一種基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]四旋翼飛行器(Quad-rotor Aircraft)是由四螺旋槳驅(qū)動的、能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降的飛行器，由前后和左右兩組旋翼組成，旋轉(zhuǎn)時對應(yīng)方向上電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反。四旋翼飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降和空中自由懸停，其機(jī)動性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于固定翼機(jī)型無人飛行器。并且體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便，比較適合在復(fù)雜地形環(huán)境、城市街道等狹窄的空間中使用，尤其是四旋翼飛行器能輕易進(jìn)入而人不易或不能進(jìn)入的惡劣環(huán)境。還可在近地面環(huán)境中執(zhí)行監(jiān)視和偵察等任務(wù)，具有廣闊的民用和軍事應(yīng)用前景。同時，四旋翼飛行器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，正受到國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和高校的關(guān)注，成為小型無人機(jī)領(lǐng)域中的研宄熱點(diǎn)。
[0003]在我國，迄今為止，對于四旋翼飛行器的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研宄還處于起步階段，其涉及到許多關(guān)鍵技術(shù)的融合，如制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料工程、空氣動力學(xué)、自主飛行控制與導(dǎo)航、圖像處理和先進(jìn)通信技術(shù)、高效能源、微機(jī)電技術(shù)、傳感器技術(shù)等。四旋翼飛行器可廣泛應(yīng)用于軍事、國防、宇宙空間探索、搶險救災(zāi)、地理信息測繪、環(huán)境監(jiān)視、農(nóng)林業(yè)應(yīng)用、管線巡檢及影視制作等多個領(lǐng)域，因此具有廣闊的應(yīng)用價值。
[0004]隨著計算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種數(shù)字化、重量輕、體積小、精度高的新型傳感器的不斷問世，四旋翼飛行器的性能從而不斷地得到提高，正朝著微小型化、智能化、自主導(dǎo)航與多功能化、低成本以及使用方便等方向發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將其應(yīng)用在四旋翼飛行器中，所構(gòu)成的基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器非常適宜時代的需要與潮流，其研發(fā)過程不僅解決了自身存在的諸多問題，而且更為重要的是在于它還積極促進(jìn)和推動了許多相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低廉，并能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降和空中自由懸停，適合在復(fù)雜地形環(huán)境中使用，尤其是人不易或不能進(jìn)入的惡劣環(huán)境。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器，包括微型四旋翼飛行器與智能飛行控制系統(tǒng)(一款安裝在智能手機(jī)上的管理軟件)，二者之間通過藍(lán)牙(BlueTooth)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。智能飛行控制系統(tǒng)把智能手機(jī)既當(dāng)作遙控器，也當(dāng)作接收器。用戶通過操作智能飛行控制系統(tǒng)，來管理、控制微型四旋翼飛行器的飛行:垂直上升、垂直下降、向左移動、向右移動、向前移動、向后移動、空中懸停、緊急停機(jī)等，并且微型四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)同時也會實(shí)時顯示在智能飛行控制系統(tǒng)上。微型四旋翼飛行器包括X型鏤空設(shè)計的飛控板，飛控板的四個頂角位置設(shè)置有圓孔，四個圓孔上分別安裝旋翼，飛控板上設(shè)置有電路系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的特征還在于，電路系統(tǒng)包括主控制器MCU，三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度傳感器、三軸磁力計傳感器、藍(lán)牙通信模塊、空心杯電機(jī)、USB接口穩(wěn)壓電源、狀態(tài)顯示發(fā)光二極管。
[0008]主控制器MCU 采用 STM32F103CBT6。
[0009]三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度傳感器采用MPU6050。
[0010]三軸磁力計傳感器采用HMC5883。
[0011 ] 藍(lán)牙通信模塊采用BF4030模塊。
[0012]USB接口穩(wěn)壓電源采用TP4056。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:在硬件設(shè)計中，采用“X”型設(shè)計，飛控板大面積鏤空，既美觀，同時又在不降低飛控受力的情況下大幅度減少飛控PCB面積，減輕飛控重量。在軟件設(shè)計中，采用四元數(shù)計算飛控姿態(tài)角，具有運(yùn)算量小、精度高、更新速度快等優(yōu)點(diǎn)；使用串級PID，對多個飛控狀態(tài)量進(jìn)行合理控制，獲得更穩(wěn)定的飛行姿態(tài)和更迅速的姿態(tài)響應(yīng)。由于微型四旋翼飛行器體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便，適合在復(fù)雜地形環(huán)境中使用，尤其是人不易或不能進(jìn)入的惡劣環(huán)境。微型四旋翼飛行器可廣泛應(yīng)用于軍事、國防、宇宙空間探索、搶險救災(zāi)、地理信息測繪、環(huán)境監(jiān)視、農(nóng)林業(yè)應(yīng)用、管線巡檢及影視制作等多個領(lǐng)域，因此具有廣闊的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器的功能框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的微型四旋翼飛行器不帶螺旋槳時結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的微型四旋翼飛行器的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖中，1.飛控板，2.圓孔，3.電路系統(tǒng)，4.主控制器MCU，5.三軸陀螺儀傳感器，6.三軸加速度傳感器，7.三軸磁力計傳感器，8.藍(lán)牙通信模塊，9.空心杯電機(jī)，10.USB接口穩(wěn)壓電源，11.狀態(tài)顯示發(fā)光二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]一種基于物聯(lián)網(wǎng)的微型四旋翼飛行器，功能結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括微型四旋翼飛行器與智能飛行控制系統(tǒng)(一款安裝在智能手機(jī)上的管理軟件)，二者之間通過藍(lán)牙(BlueTooth)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信。智能飛行控制系統(tǒng)把智能手機(jī)既當(dāng)作遙控器，也當(dāng)作接收器。用戶通過操作智能飛行控制系統(tǒng)，來管理、控制微型四旋翼飛行器的飛行:垂直上升、垂直下降、向左移動、向右移動、向前移動、向后移動、空中懸停、緊急停機(jī)等，并且微型四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)同時也會實(shí)時顯示在智能飛行控制系統(tǒng)上。
[0020]微型四旋翼飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括X型鏤空設(shè)計的飛控板1，飛控板I的四個頂角位置設(shè)置有圓孔2，四個圓孔2上分別安裝旋翼，飛控板I上設(shè)置有電路系統(tǒng)3。
[0021]電路系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括主控制器MCU4，三軸陀螺儀傳感器5、三軸加速度傳感器6、三軸磁力計傳感器7、藍(lán)牙通信模塊8、空心杯電機(jī)9、USB接口穩(wěn)壓電源10、狀態(tài)顯示發(fā)光二極管11。
[0022]主控制器MCU4采用STM32F103C