一种视觉辅助清洗的无人机系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机领域，公开了一种视觉辅助清洗的无人机系统，包括机身、机臂、电机、螺旋桨、起落架、供电模块、电子调速器、飞行控制器、飞行遥控器、视觉处理模块、清洗模块、地面监测站以及抗回冲力模块。本发明专利技术通过抗回冲力模块自动抵消清洗模块清洗时产生的回冲力，而且不需要额外计算回冲力的大小和方向，避免了由于回冲力的影响导致无人机无法正常清洗的情况，提高了清洗效率，而且整个系统结构简单，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种视觉辅助清洗的无人机系统
本专利技术涉及无人机领域，具体地，涉及一种视觉辅助清洗的无人机系统。
技术介绍
处于高空中的装置如输电线路、绝缘子、玻璃等长期暴露在环境中，受到风吹、雨水冲刷、磁场等的作用，装置表面会积累大量的污染物，影响正常的工作和美观，可能造成意想不到的事故。在停电条件下需要人工登高手动擦拭清洗，这种方式有较高的人工成本，且工作人员的安全得不到保障。近十年来，无人机广泛应用在电力巡检、灾害救援、包裹递送等领域，极大的方便了人们的生活，同时也为我们提供了新的解决问题的思路。然而，由于周围环境可能较为复杂，无人机在飞行过程中，可能会与障碍物发生碰撞，妨碍无人机的正常工作。随着计算机视觉的兴起，无人机搭载相机可以为其提供足够多的周围环境信息，增大了无人机的应用范围。无人机在冲洗物体时，在喷出液体的同时也会受到水流回冲力的影响，这种回冲力很容易使无人机的姿态发生偏移，影响无人机的正常冲洗，严重时会导致无人机丧失稳定性，发生意想不到后果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种视觉辅助清洗的无人机系统，该无人机系统能够抵消清洗时产生的回冲力。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种视觉辅助清洗的无人机系统，包括：机身；机臂，所述机臂设置有多个，多个所述机臂均匀分布于机身的周围；电机，所述电机设置于机臂远离机身的一端；螺旋桨，所述螺旋桨设置于电机的输出轴上，所述电机带动螺旋桨转动用于驱动机身起落；起落架，所述起落架有两个，分别分布于机身的两侧；供电模块，其用于对所述无人机供电；电子调速器，与电机相连接，用于调节电机的转速；飞行控制器，其用于控制所述无人机飞行；飞行遥控器，其用于控制所述飞行控制器从而控制所述无人机的飞行轨迹；视觉处理模块，其用于收集所述无人机周围的环境信息以及清洗对象的脏污程度；清洗模块，所述清洗模块设置于机身的下方，用于对所述清洗对象进行清洗；抗回冲力模块，所述抗回冲力模块包括：压电陶瓷，所述压电陶瓷设置于所述清洗模块上，当所述清洗模块对清洗对象进行清洗时，所述清洗模块对压电陶瓷产生会回冲力；十字支架，所述十字支架的中心与所述清洗模块垂直设置；小型电机，所述小型电机设置有四个，且四个小型电机分别设置于十字支架的四角，且每个小型电机的输出端均设置有小型旋翼；变换电路，所述变换电路的输入端与压电陶瓷相连，所述变换电路的输出端与小型电机相连；所述抗回冲力模块用于：当所述清洗模块喷水时会对无人机产生回冲力，所述回冲力的方向为沿着所述清洗模块，指向与所述清洗模块喷洒方向相反，所述回冲力对压电陶瓷产生压电信号，所述压电信号作为控制信号，输入所述变换电路，所述变换电路产生脉冲调制PWM信号，调节四个小型电机转速，四个小型电机产生沿着所述清洗模块方向的推力，抵消回冲力的影响。优选地，所述压电陶瓷在工作时满足关系式：m＝kiF；其中，m为压电信号，F为回冲力的大小，ki为压电系数；所述脉冲调制PWM信号为：ω＝f(m)；其中，ω为PWM信号，f为变换电路函数；所述小型电机根据PWM信号带动小型旋翼产生的推力为：Fi＝g(ω),i＝1,2,3,4；其中Fi为各个小型电机产生的力，g为PWM信号与推力的转换关系；各个小型电机产生的力Fi的合力与F的关系为：优选地，所述视觉处理模块包括设置于机身顶部的机载计算机以及高清图传器、设置于机身周围的五个高清相机。优选地，所述五个高清相机包括一个云台相机、两个单目相机、两个双目相机，其中所述云台相机设置在机身的前下方，所述两个单目相机分别安装在两个起落架前脚的相同位置处，所述两个双目相机分别设置在机身的左右两侧。优选地，所述无人机系统还包括地面监测站，其用于观看所述无人机周围的环境信息。优选地，所述清洗模块包括：水箱，其设置有多个，用于盛放清洗溶液；高压水泵，所述高压水泵的输入端通过水管与电磁阀和水箱连接；喷杆，所述喷杆的一端设置有喷头，高压水泵的输出端通过水管与喷杆连接，喷洒时，清洗溶液由水管进入喷杆再从喷头喷出；舵机，设置于机身上，与喷杆远离喷头的一端相连，用于控制喷杆的角度；喷洒控制器，其用于控制舵机调节喷杆的角度、控制喷水的开始和结束以及切换工作水箱；喷洒遥控器，其用于对喷洒控制器发送指令，从而控制舵机调节喷杆的角度、控制喷水的开始和结束以及切换工作水箱。优选地，所述机身的底部设置有第三安装板，两个所述起落架之间设置有第四安装板，所述第三安装板与第四安装板之间通过多个支柱连接形成多个容置空间，所述容置空间用于容纳水箱。优选地，所述水箱设置为四个，且四个水箱成X形分布，对角线方向的两个水箱用水管彼此连接在一起，所述水箱的进水口位于所述无人机的外侧。优选地，所述机身的顶部设置有两层安装板，分别为第一安装板和第二安装板，所述两层安装板通过螺钉连接在一起并固定在机身上，多个所述机臂的一端设置于所述两层安装板之间。优选地，所述供电模块包括设置于机身中部两侧电池槽内的电池。本专利技术通过抗回冲力模块自动抵消清洗模块清洗时产生的回冲力，而且不需要额外计算回冲力的大小和方向，避免了由于回冲力的影响导致无人机无法正常清洗的情况，提高了清洗效率，而且整个系统结构简单，自动化程度高。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了本专利技术的一实施方式的无人机系统结构示意图；图2示出了本专利技术图1的仰视图；图3示出了本专利技术图1的左视图；图4示出了本专利技术的一实施方式的抗回冲力模块结构示意图；图5示出了本专利技术的一实施方式抗回冲力模块的工作流程框图；图6示出了本专利技术的一实施方式无人机系统的工作流程框图。图中：1、机身2、机臂3、电机4、螺旋桨5、起落架6、压电陶瓷7、十字支架8、小型电机9、小型旋翼10、变换电路11、机载计算机12、水箱13、高压水泵14、喷杆15、喷头16、第三安装板17、第四安装板18、第一安装板19、第二安装板20、电池21、保护罩具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1示出了本专利技术的一实施方式的无人机系统结构示意图；图2示出了本专利技术图1的仰视图；图3示出了本专利技术图1的左视图；请参照图1-3，本实施例公开了一种视觉辅助清洗的无人机系统，包括机身1、机臂2、电机3、螺旋桨4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉辅助清洗的无人机系统，其特征在于，包括：/n机身(1)；/n机臂(2)，所述机臂(2)设置有多个，多个所述机臂(2)均匀分布于机身(1)的周围；/n电机(3)，所述电机(3)设置于机臂(2)远离机身(1)的一端；/n螺旋桨(4)，所述螺旋桨(4)设置于电机(3)的输出轴上，所述电机(3)带动螺旋桨(4)转动用于驱动机身(1)起落；/n起落架(5)，所述起落架(5)有两个，分别分布于机身(1)的两侧；/n供电模块，其用于对所述无人机供电；/n电子调速器，与电机(3)相连接，用于调节电机(3)的转速；/n飞行控制器，其用于控制所述无人机飞行；/n飞行遥控器，其用于控制所述飞行控制器从而控制所述无人机的飞行轨迹；/n视觉处理模块，其用于收集所述无人机周围的环境信息以及清洗对象的脏污程度；/n清洗模块，所述清洗模块设置于机身(1)的下方，用于对所述清洗对象进行清洗；/n抗回冲力模块，所述抗回冲力模块包括：/n压电陶瓷(6)，所述压电陶瓷(6)设置于所述清洗模块上，当所述清洗模块对清洗对象进行清洗时，所述清洗模块对压电陶瓷(6)产生会回冲力；/n十字支架(7)，所述十字支架(7)的中心与所述清洗模块垂直设置；/n小型电机(8)，所述小型电机(8)设置有四个，且四个小型电机(8)分别设置于十字支架(7)的四角，且每个小型电机(8)的输出端均设置有小型旋翼(9)；/n变换电路(10)，所述变换电路(10)的输入端与压电陶瓷(6)相连，所述变换电路(10)的输出端与小型电机(8)相连；/n所述抗回冲力模块用于：/n当所述清洗模块喷水时会对无人机产生回冲力，所述回冲力的方向为沿着所述清洗模块，指向与所述清洗模块喷洒方向相反，所述回冲力对压电陶瓷(6)产生压电信号，所述压电信号作为控制信号，输入所述变换电路(10)，所述变换电路(10)产生脉冲调制PWM信号，调节四个小型电机(8)转速，四个小型电机(8)产生沿着所述清洗模块方向的推力，抵消回冲力的影响。/n...

【技术特征摘要】
1.一种视觉辅助清洗的无人机系统，其特征在于，包括：
机身(1)；
机臂(2)，所述机臂(2)设置有多个，多个所述机臂(2)均匀分布于机身(1)的周围；
电机(3)，所述电机(3)设置于机臂(2)远离机身(1)的一端；
螺旋桨(4)，所述螺旋桨(4)设置于电机(3)的输出轴上，所述电机(3)带动螺旋桨(4)转动用于驱动机身(1)起落；
起落架(5)，所述起落架(5)有两个，分别分布于机身(1)的两侧；
供电模块，其用于对所述无人机供电；
电子调速器，与电机(3)相连接，用于调节电机(3)的转速；
飞行控制器，其用于控制所述无人机飞行；
飞行遥控器，其用于控制所述飞行控制器从而控制所述无人机的飞行轨迹；
视觉处理模块，其用于收集所述无人机周围的环境信息以及清洗对象的脏污程度；
清洗模块，所述清洗模块设置于机身(1)的下方，用于对所述清洗对象进行清洗；
抗回冲力模块，所述抗回冲力模块包括：
压电陶瓷(6)，所述压电陶瓷(6)设置于所述清洗模块上，当所述清洗模块对清洗对象进行清洗时，所述清洗模块对压电陶瓷(6)产生会回冲力；
十字支架(7)，所述十字支架(7)的中心与所述清洗模块垂直设置；
小型电机(8)，所述小型电机(8)设置有四个，且四个小型电机(8)分别设置于十字支架(7)的四角，且每个小型电机(8)的输出端均设置有小型旋翼(9)；
变换电路(10)，所述变换电路(10)的输入端与压电陶瓷(6)相连，所述变换电路(10)的输出端与小型电机(8)相连；
所述抗回冲力模块用于：
当所述清洗模块喷水时会对无人机产生回冲力，所述回冲力的方向为沿着所述清洗模块，指向与所述清洗模块喷洒方向相反，所述回冲力对压电陶瓷(6)产生压电信号，所述压电信号作为控制信号，输入所述变换电路(10)，所述变换电路(10)产生脉冲调制PWM信号，调节四个小型电机(8)转速，四个小型电机(8)产生沿着所述清洗模块方向的推力，抵消回冲力的影响。


2.根据权利要求1所述的视觉辅助清洗的无人机系统，其特征在于，所述压电陶瓷(6)在工作时满足关系式：
m＝kiF；
其中，m为压电信号，F为回冲力的大小，ki为压电系数；
所述脉冲调制PWM信号为：
ω＝f(m)；
其中，ω为PWM信号，f为变换电路函数；
所述小型电机(8)根据PWM信号带动小型旋翼(9)产生的推力为：
Fi＝g(ω),i＝1,2,3,4；
其中Fi为各个小型电机产生(8)的力，g为PWM信号与推力的转换关系；
各个小型电机产生(8)的力Fi的合力与F的关系为：

【专利技术属性】
技术研发人员：万能，汪晓，常征，宁彦，郭可贵，季海波，尹悦，张阳，朱兆华，刘鑫，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司检修分公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34