專利名稱：基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種飛行機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)。
技術(shù)背景 地勢比較危險的景區(qū)中經(jīng)常出現(xiàn)游客不慎將物品掉落而無法拾取或隨意拋灑垃圾物品，如一些高空棧道或者兩側(cè)都是懸崖絕壁的特殊通道。上述現(xiàn)象在我國的一些景區(qū)中普遍存在，由于景區(qū)游客數(shù)量較多，據(jù)媒體報道，一些路段一般一周清理一次，高峰期一周需要清理兩次。針對上述問題，目前通常采用人工清理方式來解決，用繩索將工作人員送入到危險環(huán)境中，工作人員通過腰寄繩索攀巖在各處懸崖上清理垃圾。這種工作方式工作效率極低，并且對工人的生命帶來了較大威脅；同時，還需要多人同時配合完成，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用很聞。另外，常規(guī)的機(jī)械臂、升降機(jī)裝置無法到達(dá)這些特殊環(huán)境，從而也無法開展作業(yè)。
實(shí)用新型內(nèi)容為彌補(bǔ)上述缺陷，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提出一種基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)及其清理方法，工作人員無需到危險的環(huán)境中去進(jìn)行清理作業(yè)，費(fèi)用低，工作效率高。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。技術(shù)方案一一種基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括物品清理裝置和控制裝置，所述物品清理裝置包括飛行機(jī)器人和安裝在飛行機(jī)器人下方的圖像采集模塊，所述飛行機(jī)器人包括機(jī)械臂和機(jī)械臂上的機(jī)械手；所述圖像采集模塊用于采集所述機(jī)器人周圍的圖像；所述控制裝置包括圖像接收模塊、遙控器和控制終端，所述圖像接收模塊與所述控制終端連接，所述圖像接收模塊用于接收所述圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)；所述遙控器包括飛行機(jī)器人遙控器和機(jī)械臂遙控器，所述飛行機(jī)器人遙控器用于控制機(jī)器人接近目標(biāo)物品；所述機(jī)械臂遙控器控制所述機(jī)械手抓取到目標(biāo)物品。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于(I)、所述系統(tǒng)還包括安裝在所述飛行機(jī)器人下方的物品收集桶，所述物品收集桶頂端與所述機(jī)械臂底端保持一定高度。( 2 )、所述圖像采集模塊為攝像機(jī)。( 3 )、所述機(jī)械手為四抓型機(jī)械手。( 4 )、所述控制終端為計算機(jī)。技術(shù)方案二[0016]一種基于飛行機(jī)器人的危險環(huán)境物品清理方法，以基于飛行機(jī)器人的危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，其特征在于，所述方法包括控制飛行機(jī)器人到達(dá)預(yù)定的工作區(qū)域，并控制飛行機(jī)器人接近目標(biāo)物品；控制機(jī)械臂的機(jī)械手為打開狀態(tài)，并控制機(jī)械臂不斷地接近目標(biāo)物品；當(dāng)機(jī)械手接觸到目標(biāo)物體時，關(guān)閉機(jī)械手抓取目標(biāo)物品；控制機(jī)械臂運(yùn)動到物品收集桶的上方，控制機(jī)械手松開，抓取的物品掉入物品收集桶。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于(I)、當(dāng)多個目標(biāo)物品抓取完成或者物品收集桶裝滿之后，控制機(jī)器人到達(dá)預(yù)定位置，手動取下物品收集桶。(2)、在系統(tǒng)開始工作前進(jìn)行組裝，利用螺栓或鉸鏈將攝像機(jī)、機(jī)械臂與物品收集桶安裝于飛行機(jī)器人的下方。 本實(shí)用新型清潔系統(tǒng)中物品清理裝置基于飛行機(jī)器人平臺搭建，利用遙控方式操作飛行機(jī)器人到預(yù)定工作區(qū)域，利用無線攝像機(jī)對飛行機(jī)器人的下方與周圍方向進(jìn)行視頻采集，通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式將視頻傳輸?shù)娇刂蒲b置供操作人員決策，操作人員利用遙控器操作機(jī)械臂完成對物品的抓取功能。控制裝置接收物品拾取裝置無線發(fā)射回來的視頻圖像，并將視頻圖像進(jìn)行顯示，供操作人員識別分析所需要拾取的物品在圖像中的位置，確定物品的位置之后，使用遙控器操作機(jī)械臂對目標(biāo)物品進(jìn)行抓取，實(shí)現(xiàn)對危險環(huán)境中的物品清理功能。本實(shí)用新型技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人代替人工在高空危險環(huán)境中開展作業(yè)，能夠保證物品拾取或垃圾清理的高效性，且投資費(fèi)用低。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例中危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型技術(shù)方案的主要思想危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)包括物品清理裝置和控制裝置，物品清理裝置包括飛行機(jī)器人和安裝在飛行機(jī)器人下方的圖像采集模塊，飛行機(jī)器人包括安裝在飛行機(jī)器人下方的機(jī)械臂和機(jī)械臂上的機(jī)械手；圖像采集模塊用于采集所述飛行機(jī)器人周圍的圖像；控制裝置包括圖像接收模塊、遙控器和控制終端，圖像接收模塊與控制終端連接，圖像接收模塊用于接收圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)；遙控器包括飛行機(jī)器人遙控器和機(jī)械臂遙控器，飛行機(jī)器人遙控器用于控制機(jī)器人接近目標(biāo)物品；所述機(jī)械臂遙控器控制機(jī)械手抓取到目標(biāo)物品。
以下結(jié)合附圖及其實(shí)施方式具體說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。圖像采集模塊采用360°全景攝像機(jī)，該攝像機(jī)通過螺栓或者鉸接安裝在飛行機(jī)器人的下方，且攝像機(jī)鏡頭朝向飛行機(jī)器人下方。機(jī)械臂采用螺栓或者鉸接安裝在飛行機(jī)器人的下方，且安裝完成后機(jī)械臂懸掛于飛行機(jī)器人的下方，機(jī)械臂上帶有機(jī)械手。物品收集桶通過螺栓或者鉸接安裝于飛行機(jī)器人的下方?？刂蒲b置采用便攜式工作臺，由操作人員尋找合適地點(diǎn)放置。圖像接收模塊、飛行機(jī)器人遙控器和機(jī)械臂遙控器安裝于控制裝置的工作臺上。計算機(jī)安裝在控制中心工作臺上，且該計算機(jī)與圖像接收模塊連接。操作人員利用機(jī)器人遙控器控制飛行機(jī)器人到達(dá)預(yù)定作業(yè)區(qū)域，此時360°全景攝像機(jī)將對飛行機(jī)器人下方的空間進(jìn)行視頻采集，視頻采集結(jié)果通過2. 4G無線電往周圍空間發(fā)送，圖像接收模塊接收來自360°全景攝像機(jī)所采集發(fā)送的圖像，并通過USB接口將視頻發(fā)往計算機(jī)，計算機(jī)在屏幕中實(shí)時顯示圖像。操作人員通過對計算機(jī)中顯示的圖像進(jìn)行觀察分析，確定所需要抓取的目標(biāo)物體之后，利用飛行機(jī)器人遙控器控制機(jī)器人不斷接近目標(biāo)物體，直到目標(biāo)物體處于機(jī)械臂的抓取范圍之內(nèi)。操作人員利用機(jī)械臂遙控器控制物品拾取機(jī)械臂的四爪型機(jī)械手保持打開狀態(tài)，并控制機(jī)械臂不斷的接近目標(biāo)物體，直到四爪型機(jī)械手接觸到目標(biāo)物體，此時操作人員利用機(jī)械臂遙控器將四爪型機(jī)械手關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓取。本實(shí)用新型的基于飛行機(jī)器人的危險環(huán)境物品清理方法，具體步驟如下步驟一全景攝像機(jī)、機(jī)械臂以及物品收集桶的安裝；·首先安裝物品拾取機(jī)械臂，利用螺栓或者鉸接裝置將機(jī)械臂固定于飛行機(jī)器人的下方，保持機(jī)械臂懸吊狀態(tài)。機(jī)械臂安裝之后安裝物品收集桶，利用螺栓或者鉸接裝置將物品收集桶安裝于飛行機(jī)器人下方，與機(jī)械臂保持平行方式，但機(jī)械臂底端與物品收集桶上方保持一定高度，方便機(jī)械臂將抓取的目標(biāo)物品放置到物品收集桶中。物品收集桶安裝完成之后安裝360°全景攝像機(jī)利用螺栓或者鉸接裝置將360°全景攝像機(jī)固定于飛行機(jī)器人的下方，保持鏡頭朝下安裝，同時確保通過攝像機(jī)能正常觀察到飛行機(jī)器人的下方區(qū)域、側(cè)向區(qū)域、機(jī)械臂的運(yùn)動情況以及物品收集桶。步驟二 尋找確定目標(biāo)；相關(guān)設(shè)備安裝調(diào)試完成之后，操作人員利用飛行機(jī)器人遙控器控制機(jī)器人到達(dá)預(yù)定的作業(yè)區(qū)域，利用360°全景攝像機(jī)所發(fā)送到計算機(jī)上的視頻圖像尋找目標(biāo)物體。確定目標(biāo)物物品之后，操作人員利用飛行機(jī)器人遙控器控制機(jī)器人不斷的接近目標(biāo)物品，直到目標(biāo)物品處于機(jī)械臂的有效工作距離以內(nèi)，此時利用飛行機(jī)器人遙控器控制機(jī)器人保持穩(wěn)定。步驟三抓取目標(biāo)物體；操作人員利用機(jī)械臂運(yùn)動遙控器控制四爪型機(jī)械手保持打開狀態(tài)，通過調(diào)整機(jī)械臂的運(yùn)動方向使機(jī)械臂不斷的接近目標(biāo)物體，直到四爪型機(jī)械手接觸到目標(biāo)物體，此時，操作人員通過機(jī)械臂運(yùn)動遙控器關(guān)閉四爪型機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓取。步驟四放置目標(biāo)到物品收集桶；利用四爪型機(jī)械手抓取到目標(biāo)物體之后，操作人員利用機(jī)械臂運(yùn)動遙控器控制機(jī)械臂運(yùn)動，直到四爪型機(jī)械手位于物品收集桶上方為止，此時，操作人員利用機(jī)械臂遙控器松開四爪型機(jī)械手，使得目標(biāo)物品掉入到物品收集桶中，完成對一個目標(biāo)物體的抓取和放置過程。重復(fù)執(zhí)行上述步驟二、步驟三和步驟四，可以實(shí)現(xiàn)對多個目標(biāo)物品的抓取。步驟五物品回收處理。多個目標(biāo)物品抓取完成或者物品收集桶裝滿之后，操作人員控制飛行機(jī)器人到達(dá)操作人員所在位置，操作人員手動取下物品收集桶，并將物品收集桶清理干凈后，又重新裝在飛行機(jī)器人下方事先安裝位置上。[0042]恢復(fù)各個設(shè)備的初始狀態(tài)后，重復(fù)執(zhí)行步驟一至步驟五，直到預(yù)定危險環(huán)境區(qū)域物品徹底清理干凈。本實(shí)用新型還有多種實(shí)施方式，但凡在實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作的任何改變、等同替換和改進(jìn)，均在實(shí) 用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括物品清理裝置和控制裝置， 所述物品清理裝置包括飛行機(jī)器人和安裝在飛行機(jī)器人下方的圖像采集模塊，所述機(jī)器人包括機(jī)械臂和機(jī)械臂上的機(jī)械手；所述圖像采集模塊用于采集所述機(jī)器人周圍的圖像； 所述控制裝置包括圖像接收模塊、遙控器和控制終端，所述圖像接收模塊與所述控制終端連接，所述圖像接收模塊用于接收所述圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)；所述遙控器包括飛行機(jī)器人遙控器和機(jī)械臂遙控器，所述飛行機(jī)器人遙控器用于控制飛行機(jī)器人接近目標(biāo)物品；所述機(jī)械臂遙控器控制所述機(jī)械手抓取到目標(biāo)物品。
2.如權(quán)利要求I所述的基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括安裝在所述飛行機(jī)器人下方的物品收集桶，所述物品收集桶頂端與所述機(jī)械臂底端保持一定高度。
3.如權(quán)利要求I所述的基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊為攝像機(jī)。
4.如權(quán)利要求I所述的基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械手為四抓型機(jī)械手。
5.如權(quán)利要求I所述的基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制終端為計算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于飛行機(jī)器人的高空危險環(huán)境物品清理系統(tǒng)。其系統(tǒng)包括物品清理裝置和控制裝置，物品清理裝置包括機(jī)器人和圖像采集模塊，機(jī)器人包括機(jī)械臂和機(jī)械臂上的機(jī)械手；圖像采集模塊用于采集飛行機(jī)器人周圍的圖像；控制裝置包括圖像接收模塊、遙控器和控制終端，圖像接收模塊與控制終端連接，圖像接收模塊用于接收圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)；遙控器包括飛行機(jī)器人遙控器和機(jī)械臂遙控器，機(jī)器人遙控器用于控制飛行機(jī)器人到達(dá)預(yù)定工作區(qū)域，并控制飛行機(jī)器人接近目標(biāo)物品；機(jī)械臂遙控器控制機(jī)械手抓取到目標(biāo)物品。
文檔編號B25J11/00GK202684919SQ201220273310
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者王暢, 付銳, 郭應(yīng)時, 袁偉 申請人:長安大學(xué)