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专利号: 2022111795577
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用范围广消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:包括用于喷洒消毒液的无人机消毒单元(1)、设置在地面上的用于给所述无人机消毒单元(1)提供消毒液的储液箱(2)和用于控制所述无人机消毒单元(1)的控制箱(3);

所述储液箱(2)与所述无人机消毒单元(1)液路连通;所述控制箱(3)与所述无人机消毒单元(1)通讯连接;

所述无人机消毒单元(1)包括系留无人机本体(11)、固定安装在所述系留无人机本体(11)上的机载供液单元(12)和调节机械臂(13)以及与所述机载供液单元(12)液路连通的用于喷洒消毒液的喷洒装置(16);

所述调节机械臂(13)包括固定安装在所述系留无人机本体(11)上的X轴调节机构(131)和滑动连接在所述X轴调节机构(131)上的Y轴调节机构(132);所述喷洒装置(16)固定安装在所述Y轴调节机构(132)上;所述喷洒装置(16)的最大喷洒区域为所述X轴调节机构(131)和Y轴调节机构(132)带动所述喷洒装置(16)移动喷洒形成的矩形区域;

所述调节机械臂(13)的质心C位置偏移产生的扰动量在无人机的位置PID控制器和姿态PID控制器中进行补偿;

所述位置PID控制器中对所述调节机械臂(13)扰动量的补偿力矩ΔF满足以下方程式:

其中,Kp,vb,Ki,vb和Kd,vb是PID控制器的速度增益矩阵,Fd为系留无人机所需的推力,evb为速度误差, 为系留无人机相对于系留无人机本体(11)固定参考系的角速度,为无人机消毒单元(1)的质心C相对于坐标系∑B的偏移向量,它是关于q的函数,q为机械臂关节变量;

所述姿态PID控制器中对所述调节机械臂(13)扰动量的补偿力矩ΔM满足以下方程式:

其中,Kp,ωb和Kd,ωb是PID控制器的角速度增益矩阵,eωb为角速度误差,Md为系留无人机本体(11)的控制力矩, 为系留无人机本体(11)固定参考系的坐标原点O与所述调节机械臂(13)的质心C的相对位置的偏移量,q是机械臂关节变量,Fd为系留无人机的总推力,e3=T[0,0,1]为单位向量。

2.根据权利要求1所述的一种适用范围广且消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:所述X轴调节机构(131)包括固定安装在所述系留无人机本体(11)底部且沿X轴方向设置的X轴丝杠底座(1311)、固定安装在靠近所述系留无人机本体(11)的所述X轴丝杠底座(1311)的一端的X轴丝杠电机(1312)以及与所述X轴丝杠电机(1312)同轴设置的X轴丝杠(1313);

所述X轴丝杠(1313)上配合滑动连接有X轴滑块(1314);

所述Y轴调节机构(132)包括沿Y轴方向设置的Y轴丝杠底座(1321)、固定安装在所述Y轴丝杠底座(1321)任一端部的Y轴调节电机、与所述Y轴调节电机同轴设置的Y轴丝杠(1323);所述Y轴丝杠(1323)上配合滑动连接有Y轴滑块(1324);

所述Y轴丝杠底座(1321)与所述X轴滑块(1314)固定连接且位于所述X轴滑块(1314)的下方;所述喷洒装置(16)与所述Y轴滑块(1324)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用范围广且消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:所述无人机消毒单元(1)还包括安装在所述系留无人机本体(11)的下底板上的视觉导航单元(15)和安装在所述系留无人机本的上、下底板之间的用于测距的激光测距模块(14);

所述视觉导航单元(15)包括相对设置的云台上底板(151)和云台下底板(152)、安装在两者之间用于减少运动带来的振动的减震球(153)以及安装所述云台下底板(152)上的二轴无刷云台(154);

所述云台上底板(151)固定安装在所述系留无人机本体(11)上;所述二轴无刷云台(154)的输出端固定安装有可见光相机(155);

所述激光测距模块(14)为四个,等间距分布在所述系留无人机本体(11)的侧面。

4.根据权利要求3所述的一种适用范围广且消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:所述储液箱(2)和所述控制箱(3)设置在地面机箱(5)内,所述储液箱(2)与所述机载供液单元(12)通过橡胶管液路连通,所述控制箱(3)与所述视觉导航单元(15)通过绳缆电连接;其橡胶管与绳缆穿设在同一连接线缆(4)内,所述地面机箱(5)上设置有用于绕设所述连接线缆(4)的绞盘(6)。

5.根据权利要求1所述的一种适用范围广消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:还包括用于站立在地面上的无人机站立脚架(17);

所述无人机站立脚架(17)包括两倒V形设置的脚支架管(171)、通过脚架套与所述脚支架管(171)垂直设置的支撑脚(172);所述支撑脚(172)设置在所述脚支架管(171)远离所述系留无人机本体(11)的端部。

6.根据权利要求1所述的一种适用范围广消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:所述机载供液单元(12)包括与所述系留无人机本体(11)固定安装的机载架(121)、固定安装在所述机载架(121)上用于储存地面储液箱(2)吸取过来的液体的机载箱(122)、所述机载箱(122)的进液口与所述储液箱(2)液路连通,其出液口与所述喷洒装置(16)之间的液路上安装有控制两者液路通断的电磁阀(123)。

7.根据权利要求2所述的一种适用范围广消毒稳定的病毒消杀装置,其特征在于:所述喷洒装置(16)包括固定安装在所述Y轴滑块(1324)上的舵机(161)、通过U形支架(162)与所述舵机(161)输出轴同轴设置的喷洒头(163)。

8.采用权利要求1‑7任一项所述的一种病毒消杀装置的控制方法,其特征在于:包括以下步骤,

S1、对病毒消杀装置的控制单元进行初始化设置,更换储液箱(2),将储液箱(2)、控制箱(3)与无人机消毒单元(1)连通;

S2、根据使用场景对无人机消毒单元(1)进行参数设置;参数具体为系留无人机本体(11)的起飞速度、前飞速度、转弯速度、降落速度、预定高度以及对激光测距模块(14)、视觉导航单元(15)、地面箱体中控制箱(3)的参数设置;

S3、将储液箱(2)中的液体输送到机载供液单元(12),使液体充满机载供液单元(12)中的机载箱(122);

S4、操作人员控制无人机消毒单元(1)起飞,飞升到步骤二中设置的无人机本体(11)的预定高度,对需要进行消毒的区域进行循迹巡检;

S5、巡检结束后,操作人员操作无人机消毒单元(1)降落至指定位置;

S6、操作人员根据步骤四获得的航迹进行规划,划分出若干个消毒点位并排列无人机消毒单元(1)到达每个消毒点位的顺序,所述消毒点位等间距或不等间距排列;

S7、无人机消毒单元(1)飞至对应消毒点位后在该消毒点位上停留,操作人员使用遥控器控制,按照预先设定程序进行自动喷洒消毒作业;一个消毒点位消毒完成后,无人机消毒单元(1)自动飞向设定的下一个消毒点位进行消毒作业,直至所有消毒点位消毒完成;

S8、完成一次消毒任务后,操作人员可以根据消毒的情况选择继续进行消毒或者停止工作。

9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:上述S7中所述预先设定程序具体为首先控制电磁阀(123)开启,其次控制丝杠电机和舵机(161)的输出,最后控制电磁阀(123)关闭,丝杠电机与舵机(161)还原到初始位置,无人机消毒单元(1)的最大消毒区域为以一个消毒点位为中心的矩形消毒区域。