本實用新型涉及避障技術(shù)，尤其涉及的是一種避障裝置。

背景技術(shù)：

無人機(jī)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(jī)平臺通過搭載可見光攝像頭、紅外攝像頭以及激光測距機(jī)等多種傳感器，可同時采集多維飛行環(huán)境信息，利用機(jī)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(jī)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(jī)機(jī)體上面。而固定在機(jī)體上有兩個缺點：1.無人機(jī)機(jī)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(jī)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(jī)在運動過程中的姿態(tài)變化角度，也就是限制無人機(jī)飛行速度，導(dǎo)致飛行體驗不好，而且也無法實現(xiàn)機(jī)體振動情況下的避障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種避障裝置，能夠在不載人移動裝置不穩(wěn)或姿態(tài)變化時，保持穩(wěn)定姿態(tài)，實現(xiàn)有效的避障。

為解決上述問題，本實用新型提出一種避障裝置，用于偵測不載人移動裝置的周圍環(huán)境，所述避障裝置包括：

增穩(wěn)云臺，可連接于所述不載人移動裝置，所述增穩(wěn)云臺具有增穩(wěn)器以保持至少一云臺相機(jī)穩(wěn)定承載；

避障模塊，固定安裝于所述增穩(wěn)云臺，以減少所述不載人移動裝置動作時對所述避障模塊探測周圍環(huán)境的干擾。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述增穩(wěn)云臺包括轉(zhuǎn)動軸件和增穩(wěn)支架，所述避障模塊安裝在所述增穩(wěn)支架上，所述增穩(wěn)支架通過所述轉(zhuǎn)動軸件活動連接所述不載人移動裝置，以在所述不載人移動裝置動作時，所述避障模塊能夠相對所述不載人移動裝置活動而保持姿態(tài)。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述增穩(wěn)支架通過所述轉(zhuǎn)動軸件實現(xiàn)在三個相互垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)或在兩個相互垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)或在單個平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述增穩(wěn)支架作為所述增穩(wěn)云臺的最外側(cè)部件，環(huán)設(shè)在所述轉(zhuǎn)動軸件周圍。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述增穩(wěn)支架包括呈帶有缺口的框結(jié)構(gòu)，所述缺口用于容納所述云臺相機(jī)。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述云臺相機(jī)通過相機(jī)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動連接在所述框結(jié)構(gòu)的缺口上。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述轉(zhuǎn)動軸件的其中一轉(zhuǎn)軸與所述框結(jié)構(gòu)的框平面共面設(shè)置，所述框結(jié)構(gòu)繞該共面的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述相機(jī)轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)動軸件的其中一轉(zhuǎn)軸相互平行。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述云臺相機(jī)和所述避障模塊的姿態(tài)獨立控制。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述避障模塊包括布置在所述增穩(wěn)支架外周沿上且朝向外側(cè)的周向避障鏡頭，所述周向避障鏡頭在周向的每個方向上均設(shè)置，以實現(xiàn)全向避障。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述避障鏡頭包括四對雙目鏡頭，在所述增穩(wěn)支架的四周每個方向上均布一對雙目鏡頭。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述避障模塊還包括底部避障鏡頭，布置在所述增穩(wěn)支架的底部且朝向下方，以實現(xiàn)下方避障。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述不載人移動裝置為無人機(jī)。

采用上述技術(shù)方案后，本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

將避障模塊安裝到增穩(wěn)云臺上，可以實現(xiàn)避障模塊的增穩(wěn)，無論不載人移動裝置如何動作，均可以保持避障模塊穩(wěn)定地朝向一個方向，從而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；

增穩(wěn)支架上同時安裝云臺相機(jī)和避撞模塊，使得增穩(wěn)云臺成為共用結(jié)構(gòu)，從而可以節(jié)省安裝空間以及成本，而將云臺相機(jī)可轉(zhuǎn)動安裝在增穩(wěn)支架的缺口上，則相當(dāng)于為增穩(wěn)云臺多增加了一個轉(zhuǎn)軸，云臺相機(jī)在缺口中轉(zhuǎn)動，則各個角度拍攝過程中，便不會受到增穩(wěn)支架的遮擋，使得拍攝角度更少受限制。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的避障裝置的一種轉(zhuǎn)動狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的避障裝置的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1的避障裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1的避障裝置的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例的避障裝置的另一種轉(zhuǎn)動狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為本實用新型實施例的避障裝置的又一種轉(zhuǎn)動狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號說明：

11-增穩(wěn)支架，12-X軸臂，13-Z軸臂，14-Y軸臂，15-連接部，21-周向避障鏡頭，22-底部避障鏡頭，3-云臺相機(jī)。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型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)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型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實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。

參看圖1-6，在一個實施例中，避障裝置包括增穩(wěn)云臺和避障模塊，用于偵測不載人移動裝置的周圍環(huán)境。增穩(wěn)云臺或者稱自穩(wěn)云臺，是指具有增穩(wěn)功能的云臺，云臺上設(shè)置有增穩(wěn)器，在云臺的不載人移動裝置隨意動時，增穩(wěn)器保持其增穩(wěn)的對象相對地面姿態(tài)不變。

本實施例中，增穩(wěn)云臺連接到不載人移動裝置(圖中未示出)上，避障模塊安裝在增穩(wěn)云臺上，換言之，避障模塊通過增穩(wěn)云臺間接連接到不載人移動裝置上，而且能夠通過增穩(wěn)云臺相對不載人移動裝置自由轉(zhuǎn)動。增穩(wěn)器用來保持避障模塊的探測穩(wěn)定和云臺相機(jī)的拍攝穩(wěn)定。在不載人移動裝置動作時，避障模塊通過增穩(wěn)云臺增穩(wěn)，在不載人移動裝置振動或任意變換姿態(tài)時，增穩(wěn)云臺能夠靈活應(yīng)變地運動，使得避障模塊能夠保持穩(wěn)定姿態(tài)，以減少不載人移動裝置動作時對所述避障模塊探測周圍環(huán)境的干擾。

將避障模塊安裝到增穩(wěn)云臺，可以實現(xiàn)避障模塊的增穩(wěn)，無論不載人移動裝置如何動作，均可以保持避障模塊穩(wěn)定地朝向一個方向，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。

在一個實施例中，不載人移動裝置可以為無人機(jī)，也就是說，將避撞模塊安裝到增穩(wěn)云臺上后，再安裝到無人機(jī)上，實現(xiàn)整個無人機(jī)的避障，相比于現(xiàn)有技術(shù)將避撞模塊直接安裝在無人機(jī)機(jī)體上，無論飛機(jī)機(jī)體如何振動或者姿態(tài)如何變化，避障模塊通過增穩(wěn)云臺的增穩(wěn)而保持穩(wěn)定，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(jī)飛行時的避障，還不限制無人機(jī)飛行過程中的姿態(tài)變化角度或飛行速度，飛行體驗更好。但不作為限制，不載人移動裝置例如還可以是機(jī)器人等。

避障模塊可以采用避障傳感器，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，增穩(wěn)云臺的增穩(wěn)可以保證光學(xué)鏡頭朝向一個方向。

在一個實施例中，增穩(wěn)云臺包括轉(zhuǎn)動軸件和增穩(wěn)支架11。避障模塊安裝在增穩(wěn)支架上，增穩(wěn)支架通過轉(zhuǎn)動軸件活動連接不載人移動裝置，增穩(wěn)支架通過增穩(wěn)器的增穩(wěn)作用可以通過轉(zhuǎn)動軸件作出應(yīng)變運動，從而在不載人移動裝置動作時，避障模塊能夠相對不載人移動裝置活動而保持姿態(tài)。

增穩(wěn)支架具體繞幾個軸運動，可根據(jù)需要而定。在一個實施例中，增穩(wěn)支架通過轉(zhuǎn)動軸件實現(xiàn)在三個相互垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)或在兩個相互垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)或在單個平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，換言之，轉(zhuǎn)動軸件可以包括三個軸、兩個軸或單個軸，在兩個軸及以上時，軸與軸之間相互垂直。優(yōu)選的，轉(zhuǎn)動軸件為三個軸，從而增穩(wěn)支架可以在各個方向上做應(yīng)變運動，以調(diào)整到穩(wěn)定姿態(tài)。

在圖1-6中，轉(zhuǎn)動軸件包括X軸臂12、Z軸臂13、Y軸臂14和連接部15，連接部連接到不載人移動裝置上，連接部15與Y軸臂14之間的相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)增穩(wěn)支架11繞YAW軸任意360度的旋轉(zhuǎn)，Y軸臂14和Z軸臂13之間的相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)增穩(wěn)支架11繞ROLL軸在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，Z軸臂13和X軸臂12之間的相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)增穩(wěn)支架11繞PITCH1軸在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，在增穩(wěn)云臺內(nèi)部設(shè)置有驅(qū)動各方位轉(zhuǎn)動的電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動方式為常規(guī)內(nèi)容，在此不再贅述。可以理解，增穩(wěn)云臺也可以只有一軸或兩軸，從而增穩(wěn)支架11的轉(zhuǎn)動方位相應(yīng)減少，根據(jù)不載人移動裝置的動作情況而僅需要在這些方位上做穩(wěn)定調(diào)整。

在一個實施例中，增穩(wěn)支架作為增穩(wěn)云臺的最外側(cè)部件，環(huán)設(shè)在轉(zhuǎn)動軸件周圍，轉(zhuǎn)動軸件的任意轉(zhuǎn)動都發(fā)生在增穩(wěn)支架內(nèi)側(cè)，不會干擾到增穩(wěn)支架上的避障模塊和云臺相機(jī)的拍攝，增大了避障模塊的可安裝空間與可偵測范圍。

在一個實施例中，繼續(xù)參看圖1-6，增穩(wěn)支架11包括帶有缺口的框結(jié)構(gòu)，該缺口用來容納云臺相機(jī)3。云臺相機(jī)3可通過相機(jī)轉(zhuǎn)軸(圖中未標(biāo)記)可轉(zhuǎn)動連接在增穩(wěn)支架11的缺口上。換言之，增穩(wěn)支架11上同時安裝云臺相機(jī)3和避撞模塊，使得增穩(wěn)云臺成為共用結(jié)構(gòu)，從而可以節(jié)省安裝空間以及成本，而將云臺相機(jī)3可轉(zhuǎn)動安裝在增穩(wěn)支架11框結(jié)構(gòu)的缺口上，則相當(dāng)于為增穩(wěn)云臺多增加了一個轉(zhuǎn)軸，云臺相機(jī)3在缺口中轉(zhuǎn)動，則各個角度拍攝過程中，便不會受到增穩(wěn)支架11的遮擋，使得拍攝角度更少受限制。

圖1-6中，增穩(wěn)云臺具有四個轉(zhuǎn)動軸，分別為YAW軸、ROLL軸、PITCH1軸和PITCH2軸，增穩(wěn)支架11可繞YAW軸、ROLL軸、PITCH1軸三軸轉(zhuǎn)動，云臺相機(jī)3可轉(zhuǎn)動連接相機(jī)轉(zhuǎn)軸PITCH2軸，因而云臺相機(jī)2可繞此四軸轉(zhuǎn)動，自由度更高。

優(yōu)選的，相機(jī)轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動軸件的其中一轉(zhuǎn)軸相互平行。參看圖3，相機(jī)轉(zhuǎn)軸PITCH2軸與轉(zhuǎn)動軸件的PITCH1軸相互平行，以在轉(zhuǎn)動軸件的繞PITCH1軸轉(zhuǎn)動方向出現(xiàn)偏差時，可以通過云臺相機(jī)的傾斜角度來檢測到，還可以通過云臺相機(jī)繞相機(jī)轉(zhuǎn)軸PITCH2軸轉(zhuǎn)動一定角度來克服該傾斜，保證云臺相機(jī)的拍攝視野正常。

可以理解，增穩(wěn)支架11的形狀也不限于此，例如可以是圓形，增穩(wěn)支架11上也可以沒有缺口，將云臺相機(jī)3安裝在增穩(wěn)支架11上，只要云臺相機(jī)3能夠進(jìn)行拍攝，或者在需要更大視野的拍攝時能夠在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動拍攝即可。

在一個實施例中，轉(zhuǎn)動軸件的其中一轉(zhuǎn)軸(X軸臂12)與增穩(wěn)支架11的框平面共面設(shè)置，增穩(wěn)支架11繞該共面的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，優(yōu)選的，轉(zhuǎn)軸X軸臂12兩端分別連接在增穩(wěn)支架11的兩個相對的非缺口的框邊上，最好位于框邊的中間位置，如此可以減少增穩(wěn)支架11的轉(zhuǎn)動空間，也使轉(zhuǎn)動幅度小，更穩(wěn)定。

在一個實施例中，云臺相機(jī)3和避障模塊的姿態(tài)由獨立控制。在共用一個增穩(wěn)云臺結(jié)構(gòu)情況下，云臺相機(jī)3和避障模塊之間仍然可以采用常規(guī)的控制方式進(jìn)行獨立的控制，實現(xiàn)起來更為方便。

在一個實施例中，參看圖1、2、5和圖6，避障模塊包括周向避障鏡頭21，布置在增穩(wěn)支架11外周沿上且朝向增穩(wěn)支架11的外側(cè)，周向避障鏡頭在周向的每個方向上均設(shè)置，以實現(xiàn)全向避障。優(yōu)選的，周向避障鏡頭21包括四對雙目鏡頭，在增穩(wěn)支架11的四周每個方向上均布一對雙目鏡頭，當(dāng)然還可以布置更多的鏡頭，增穩(wěn)支架11呈四邊框型，在每個框邊上均設(shè)置鏡頭，從而在前后左右方向上均可以檢測到障礙物，實現(xiàn)全向避障?，F(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。本實施例在四周都設(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，參看圖4，避障模塊還包括底部避障鏡頭22，數(shù)量例如可以為一對雙目鏡頭，但不作為限制，也可以更多。底部避障鏡頭22布置安裝在增穩(wěn)支架11的底部且朝向下方，以實現(xiàn)下方避障，例如可以在無人機(jī)上升或下降過程中檢測到前方的障礙物，安全避障，通常來說，由于無人機(jī)的正常飛行環(huán)境中，上方一般不存在障礙物，因而在頂部可以無需設(shè)置避障鏡頭。

避障模塊通過增穩(wěn)云臺增穩(wěn)，保持姿態(tài)相對地面的角度不變，由于障礙物一般都是相對地面固定不動的，因而只要保證避障模塊的姿態(tài)角度相對地面不變，就可以清楚地采集到障礙物信息。例如，在無人機(jī)飛行過程中，無人機(jī)姿態(tài)可以任意變化，也可以發(fā)生大機(jī)動，增穩(wěn)支架11的框平面相對地面始終保持水平，可以穩(wěn)定且高分辨率地采集到無人機(jī)飛行方向上的細(xì)小障礙物，當(dāng)然還可檢測到大的障礙物。

本實用新型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)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。