[发明专利]一种基于红外光测距的四旋翼无人机避障装置及避障方法

权利要求书

1.一种基于红外光测距的四旋翼无人机避障装置的避障方法，所述四旋翼无人机包括四个机架臂，其中每两个相邻的机架臂相互垂直，所述装置包括设置在第一前机架臂上方的第一前端红外光发射与接收装置(1-1)和第一舵机与平面镜装置(4-1)、第二前机架臂上方的第二前端红外光发射与接收装置(1-2)和第二舵机与平面镜装置(4-2)、第一后机架臂下方的第一后端红外光发射与接收装置(2-1)和第三舵机与平面镜装置(4-3)、第二后机架臂下方的第二后端红外光发射与接收装置(2-2)和第四舵机与平面镜装置(4-4)、超声波模块(3)和主控芯片(6)，其中每个舵机与平面镜装置包括一个舵机以及由所述舵机控制的平面镜，所述平面镜位于相应的红外光发射与接收装置的前方，所述超声波模块(3)以及每个红外光发射与接收装置以及每个舵机与所述主控芯片(6)电连接，

所述方法包括如下步骤：

步骤一，调整飞行状态：调整四个平面镜与无人机的飞行方向相同，第一舵机与平面镜装置(4-1)中的平面镜与水平方向所成角度为第二舵机与平面镜装置(4-2)中的平面镜与水平方向所成角度为第三舵机与平面镜装置(4-3)中的平面镜与水平方向所成角度为第四舵机与平面镜装置(4-4)中的平面镜与水平方向所成角度为其中a为垂直于飞行方向的两个红外光发射与接收装置之间的距离，b为平行于飞行方向的两个红外光发射与接收装置之间的距离，c为上、下两个红外光发射与接收装置之间的高度差；

步骤二，超声波模块(3)测量无人机高度信息，若高度h小于则升高无人机飞行高度直至高度h大于

步骤三，两个前端红外光发射与接收装置与两个后端红外光发射与接收装置发射并接收红外光，获取无人机与障碍物的四个对应的距离信息，所述四个对应的距离信息包括第一前端红外光发射与接收装置(1-1)与障碍物的距离s1、第二前端红外光发射与接收装置(1-2)与障碍物的距离s2、第一后端红外光发射与接收装置(2-1)与障碍物的距离s3、第二后端红外光发射与接收装置(2-2)与障碍物的距离s4，主控芯片(6)获取所述四个对应的距离信息，若距离信息满足第一判断条件，则进行步骤四；若满足第二判断条件则无人机向前飞行，直到无人机与障碍物之间的距离s小于一阈值后进行转向，其中所述第一判断条件包括：

(1)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s4-s2-b|ε、s1s2+ε，则转动第一舵机与平面镜装置(4-1)的平面镜；

(2)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s3-s1-b|ε、s1+εs2，则转动第二舵机与平面镜装置(4-2)的平面镜；

(3)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s4-s2-b|ε、s3s4+ε，则转动第三舵机与平面镜装置(4-3)的平面镜；

(4)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s3-s1-b|ε、s3+εs4，则转动第四舵机与平面镜装置(4-4)的平面镜；

(5)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s3-s1-b|ε、s1s4-b+ε，则先转动第一舵机与平面镜装置(4-1)的平面镜，再转动第二舵机与平面镜装置(4-2)的平面镜；

(6)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s3-s1-b|ε、s1+εs3-b，则先转动第三舵机与平面镜装置(4-3)的平面镜，再转动第四舵机与平面镜装置(4-4)的平面镜；

(7)若|s1-s2|ε、|s3-s4|ε，且|s3-s1-b|ε、|s4-s2-b|ε，则先转动{s1、s2}_max所对应的舵机与平面镜装置的平面镜，再转动{s3、s4}_max所对应的舵机与平面镜装置的平面镜；

(8)若|s2-s1|ε、|s3-s1-b|ε，且|s4–s1-b|ε,则转动第四舵机与平面镜装置(4-4)的平面镜；

(9)若|s1-s2|ε、|s3-s2-b|ε，且|s4–s2-b|ε，则转动第三舵机与平面镜装置(4-3)的平面镜；

(10)若|s1-s3+b|ε、|s2-s3+b|ε，且|s4–s3|ε，则转动第二舵机与平面镜装置(4-2)的平面镜；

(11)若|s1-s4+b|ε、|s2-s4+b|ε，且|s3–s4|ε，则转动第一舵机与平面镜装置(4-1)的平面镜，其中ε取值范围为10cm-40cm；

所述第二判断条件为：

|s1-s2|ε、|s3-s4|ε且|s3+s4-s1-s2-2b|ε，其中ε取值范围为10cm-40cm；

步骤四，舵机与平面镜装置中的平面镜旋转角度对应的红外光发射与接收装置发射出的红外光扫描角度为β，将扫描过程中的实时距离信息传递给主控芯片(6)进行判断，若实时距离信息满足第三判断条件，则进行步骤五，所述若不满足第三判断条件则无人机则继续向前飞行，直到无人机与障碍物之间的距离s小于一阈值后进行转向；

所述第三判断条件为：

所述实时距离信息均大于其中s＝{s1、s2、s3-b、s4-b}_min；

步骤五，所有的舵机与平面镜装置中的平面镜调整为与无人机的飞行方向相同，使无人机向红外光发射与接收装置扫描的方向移动的距离，实现无人机的避障。