【技术实现步骤摘要】
一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统
本专利技术属于高空喷涂
，具体涉及一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统。
技术介绍
众所周知，随着社会的进步，建筑物的高度越来越高，因此空中喷涂工作的危险系数越来越高。目前，空中喷涂作业还是采用人工工作的方式，长时间的高度紧张及体力劳动会让人们更加疲惫，一不留神事故就有可能发生。尤其是人在空中活动时可以会不小心导致空中作业工具掉落，这对地面上的人员也是一个无法预判的危险。如果是炎热的夏季或者是喷涂一些特殊成分的涂料等工作场合，空中作业的危险性则更高。随着工业生产和日常生活中高空作业的需求量逐年攀升，在大型船舶的清洗与防腐喷涂、建筑物的外墙喷涂、钢结构工业厂房喷涂、工业烟囱喷涂等领域急需大量的高空喷涂技术工人，然而我国有意愿从事高空作业的90后工人占比尚不足一成，明显难以满足实际工程需要。目前传统高空作业的解决方案为由人工主导并配合曲臂车、脚手架、升降机和吊装绳索等辅助设备完成，并且传统人工手动喷涂的方式存在用工量大、工作效率低、劳动强度大、易受环境干扰、安全事故率高、设备租赁成本高、作业质量一致性差等诸多难题。因此急需通过人工智能技术改变传统的人工劳动密集型作业方式，研发新型专用于高空喷涂的无人机，以实现“机器换人”。利用机械智能化喷涂代替人工手动喷涂将是未来高空喷涂行业发展的必然趋势。无人机因其尺寸较小、重量较轻、能够携带一定的载荷，具备自主导航飞行能力，并且可以在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。因此在军事、工业、农工业等都有着很多好的应用。
【技术保护点】
1.一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统，包括无人机本体（1）、机载控制系统和地面控制平台（9）；其特征在于：/n所述无人机本体（1）包括机架（1-1）和动力组件（1-6），所述机架（1-1）包括上中心板（111）和下中心板（112），动力组件（1-6）由多个围绕机架（1-1）设置的旋翼部件组成，在动力组件（1-6）的外侧设置有圆环形保险杠（1-4）；在上中心板（111）上端面设置有机载机械臂（2），机载机械臂（2）自由端设置有电动喷枪（3），用于对目标物体进行多角度喷涂；/n所述机载控制系统包括飞控模块（100）和机械臂控制模块（200），所述飞控模块（100）包括飞行控制器（101）、薄膜式压力传感器（102）、飞行避障传感器（103）和全景飞行摄像头（104），薄膜式压力传感器（102）、飞行避障传感器（103）和全景飞行摄像头（104）的信号输出端与飞行控制器（101）连接；/n所述薄膜式压力传感器（102）设置在机载机械臂（2）与上中心板（111）的连接处；用于获取的机载机械臂（2）对无人机本体（1）的压力值，并将获取的压力值信息发送给飞行控制器（101）；所述飞行控制器（...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统，包括无人机本体（1）、机载控制系统和地面控制平台（9）；其特征在于：
所述无人机本体（1）包括机架（1-1）和动力组件（1-6），所述机架（1-1）包括上中心板（111）和下中心板（112），动力组件（1-6）由多个围绕机架（1-1）设置的旋翼部件组成，在动力组件（1-6）的外侧设置有圆环形保险杠（1-4）；在上中心板（111）上端面设置有机载机械臂（2），机载机械臂（2）自由端设置有电动喷枪（3），用于对目标物体进行多角度喷涂；
所述机载控制系统包括飞控模块（100）和机械臂控制模块（200），所述飞控模块（100）包括飞行控制器（101）、薄膜式压力传感器（102）、飞行避障传感器（103）和全景飞行摄像头（104），薄膜式压力传感器（102）、飞行避障传感器（103）和全景飞行摄像头（104）的信号输出端与飞行控制器（101）连接；
所述薄膜式压力传感器（102）设置在机载机械臂（2）与上中心板（111）的连接处；用于获取的机载机械臂（2）对无人机本体（1）的压力值，并将获取的压力值信息发送给飞行控制器（101）；所述飞行控制器（101）安装在上中心板（111）和下中心板（112）之间，用于通过薄膜式压力传感器（102）的压力值变化，判断出机载机械臂（2）底端对于无人机本体（1）的反作用力大小和方向，以实现无人机稳定悬停；
所述飞行避障传感器（103）设置有若干个，且沿圆环形保险杠（1-4）的环形长度方向均匀分布，用于采集周围环境的避障数据，并将避障数据发送给飞行控制器（101），所述飞行控制器（101）；用于根据获取的避障数据计算出无人机需要进行的避障动作，以实现无人机飞行过程中的自动避障；
所述机械臂控制模块（200）包括机械臂控制器（201）、喷涂控制阀门（204）、喷涂避障传感器（202）和机载六维力传感器（205）；喷涂避障传感器（202）和机载六维力传感器（205）的信号输出端与机械臂控制器（201）连接；
所述喷涂控制阀门（204），设置在喷头（3-1）尾端，用于接收来自机械臂控制器（201）的控制信号，并通过阀门开度来控制喷头（3-1）处的喷涂流量；所述喷涂避障传感器（202）设置在电动喷枪（3）的喷头（3-1）下侧；用于防止喷涂作业时喷头（3-1）与待喷涂物发生碰撞；所述机载六维力传感器（205）设置在机载机械臂（2）的关节处，用于获取机械臂关节位置的作用力大小和方向。
2.如权利要求1所述的一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统，其特征在于：所述机载控制系统还包括图像处理器（301）和无线图传模块一（302），图像处理器（301）和无线图传模块一（302）均设置在上中心板（111）和下中心板（112）之间，所述图像处理器（301）的信号输入端分别与全景飞行摄像头（104）和喷涂摄像头（203）信号连接；
全景飞行摄像头（104）分布于上中心板（111）、下中心板（112）和保险杠（1-4）上，用于实现无人机飞行空间状态的全方位拍摄，并将获取到的飞行空间状态信息发送给图像处理器（301）；所述喷涂摄像头（203），设置在喷头（3-1）上侧；用于实时采集喷涂作业的画面，并将喷涂作业的画面发送给图像处理器（301）；所述图像处理器（301）的信号输出端与无线图传模块一（302）连接，无线图传模块一（302）与地面控制平台（9）的无线图传模块二（902）实现无线数据传输。
3.如权利要求2所述的一种带有机载机械臂无人机的喷涂控制系统，其特征在于：所述地面控制平台（9）上还设置有中央处理器（901）、地面机械臂（903）、语音采集单元（904）、显示屏（905）、无线数传模块二（906）和地面六维力传感器（907），其中无线图传模块二（902）、地面机械臂（903）、语音采集单元（904）和地面六维力传感器（907）的信号输出端分别与中央处理器（901）信号连接，中央处理器（901）的信号输出端与显示屏（905）连接，
地面机械臂（903），与机载机械臂（2）具有相同的自由度，用于根据地面机械臂（903）控制机载机械臂（2）同步进行相同的动作，以实现远程人工操控喷涂；
语音采集单元（904），用于人控方式下将采集到的语音进行处理后，发送给中央处理器（901），中央处理器（901）对接收到的语音进行识别，并转换成相应的操作指令，将这些指令传送给无人机的飞控模块（100）进行相应的飞行动作；
显示屏（905），用于显示无人机本体（1）和机载机械臂（2）的三维空间状态信息以及喷涂情况；
地面六维力传感器（907），设置在地面机械臂（903）的关节处，用于通过地面操作人员操作地面机械臂（903）的动作进行记忆，将地面操作人员对地面机械臂（903）的每个部位施加力的大小和方向，通过无线数传模块二（906）发送给机械臂控制器（201），从而控制机载机械臂（2）实现相同的喷涂动作；
中央处理器（901）；通过无线数传模块二（906）、无线数传模块一（303）分别与飞控模块（100）和机械臂控制模块（200）实现无线数据传输。
技术研发人员：张森，冯振宗，庄智强，李晓强，黄怡航，王展，吕进锋，邵敬平，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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