[發明專利]一種作業型旋翼飛行機器人實時仿真系統

在審

• 申請號: 202110884455.4
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113486536A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 丁力;陽應琴
• 申請（專利權）人: 蘇州高翼鑫科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 蘇州博格華瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 32558
• 代理人: 張燕

本發明公開了一種作業型旋翼飛行機器人實時仿真系統，包括：機體子系統以及傳感器子系統，其特征在于：所述機體子系統包括機身子系統以及力和力矩子系統，所述力和力矩子系統通過對氣動力、重力、力矩等的調節，控制所述機身子系統包括的速度、姿態、位置、角速度等狀態，傳感器數據子系統收集所述機身子系統各項數據，通過控制系統以及通信子系統，將控制信號傳輸至執行器子系統，執行器子系統對力和力矩子系統進行調節從而改變機身姿態，本發明功能覆蓋了結構的選型、運動仿真、控制仿真、視覺定位仿真以及運動規劃，能夠模擬飛行機器人在實際環境下的運動狀態，可虛擬仿真與實際飛行相結合，為用戶提前預報飛行機器人的運動狀態。

技術領域

本發明涉及仿真系統，尤其涉及一種作業型旋翼飛行機器人實時仿真系統。

背景技術

仿真在現代飛行器的全壽命周期中有越來越重要的地位，而飛行器系統的多樣性和復雜性使得仿真軟件的開發日益復雜化，對軟件開發的要求也越來越高。傳統的建模和仿真系統開發方法已不能適應復雜軟件系統的開發要求，軟件質量難于保證，在開發過程中暴露的效率低下、結構混亂、重復性開發、可理解性和可維護性差等問題尤為突出，軟件的重用一直處于一個很低的水平；而面向對象方法則為克服這些問題提供了良好的技術手段。

飛行機器人具有廣闊的應用前景，主要體現在：1)能夠迅速抵達地面機器人無法進入的特殊環境(如火災、水災、地震災害現場)執行安裝或回收作業設備等精細任務；2)能夠實現對空中或地面目標的快速捕捉，從而可在極端環境、極端條件下完成對目標物的抓取任務；3)多臺旋翼飛行機器人協同作業，能夠完成較大負載的搬運、裝配任務。具體來說，旋翼飛行機器人是由旋翼飛行器加裝機械臂組成的系統，它能夠在三維空間中自由運動，具有垂直起降、定點懸停、靈活性高、機動性強等特點，可以替代人完成高危環境信息獲取與作業等任務。

然而在實際的飛行作業過程中，外界環境較為復雜，諸如風速，地形等都會對實際的飛行造成影響，在飛行作業過程中進行實時的調節需要極高的運算速率，當下還沒有一種能夠為用戶提前預報飛行機器人運動狀態的系統。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種作業型旋翼飛行機器人實時仿真系統。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種作業型旋翼飛行機器人實時仿真系統，包括：機體子系統以及傳感器子系統，其特征在于：所述機體子系統包括機身子系統以及力和力矩子系統，所述力和力矩子系統通過對氣動力、重力、力矩等的調節，控制所述機身子系統包括的速度、姿態、位置、角速度等狀態，傳感器數據子系統收集所述機身子系統各項數據，通過控制系統以及通信子系統，將控制信號傳輸至執行器子系統，執行器子系統對力和力矩子系統進行調節從而改變機身姿態。

本發明一個較佳實施例中，所述傳感器數據子系統至少包括GPS、加速度計、氣壓計、陀螺儀、相機、雷達。

本發明一個較佳實施例中，所述通信子系統至少包括SPI，I2C,CAN,PWM,AD/DA,UART。

本發明一個較佳實施例中，所述控制系統包括控制軟件系統以及三維環境子系統。

本發明一個較佳實施例中，所述傳感器數據子系統通過三維環境子系統進行數據處理后，再將處理后數據發送至控制系統。

本發明一個較佳實施例中，所述控制系統還包括測試持續系統，所述控制系統獲取的機身子系統各項數據，通過測試程序進行評估后，再傳輸至通信子系統。

本發明一個較佳實施例中，所述傳感器子系統至少包括Ubox N8N、MPU6050、MS5611、LiDAR。

本發明一個較佳實施例中，所述執行器子系統包括螺旋槳系統、舵機系統、引擎電機系統。

本發明一個較佳實施例中，所述螺旋槳系統包括螺旋槳、電機、電調、電池。