專利名稱：基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統及清理方法
技術領域：
本發明涉及一種飛行機器人技術領域，具體涉及ー種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統及清理方法。
背景技術：
地勢比較危險的景區中經常出現游客不慎將物品掉落而無法拾取或隨意拋灑垃圾物品，如ー些高空桟道或者兩側都是懸崖絕壁的特殊通道。上述現象在我國的一些景區中普遍存在，由于景區游客數量較多，據媒體報道，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，經濟費用很局]。另外，常規的機械臂、升降機裝置無法到達這些特殊環境，從而也無法開展作業。
發明內容
為彌補上述缺陷，本發明要解決的技術問題是提出一種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統及其清理方法，工作人員無需到危險的環境中去進行清理作業，費用低，工作效率高。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。技術方案一一種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于，所述系統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器人和安裝在飛行機器人下方的圖像采集模塊，所述飛行機器人包括機械臂和機械臂上的機械手；所述圖像采集模塊用于采集所述機器人周圍的圖像；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據；所述遙控器包括飛行機器人遙控器和機械臂遙控器，所述飛行機器人遙控器用于控制機器人接近目標物品；所述機械臂遙控器控制所述機械手抓取到目標物品。上述技術方案的特點和進ー步改進在于(I)、所述系統還包括安裝在所述飛行機器人下方的物品收集桶，所述物品收集桶頂端與所述機械臂底端保持一定高度。( 2 )、所述圖像采集模塊為攝像機。( 3 )、所述機械手為四抓型機械手。( 4 )、所述控制終端為計算機。技術方案ニ
一種基于飛行機器人的危險環境物品清理方法，以基于飛行機器人的危險環境物品清理系統為基礎，其特征在于，所述方法包括控制飛行機器人到達預定的工作區域，并控制飛行機器人接近目標物品；控制機械臂的機械手為打開狀態，并控制機械臂不斷地接近目標物品；當機械手接觸到目標物體時，關閉機械手抓取目標物品；控制機械臂運動到物品收集桶的上方，控制機械手松開，抓取的物品掉入物品收集桶。上述技術方案的特點和進ー步改進在于(I)、當多個目標物品抓取完成或者物品收集桶裝滿之后，控制機器人到達預定位置，手動取下物品收集桶。(2)、在系統開始工作前進行組裝，利用螺栓或鉸鏈將攝像機、機械臂與物品收集 桶安裝于飛行機器人的下方。本發明清潔系統中物品清理裝置基于飛行機器人平臺搭建，利用遙控方式操作飛行機器人到預定工作區域，利用無線攝像機對飛行機器人的下方與周圍方向進行視頻采集，通過無線數據傳輸方式將視頻傳輸到控制裝置供操作人員決策，操作人員利用遙控器操作機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射回來的視頻圖像，并將視頻圖像進行顯示，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，使用遙控器操作機械臂對目標物品進行抓取，實現對危險環境中的物品清理功能。本發明技術方案實現飛行機器人代替人工在高空危險環境中開展作業，能夠保證物品拾取或垃圾清理的高效性，且投資費用低。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進ー步詳細說明。圖I為本發明實施例中危險環境物品清理系統結構示意圖。
具體實施例方式本發明技術方案的主要思想危險環境物品清理系統包括物品清理裝置和控制裝置，物品清理裝置包括飛行機器人和安裝在飛行機器人下方的圖像采集模塊，飛行機器人包括安裝在飛行機器人下方的機械臂和機械臂上的機械手；圖像采集模塊用于采集所述飛行機器人周圍的圖像；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據；遙控器包括飛行機器人遙控器和機械臂遙控器，飛行機器人遙控器用于控制機器人接近目標物品；所述機械臂遙控器控制機械手抓取到目標物品。下面結合附圖及其實施方式具體說明本發明的技術方案。圖像采集模塊采用360°全景攝像機，該攝像機通過螺栓或者鉸接安裝在飛行機器人的下方，且攝像機鏡頭朝向飛行機器人下方。機械臂采用螺栓或者鉸接安裝在飛行機器人的下方，且安裝完成后機械臂懸掛于飛行機器人的下方，機械臂上帯有機械手。物品收集桶通過螺栓或者鉸接安裝于飛行機器人的下方。控制裝置采用便攜式工作臺，由操作人員尋找合適地點放置。圖像接收模塊、飛行機器人遙控器和機械臂遙控器安裝于控制裝置的工作臺上。計算機安裝在控制中心工作臺上，且該計算機與圖像接收模塊連接。操作人員利用機器人遙控器控制飛行機器人到達預定作業區域，此時360°全景攝像機將對飛行機器人下方的空間進行視頻采集，視頻采集結果通過2. 4G無線電往周圍空間發送，圖像接收模塊接收來自360°全景攝像機所采集發送的圖像，并通過USB接ロ將視頻發往計算機，計算機在屏幕中實時顯示圖像。操作人員通過對計算機中顯示的圖像進行觀察分析，確定所需要抓取的目標物體之后，利用飛行機器人遙控器控制機器人不斷接近目標物體，直到目標物體處于機械臂的抓取范圍之內。操作人員利用機械臂遙控器控制物品拾取機械臂的四爪型機械手保持打開狀態，并控制機械臂不斷的接近目標物體，直到四爪型機械手接觸到目標物體，此時操作人員利用機械臂遙控器將四爪型機械手關閉，實現對目標物體的抓取。本發明的基于飛行機器人的危險環境物品清理方法，具體步驟如下
步驟ー全景攝像機、機械臂以及物品收集桶的安裝；首先安裝物品拾取機械臂，利用螺栓或者鉸接裝置將機械臂固定于飛行機器人的下方，保持機械臂懸吊狀態。機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器人下方，與機械臂保持平行方式，但機械臂底端與物品收集桶上方保持一定高度，方便機械臂將抓取的目標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°全景攝像機利用螺栓或者鉸接裝置將360°全景攝像機固定于飛行機器人的下方，保持鏡頭朝下安裝，同時確保通過攝像機能正常觀察到飛行機器人的下方區域、側向區域、機械臂的運動情況以及物品收集桶。步驟ニ尋找確定目標；相關設備安裝調試完成之后，操作人員利用飛行機器人遙控器控制機器人到達預定的作業區域，利用360°全景攝像機所發送到計算機上的視頻圖像尋找目標物體。確定目標物物品之后，操作人員利用飛行機器人遙控器控制機器人不斷的接近目標物品，直到目標物品處于機械臂的有效工作距離以內，此時利用飛行機器人遙控器控制機器人保持穩定。步驟三抓取目標物體；操作人員利用機械臂運動遙控器控制四爪型機械手保持打開狀態，通過調整機械臂的運動方向使機械臂不斷的接近目標物體，直到四爪型機械手接觸到目標物體，此時，操作人員通過機械臂運動遙控器關閉四爪型機械手，實現對目標物體的抓取。步驟四放置目標到物品收集桶；利用四爪型機械手抓取到目標物體之后，操作人員利用機械臂運動遙控器控制機械臂運動，直到四爪型機械手位于物品收集桶上方為止，此時，操作人員利用機械臂遙控器松開四爪型機械手，使得目標物品掉入到物品收集桶中，完成對ー個目標物體的抓取和放置過程。重復執行上述步驟ニ、步驟三和步驟四，可以實現對多個目標物品的抓取。步驟五物品回收處理。多個目標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器人到達操作人員所在位置，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，又重新裝在飛行機器人下方事先安裝位置上。
恢復各個設備的初始狀態后，重復執行步驟一至步驟五，直到預定危險環境區域物品徹底清理干凈。
本發明還有多種實施方式，但凡在發明的精神和實質范圍內，所作的任何改變、等同替換和改進，均在發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于，所述系統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器人和安裝在飛行機器人下方的圖像采集模塊，所述機器人包括機械臂和機械臂上的機械手；所述圖像采集模塊用于采集所述機器人周圍的圖像；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據；所述遙控器包括飛行機器人遙控器和機械臂遙控器，所述飛行機器人遙控器用于控制飛行機器人接近目標物品；所述機械臂遙控器控制所述機械手抓取到目標物品。
2.如權利要求I所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于， 所述系統還包括安裝在所述飛行機器人下方的物品收集桶，所述物品收集桶頂端與所述機械臂底端保持一定高度。
3.如權利要求I所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于， 所述圖像采集模塊為攝像機。
4.如權利要求I所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于， 所述機械手為四抓型機械手。
5.如權利要求I所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統，其特征在于， 所述控制終端為計算機。
6.一種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理方法，以權利要求I所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統為基礎，其特征在于，所述方法包括控制飛行機器人到達預定的工作區域，并控制飛行機器人接近目標物品；控制機械臂的機械手為打開狀態，并控制機械臂不斷地接近目標物品；當機械手接觸到目標物體時，關閉機械手抓取目標物品；控制機械臂運動到物品收集桶的上方，控制機械手松開，抓取的物品掉入物品收集桶。
7.如權利要求6所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理方法，其特征在于， 當多個目標物品抓取完成或者物品收集桶裝滿之后，控制飛行機器人到達預定位置，手動取下物品收集桶。
8.如權利要求6所述的基于飛行機器人的高空危險環境物品清理方法，其特征在于， 在系統開始工作前進行組裝，利用螺栓或鉸鏈將攝像機、機械臂與物品收集桶安裝于飛行機器人的下方。
全文摘要
本發明涉及機器人技術領域，公開了一種基于飛行機器人的高空危險環境物品清理系統。其系統包括物品清理裝置和控制裝置，物品清理裝置包括機器人和圖像采集模塊，機器人包括機械臂和機械臂上的機械手；圖像采集模塊用于采集飛行機器人周圍的圖像；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據；遙控器包括飛行機器人遙控器和機械臂遙控器，機器人遙控器用于控制飛行機器人到達預定工作區域，并控制飛行機器人接近目標物品；機械臂遙控器控制機械手抓取到目標物品。
文檔編號B25J13/08GK102689313SQ20121019092
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者付銳, 王暢, 袁偉, 郭應時 申請人:長安大學