一種基于多旋翼飛行器多向避障系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多旋翼飛行器多向避障系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人的不斷完善發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，單一固定于某一崗位工作的機(jī)器人并不能完全滿足各方面的需要，不能處理復(fù)雜的應(yīng)激變化。因此，20世紀(jì)80年代后期，許多國(guó)家有組織有計(jì)劃的開展了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的硏究。所謂的移動(dòng)機(jī)器人，就是一種具有高度自組織、自適應(yīng)、自規(guī)劃能力，適合于在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化，具有高精確度或繁重、危險(xiǎn)工作環(huán)境中作業(yè)的機(jī)器人。自主式移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在沒有人的參與控制且無需對(duì)環(huán)境作任何規(guī)定和改變的條件下，有目的的移動(dòng)并完成相應(yīng)設(shè)定任務(wù)。在自主移動(dòng)式智能機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)研究中，避障導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用是其研究的核心，也是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化及完全自主調(diào)節(jié)、控制的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]障礙物檢測(cè)是智能移動(dòng)機(jī)器人、智能汽車對(duì)周邊環(huán)境感知技術(shù)研究領(lǐng)域中的重要方面。隨著技術(shù)的發(fā)展以及利益的趨向，美國(guó)、日本、德國(guó)以及意大利等世界發(fā)達(dá)國(guó)家的很多研究機(jī)構(gòu)，陸續(xù)在該研究方向作了一定程度的探索和研究，并取得了很多有價(jià)值的研究成果。在我國(guó)，由于理論技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資金分配等因素限制，在智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域與世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在相當(dāng)大差距，只有為數(shù)不多研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域做出了一些的成果。
[0004]多旋翼飛行器作為人類科技發(fā)展的新型勞動(dòng)生產(chǎn)工具，因其體積小、重量輕、適合多平臺(tái)多空間使用具有很高的機(jī)動(dòng)性、可以執(zhí)行特種任務(wù)，在減輕勞動(dòng)負(fù)荷、提高生產(chǎn)率、解決特種作業(yè)難題、避免作業(yè)工人從事危險(xiǎn)、惡劣、繁重的工作等方面，顯示出極大的優(yōu)越性。因其活性和智能性等特點(diǎn)，在人們的生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用來越廣泛。隨之對(duì)其智能性，安全性提出的要求也越來越高。本發(fā)明針對(duì)當(dāng)操作員因疏忽或其他原因造成障礙物躲避不及時(shí)情況下及時(shí)智能減速，停止，避障。如果飛行器距障礙物小于安全距離時(shí)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒操作員注意，如果操作員沒有及時(shí)作出反應(yīng)，飛行器就會(huì)自動(dòng)減速或懸停等待正確操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用超聲波空間五向探測(cè)和人工控制共同決策的控制方法，能提高多旋翼飛行器對(duì)飛行軌跡上障礙的自適應(yīng)能力，從而適用于更復(fù)雜環(huán)境的特種作業(yè)的基于多旋翼飛行器多向避障系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種基于多旋翼飛行器多向避障系統(tǒng)，包括安裝于多旋翼飛行器上的多向避障系統(tǒng)，所述多向避障系統(tǒng)包括一超聲波模塊、stm32芯片、供電模塊和一用于接收遙控器發(fā)送輸出指令的遙控器接收模塊，地面遙控器與遙控器接收模塊無線傳輸，所述遙控器接收模塊與超聲波模塊通過供電模塊供電，所述遙控器接收模塊的輸出端與stm32芯片的輸入端連接，所述超聲波模塊與stm32芯片的輸入輸出端連接，所述stm32芯片的輸出端還接有一報(bào)警模塊和一執(zhí)行電路，所述執(zhí)行電路的輸出端接多旋翼飛行器的動(dòng)力系統(tǒng)。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述stm32芯片上設(shè)有PA9/RX引腳、PA10/TX引腳、5V/VCC引腳、GND引腳、PBlO引腳、PC3/TIM引腳、PBll引腳、PD2引腳、PC3/TIM引腳、PD3引腳、PB2引腳、PC7/HM引腳、PB3引腳、PB5引腳、PC8/HM引腳和PB4引腳，超聲波模塊的第一、第二、第三和第四引腳分別與stm32芯片的GND引腳、5V/VCC引腳、PA10/TX引腳和PA9/RX引腳連接。
[0008]一種基于多旋翼飛行器多向避障方法，包括以下幾個(gè)具體步驟:
[0009]步驟一、使用空間五向陣列超聲波模塊測(cè)量五個(gè)方向的障礙物距離，
[0010]首先利用電調(diào)作為供電模塊，使用stm32芯片驅(qū)動(dòng)超聲波探測(cè)距離，模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式，在此模式下只需要在Trig/TX管腳輸入0X55 (波特率9600)，系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，模塊還要進(jìn)行溫度值的測(cè)量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的結(jié)果通過Echo/RX管腳輸出，輸出的距離值共兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是距離的高8位(HDate)，第二個(gè)字節(jié)為距離的低8位(LData)，單位為毫米，即距離值為(HData*256+LData)mm ；
[0011]步驟二:stm32芯片判斷接受數(shù)據(jù)和設(shè)定的安全距離做出決策，
[0012]Stm32芯片根據(jù)設(shè)定的兩級(jí)安全距離，如果有超聲波傳感器測(cè)得某個(gè)方向的距離小于第一級(jí)安全距離則產(chǎn)生一級(jí)報(bào)警信號(hào)，對(duì)該方向?qū)嵭行×砍炭刂?，多旋翼飛行器緩慢制動(dòng)，如果小于第二級(jí)安全距離則產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警信號(hào)，對(duì)該方向?qū)嵭芯o急停止的命令，達(dá)到避障提高安全性的效果；
[0013]步驟三:根據(jù)操作員的操作指令和報(bào)警信號(hào)綜合決策，
[0014]操作員的操作指令和報(bào)警信號(hào)通過組合的傳輸門進(jìn)行最后決策，完成對(duì)不同方向不同級(jí)別安全距離采取不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)人工和超聲波智能的綜合避障。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用多旋翼飛行器機(jī)身上的超聲波探測(cè)空間五個(gè)方向的障礙物距離，在盡量提高安全性的前提下，利用超聲波探測(cè)距離指標(biāo)優(yōu)化操作員的操作，大大提高的多旋翼飛行器系統(tǒng)的安全性。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的電路圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0021]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的一種基于多旋翼飛行器多向避障系統(tǒng)，包括安裝于多旋翼飛行器上的多向避障系統(tǒng)，所述多向避障系統(tǒng)包括一超聲波模塊、stm32芯片、供電模塊和一用于接收遙控器發(fā)送輸出指令