電極，所述正電極、負(fù)電極以及接地電極沿豎向方向設(shè)置在起落架的其中一個支撐桿上；所述充電執(zhí)行件由機(jī)械手爪構(gòu)成，該機(jī)械手爪包括有三個機(jī)械手指，所述三個機(jī)械手指的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有正極導(dǎo)電件、負(fù)極導(dǎo)電件以及接地導(dǎo)電件。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械手爪上的正極導(dǎo)電件、負(fù)極導(dǎo)電件以及接地導(dǎo)電件的寬度均比無人機(jī)上的充電接觸件的正電極、負(fù)電極以及接地電極之間的間距小，且機(jī)械手爪上的三個機(jī)械手指的間距與充電接觸件上的三個電極相互對應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)機(jī)架上設(shè)有凹型的充電接頭，該充電接頭與無人機(jī)的蓄電池連接，所述充電接頭構(gòu)成充電接觸件；所述充電執(zhí)行件上設(shè)有兩個分別向兩外側(cè)延伸的彈性充電塊。

9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8任一項所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)無人機(jī)降落在指定的降落范圍內(nèi)后，攝像機(jī)對降落范圍內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行拍攝，并傳輸?shù)綀D像處理模塊中，持續(xù)尋找無人機(jī)以及無人機(jī)上的標(biāo)識塊；

(2)當(dāng)圖像處理模塊確認(rèn)標(biāo)識塊的位置后，將標(biāo)識塊的位置信息傳輸?shù)较到y(tǒng)控制模塊中，系統(tǒng)控制模塊控制機(jī)械手向無人機(jī)上的標(biāo)識塊的位置移動；移動過程中，攝像機(jī)以及圖像處理模塊持續(xù)對標(biāo)識塊進(jìn)行拍攝和識別，確保機(jī)械手上的充電執(zhí)行件與無人機(jī)上的充電接觸件對準(zhǔn)；

(3)系統(tǒng)控制模塊控制機(jī)械手上的充電執(zhí)行件與無人機(jī)上的充電接觸件對準(zhǔn)后，繼續(xù)控制機(jī)械手向前移動，使得充電執(zhí)行件與無人機(jī)的充電接觸件接觸，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的充電；

(4)當(dāng)無人機(jī)充電完成后，系統(tǒng)控制模塊控制機(jī)械手返回移動，離開無人機(jī)，完成無人機(jī)的自動充電。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無人機(jī)的機(jī)械手充電方法，其特征在于，無人機(jī)降落在充電平臺后，先通過全局相機(jī)對整個降落范圍進(jìn)行拍攝，并由圖像處理模塊進(jìn)行識別，快速尋找無人機(jī)以及無人機(jī)上的標(biāo)識塊的位置，系統(tǒng)控制模塊控制機(jī)械手快速移動到無人機(jī)的附近處；隨后再通過攝像機(jī)和圖像處理模塊對標(biāo)識塊進(jìn)行持續(xù)的拍攝以及識別，在系統(tǒng)控制模塊的控制下，讓充電執(zhí)行件精準(zhǔn)地與無人機(jī)的充電接觸件接觸，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的充電。