一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统

专利主权项内容

1.一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，其特征在于：机器人平台(1)、侦查无人机(2)和监控中心(3)；所述机器人平台(1)由主控系统(11)、平台动力系统(12)、平台导航系统(13)、平台通信系统(14)、电源管理系统(15)、太阳能充电系统(16)、声光系统(17)、无线充电发射器(18)和无人机起降平台(19)组成；所述主控系统(11)分别与所述平台动力系统(12)、所述平台导航系统(13)、所述平台通信系统(14)、所述声光系统(17)、电源管理系统(15)、太阳能充电系统(16)和无线充电发射器(18)连接，用于数据计算、数据转发、图像处理和发送指令；所述平台动力系统(12)用于为所述机器人平台(1)提供移动载体和动力，以及调节所述机器人平台(1)移动速度；所述平台动力系统(12)包括伺服电机(122)、电机驱动器(121)和车轮机构(123)，所述伺服电机(122)的一端通过所述电机驱动器(121)与所述主控系统(11)连接，所述伺服电机(122)的另一端与所述车轮机构(123)连接；其中，所述车轮机构(123)为四轮机构或成履带机构，作为所述机器人平台(1)的移动载体；所述伺服电机(122)用于为所述车轮机构(123)提供动力，其内部还集成减速机构，具有电磁刹车功能；所述电机驱动器(121)具有网络通信口、CAN总线接口和232串口，具有电压反馈、电流反馈、过载保护功能，作为所述伺服电机(122)的控制器，用于调节所述伺服电机(122)的转速，并对所述伺服电机(122)进行保护；所述平台导航系统(13)用于定位所述机器人平台(1)，用于检测所述机器人平台(1)当前的运动姿态，以及用于扫描所述机器人平台(1)所处的当前环境，并构建三维地形图；所述平台导航系统(13)包括卫星导航模块(131)、惯性导航模块(132)和激光导航模块(133)，所述卫星导航模块(131)、所述惯性导航模块(132)和所述激光导航模块(133)分别与所述主控系统(11)连接；其中，所述卫星导航模块(131)包含北斗导航接收机、GPS导航接收机、伽利略导航接收机和GLONASS导航接收机，以分别支持中国北斗系统、美国GPS系统、欧洲伽利略系统和俄罗斯GLONASS系统，用于所述机器人平台(1)的定位；所述惯性导航模块(132)包含六轴加速度传感器和平台电子罗盘，用于检测所述机器人平台(1)的当前运动姿态；所述激光导航模块(133)包含3D激光雷达传感器，其扫描距离大于30米，用于扫描所述机器人平台(1)所处的当前环境，构建三维地形图；所述平台通信系统(14)用于所述机器人平台(1)与所述监控中心(3)及所述侦查无人机(2)之间的通信和图像传输，以及用于手动遥控所述机器人平台(1)和所述侦查无人机(2)；所述平台通信系统(14)包括平台数据传输模块(141)、手持遥控器(143)和平台图像传输模块(142)，所述平台数据传输模块(141)、所述手持遥控器(143)和所述平台图像传输模块(142)分别与所述主控系统(11)连接；其中，所述平台数据传输模块(141)包含4G DTU模块和无线终端接入设备，所述4G DTU模块用于所述机器人平台(1)与所述监控中心(3)及所述侦查无人机(2)之间的4G通信，支持全网通，同时兼容GPRS/3G 无线通讯；所述无线终端接入设备用于所述机器人平台(1)与所述监控中心(3)及所述侦查无人机(2)之间的WIFI通信，在所述无线终端接入设备接入附近的WIFI网络后，所述机器人平台(1)即可与连接在WIFI网络中的所述监控中心(3)及其他设备进行通信；所述平台图像传输模块(142)为无线图传设备，用于所述机器人平台(1)与所述监控中心(3)的点对点图像传输；所述手持遥控器(143)用于手动控制所述机器人平台(1)和所述侦查无人机(2)；所述声光系统(17)用于夜间辅助显示所述无人机起降平台(19)的轮廓，用于采集所述机器人平台(1)的现场声音信息，以及用于播放提醒声音和与所述监控中心(3)进行对讲；所述声光系统(17)包括照明灯(171)、转向灯(172)、尾灯(173)、刹车灯(174)、声光报警灯(175)、辅助降落指示灯(176)、拾音器(177)和扬声器(178)；其中，所述辅助降落指示灯(176)安装在所述无人机起降平台(19)的周围，用于夜间辅助显示所述无人机起降平台(19)的轮廓；所述拾音器(177)用于采集所述机器人平台(1)的现场声音信息；所述扬声器(178)用于播放提醒声音和与所述监控中心(3)进行对讲；所述电源管理系统(15)包括BMS单元(151)和锂电池组(152)，所述BMS单元(151)作为所述锂电池组(152)的管理保护器，用于将所述锂电池组(152)电压稳定至合适电压后，给所述机器人平台(1)内所有用电设备供电，并且所述BMS单元(151)对所述锂电池组(152)具有过压保护、过流保护、短路保护功能；所述无人机起降平台(19)安装在所述机器人平台(1)的顶部，包括无人机停放区域和太阳能电池板区域；其中，所述无人机停放区域位于辅助降落指示灯(176)的中间，用于停放所述侦查无人机(2)；所述无线充电发射器(18)安装在所述无人机起降平台(19)的下方，用于给所述侦查无人机(2)进行无线充电；所述太阳能充电系统(16)包括太阳能电池板和电压转换器，其中，所述太阳能电池板安装在所述无人机起降平台(19)的太阳能电池板区域，用于将太阳能转换成电能；所述电压转换器用于将所述太阳能电池板输出的电压转换成合适的电压输送给所述锂电池组(152)充电；所述太阳能电池板可自动折叠一共4块，分别安装在所述无人机起降平台(19)的无人机停放区域四周；当所述侦查无人机(2)降落在所述无人机起降平台(19)的无人机停放区域时，4块所述太阳能电池板分别与所述无人机停放区域呈45°~90°角，形成一个包围区域，将所述侦查无人机(2)包裹在无人机停放区域内；当所述侦查无人机(2)准备降落在所述无人机起降平台(19)的无人机停放区域时，4块所述太阳能电池板分别完全打开，给所述侦查无人机(2)留出足够大的降落区域；所述侦查无人机(2)由无人机机架(21)以及安装在所述无人机机架(21)上的无人机飞控系统(22)、无人机动力系统(23)、无人机定位系统(24)、无人机通信系统(25)、无人机监控系统(26)、无线充电接收器(27)和机载锂电池(28)组成；所述无人机飞控系统(22)分别与所述无人机动力系统(23)、所述无人机定位系统(24)、所述无人机通信系统(25)、所述无人机监控系统(26)、所述无线充电接收器(27)和所述机载锂电池(28)连接；所述无人机飞控系统(22)包括飞控MCU(221)、陀螺仪(222)、气压计(223)和无人机电子罗盘(224)；其中，所述飞控MCU(221)为嵌入式芯片，用于飞行数据计算和飞行控制指令下发；所述陀螺仪(222)用于输出所述侦查无人机(2)的姿态角和三轴加速度数据；所述气压计(223)用于检测所述侦查无人机(2)周围的气压值；所述无人机电子罗盘(224)用于检测所述侦查无人机(2)的当前运动方向；所述无人机定位系统(24)用于所述侦查无人机(2)的定位，以及用于所述侦查无人机(2)的精准降落；所述无人机动力系统(23)用于为所述侦查无人机(2)提供飞行动力，包括无刷电机(231)、电子调速器(232)和螺旋桨(233)，所述螺旋桨(233)安装在所述无刷电机(231)上，所述无刷电机(231)通过所述电子调速器(232)与所述无人机飞控系统(22)连接；所述无人机通信系统(25)用于所述侦查无人机(2)与所述机器人平台(1)之间的通信以及图像传输；所述无人机监控系统(26)用于从空中拍摄当前道路状况，包括自稳云台(261)和高清摄像机(262)；所述无线充电接收器(27)用于接收所述机器人平台(1)上所述无线充电发射器(18)发射的电磁信号，并给所述机载锂电池(28)充电；所述机载锂电池(28)用于给所述侦查无人机(2)上所有的用电设备供电。