[发明专利]一种直升机飞行驾驶机器人系统

说明书

本发明属于飞行器技术领域，公开了一种直升机飞行驾驶机器人系统，包括机身挂架、机身底板、伺服机构、机器人控制箱和视觉感知模块，所述伺服机构包括六自由度机械手、舵机机械臂和舵机机械腿。机身挂架安装于驾驶舱座位上，并内部具有容置机器人控制箱的空间；机身底板平放于直升机驾驶舱座位上；六自由度机械手用于控制直升机驾驶杆；舵机机械臂用于控制直升机总距杆；舵机机械腿用于控制直升机方向舵；视觉感知模块用于监视驾驶舱环境和舱外视景。本发明的机器人系统可以安装在直升机驾驶舱内，通过连接机器人执行机构和直升机操纵机构来独立飞行驾驶直升机，并且可以实现在不改装直升机的情况下直升机有人/无人模式的快速切换。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，特别涉及一种直升机飞行驾驶机器人系统。

背景技术

现有的有人飞行器无人化方法主要对有人飞行器进行改装，拆卸飞行器驾驶舱内操伺服机构，将飞控计算机接入飞行器控制系统，通过修改飞行器控制回路实现有人飞行器无人化和自动驾驶飞行。这种改装过程往往是不可逆的，且改造成本很大。相比之下，采用飞行器驾驶机器人的方式，将驾驶机器人安装在驾驶舱内并通过机器人执行机构控制飞行器操纵机构实现机器人驾驶有人飞行器，可以实现在不改装原有飞行器的前提下实现飞行器有人/无人模式快速、可逆切换，既可以独立驾驶飞行器，也可以辅助人类飞行员协同驾驶。

飞行器驾驶机器人作为一种新型的航空飞行器无人化设备，可以独立驾驶飞行器，目前国内尚无成熟可用的驾驶机器人系统方案。已有的驾驶机器人主要为汽车驾驶机器人，其广泛用于汽车研发和里程测试等场景。但汽车驾驶和飞行器操纵区别很大，其设计方法无法直接适用于飞行器驾驶机器人。

此外，驾驶机器人执行机构需要连接飞行器操纵机构末端实现飞行驾驶，直升机各操纵机构的工作空间、控制精度要求、响应速度要求差别大，使用单一的伺服方式难以满足直升机操纵驾驶要求，且机器人各执行机构间易产生干涉。并且不同型号直升机的驾驶舱布置和操纵机构位置也不相同，对于直升机驾驶机器人，传统的集成化的机器人设计方法会使其无法拓展应用到其他型号的直升机，适应性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在合理设计一套直升机飞行驾驶机器人系统，使其可以安装在直升机驾驶舱内，通过连接机器人执行机构和直升机操纵机构来独立飞行驾驶直升机，并且该直升机驾驶机器人可以实现在不改装直升机的情况下直升机有人/无人模式的快速切换。

为实现上述目的，本发明提供了一种直升机飞行驾驶机器人系统，包括机身挂架、机身底板、伺服机构、机器人控制箱和视觉感知模块，所述伺服机构包括六自由度机械手、舵机机械臂和舵机机械腿；

所述机身挂架安装于直升机驾驶舱座位靠背前侧，并且所述机身挂架内部具有容置所述机器人控制箱的空间；所述机身底板平放于直升机驾驶舱座位上且连接于所述机身挂架底端；所述六自由度机械手的底座连接于所述机身底板或所述机身挂架右侧，机械手末端连接于直升机驾驶杆；所述舵机机械臂包括第一舵机、第一臂和第二臂；所述第一舵机固连于所述机身挂架左侧；所述第一臂一端与所述第一舵机固连，另一端与所述第二臂一端固连；所述第二臂另一端与直升机总距杆固连；所述舵机机械腿包括第二舵机、第三臂和第四臂；所述第二舵机固连于所述机身底板左侧；所述第三臂一端与所述第二舵机固连，另一端与所述第四臂一端铰接连接；所述第四臂另一端与直升机方向舵固连；

所述机器人控制箱内置飞行控制模块和机器人伺服控制模块；所述机器人控制箱设有多个接口，所述多个接口包括电源接口、上位机接口、网卡接口和USB接口；所述电源接口用于连接外部电源为所述飞行控制模块和所述机器人伺服控制模块供电；所述上位机接口用于连接所述六自由度机械手并向其发送关节位置和运动指令；所述网卡接口用于连接计算机进行控制软件调试；所述USB接口用于调试所述六自由度机械手的控制脚本；

所述视觉感知模块包括驾驶舱环境监视摄像头和舱外视景监视摄像头，所述驾驶舱环境监视摄像头用于监视所述伺服机构的工作状态；所述舱外视景监视摄像头用于监视驾驶舱外部视景。