[发明专利]一种无人机抓取目标物体的方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种无人机抓取目标物体的方法，其特征在于，包括：

实时获取目标物体与无人机之间的相对位置信息；

所述实时获取目标物体与无人机之间的相对位置信息，包括：

分别确定目标物体在无人机装载的双目相机对应的左、右两个成像平面上的成像点对应的横坐标；

基于所述横坐标计算目标物体在所述左、右两个成像平面上的成像点之间的距离；

根据所述左、右两个成像平面之间存在的几何关系，结合双目相机的参数以及所述成像点之间的距离，计算所述目标物体与无人机之间的相对深度信息；

其中，所述双目相机的参数包括相机焦距以及摄像头中心距；

根据所述相对位置信息确定无人机追踪目标物体的规划路径；

所述根据所述相对位置信息确定无人机追踪目标物体的规划路径，包括：

根据所述相对深度信息基于预先设计的动态轨迹规划，实时计算无人机追踪目标物体的规划路径；

其中，所述预先设计的动态轨迹规划为：

x_d(t)＝Δx(t)exp(-w₁*t)+∫v_Txdt

y_d(t)＝Δy(t)exp(-w₂*t)+∫v_Tydt

z_d(t)＝Δz(t)exp(-w₃*t)+∫v_Tzdt+ρ；

x_d(t)、y_d(t)、z_d(t)分别表示无人机在x、y、z方向上的规划路径，t表示时间，Δx(t)、Δy(t)、Δz(t)为目标物体与无人机之间的相对深度信息，w₁、w₂、w₃为系统的控制参数，v_Tx、v_Ty、v_Tz分别为目标物体在x、y、z方向上的移动速度，当所述目标物体为静止目标物体时，v_Tx、v_Ty、v_Tz均为0，ρ为目标物体的高度；

控制所述无人机基于所述规划路径追踪所述目标物体；

当无人机与所述目标物体之间的相对距离达到设定阈值时，控制无人机以及机械臂动作以抓取所述目标物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述目标物体为移动目标物体时，所述根据所述相对位置信息确定无人机追踪目标物体的规划路径之前，还包括：

通过无人机装载的光流传感器计算得到目标物体在x、y、z方向上的移动速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当无人机与所述目标物体之间的相对距离达到设定阈值时，控制无人机以及机械臂动作以抓取所述目标物体，包括：

当无人机与所述目标物体之间在x方向以及y方向的相对距离达到第一设定阈值时，控制无人机的机械臂调整状态，以做好抓取准备；

当无人机的机械臂调整状态完成时，控制无人机下降；

当无人机下降到设定高度，且无人机与所述目标物体之间在x方向以及y方向的相对距离达到第一设定阈值时，控制无人机及机械臂抓取所述目标物体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制无人机及机械臂抓取所述目标物体，包括：

基于自适应滑膜控制算法控制无人机及机械臂抓取所述目标物体，其中，控制无人机及机械臂抓取所述目标物体的控制量包括：

q_k′＝q_d′+λe

其中，F表示无人机的升力，τ_x、τ_y和τ_z分别表示无人机在无人机机体坐标系下关于x、y、z三轴的三个扭矩，τ_n×1为无人机机械臂上n个电机的转动角度的控制量、R、Q、I分别为系统的转换矩阵,θ_d、为无人机的横滚角和俯仰角，Ψ为无人机的偏航角，为系统矩阵的预测估计，A，K为系统的正定增益矩阵，s表示滑膜面，q_d为无人机机械臂复合系统的预期状态矩阵，λ为正定矩阵，e为无人机机械臂复合系统的实际状态与预期状态之间的误差矩阵。