一種懸崖垃圾清除飛行器的製作方法

2023-10-22 09:44:27 2

本發明涉及環保領域和飛行器領域，特別是一種懸崖垃圾清除飛行器。

背景技術：

隨著國民經濟的高速發展，中國的旅遊人數日益劇增，景區產生的垃圾也隨之增多，清理這些垃圾需要耗費大量的人力和財力，一些自然景區的山坡乃至懸崖峭壁上的垃圾清理，更是給清潔人員帶來了巨大的困難，清潔人員往往需要身系安全繩來清理這些垃圾，不僅工作強度大，而且危險係數也特別高。

四軸飛行器是當下最熱門的一種飛行器，受到了廣大科學愛好者和商業公司的關注，因此，四軸飛行器的應用前景十分廣闊。一是可作為新概念交通工具：早在二戰時，載人四軸的原型機已經被設計出來，但因為控制技術落後，飛行器不穩定無法投入實際應用。二是安保領域：隨著人工智慧的不斷發展，配備高清攝像機、安保設備的四軸飛行器廣泛應用在公安、消防、家庭和單位安保領域。三是建築領域及其它高危作業環境。

目前高空作業領域的危險係數特別大，工作人員工作強度大，生命安全保障低，，四軸飛行器在高空垃圾清除作業領域應用較少，對於懸崖等特定環境的垃圾清除裝置更是屈指可數。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種懸崖垃圾清除飛行器，使垃圾清除飛行器具有智能化水平高、靈活性強、適應性好等特點，可進行懸崖等特定環境下的垃圾清除工作。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種懸崖垃圾清除飛行器，包括飛行器主體、葉片和旋轉支架；所述葉片分布在飛行器主體的四周，相鄰葉片之間呈90度夾角，所述旋轉支架固定在飛行器主體的下方，所述飛行器底部設有抓手裝置、視覺傳感模塊和雷射傳感器，所述飛行器頂部設有控制系統、導航模塊和無線遙控模塊；

所述控制系統和所述飛行器連接用於實現飛行器的飛行任務；所述控制系統和所述抓手裝置連接用於抓取懸崖上的垃圾物；所述控制系統和導航模塊連接用於飛行器的自主飛行；所述控制系統和視覺傳感模塊連接用於獲取垃圾物的位置信息；所述控制系統和雷射傳感器連接用於判斷所述飛行器是否能夠抓取到垃圾物；所述控制系統和無線遙控模塊連接用於實現遠程控制。

進一步地，所述抓手裝置包括固定架、齒輪、第一聯軸器、第一連接板、第一步進電機、第一夾板、第二連接板、齒輪條、第二夾板；所述固定架固定在旋轉支架下方；所述第一步進電機通過第一聯軸器和齒輪相連，所述齒輪與齒輪條形成齒輪嚙合，所述齒輪條插在固定架內部，進行往復運動；所述第一夾板分別與第二連接板和固定架連接，所述第二夾板分別與第一連接板和固定架連接，所述第一連接板和第二連接板通過軸連接在齒輪條下方；當所述步進電機旋轉時，通過齒輪的轉動帶動齒輪條進行上下往復運動，所述齒輪條通過第一連接板和第二連接板帶動夾板和第二夾板進行張合運動，從而將垃圾物抓起。

進一步地，所述旋轉支架包括支架頂板、支架底板、支架橫梁、第一螺母、連通軸、第二螺母、軸、第二聯軸器、第二步進電機、步進電機座；所述旋轉支架兩側均設有旋轉機構；所述支架頂板和支架底板通過連通軸進行連通，所述連通軸兩端由第一螺母和第二螺母進行固定；所述第二步進電機通過步進電機座固定支架頂板上；所述第二步進電機通過第二聯軸器連接軸；所述軸固定在支架底板上；通過第二步進電機的轉動，實現旋轉支架的收起和放下，當飛行器起飛時，所述旋轉支架收起，從而不會妨礙抓手裝置的抓取任務；當飛行器降落時，所述旋轉支架會放下，從而實現飛行器的降落。

進一步地，所述控制系統包括主控制系統、無刷電機控制系統、步進電機控制系統；所述主控制系統和抓手裝置連接用於抓取懸崖上的垃圾物；所述主控制系統和導航模塊連接用於飛行器的自主飛行；所述主控制系統和視覺傳感模塊連接用於獲取垃圾物的位置信息；所述主控制系統和雷射傳感器連接用於判斷飛行器是否能夠抓取到垃圾物；所述主控制系統和無線遙控模塊連接用於實現遠程控制；所述無刷電機控制系統用於控制飛行器的飛行任務；所述步進電機控制系統用於控制旋轉支架進行升起和降落運動，以及控制抓手裝置的抓取任務。

進一步地，所述導航模塊採用GPS全球定位模塊和地圖信息，用於實現飛行器的自主導航，實現飛行器的自主垃圾清除任務，並使飛行器不駛出工作區域。

進一步地，所述視覺傳感模塊採用高清攝像頭採集前方圖像，進行圖像識別判斷需要抓取的垃圾物的具體位置，將信息傳送給控制系統；控制系統控制飛行器和抓手裝置相互配合，從而實現抓取任務。

進一步地，所述雷射傳感器，用來測量飛行器和垃圾的實際距離，來判斷抓手是否能夠觸及目標並實現抓取操作，而且使飛行器與地面之間保持安全距離。

進一步地，所述無線遙控模塊包括無線發射模塊和無線接收模塊，用於實現遙控器和飛行器之間的數據通訊，遠程實時監測飛行器的工作狀態，能夠切換到手動操作模式來實現目標物的抓取任務。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)智能化水平高，使用多種傳感器，可實現飛行器的完全自主作業；(2)靈活性強，採用飛行器作為載體，體積小，可隨時根據實際情況實現自動與手動控制的切換；(3)適應性好，可在任何惡劣環境下工作，工作過程中無需有停靠點。

附圖說明

圖1是本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的結構示意圖。

圖2是本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的抓手裝置結構示意圖。

圖3是本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的旋轉支架結構示意圖。

圖4是本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的控制系統結構示意圖。

附圖標識：1為飛行器，2為抓手裝置，3為控制系統，4為導航模塊，5為視覺傳感模塊，6為雷射傳感器，7為無線遙感模塊，11為葉片，12為飛行器主體，13為旋轉支架，21為固定架，22為齒輪，23為第一聯軸器，24為第一連接板，25為第一步進電機，26為第一夾板，27為第二連接板，28為齒輪條，29為第二夾板，131為支架頂板，132為支架底板，133為支架橫梁，134為第一螺母，135為連通軸，136為第二螺母，137為軸，138為第二聯軸器，139為第二步進電機，140為步進電機座。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

如圖1所示，為本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的結構示意圖，所述飛行器1為一般四軸飛行器，包括飛行器主體12、葉片11和旋轉支架13，所述葉片11分布在所述飛行器主體12的四周，兩兩夾角為90度，所述旋轉支架13固定在所述飛行器主體12的下方，所述飛行器1底部設有抓手裝置2、視覺傳感模塊5和雷射傳感器6，所述飛行器1頂部設有控制系統3、導航模塊4和無線遙控模塊7。

其特徵在於，所述控制系統3和所述飛行器1連接用於實現飛行器的各種飛行任務；所述控制系統3和所述抓手裝置2連接用於抓取懸崖上的垃圾物；所述控制系統3和導航模塊4連接用於飛行器的自主飛行；所述控制系統3和所述視覺傳感模塊5連接用於獲取垃圾物的的位置信息；所述控制系統3和所述雷射傳感器6連接用於判斷所述飛行器是否可以抓取到垃圾物；所述控制系統3和所述無線遙控模塊7連接用於實現遠程控制。

如圖2所示，為本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的抓手裝置結構示意圖，所述抓手裝置2包括固定架21、齒輪22、第一聯軸器23、第一連接板24、第一步進電機25、第一夾板26、第二連接板27、齒輪條28、第二夾板29；所述固定架21固定在旋轉支架13下方；所述第一步進電機25通過第一聯軸器23和齒輪22相連，齒輪22與齒輪條28形成齒輪嚙合，齒輪條28插在固定架21內部，進行往復運動；第一夾板26分別與第二連接板27和固定架21連接，第二夾板29分別與第一連接板24和固定架21連接，第一連接板24和第二連接板27通過軸連接在齒輪條28下方；當第一步進電機25旋轉時，通過齒輪22的轉動帶動齒輪條28進行上下往復運動，齒輪條28通過第一連接板24和第二連接板27帶動第一夾板26和第二夾板29進行張合運動，從而將垃圾物抓起。

如圖3所示，為本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的旋轉支架結構示意圖，所述旋轉支架13包括支架頂板131、支架底板132、支架橫梁133、第一螺母134、連通軸135、第二螺母136、軸137、第二聯軸器138、第二步進電機139、步進電機座140；旋轉支架13兩側均設有旋轉機構；支架頂板131和支架底板132通過連通軸135進行連通，連通軸135兩端由第一螺母134和第二螺母136進行固定；第二步進電機139通過步進電機座140固定支架頂板131上；第二步進電機139通過第二聯軸器138連接軸137；軸137固定在支架底板132上；通過第二步進電機139的轉動，可實現旋轉支架13的收起和放下，從而當飛行器起飛時，旋轉支架13會收起，從而不會妨礙抓手裝置2的抓取任務；當飛行器降落時，旋轉支架13會放下，從而實現飛行器的降落。

如圖4所示，為本發明一種懸崖垃圾清除飛行器的控制系統結構示意圖，所述控制系統3包括主控制系統、無刷電機控制系統、步進電機控制系統，所述主控制系統和所述抓手裝置2連接用於抓取懸崖上的垃圾物；所述主控制系統和導航模塊4連接用於飛行器的自主飛行；所述主控制系統和所述視覺傳感模塊5連接用於獲取垃圾物的的位置信息；所述主控制系統和所述雷射傳感器6連接用於判斷所述飛行器是否可以抓取到垃圾物；所述主控制系統和所述無線遙控模塊7連接用於實現遠程控制；所述無刷電機控制系統用於控制飛行器的各種飛行任務；所述步進電機控制系統用於控制旋轉支架13進行升起和降落運動以及控制抓手裝置2的抓取任務。

所述導航模塊4採用GPS全球定位模塊和地圖信息，用於實現飛行器的自主導航，實現飛行器的自主垃圾清除任務，並能確保飛行器不駛出工作區域。

所述視覺傳感模塊5採用高清攝像頭採集前方圖像，進行圖像識別判斷需要抓取的垃圾物的具體位置，將信息傳送給控制系統3；控制系統3控制飛行器和抓取裝置2相互配合，從而實現精準的抓取任務。

所述雷射傳感器6，用來測量飛行器和垃圾的實際距離，來判斷抓手是否能夠觸及目標並實現抓取操作，而且能確保飛行器與地面之間保持安全距離。

所述無線遙控模塊7包括無線發射模塊和無線接收模塊，用於實現遙控器和飛行器之間的數據通訊，遠程實時監測飛行器的工作狀態，在特定情況下可切換到手動操作模式來實現目標物的抓取任務。

綜上所述，本發明一種懸崖垃圾清除飛行器，具有智能化水平高、靈活性強、適應性強的特點，可完成懸崖等特定環境下的垃圾清除工作，不僅能降低工人的勞動強度，而且提高了工作的安全性。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。