作品名稱：基于OPS平面定位系統的無人機毫米級更換電池起降平臺
學校名稱：山東理工大學
參賽隊伍：無人化智能未來
參賽學生：郭文哲 蔣明真 張興杰
指導老師：文永雙 李志山
(1)運動分析：對承接平臺進行運動分析，通過閉環控制得到數據，進行數據處理，優化運動方案，保證承接平臺運動的平穩性和可靠性，具體實施方案如下。
(2)平臺為原點建立X-Y二維平面坐標系，當光敏電阻矩陣非正中心采集到最大光強，3508電機a與3508電機b將協同運動，直至光敏電阻矩陣正中心采集到最大光強。
(3)系統統一采用24V供電，經過DC-DC降壓模塊降至3.3V為單片機穩定供電。
目前，利用視覺進行位姿估計的方法主要分為以下幾類：1、基于投影關系的方法：從圖像中提取圖標特征的像面參數，利用投影的幾何關系，求解位姿參數。2、基于幾何關系的方法：通過多種機載設備的信息，建立立體幾何關系求解。3、基于模式識別的方法：預先定義好一些標準模式，從圖像中提取特征量形成當前模式，與標準模式進行匹配，得出相應的位姿參數。本作品無人機自動降落采用第一種基于投影關系的方法。提前在平臺上裝置兩個色燈，通過無人機及平臺的計算機視覺雙向識別兩者的信號燈，針對運動目標追蹤中由于觀測量導致的結果非線性問題，可采用基于無跡卡爾曼濾波的運動目標跟蹤算法對數據進行融合處理，再結合無人機其他傳感器計算當前的位置和信號燈之間的偏移量，利用飛行控制系統引導自動降落。
人為操作無人機降落誤差通常在100mm左右，通過該方案降落的無人機，與預期降落位置誤差可以減小到10mm，設計的機械抓手間距為80mm，經調試，準確降落率可以達到97%，準確率可以通過簡單的增加抓手間距得到有效提高。
(1)總體流程
當承接平臺位置歸零過程結束時，電池更換系統在電機帶動下經滑軌向無人機方向整體移動，容差式推送倉與無人機電池倉發生切合，推送桿在48式步進電機帶動下前移，電池夾夾住無人機電池，48式步進電機反轉相同相位，舊電池被牽引至舊電池存儲倉，3維連體式電池倉憑借直流減速電機與連接結構左向移動，新電池倉取代舊電池倉，推送桿重復電池推送過程，新電池進入無人機倉，推送桿回到原位置，電池更換系統歸位，無人機放飛。
(2)容差式推送倉
針對機械滑軌存在誤差問題，團隊改變現有對接倉結構設計，將直面式對接設計優化為曲面式對接倉。經初代產品的大量實驗，發現電池在取送過程中仍存在對接誤差（由于機械帶動式移動），而實物要求上機械夾必須與無人機電池倉完美匹合，為解決以上問題，運用了一種新的連接方法。
推送倉與推送桿通過軸承連接并倆者下方裝有彈簧，以達到推送倉具有靈活調節性。在無人機電池倉固定情況下，借助無人機電池倉的反向力帶動彈簧的靈活擺動，實現推送倉與無人機電池倉完美匹合。
