基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人飛行器和飛行控制領(lǐng)域；具體講，涉及基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]具有垂直起降和懸停能力的多旋翼飛行器，較之傳統(tǒng)單旋翼直升機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易，槳葉殺傷力小，操作安全的特點(diǎn)。不但在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用，也在災(zāi)害救援、評估，危險環(huán)境調(diào)查，交通巡視及空中攝影等多個民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前的多旋翼飛行器其機(jī)體長度(寬度)一般均超過300mm，重量超過1kg，其高速旋轉(zhuǎn)的旋翼所具有相當(dāng)高的動能，飛行時的其重力勢能也不容忽視，因此一旦失控墜落，對地面人員財(cái)產(chǎn)將造成嚴(yán)重的危害，此類事故已經(jīng)被媒體多次報道。
[0004]另一方面，現(xiàn)有多旋翼飛行器的自主飛行控制系統(tǒng)，不僅體積重量龐大，更嚴(yán)重的依賴于外界的GPS信號，而在GPS信號不穩(wěn)定的復(fù)雜環(huán)境下，這一飛行控制系統(tǒng)無法保證飛行器的安全飛行。
[0005]視覺導(dǎo)航系統(tǒng)在有人駕駛的飛行器上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如民航夜間降落所用的助降系統(tǒng)，用于修正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的地標(biāo)系統(tǒng)等。但視覺導(dǎo)航系統(tǒng)在無人飛行器上，尤其是重量小于100克的微型無人飛行器上尚無報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，降低無人飛行器對地面人員財(cái)物的安全威脅，在重量和體積上遠(yuǎn)小于之前的同類設(shè)備，為微型多旋翼飛行器的成功飛行及在復(fù)雜環(huán)境內(nèi)的安全飛行提供保證，為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統(tǒng)對電動動力單元進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對微型多旋翼飛行器的姿態(tài)控制，通過視覺導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息，由飛行控制系統(tǒng)對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進(jìn)行自主控制。
[0007]在十字型機(jī)架四角對稱設(shè)置有電動動力單元。
[0008]十字型機(jī)架中心的上層中心板上安裝有微型飛行控制系統(tǒng)。
[0009]十字型機(jī)架中心的下層中心板上安裝有微型視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述機(jī)架與微型飛行控制系統(tǒng)間設(shè)有具有緩沖作用的固定裝置。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述動力單元包括:永磁直流電機(jī)、電機(jī)座和旋翼。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述動力單元的旋翼葉片為對稱翼型或非對稱翼型。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述十字型機(jī)臂上設(shè)有具有緩沖作用的起落裝置。
[0014]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)與效果:
[0015]通過大幅的減小多旋翼飛行器的體積與重量(重量小于50g長度小于70_)，極大提高了本飛行器使用的安全性，即使因故墜落，對地面人員財(cái)物不會產(chǎn)生威脅。
[0016]通過微型化的、僅重?cái)?shù)克的飛行控制系統(tǒng)，保證了微型多旋翼飛行器飛行的穩(wěn)定性，輕量化的飛行控制系統(tǒng)還保證了飛行器本身擁有足夠的續(xù)航能力與額外負(fù)載能力。
[0017]通過機(jī)載視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，賦予本微型多旋翼飛行器自主飛行能力，使其在無GPS信號的復(fù)雜環(huán)境內(nèi)具有自主飛行能力。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖中附圖標(biāo)記表示為:
[0020]1、電動動力單元
[0021]2、微型飛行控制系統(tǒng)
[0022]3、十字型機(jī)架
[0023]4、機(jī)載視覺導(dǎo)航系統(tǒng)
[0024]5、具有緩沖作用的固定裝置
【具體實(shí)施方式】
[0025]基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統(tǒng)對電動動力單元進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對微型多旋翼飛行器的姿態(tài)控制，通過視覺導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息，對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進(jìn)行自主控制。飛行器的總體重量小于50g，長度(寬度)小于70mm。
[0026]本發(fā)明的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器具體如下:
[0027]一種基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，包括:
[0028]在十字型機(jī)架3四角對稱設(shè)置有電動動力單元I
[0029]十字型機(jī)架中心的上層中心板上安裝有微型飛行控制系統(tǒng)2
[0030]十字型機(jī)架中心的下層中心板上安裝有微型視覺導(dǎo)航系統(tǒng)4
[0031]上述技術(shù)方案中，所述機(jī)架與微型飛行控制系統(tǒng)2間設(shè)有具有緩沖作用的固定裝置5
[0032]上述技術(shù)方案中，所述動力單元包括:永磁直流電機(jī)、電機(jī)座和旋翼；
[0033]上述技術(shù)方案中，所述動力單元的旋翼葉片為對稱翼型或非對稱翼型；
[0034]上述技術(shù)方案中，所述十字型機(jī)臂上設(shè)有具有緩沖作用的起落裝置；
[0035]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所述的具體實(shí)例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0036]本發(fā)明中的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器的一種實(shí)例包括:
[0037]在十字型機(jī)架四角對稱設(shè)置有電動動力單元；
[0038]動力單元包括:永磁直流電機(jī)、電機(jī)座和旋翼；
[0039]十字型機(jī)架上設(shè)有微型飛行控制系統(tǒng)；
[0040]十字型機(jī)架下設(shè)有視覺導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0041]十字型機(jī)架與微型飛行控制系統(tǒng)間安裝有緩沖作用的固定裝置
[0042]機(jī)載視覺導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用場景和任務(wù)可具有兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
[0043]對于有人參與的飛行任務(wù)，機(jī)載視覺導(dǎo)航系統(tǒng)完全依賴機(jī)載的計(jì)算能力，對飛行器的速度進(jìn)行估計(jì)，用以輔助操縱人員對飛機(jī)進(jìn)行控制。
[0044]對于全自主飛行任務(wù)，機(jī)載視覺導(dǎo)航系統(tǒng)將圖像數(shù)據(jù)發(fā)至地面計(jì)算機(jī)，并通過地面計(jì)算對整體飛行環(huán)境進(jìn)行建圖并實(shí)時自主控制飛行器的飛行軌跡。
[0045]顯然，上述實(shí)例僅僅是為清楚的說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有實(shí)施方式予以窮舉。而由此引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統(tǒng)對電動動力單元進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對微型多旋翼飛行器的姿態(tài)控制，通過視覺導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息，由飛行控制系統(tǒng)對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進(jìn)行自主控制。
2.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，在十字型機(jī)架四角對稱設(shè)置有電動動力單元。
3.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，十字型機(jī)架中心的上層中心板上安裝有微型飛行控制系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，十字型機(jī)架中心的下層中心板上安裝有微型視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，所述機(jī)架與微型飛行控制系統(tǒng)間設(shè)有具有緩沖作用的固定裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，所述動力單元包括:永磁直流電機(jī)、電機(jī)座和旋翼。
7.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，所述動力單元的旋翼葉片為對稱翼型或非對稱翼型。
8.如權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，其特征是，所述十字型機(jī)臂上設(shè)有具有緩沖作用的起落裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無人飛行器和飛行控制領(lǐng)域，為降低無人飛行器對地面人員財(cái)物的安全威脅，在重量和體積上遠(yuǎn)小于之前的同類設(shè)備，為微型多旋翼飛行器的成功飛行及在復(fù)雜環(huán)境內(nèi)的安全飛行提供保證，為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于視覺導(dǎo)航的微型多旋翼飛行器，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統(tǒng)對電動動力單元進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對微型多旋翼飛行器的姿態(tài)控制，通過視覺導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息，由飛行控制系統(tǒng)對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進(jìn)行自主控制。本發(fā)明主要應(yīng)用于無人飛行器和飛行控制。
【IPC分類】B64D27-24, B64C27-08, B64D43-00
【公開號】CN104590552
【申請?zhí)枴緾N201410746754
【發(fā)明人】鮮斌, 張旭
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月8日