[发明专利]一种多旋翼无人机、抓取目标物体的方法、装置及设备

权利要求书

1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括：无人机机体和设置于所述无人机机体下方的至少两个机械臂，且每个机械臂远离所述无人机机体的一端配置有仿生机械手；

所述机械臂以及仿生机械手用于在控制模块的控制下抓取目标物体或者支撑所述无人机机体在特定平面行走或者支撑所述无人机机体降落在杆形物上；

其中，抓取目标物体的方法包括：

实时获取目标物体与无人机之间的相对位置信息；

根据所述相对位置信息确定无人机追踪目标物体的规划路径；

控制所述无人机基于所述规划路径追踪所述目标物体；

当无人机与所述目标物体之间的相对距离达到设定阈值时，控制无人机机体、机械臂以及仿生机械手动作以抓取所述目标物体；

所述控制所述无人机基于所述规划路径追踪所述目标物体，包括：

若所述规划路径中包含飞行空间受阻的路径，则控制无人机降落并通过机械臂以及仿生机械手在陆地上行走，以通过所述飞行空间受阻的路径；或者

若所述规划路径中包含陆地行走受阻的路径，则控制无人机起飞以通过所述陆地行走受阻的路径；

其中，所述当无人机与所述目标物体之间的相对距离达到设定阈值时，控制无人机机体、机械臂以及仿生机械手动作以抓取所述目标物体，包括：

基于自适应滑膜控制算法控制无人机机体、机械臂以及仿生机械手抓取所述目标物体，其中，控制无人机机体、机械臂以及仿生机械手抓取所述目标物体的控制量包括：

q_k′＝q_d′+λe

其中，F表示无人机的升力，τ_x、τ_y和τ_z分别表示无人机机体在无人机机体坐标系下关于x、y、z三轴的三个扭矩，τ_n×1为无人机机械臂以及仿生机械手的n个电机的转动角度的控制量、R、Q、I分别为系统的转换矩阵,θ_d、为无人机机体的横滚角和俯仰角，Ψ为无人机机体的偏航角，为系统矩阵的预测估计，A，K为系统的正定增益矩阵，s表示滑膜面，q_d为无人机机械臂以及仿生机械手复合系统的预期状态矩阵，λ为正定矩阵，e为无人机机械臂以及仿生机械手复合系统的实际状态与预期状态之间的误差矩阵。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述机械臂为至少三自由度机械臂，所述仿生机械手包括至少三根手指，每根手指包括至少三个关节，各关节之间通过弹簧和弹性线连接；

所述至少三根手指在控制模块的控制下进行缩放以抓取目标物体或者支撑所述无人机机体在特定平面行走或者支撑所述无人机机体降落在杆形物上。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征在于，还包括：摄像模块和检测模块，其中，

所述摄像模块包括双目相机，与所述控制模块相连，用于在无人机抓取目标物体时实时获取目标物体与无人机之间的相对位置信息，并将所述相对位置信息反馈给控制模块，以使控制模块根据所述相对位置信息确定无人机追踪目标物体的规划路径；

所述检测模块包括配置在无人机机体上的光流传感器、全球定位系统GPS、惯性测量单元IMU以及分别配置在所述机械臂以及仿生机械手上的编码器；所述光流传感器、GPS、IMU以及编码器分别与所述控制模块相连；

所述光流传感器用于在无人机抓取目标物体的过程中实时计算得到目标物体在x、y、z方向上的移动速度，并将所述移动速度反馈给控制模块，以使控制模块根据所述移动速度确定无人机追踪目标物体的规划路径；

所述GPS以及IMU用于实时检测无人机机体的状态信息，并将所述状态信息反馈给控制模块，所述编码器用于向控制模块实时反馈无人机机械臂以及仿生机械手的实际状态，以使控制模块根据所述状态信息、实际状态控制无人机机体、机械臂以及仿生机械手动作，实现对目标物体的抓取或者实现无人机在特定平面行走或者降落在杆形物上。