一种基于激光雷达的无人机仿地飞行装置
技术领域
本发明涉及无人机测绘技术领域，具体公开了一种基于激光雷达的无人机仿地飞行装置。
背景技术
无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。
作为传统航空航天遥感手段的提升，无人机测绘技术成为了研究热点。在无人机测绘过程中需要飞行器相机与地形表面保持较为稳定的高度，才能保证像片固定的重叠度。目前，现有的无人机进行测绘时均是通过电磁波雷达对无人机飞行高度进行检测，然后传输给无人机上的控制系统使得无人机飞行高度保持一致，但是电磁波雷达其高度测量精度低，并且其抗干扰能力差，往往使得测绘过程中相配固定的重叠度较差。而激光雷达是一类新型的测量装置，其高度测量精度高，将其与无人机结合，够将实时的无人机距地表高度的信息传递给飞控系统，从而调节无人机的飞行高度，达到无人机相机与地表的距离保持一定高度的目的，从而保证像片重叠度，以此保证航空摄影测量精度。但是在激光雷达测量飞行高度时，激光雷达需要发生的激光束需要时刻保持与地面垂直才能保证测量精度，但是由于激光雷达是与无人机本体相固定连接，在无人机飞行调节高度的过程中难免会使得激光雷达发出的激光束与地面之间不垂直；另外，现有无人机飞行测绘装置在测绘的过程中，其摄像机的也是固定设置，因此其拍摄广角固定，无法根据地面情况对其进行调节。
例如专利号为CN210391575U的实用新型公开了一种一体化无人机激光雷达系统，包括无人机主体，无人机主体内安装有激光雷达组件；激光雷达组件包括激光雷达主体和光学组件，激光雷达主体安装在无人机主体内的底部，光学组件通过调节机构安装在无人机主体内，激光雷达主体和光学组件通过导线相连接；调节机构包括套筒、驱动电机、移动块、连接杆、螺杆和螺纹孔，套筒安装在激光雷达主体内，驱动电机安装在激光雷达主体的上端，且位于套筒的正上方，螺杆固定连接在驱动电机的输出端上，移动块滑动连接在套筒内。该实用新型中的激光雷达就是固定在无人机本体上，其在无人机飞行调节过程中激光束并不能全程保持与地面垂直，影响测量效果和精度，并且该装置无摄影装置，无法对地面进行测绘。因此，针对现有无人机激光雷达系统的上述不足，设计一种能够基于激光雷达的无人机仿地飞行装置是一项有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有无人机激光雷达系统在飞行过程中其激光束无法时刻与地面保持垂直，影响测量精度，设计一种能够有效解决上述技术问题的基于激光雷达的无人机仿地飞行装置是一项有待解决的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于激光雷达的无人机仿地飞行装置，包括无人机本体、高清摄像机和激光雷达，所述无人机本体的上表面设置有控制模块，所述无人机本体的下表面连接有降落架框，位于所述降落架框中间的无人机本体下表面连接有上连接板，所述上连接板的上表面均匀开设有若干圆孔，所述圆孔中插设有滑杆，所述滑杆的顶端连接有限位帽，若干所述滑杆的下端共同连接有下缓冲板，所述上连接板与下缓冲板之间连接有多个缓冲弹簧；
所述下缓冲板的下表面连接有U型板，所述U型板的左右两端均转动连接有相机载板，每个所述相机载板的下表面均固定连接有高清摄像机，每个所述相机载板的上表面连接有条块，所述条块的上表面均开设有限位滑槽，所述限位滑槽中设置有限位滑块，所述U型板的上表面左右两端均设置有转动座，两个所述转动座之间转动设置有蜗杆，所述蜗杆的两端均连接有丝杆，两个所述丝杆的螺纹方向相反设置，每个所述丝杆的外端设置有限位块，每个所述丝杆上均设置有活动块，所述活动块上开设有与对应丝杆相配合的螺孔，所述活动块的下表面设置有转动件，所述转动件上转动连接有活动杆，所述活动杆的下端与限位滑块的上表面活动连接，位于两个所述转动组之间的U型板上连接有调节电机，所述调节电机的输出轴上设置有与蜗杆相配合的蜗轮；
所述U型板的下表面设置有第一U型架，所述第一U型架上设置有第一水平杆，所述第一水平杆上套设有转动套，所述转动套的下端连接有第二U型架，所述第二U型架上设置有第二水平杆，所述第二水平杆上转动设置有垂直连接件，所述激光雷达与垂直连接件的下端固定连接。
作为上述方案的进一步设置，所述无人机本体包括机身和四个机翼，所述四个机翼呈中心对称连接在机身上，每个所述机翼的外端下表面均连接有微型电机，所述微型电机的输出轴伸出机翼的上端连接有螺旋桨。
作为上述方案的进一步设置，所述激光雷达包括发射单元、接收单元和信息处理模块，所述信息处理模块与控制模块之间电性连接。
作为上述方案的进一步设置，所述降落架框包括两个与无人机本体下表面相连接的连接条，每个所述连接条的下表面连接有两个向外张开的斜杆，四个所述斜杆的下端共同连接有矩形框。
作为上述方案的进一步设置，所述上连接板的四个拐角均设置有凸板，所述凸板的上表面均连接有与无人机本体下表面相连接的连接柱。
作为上述方案的进一步设置，所述U型板的两竖侧板上端均连接有水平条，所述水平条上开设有若干连接孔，所述连接块中设置有与下缓冲板相连接的连接螺栓。
作为上述方案的进一步设置，所述第一水平杆上设置的转动套为两个，且两个所述转动套的下端均与第二U型架相连接。
有益效果：
1、本发明公开的基于激光雷达的无人机仿地飞行装置，其能够通过激光雷达时刻高精度检测无人机飞行高度，然后通过控制模块实时调节无人机的飞行高度，从而使得无人机在测绘时，其高清摄像机与地形表面保持较为稳定的高度，以保证像片固定的重叠度，以此保证航空摄影测量精度，其测绘相关相比较于现有无人机测绘装置效果更佳。
2、本发明还通过设置的调节电机、涡轮、蜗杆、丝杆、活动块、活动杆以及相机载板，能够根据拍摄地面的不同，对高清摄像机的拍摄角度进行实时调节，从而活动不同的拍摄广角，其拍摄效果更加；另外，其设置的上连接板、下缓冲板以及缓冲弹簧能够对无人机起飞、降落过程中，对其搭载的激光雷达、高清摄像机起到一定的缓冲作用，防止其因冲击力过大对其造成破坏，其结构简单、防冲击效果优异、实用性强。
3、本发明在设置激光雷达时并非直接将激光雷达与无人机本体固定连接，其通过设置的第一U型架、第二U型架能够保证在无人机飞行调节过程中，无论无人机如何倾斜，其设置的激光雷达始终垂直与地面，有效防止其激光雷达因无人机本体倾斜而导致发出的激光束角度倾斜，从而有效保证了整个激光雷达测量高度的精准性，其控制无人机稳定高度飞行的效果优异。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的第一角度立体结构图；
图2为本发明的第二角度立体结构图；
图3为本发明中无人机本体的立体结构图；
图4为本发明中上连接板、下缓冲板等立体结构图；
图5为本发明中U型板、相机载板等立体结构图；
图6为本发明中转动座、蜗杆、调节电机等立体结构图；
图7为本发明中第一U型架、第二U型架和激光雷达等立体结构图；
图8为本发明中控制模块图。
其中，1-无人机本体，101-控制模块，102-机身，103-机翼，104-微型电机，105-螺旋桨，2-高清摄像机，3-激光雷达，4-降落架框，401-连接条，402-斜杆，403-矩形框，5-上连接板，501-圆孔，502-滑杆，503-限位帽，504-凸板，505-连接柱，6-下缓冲板，7-缓冲弹簧，8-U型板，801-水平条，802-连接孔，803-连接螺栓，9-相机载板，10-条块，11-限位滑槽，12-限位滑块，13-转动座，14-蜗杆，15-丝杆，16-限位块，17-活动块，18-转动件，19-活动杆，20-调节电机，21-蜗轮，22-第一U型架，23-第一水平杆，24-转动套，25-第二U型架，26-第二水平杆，27-垂直连接件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～8，并结合实施例来对本发明的基于激光雷达的无人机仿地飞行装置。
实施例1
实施例1介绍了一种基于激光雷达的无人机仿地飞行装置，参考附图1、附图2和附图3，其包括无人机本体1、高清摄像机2和激光雷达3。具体地，其无人机本体1包括机身102和四个机翼103，四个机翼103呈中心对称连接在机身102上，每个机翼103的外端下表面均连接有微型电机104，微型电机104的输出轴伸出机翼103的上端连接有螺旋桨105，并在无人机本体1的上表面设置有控制模块101，通过控制模块101对微型电机104的控制可实现无人机升降、下落以及水平平稳运行。另外，其激光雷达3包括发射单元、接收单元和信息处理模块，其中发射单元、接收单元和信息处理模块未画出，具体工作时其发生单元发出激光束，当激光束照射到阻碍物上时会产生回波，其回波被接收单元接受到时然后通过信息处理模块能够快速计算出无人机飞行的高度，然后信息处理模块再将处理后的信息转化为电信号输送给控制模块101(可参考附图8)，其控制模块再控制微型电机104的工作状态，从而能够实现无人机测绘时保证与地形表面保持较为稳定的高度。
参考附图3，在其无人机本体1的下表面连接有降落架框4，具体地其降落架框4包括两个与无人机本体下表面相连接的连接条401，每个连接条401的下表面连接有两个向外张开的斜杆402，四个斜杆402的下端共同连接有矩形框403。
参考附图2和附图4，在位于降落架框4中间的无人机本体1下表面连接有上连接板5，上连接板5的上表面均匀开设有若干圆孔501，圆孔501中插设有滑杆502，滑杆502的顶端连接有限位帽503，若干滑杆502的下端共同连接有下缓冲板6，上连接板5与下缓冲板6之间连接有多个缓冲弹簧7。具体上连接板5与无人机本体1下表面的连接方式是在上连接板5的四个拐角均设置有凸板504，凸板504的上表面均连接有与无人机本体1下表面相连接的连接柱505。
参考附图2、附图5和附图6，下缓冲板6的下表面连接有U型板8，具体U型板8与下缓冲板6连接时是在U型板8的两竖侧板上端均连接有水平条801，水平条801上开设有若干连接孔802，连接块802中设置有与下缓冲板6相连接的连接螺栓803。并在U型板8的左右两端均转动连接有相机载板9，每个相机载板9的下表面均固定连接有高清摄像机2，每个相机载板9的上表面连接有条块10，条块10的上表面均开设有限位滑槽11，限位滑槽11中设置有限位滑块12，U型板8的上表面左右两端均设置有转动座13，两个转动座13之间转动设置有蜗杆14，蜗杆14的两端均连接有丝杆15，两个丝杆15的螺纹方向相反设置，每个丝杆15的外端设置有限位块16，每个丝杆15上均设置有活动块17，活动块17上开设有与对应丝杆15相配合的螺孔，活动块17的下表面设置有转动件18，转动件18上转动连接有活动杆19，活动杆17的下端与限位滑块12的上表面活动连接，位于两个转动组13之间的U型板8上连接有调节电机20，调节电机20的输出轴上设置有与蜗杆14相配合的蜗轮21。在无人机高空飞行摄影测绘过程中，可通过控制模块101控制调节电机20的正反转，然后在丝杆15与活动块17、活动杆19的作用下使得活动板17发生转动，从而改变高清摄像机2的拍摄角度，从而获得更多的广角范围。
最后，参考附图2，在U型板8的下表面连接有激光雷达3，并且激光雷达3垂直地面设置。
实施例2
实施例2是基于实施例1的基础上做出的进一步改进，下面结合附图1～8对其进行进一步说明。
实施例2公开了基于实施例1的基础上改进后的一种基于激光雷达的无人机仿地飞行装置，参考附图1、附图2和附图3，其包括无人机本体1、高清摄像机2和激光雷达3。具体地，其无人机本体1包括机身102和四个机翼103，四个机翼103呈中心对称连接在机身102上，每个机翼103的外端下表面均连接有微型电机104，微型电机104的输出轴伸出机翼103的上端连接有螺旋桨105，并在无人机本体1的上表面设置有控制模块101，通过控制模块101对微型电机104的控制可实现无人机升降、下落以及水平平稳运行。另外，其激光雷达3包括发射单元、接收单元和信息处理模块，其中发射单元、接收单元和信息处理模块未画出，具体工作时其发生单元发出激光束，当激光束照射到阻碍物上时会产生回波，其回波被接收单元接受到时然后通过信息处理模块能够快速计算出无人机飞行的高度，然后信息处理模块再将处理后的信息转化为电信号输送给控制模块101(可参考附图8)，其控制模块再控制微型电机104的工作状态，从而能够实现无人机测绘时保证与地形表面保持较为稳定的高度。
参考附图3，在其无人机本体1的下表面连接有降落架框4，具体地其降落架框4包括两个与无人机本体下表面相连接的连接条401，每个连接条401的下表面连接有两个向外张开的斜杆402，四个斜杆402的下端共同连接有矩形框403。
参考附图2和附图4，在位于降落架框4中间的无人机本体1下表面连接有上连接板5，上连接板5的上表面均匀开设有若干圆孔501，圆孔501中插设有滑杆502，滑杆502的顶端连接有限位帽503，若干滑杆502的下端共同连接有下缓冲板6，上连接板5与下缓冲板6之间连接有多个缓冲弹簧7。具体上连接板5与无人机本体1下表面的连接方式是在上连接板5的四个拐角均设置有凸板504，凸板504的上表面均连接有与无人机本体1下表面相连接的连接柱505。
参考附图2、附图5和附图6，下缓冲板6的下表面连接有U型板8，具体U型板8与下缓冲板6连接时是在U型板8的两竖侧板上端均连接有水平条801，水平条801上开设有若干连接孔802，连接块802中设置有与下缓冲板6相连接的连接螺栓803。并在U型板8的左右两端均转动连接有相机载板9，每个相机载板9的下表面均固定连接有高清摄像机2，每个相机载板9的上表面连接有条块10，条块10的上表面均开设有限位滑槽11，限位滑槽11中设置有限位滑块12，U型板8的上表面左右两端均设置有转动座13，两个转动座13之间转动设置有蜗杆14，蜗杆14的两端均连接有丝杆15，两个丝杆15的螺纹方向相反设置，每个丝杆15的外端设置有限位块16，每个丝杆15上均设置有活动块17，活动块17上开设有与对应丝杆15相配合的螺孔，活动块17的下表面设置有转动件18，转动件18上转动连接有活动杆19，活动杆17的下端与限位滑块12的上表面活动连接，位于两个转动组13之间的U型板8上连接有调节电机20，调节电机20的输出轴上设置有与蜗杆14相配合的蜗轮21。在无人机高空飞行摄影测绘过程中，可通过控制模块101控制调节电机20的正反转，然后在丝杆15与活动块17、活动杆19的作用下使得活动板17发生转动，从而改变高清摄像机2的拍摄角度，从而获得更多的广角范围。
本实施例2与实施例1不同之处在于本实施例中激光雷达3并非垂直设置在U型板8的下表面，参考附图2和附图7，本实施例1在U型板8的下表面设置有第一U型架22，第一U型架22上设置有第一水平杆23，第一水平杆23上套设有转动套24，具体地其转动套24设置为两个，并且两个转动套24的下端均与第二U型架25相连接，然后在第二U型架25上设置有第二水平杆26，第二水平杆26上转动设置有垂直连接件27，激光雷达3与垂直连接件27的下端固定连接。通过上述设置，在无人机调节高度飞行过程中激光雷达3始终受重力作用处于垂直状态，不会随无人机本体1的自身调节发生角度倾斜。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
