本發(fā)明涉及避障等技術(shù)，尤其涉及的是一種磁浮避障裝置及磁浮云臺。

背景技術(shù)：

無人機視覺導(dǎo)航系統(tǒng)具有復(fù)雜未知飛行環(huán)境實時建模、自主定位及導(dǎo)航的技術(shù)特點。無人機平臺通過搭載可見光攝像頭、紅外攝像頭以及激光測距機等多種傳感器，可同時采集多維飛行環(huán)境信息，利用機載處理器與地面站的數(shù)據(jù)交互及協(xié)同計算框架，實時重建未知飛行環(huán)境的三維模型，實現(xiàn)不依賴任何外部定位設(shè)備(如GPS等)的自主定位及自主視覺避障、跟蹤及著陸，可廣泛應(yīng)用于通信環(huán)境復(fù)雜的未知飛行環(huán)境偵察、監(jiān)控及探測、災(zāi)難現(xiàn)場搜救等應(yīng)用。

目前無人機上應(yīng)用的視覺避障系統(tǒng)大部分是單一方向的，例如DJI的精靈4，YUNEEC的TyphoonH等產(chǎn)品。

這些避障方案都是將光學(xué)傳感器固定在無人機機體上面。而固定在機體上有兩個缺點：1.無人機機體震動大，這樣會導(dǎo)致傳感器采集過來的光學(xué)圖像信息也隨之高頻抖動，因而無法應(yīng)用高分辨率的避障攝像頭，導(dǎo)致難以分辨出很細(xì)小的障礙物，例如電線等；2.飛行時機身姿態(tài)會改變，這樣會導(dǎo)致避障模塊的鏡頭不能一直對準(zhǔn)飛行方向的平面，無法實現(xiàn)飛行時的避障。傳統(tǒng)解決這個的辦法是限制無人機在運動過程中的姿態(tài)變化角度，也就是限制無人機飛行速度，導(dǎo)致飛行體驗不好，而且也無法實現(xiàn)機體振動情況下的避障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磁浮避障裝置及磁浮云臺，能夠自適應(yīng)調(diào)整姿態(tài)，更穩(wěn)定。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種磁浮避障裝置，包括磁浮組件和避障模塊；所述磁浮組件包括驅(qū)動部件、內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子；所述外轉(zhuǎn)子上設(shè)置有所述避障模塊；所述驅(qū)動部件根據(jù)所述避障模塊的姿態(tài)變化，驅(qū)動所述外轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)定子之間發(fā)生磁力變化，以通過所述外轉(zhuǎn)子的磁浮轉(zhuǎn)動而調(diào)整所述避障模塊至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述避障模塊包括布置在所述外轉(zhuǎn)子的周向上且朝向外側(cè)的避障鏡頭，全部避障鏡頭所形成的視野范圍覆蓋周向上的全部范圍，以實現(xiàn)全向避障。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述避障鏡頭包括四對雙目鏡頭或者六對雙目鏡頭，均勻間隔地環(huán)設(shè)在所述外轉(zhuǎn)子的周向上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述驅(qū)動部件包括：固定在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)的永磁體；固定在所述內(nèi)定子的外側(cè)的線圈繞組；及控制模塊，用于根據(jù)所述避障模塊的姿態(tài)變化而控制所述線圈繞組通電產(chǎn)生不同磁力變化，以控制所述永磁體在磁浮力作用下相應(yīng)轉(zhuǎn)動而保持力平衡，從而帶動所述避障模塊調(diào)整至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子活動連接，所述內(nèi)定子的另一端伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子用于所述內(nèi)定子伸出的部位處開設(shè)開窗，所述開窗的口徑大于所述內(nèi)定子的伸出部位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子通過萬向節(jié)連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的另一端通過連接桿伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外，并連接到不載人移動裝置上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不載人移動裝置為無人機。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子呈空心球狀，所述永磁體形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)定子對應(yīng)所述線圈繞組的部位呈球狀內(nèi)芯，所述線圈繞組形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述球狀內(nèi)芯的外側(cè)；所述永磁體和所述線圈繞組相對設(shè)置，且兩者之間存有等距間隙。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括姿態(tài)傳感器，相對所述避障模塊固定設(shè)置，用以感應(yīng)所述避障模塊的姿態(tài)變化，并將姿態(tài)信號傳輸至所述驅(qū)動部件。

本發(fā)明還提供一種磁浮云臺，包括：驅(qū)動部件、內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子；所述驅(qū)動部件根據(jù)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化，驅(qū)動所述外轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)定子之間發(fā)生磁力變化，以通過所述外轉(zhuǎn)子的磁浮轉(zhuǎn)動而調(diào)整所述外轉(zhuǎn)子至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述驅(qū)動部件包括：固定在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)的永磁體；固定在所述內(nèi)定子的外側(cè)的線圈繞組；及控制模塊，用于根據(jù)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化而控制所述線圈繞組通電產(chǎn)生不同磁力變化，以控制所述永磁體在磁浮力作用下相應(yīng)轉(zhuǎn)動而保持力平衡，從而帶動所述外轉(zhuǎn)子調(diào)整至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子活動連接，所述內(nèi)定子的另一端伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子用于所述內(nèi)定子伸出的部位處開設(shè)開窗，所述開窗的口徑大于所述內(nèi)定子的伸出部位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子通過萬向節(jié)連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的另一端通過連接桿伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外，并連接到不載人移動裝置上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不載人移動裝置為無人機。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子呈空心球狀，所述永磁體形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)定子對應(yīng)所述線圈繞組的部位呈球狀內(nèi)芯，所述線圈繞組形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述球狀內(nèi)芯的外側(cè)；所述永磁體和所述線圈繞組相對設(shè)置，且兩者之間存有等距間隙。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括姿態(tài)傳感器，固定設(shè)置在所述外轉(zhuǎn)子上，用以感應(yīng)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化，并將姿態(tài)信號傳輸至所述驅(qū)動部件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括云臺相機，設(shè)置在所述外轉(zhuǎn)子上。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

根據(jù)避障模塊的不同姿態(tài)變化，在磁浮組件中產(chǎn)生不同的磁浮力，通過調(diào)整內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子之間的位置關(guān)系，達(dá)到磁浮力平衡，以保持外轉(zhuǎn)子上的避障模塊的目標(biāo)姿態(tài)，實現(xiàn)避障模塊姿態(tài)自適應(yīng)調(diào)整，可以使得避障模塊在使用過程中的姿態(tài)穩(wěn)定，無論不載人移動裝置如何動作，均可以保持避障模塊穩(wěn)定地朝向所需偵測的方向，避障模塊采集到的圖像可以更穩(wěn)定，因而可以采用更高分辨率的光學(xué)鏡頭，對更細(xì)小的障礙物也能分辨清晰，從而更有效地實現(xiàn)避障，而且不再對不載人移動裝置的動作造成約束；

以磁浮力的作用來控制姿態(tài)的調(diào)整，由于對于磁浮力的控制可以做到較精確，另外在力平衡作用驅(qū)使下調(diào)整外轉(zhuǎn)子的動作在反應(yīng)上很快速，基本與不載人移動裝置進(jìn)行動作的同時，進(jìn)行應(yīng)變動作，因而避障模塊的姿態(tài)調(diào)整更精確、快速。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的磁浮避障裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的磁浮避障裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的磁浮避障裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說明：

11-內(nèi)定子，12-外轉(zhuǎn)子，13-線圈繞組，14-永磁體，15-連接桿，2-避障模塊，3-萬向節(jié)，4-安裝部。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。

參看圖1-3，在一個實施例中，磁浮避障裝置包括磁浮組件和避障模塊2。磁浮組件包括驅(qū)動部件、內(nèi)定子11和外轉(zhuǎn)子12。外轉(zhuǎn)子12上設(shè)置有避障模塊2。

避障模塊2用來偵測不載人移動裝置的周圍環(huán)境中的障礙物。避障模塊2可以采用各種避障傳感器，例如是紅外避障傳感器、激光測距傳感器、超聲波測距傳感器等，優(yōu)選采用光學(xué)傳感器，磁浮避障裝置可以使得光學(xué)鏡頭姿態(tài)穩(wěn)定，保持朝向一個方向。

在一個實施例中，避障模塊安裝在外轉(zhuǎn)子12上，再通過內(nèi)定子11安裝在不載人移動裝置上，不載人移動裝置例如可以是無人機，實現(xiàn)整個無人機的避障，相比于現(xiàn)有技術(shù)將避撞模塊直接固定在無人機機體上而言，無論飛機機體如何振動或者姿態(tài)如何變化，避障模塊2通過磁浮力作用來調(diào)整姿態(tài)，一直穩(wěn)定在飛行方向的平面上，從而可以分辨出很細(xì)小的障礙物，實現(xiàn)無人機飛行時的避障，還不限制無人機飛行過程中的姿態(tài)變化角度或飛行速度，飛行體驗更好?？梢岳斫猓惠d人移動裝置并不限制于無人機，例如還可以是機器人等。

驅(qū)動部件根據(jù)避障模塊2的姿態(tài)變化，驅(qū)動外轉(zhuǎn)子12與內(nèi)定子11之間發(fā)生磁力變化，以通過外轉(zhuǎn)子12的磁浮轉(zhuǎn)動而調(diào)整避障模塊2至目標(biāo)姿態(tài)。避障模塊2的姿態(tài)變化是相對于目標(biāo)姿態(tài)而言的，當(dāng)不載人移動裝置姿態(tài)變化時，其上的磁浮避障裝置也會跟隨動作，避障模塊2因而發(fā)生姿態(tài)變化，檢測到避障模塊2的姿態(tài)變化時，驅(qū)動部件隨即控制外轉(zhuǎn)子12相對內(nèi)定子11活動，調(diào)整到目標(biāo)姿態(tài)上。

根據(jù)避障模塊2的不同姿態(tài)變化，在磁浮組件中產(chǎn)生不同的磁浮力，通過調(diào)整內(nèi)定子11和外轉(zhuǎn)子12之間的位置關(guān)系，達(dá)到磁浮力平衡，以保持外轉(zhuǎn)子12上的避障模塊2的目標(biāo)姿態(tài)，實現(xiàn)避障模塊2姿態(tài)自適應(yīng)調(diào)整，可以使得避障模塊2在使用過程中的姿態(tài)穩(wěn)定，無論不載人移動裝置如何動作，均可以保持避障模塊2穩(wěn)定地朝向所需偵測的方向，避障模塊2采集到的圖像可以更穩(wěn)定，因而可以采用更高分辨率的光學(xué)鏡頭，對更細(xì)小的障礙物也能分辨清晰，從而更有效地實現(xiàn)避障，而且不再對不載人移動裝置的動作造成約束。

在一個實施例中，避障模塊2包括布置在外轉(zhuǎn)子12的周向上且朝向外側(cè)的避障鏡頭，全部避障鏡頭所能拍攝到的視野范圍覆蓋周向上的全部范圍，以實現(xiàn)全向避障，可以探測到各個方向上的障礙物。更具體的，避障鏡頭可以包括四對雙目鏡頭或者六對雙目鏡頭，均勻間隔地環(huán)設(shè)在外轉(zhuǎn)子的周向上。在圖1-3中，避障鏡頭包括六對雙目鏡頭，外轉(zhuǎn)子用來設(shè)置避障鏡頭的部位呈正六棱柱型，每對設(shè)置在正六棱柱的一個側(cè)面上。

現(xiàn)有的避障模塊僅可偵測一個方向，通常只能探測前方環(huán)境中的障礙物，若需要探測周圍環(huán)境，則需要控制轉(zhuǎn)動探測部位才能探測到，在控制上更為麻煩，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定干擾，而且無法實現(xiàn)同時在全向上探測環(huán)境。本發(fā)明實施例在周向上都設(shè)置了雙目鏡頭，無需控制其轉(zhuǎn)動探測部位，保持靜態(tài)即可時時刻刻都能探測到周圍環(huán)境，實現(xiàn)同時全向障礙探測；而設(shè)置的雙目鏡頭，類似人眼，可使得探測到的圖像具有深度，實現(xiàn)立體成像，對障礙物的分辨更清楚，通過雙目鏡頭之間的視差可以確定障礙物的距離，做到更精確的避障，克服了現(xiàn)有避障模塊存在的問題。

在一個實施例中，參看1和圖3，驅(qū)動部件包括：永磁體14、線圈繞組13和控制模塊(圖中未示出)。永磁體14固定在外轉(zhuǎn)子12的內(nèi)側(cè)，線圈繞組13固定在內(nèi)定子11的外側(cè)，線圈繞組13在上電后會對永磁體14產(chǎn)生作用，發(fā)生磁浮力變化，可用霍爾元件檢測磁場的方向與變化，來控制兩者的平衡狀態(tài)?？刂颇K根據(jù)避障模塊2的姿態(tài)變化，而控制線圈繞組13通電產(chǎn)生不同磁力變化，由于磁力變化導(dǎo)致力不平衡，永磁體14在磁浮力作用下相應(yīng)轉(zhuǎn)動而保持力平衡，從而帶動避障模塊2調(diào)整至目標(biāo)姿態(tài)。

以磁浮力的作用來控制姿態(tài)的調(diào)整，由于對于磁浮力的控制可以做到較精確，另外在力平衡作用驅(qū)使下調(diào)整外轉(zhuǎn)子12的動作在反應(yīng)上很快速，基本與不載人移動裝置進(jìn)行動作的同時，進(jìn)行應(yīng)變動作，因而避障模塊2的姿態(tài)調(diào)整更精確、快速。

在一個實施例中，內(nèi)定子11的一端與外轉(zhuǎn)子12活動連接，內(nèi)定子11的另一端伸出至外轉(zhuǎn)子12之外，可以用來連接不載人移動裝置或其他裝置。內(nèi)定子11的該另一端上可以設(shè)置一連接桿15，通過連接桿15伸出至外轉(zhuǎn)子12之外，在連接桿15上還可以設(shè)置安裝部4，通過安裝部4連接到不載人移動裝置上。

外轉(zhuǎn)子12用于內(nèi)定子11伸出的部位處開設(shè)開窗，開窗的口徑大于內(nèi)定子11的伸出部位(連接桿15)，從而外轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)動不至于受到內(nèi)定子11的影響。內(nèi)定子11的一端與外轉(zhuǎn)子12通過萬向節(jié)3連接，使得內(nèi)定子11和外轉(zhuǎn)子12之間可以在多方向上相對自由轉(zhuǎn)動，保證內(nèi)定子11與外轉(zhuǎn)子12的連接，同時保證內(nèi)定子可調(diào)整。

在一個實施例中，外轉(zhuǎn)子12呈空心球狀，永磁體14形狀匹配地環(huán)設(shè)在外轉(zhuǎn)子12的內(nèi)側(cè)，內(nèi)定子11對應(yīng)線圈繞組13的部位呈球狀內(nèi)芯，線圈繞組13形狀匹配地環(huán)設(shè)在球狀內(nèi)芯的外側(cè)，永磁體14和線圈繞組13相對設(shè)置，且兩者之間存有等距間隙。

參看圖3，外轉(zhuǎn)子12呈空心球狀，內(nèi)表面呈球面，永磁體14貼附在外轉(zhuǎn)子12的內(nèi)側(cè)，且多個永磁體14之間間隔排布，各永磁體14的極性根據(jù)線圈繞組13的通電變化情況而變化。內(nèi)定子11設(shè)置線圈繞組13的部位呈球狀內(nèi)芯，線圈繞組13可以通過連接枝節(jié)與球狀內(nèi)芯連接，且線圈繞組13的形狀也呈球面。永磁體14和線圈繞組13相對設(shè)置，且兩者之間存在間隙，間隙處處距離相等。

各部件呈球形，可以保證外轉(zhuǎn)子12和內(nèi)定子11發(fā)生各方向相對轉(zhuǎn)動，也不使兩者之間脫離磁浮力的相互約束作用，從而可以保持外轉(zhuǎn)子12上避障模塊2姿態(tài)的穩(wěn)定調(diào)整，即使無人機機動較大，姿態(tài)也可順利得到調(diào)整。

在一個實施例中，磁浮避障裝置還包括姿態(tài)傳感器(圖中未示出)。姿態(tài)傳感器相對避障模塊2固定設(shè)置，例如可以設(shè)置在外轉(zhuǎn)子12上，用以感應(yīng)避障模塊2的姿態(tài)變化，并將姿態(tài)信號傳輸至驅(qū)動部件，驅(qū)動部件的控制模塊收到姿態(tài)信號后控制線圈繞組13相應(yīng)通電，產(chǎn)生相應(yīng)磁力變化，控制姿態(tài)復(fù)位到目標(biāo)姿態(tài)。

本發(fā)明還提供一種磁浮云臺，包括：驅(qū)動部件、內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子；所述驅(qū)動部件根據(jù)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化，驅(qū)動所述外轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)定子之間發(fā)生磁力變化，以通過所述外轉(zhuǎn)子的磁浮轉(zhuǎn)動而調(diào)整所述外轉(zhuǎn)子至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述驅(qū)動部件包括：固定在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)的永磁體；固定在所述內(nèi)定子的外側(cè)的線圈繞組；及控制模塊，用于根據(jù)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化而控制所述線圈繞組通電產(chǎn)生不同磁力變化，以控制所述永磁體在磁浮力作用下相應(yīng)轉(zhuǎn)動而保持力平衡，從而帶動所述外轉(zhuǎn)子調(diào)整至目標(biāo)姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子活動連接，所述內(nèi)定子的另一端伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子用于所述內(nèi)定子伸出的部位處開設(shè)開窗，所述開窗的口徑大于所述內(nèi)定子的伸出部位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的一端與所述外轉(zhuǎn)子通過萬向節(jié)連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述內(nèi)定子的另一端通過連接桿伸出至所述外轉(zhuǎn)子之外，并連接到不載人移動裝置上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不載人移動裝置為無人機。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述外轉(zhuǎn)子呈空心球狀，所述永磁體形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)定子對應(yīng)所述線圈繞組的部位呈球狀內(nèi)芯，所述線圈繞組形狀匹配地環(huán)設(shè)在所述球狀內(nèi)芯的外側(cè)；所述永磁體和所述線圈繞組相對設(shè)置，且兩者之間存有等距間隙。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括姿態(tài)傳感器，固定設(shè)置在所述外轉(zhuǎn)子上，用以感應(yīng)所述外轉(zhuǎn)子的姿態(tài)變化，并將姿態(tài)信號傳輸至所述驅(qū)動部件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括云臺相機，設(shè)置在所述外轉(zhuǎn)子上。

關(guān)于本發(fā)明的磁浮云臺的具體內(nèi)容可以參看前述實施例中磁浮避障裝置的描述，區(qū)別在于，磁浮云臺上可以不設(shè)置避障模塊而設(shè)置其他部件，例如可以設(shè)置云臺相機，或者可以同時設(shè)置避障模塊和云臺相機等。

本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。