[發(fā)明專利]基于蝙蝠收發(fā)裝置的避障無人機

在審

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• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114379805A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 何為凱;王逸雯;鹿全禮;高翔;梁朝江;陳紀旸;張建成;趙宏南;陳振學;蹇木偉
• 申請（專利權）人: 山東交通學院;山東正中信息技術股份有限公司;山東省數(shù)字化應用科學研究院有限公司
• 主分類號: B64D47/00
• 分類號: B64D47/00;B64C39/02;G01S15/93;G01S15/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發(fā)明涉及基于蝙蝠收發(fā)裝置的避障無人機，包括位于無人機底部的超聲波接收裝置和超聲波發(fā)射機構，超聲波接收裝置和超聲波發(fā)射機構均與無人機的飛行控制器連接；超聲波發(fā)射機構包括連接在支撐件上的仿生鼻部和聲波發(fā)射器，仿生鼻部通過電動推桿與支撐件活動連接；超聲波接收裝置包括并列布置的至少兩組模擬外耳機構，每一組模擬外耳機構均通過支架連接在對應的六自由度平臺上，六自由度平臺通過伸縮桿連接在底座上。通過仿生鼻部和模擬外耳機構模仿蝙蝠發(fā)出和接收超聲波的器官，利用電動推桿帶動的仿生鼻部和六自由度平臺帶動的模擬外耳機構相配合，改變聲波的特性，能夠在不受外界環(huán)境的影響下實現(xiàn)無人機的避障。

技術領域

本發(fā)明涉及無人機技術領域，具體為基于蝙蝠收發(fā)裝置的避障無人機。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前，無人機飛行過程中通過各類手段實現(xiàn)避障，常見的如圖像識別避障、激光雷達避障等方式，這類方式一方面依賴較高的硬件基礎，另一方面對無人機的飛行環(huán)境要求較高，例如圖像識別避障需要在作業(yè)環(huán)境存在可見光的情況下，才能識別出飛行路線上存在的障礙物；而激光雷達避障雖然受外界可見光的影響較小，但需要無人機搭載多臺激光發(fā)射器用于獲取多個方向的距離信息，使得無人機攜帶的負載設備較多，同時信號的處理過程復雜，與此同時，激光雷達避障所發(fā)出的直線激光難以獲得小型障礙物與無人機之間的距離，容易造成避障失敗。

發(fā)明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供基于蝙蝠收發(fā)裝置的避障無人機，在無人機上搭載模仿蝙蝠鼻部和耳部的超聲波收發(fā)裝置，發(fā)射的聲波遇到障礙物會反射，而聲波的速度已知，只需獲取發(fā)射到接收的時間差，能夠得出所測量的距離，再結合聲波發(fā)射裝置和聲波接收裝置的相對距離，從而得到障礙物與無人機之間的實際距離，使無人機避障能夠不受外界環(huán)境影響。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的第一個方面提供基于蝙蝠收發(fā)裝置的避障無人機，包括位于無人機底部的超聲波接收裝置和超聲波發(fā)射機構，超聲波接收裝置和超聲波發(fā)射機構均與無人機的飛行控制器連接；

超聲波發(fā)射機構包括連接在支撐件上的仿生鼻部和聲波發(fā)射器，仿生鼻部通過電動推桿與支撐件活動連接；

超聲波接收裝置包括并列布置的至少兩組模擬外耳機構，每一組模擬外耳機構均通過支架連接在對應的六自由度平臺上，六自由度平臺通過伸縮桿連接在底座上。

電動推桿的固定端通過緊固件連接在支撐件上；電動推桿的活動端與仿生鼻部連接。

底座上設有天線用于接收無人機的控制信號。

仿生鼻部具有鞍狀葉部。

模擬外耳機構包括仿生外耳和仿生外耳下皮瓣。

伸縮桿位于底座和六自由度平臺之間的空間，通過伸縮桿的動作改變兩組模擬外耳機構相對于底座的高度。

每一組模擬外耳機構均設置在對應的外耳平臺上。

外耳平臺與模擬外耳機構底部活動連接；支架與模擬外耳機構背側的中心點活動連接。

與現(xiàn)有技術相比，以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：

1、通過仿生鼻部和模擬外耳機構模仿蝙蝠發(fā)出和接收超聲波的器官，利用電動推桿帶動的仿生鼻部和六自由度平臺帶動的模擬外耳機構相配合，改變聲波的特性，能夠在不受外界環(huán)境的影響下實現(xiàn)無人機的避障。

2、通過電動推桿帶動的仿生鼻部，改變仿生鼻部水平方向相對支撐件的距離，調節(jié)與聲波發(fā)射器的相對位置，從而增加所發(fā)出超聲波束的數(shù)量和強度，降低無人機避障所需的時間和能耗，同時在探測主方向的同時，還能夠探測主方向附近的空間。