[发明专利]一种多旋翼多功能空中机器人远程控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多旋翼多功能空中机器人远程控制装置，属于机器人控制技术领域。

背景技术

目前，许多应用领域都要求空中机器人能够进行低空低速飞行，进行低空作业，执行多项任务，具有良好的性能。专利号为ZL200910079365.7的“一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人及其运动规划方法”提出的多旋翼多功能空中机器人能够实现上述要求，该机器人具有四旋翼主体结构和双腿结构，通过采用四旋翼主体结构，使机器人具有良好的飞行机动性和稳定性，能够实现低空低速飞行，完成复杂的低空作业，具有垂直起降简单，悬停加速灵活，姿态控制能力强等特点；通过在四旋翼主体结构上安装双腿结构，机器人能够实现接触壁面并沿壁面行走、在行走状况下跨越障碍物、对物体进行夹持等多种动作和功能。多旋翼多功能空中机器人拓展了空中机器人的应用范围，体现了空中机器人功能多样化的发展趋势，同时也对机器人的监测控制，任务规划，信息处理等技术提出了更高的要求。

远程控制装置是空中机器人系统的重要组成部分，主要完成对空中机器人的指挥和控制，包括建立通信链路、对机器人进行监控、任务规划、信息分发和处理等等，是操纵手执行飞行任务的主要平台。操纵手通过远程控制装置显示的信息来获取机器人的各类信息，进而进行操作控制机器人。现有远程控制装置由于面向的空中机器人结构简单、功能较少，因而系统的功能不够全面，不能满足多旋翼多功能空中机器人的要求，不能有效的辅助操纵手实现该机器人的各项功能，特别是不能实现对双腿的控制，以及通过双腿实现各种功能和动作。同时，现有远程控制装置大多只适用于特定的机器人，通用性较差，适用范围小。

发明内容

本发明针对多旋翼多功能空中机器人（简称机器人）结构和功能上的特点，提供了一种远程控制装置，建立机器人与远程控制装置的数据通信，具有对机器人进行飞行监控、任务规划、参数配置、模拟运行、危险告警、双腿控制、控制模式切换等功能，适合于操纵手对该机器人进行操作，实现各种运动和功能。本发明采用模块化设计方法，可以对某一功能模块进行修改和更换以适应不同类型的空中机器人，同时不影响其他模块的运行，实现了远程控制装置的通用性。

专利号为ZL200910079365.7的专利申请公开了“一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人及其运动规划方法”，该专利申请中描述了所述机器人的结构和运动规划方法。本发明所述的多旋翼多功能空中机器人在该机器人的基础上，对结构进行优化设计，提升了机器人的性能，有助于实现运动规划。

本发明提出的一种多旋翼多功能空中机器人远程控制装置，主要包括无线数据传输组件、机器人操作控制平台、机器人监控软件、地面控制计算机和外围设备。所述的地面控制计算机上安装机器人监控软件，并且所述的地面控制计算机分别连接机器人操作控制平台、外围设备和无线数据传输组件，并通过无线数据传输组件与多旋翼多功能空中机器人建立连接。所述的无线数据传输组件包括电平转换模块、无线数据传输模块、高增益天线A、高增益天线B和无线数据传输电台，其中无线数据传输模块安装高增益天线A，通过电平转换模块与机载控制系统连接，无线数据传输电台安装高增益天线B，通过电缆与地面控制计算机连接。所述的机器人操作控制平台包括通用遥控器、键盘和鼠标，均通过USB接口和地面控制计算机连接。所述外围设备包括显示屏、移动电源和便携式控制柜，显示屏与地面控制计算机连接，移动电源为远程控制装置地面部分供电，显示屏、地面控制计算机和移动电源均安装在便携式控制柜中。所述机器人监控软件基于VC++的MFC框架程序编写，包括信息模块、通信模块、数据模块、控制模块、任务规划模块、参数配置模块、三维模拟模块和模式选择模块。本发明提出的远程控制装置具有以下优点和积极效果：

1.本发明提出的远程控制装置充分考虑到机器人在重量和功耗方面的要求，电平转换模块、无线数据传输模块和高增益天线A、B重量小、功耗低，降低了对机器人飞行性能和飞行功耗的影响，同时无线数据传输组件抗干扰能力强、数据安全性高、传输距离远。

2.本发明提出的远程控制装置增强了操纵手对机器人工作状态的认知，电平转换模块的LED指示灯以及机器人监控软件的各类模块控件，向操纵手显示当前机器人与远程控制装置的通信状况及工作状态，软件界面具有良好的人机交互性，便于操纵手读取信息，提高操纵手操作的可靠性和准确性。

3.本发明提出的远程控制装置采用模块化设计，各部分模块之间耦合性低，可以根据需要对模块进行修改或更换以适用于不同类型的空中机器人，拓展了本发明的使用范围。