[发明专利]一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，其特征在于：包括四旋翼飞行器(1)、混联检测平台(2)、被动式柔性探测头(3)、二自由度起落架(4)和视觉导航单元(5)；

其中，所述混联检测平台(2)通过螺栓与四旋翼飞行器(1)连接，所述视觉导航单元(5)安装于四旋翼飞行器(1)底部，多个所述二自由度起落架(4)均布在四旋翼飞行器(1)周侧且两者固定连接，所述被动式柔性探测头(3)与四旋翼飞行器(1)主体连接；

所述四旋翼飞行器(1)吊舱中分别安装有控制单元(6)、执行单元、报警单元、监控中心和监控传输设备；其中所述执行单元与控制单元相连，所述报警单元与控制单元的输出端相连；

所述控制单元(6)包括有控制四旋翼飞行器(1)的飞行运动控制子单元、控制二自由度起落架(4)的运动控制子单元和控制视觉导航单元(5)中云台(35)的运动控制子单元；所述监控中心包括航迹规划软件、数据分析软件和控制指令生成软件。

2.根据权利要求1所述的一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，其特征在于，所述四旋翼飞行器(1)包括有电调、上下设置的上底板(13)和下底板(14)，所述上底板(13)与下底板(14)之间通过多个支撑组架固定连接；

所述支撑组架由两支撑架(12)组成，两支撑架(12)之间固定有机臂(11)，所述机臂(11)远离四旋翼飞行器(1)的一端安装有电机底座(8)，所述电机底座(8)顶部安装有无刷电机(9)，所述无刷电机(9)输出端安装有碳素桨叶(10)；

所述下底板(14)底部固定有若干短架(7)，所述短架(7)底部固定有吊板，所述吊板与下底板(14)之间形成吊舱且吊舱内部设置有锂电池(15)。

3.根据权利要求1所述的一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，其特征在于，所述混联检测平台(2)包括有上下设置的弹簧上底座(20)和弹簧下底座(16)，所述弹簧上底座(20)与弹簧下底座(16)之间通过支架杆(17)固定连接；

所述弹簧上底座(20)周侧面安装有若干弹簧连接器(19)，所述弹簧下底座(16)上表面固定有若干连接块，所述连接块与弹簧连接器(19)之间连接有弹簧(18)；

所述弹簧上底座(20)上表面分别安装有防触球(22)和传感器支撑架(21)，所述防触球(22)位于传感器支撑架(21)内侧，且所述传感器支撑架(21)的凹槽中安装有传感器(23)。

4.根据权利要求2所述的一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，其特征在于，所述被动式柔性探测头(3)包括第一连接架(24)、超声波传感器(28)、耐磨头套(27)、第一伺服电机(26)和第一连杆(25)；

所述第一连接架(24)安装于下底板(14)底部，所述第一连接架(24)与耐磨头套(27)之间通过第一连杆(25)连接；所述超声波传感器(23)布置在耐磨头套(27)一端，耐磨头套(27)另一端与第一连杆(25)相连并通过第一伺服电机(26)驱动；

所述二自由度起落架(4)包括第二连接架(33)、第二连杆(32)、第三连杆(30)、第二伺服电机(31)和落地架(29)；所述第二连接架(33)安装于下底板(14)底部，所述第二连杆(32)和第三连杆(30)通过转动关节相连，所述落地架(29)与第三连杆(30)固定连接；

所述视觉导航单元(5)包括红外相机(34)、云台(35)和工控机，其中所述工控机由小型机载计算机、视觉处理软件和4TB存储硬盘组成。

5.根据权利要求4所述的一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，其特征在于，所述控制四旋翼飞行器(1)的飞行运动控制子单元包括无线数传模块、加速度计、气压计、陀螺仪和磁罗盘；

所述执行单元包括四旋翼飞行器(1)上的多个无刷电机(9)、二自由度起落架(4)上的多个第二伺服电机(31)、视觉导航单元(5)上的工控机和控制被动式柔性探测头(3)的第一伺服电机(26)；

所述报警单元包括有蜂鸣器和LED，所述监控中心包括有手机、移动笔记本电脑和监控室监控台。