本發(fā)明涉及無(wú)人飛行器領(lǐng)域，具體涉及一種智能跟隨無(wú)人飛行器及其控制方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的技術(shù)中，無(wú)人飛行器是通過(guò)遙控器人為控制的，對(duì)操作者的操控能力要求比較高，其飛行線路隨意性太強(qiáng)，稍微控制不好，就容易摔落、掛樹(shù)上、丟失等。并且現(xiàn)有無(wú)人飛行器的飛行高度都比較高，一般都可以飛到一百米至幾百米，嚴(yán)重的甚至影響飛機(jī)航線，危及公共安全。現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)人飛行器是通過(guò)遙控器人為控制的，不易控制，對(duì)操作者的操控能力要求比較高。并且無(wú)人飛行器的飛行高度很高，應(yīng)用也局限于航拍等高空作業(yè)，甚至可能影響航班起降和飛行?，F(xiàn)有定位技術(shù)中，無(wú)線定位方案中有藍(lán)牙定位、超聲波定位、紅外定位和激光定位等方式。紅外定位和激光定位都是都過(guò)光的形式進(jìn)行傳播，當(dāng)場(chǎng)域環(huán)境變化或者有障礙物時(shí)都會(huì)影響其定位作用。超聲波定位一般應(yīng)用于車(chē)輛倒車(chē)系統(tǒng)，其定位距離非常短，且易受到障礙物影響。現(xiàn)有技術(shù)中，很難將無(wú)人飛行器穩(wěn)定控制在跟隨點(diǎn)附近伴飛。現(xiàn)有的無(wú)人飛行器技術(shù)中，大多是四螺旋槳提供提升力的方案，此方案的弊端在于，體積大，并且螺旋槳暴露在外面，容易卡住異物導(dǎo)致墜落等。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種智能跟隨無(wú)人飛行器及其控制方法，通過(guò)智能算法、藍(lán)牙、傳感器等綜合手段處理，使得無(wú)人飛行器能夠自動(dòng)跟隨目標(biāo)點(diǎn)飛行，并且在接受指令之后能夠自行規(guī)劃合理路線，進(jìn)而拓展更多人性化的應(yīng)用。首先本發(fā)明提供一種智能跟隨無(wú)人飛行器，包括籠子主體，及設(shè)于籠子主體內(nèi)的處理單元、gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊、防撞傳感器；所述處理單元分別與gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊、防撞傳感器電性連接；所述籠子主體包括：三個(gè)依次內(nèi)嵌徑向活動(dòng)連接的圓環(huán)、及與最內(nèi)圈圓環(huán)活動(dòng)連接的一螺旋槳。較佳地，所述螺旋槳呈圓餅形，經(jīng)由一穿過(guò)圓餅形軸心的連桿與最內(nèi)圓環(huán)徑向連接。較佳地，所述處理單元、gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊均置于螺旋槳上，所述防撞傳感器置于最外圈圓環(huán)上。其次，本發(fā)明提供一種智能跟隨無(wú)人飛行器的控制方法，包括以下步驟：處理單元啟動(dòng)；各模塊自檢；控制器連接并發(fā)送隨點(diǎn)信息，執(zhí)行各飛行功能。較佳地，各模塊自檢包括：藍(lán)牙模塊自檢、gps模塊自檢、重力感應(yīng)模塊自檢、重心調(diào)整模塊自檢、防撞模塊自檢、電量自檢。較佳地，所述執(zhí)行各飛行功能包括一伴飛模式，以藍(lán)牙匹配跟隨點(diǎn)，三角定位飛行高度和位置，根據(jù)追隨點(diǎn)自動(dòng)飛行。較佳地，所述執(zhí)行各飛行功能包括一導(dǎo)航模式，獲取gps數(shù)據(jù)，確定飛行路線，根據(jù)追隨點(diǎn)位置，在前方引導(dǎo)飛行。較佳地，所述執(zhí)行各飛行功能包括一中斷模式，該中斷模式基于中斷源，中斷源為防撞、電量低、新指令中的任意一種，執(zhí)行中斷程序后返回。本發(fā)明具有以下有益效果：(1)、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明將螺旋槳個(gè)數(shù)從4個(gè)減少為1個(gè)，并且將螺旋槳置于整個(gè)設(shè)計(jì)的體內(nèi)，體外有外殼保護(hù)。既提升了美觀度，又減小整體體積；(2)、智能算法能夠更加精準(zhǔn)地對(duì)于三維立體空間的定位及智能跟隨，并且基于本專(zhuān)利，能夠衍生出多種應(yīng)用；(3)、將螺旋槳置于機(jī)身體內(nèi)，衍生出各種智能應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的智能跟隨無(wú)人飛行器的組成框圖；圖2為本發(fā)明的智能跟隨無(wú)人飛行器的籠子硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的控制方法原理框圖；圖4為本發(fā)明中g(shù)ps模塊與cpu之間的通信電路原理圖；圖5為本發(fā)明中重力感應(yīng)技術(shù)中無(wú)人飛行器飛行受力圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1與圖2所示，首先本發(fā)明提供一種智能跟隨無(wú)人飛行器，包括籠子主體1，及設(shè)于籠子主體1內(nèi)的處理單元、gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊、防撞傳感器；所述處理單元分別與gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊、防撞傳感器電性連接；所述籠子主體1包括：三個(gè)依次內(nèi)嵌徑向活動(dòng)連接的圓環(huán)11-13、及與最內(nèi)圈圓環(huán)13活動(dòng)連接的一螺旋槳14。其中，所述螺旋槳14呈圓餅形，經(jīng)由一穿過(guò)圓餅形軸心的連桿15與最內(nèi)圓環(huán)徑向連接。所述處理單元、gps模塊、重力感應(yīng)模塊、重心調(diào)整模塊、藍(lán)牙模塊均置于螺旋槳上，所述防撞傳感器置于最外圈圓環(huán)11上。優(yōu)選地實(shí)施例中，上述處理單元為cpu。參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明還提供一種智能跟隨無(wú)人飛行器的控制方法，包括以下步驟：處理單元啟動(dòng)；各模塊自檢；控制器連接并發(fā)送隨點(diǎn)信息，執(zhí)行各飛行功能。其中，各模塊自檢包括：藍(lán)牙模塊自檢、gps模塊自檢、重力感應(yīng)模塊自檢、重心調(diào)整模塊自檢、防撞模塊自檢、電量自檢。執(zhí)行各飛行功能，主要包括以下三種模式：(1)、伴飛模式：以藍(lán)牙匹配跟隨點(diǎn)，三角定位飛行高度和位置，根據(jù)追隨點(diǎn)自動(dòng)飛行。具體地，啟動(dòng)伴飛模式后，cpu根據(jù)藍(lán)牙模塊獲取的數(shù)據(jù)，計(jì)算出與跟隨點(diǎn)之間距離，根據(jù)事先設(shè)定的伴飛距離，時(shí)刻與跟隨點(diǎn)保持一定的距離。伴飛模式下，中斷模式是開(kāi)啟的。(2)、導(dǎo)航模式：獲取gps數(shù)據(jù)，確定飛行路線，根據(jù)追隨點(diǎn)位置，在前方引導(dǎo)飛行。具體地，啟動(dòng)導(dǎo)航模式之前，cpu會(huì)收到用戶傳遞的導(dǎo)航目的地，啟動(dòng)導(dǎo)航模式之后，cpu會(huì)根據(jù)藍(lán)牙模塊獲取的數(shù)據(jù)，計(jì)算出于跟隨點(diǎn)之間的距離，在跟隨點(diǎn)之前進(jìn)行引導(dǎo)，如果距離跟隨點(diǎn)太遠(yuǎn)，會(huì)返回跟隨點(diǎn)等待跟隨點(diǎn)。導(dǎo)航模式中，會(huì)使用到gps數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離導(dǎo)航引導(dǎo)，精確的位置由藍(lán)牙設(shè)定。導(dǎo)航模式下，中斷模式是開(kāi)啟的。(3)、中斷模式：該中斷模式基于中斷源，中斷源為防撞、電量低、新指令中的任意一種，執(zhí)行中斷程序后返回。具體地，中斷模式是cpu的一個(gè)特定功能，用于處理實(shí)時(shí)性要求高的功能，例如：防撞、電量低、接受新命令等需要cpu立即響應(yīng)。當(dāng)中斷響應(yīng)發(fā)生時(shí)，cpu立即停止正在處理的數(shù)據(jù)，確定中斷源，并進(jìn)行針對(duì)性的中斷處理。圖4所示為本發(fā)明的電路圖，其中：(1)、本發(fā)明中g(shù)ps模塊與cpu之間通過(guò)串口通信，gps模塊可以選用市面上現(xiàn)有的模塊，當(dāng)前方案初步選擇ne0-7m；(2)、重力感應(yīng)模塊與cpu之間是通過(guò)iic總線通信的。通過(guò)iic總線就能向cpu傳輸重力感應(yīng)的數(shù)據(jù)；(3)、重新調(diào)整模塊與cpu之間是通過(guò)通用io實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)從而控制整體重力。“重心及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)”具體見(jiàn)表1及圖5的相關(guān)描述；(4)、cpu與藍(lán)牙模塊之間是通過(guò)usb總線傳遞的；(5)、cpu與防撞傳感器整列是通過(guò)iic總線連接的，防撞傳感器能夠感應(yīng)對(duì)應(yīng)方向是否存在障礙物，當(dāng)距離障礙物小于安全距離時(shí)，會(huì)通過(guò)iic總線想cpu傳遞中斷信號(hào)，提醒cpu實(shí)行避讓措施。本發(fā)明中，該智能跟隨無(wú)人飛行器還包括如下的技術(shù)功能：1、跟隨點(diǎn)信息發(fā)送：a)跟隨點(diǎn)由兒童、成人等佩戴在手腕上，根據(jù)手腕上軟件設(shè)置，控制無(wú)人飛行器的起降；b)跟隨點(diǎn)由低功耗藍(lán)牙方案設(shè)計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)向廣域空間發(fā)送數(shù)據(jù)，報(bào)送自己位置以及發(fā)送控制命令；c)跟隨點(diǎn)控制命令包括且不限于：起飛、降落、盤(pán)旋、自拍、社交、導(dǎo)航、回家等；d)跟隨點(diǎn)覆蓋范圍為1～60米區(qū)間范圍，并且與無(wú)人飛行器一對(duì)一綁定，確保每條指令只發(fā)送給授權(quán)的無(wú)人飛行器；表1：序號(hào)xyzx加速度y加速度z加速度受力1-361239095167-36915622.66469216212266929435-753315390.2383337412264913850-29915294.254354-76123789278-173-1415469.387325-220125329446-48-11-1415694.787036-252126669630-144-3115913.137977-3821298410298-6476-7616576.458738-9921420012294-344302-26218808.681519-11841626616666-925919-72823318.2368110-11481882626678-19051302-95032671.8818611-31662120432767-23491427-95339157.4955912-54522258832767-23941056-91940169.8685213-85442694632767-2290632-76143275.4334614-171343276732767-2186-388-43049405.7338215-212003276732767-1574-265132150958.7340716-1861231962173701080-3435-14440861.8757317-107661269458402425-4396-66317639.4442118-60185870670-1117-594316528433.39338619-41262754-2704-4206-639129235649.77946520-2934618-3522-6307-615027994625.44743821-2110-120-3682-6875-512916404245.42388922-1118-486-3186-6918-39553763411.26310923-132-580-2710-6897-2788-11912774.51329124132-720-2360-7020-1385-22642470.9156225190-884-1976-7165-384-33272173.046709e)跟隨點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)接收來(lái)自無(wú)人飛行器的飛行數(shù)據(jù)，包括且不限于：飛行高度、方向、速度、障礙物告警等。2、藍(lán)牙定位跟隨技術(shù)：藍(lán)牙定位跟隨技術(shù)，事先與對(duì)應(yīng)的跟隨點(diǎn)進(jìn)行匹配(每一個(gè)跟隨點(diǎn)和無(wú)人飛行器均有一個(gè)唯一的身份編號(hào))，飛行過(guò)程中軟件通過(guò)三角定位的方式，不斷計(jì)算飛行高度和位置，同時(shí)通過(guò)傳感器反饋的數(shù)據(jù)不斷修正精確地距離。3、重心及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)：參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的核心籠子由螺旋槳、重心傳感器和重心調(diào)整部件構(gòu)成。整體的姿態(tài)調(diào)整由重心傳感器和重心調(diào)整部件構(gòu)成。確保本發(fā)明無(wú)論哪個(gè)姿態(tài)起飛，均能調(diào)整回正確的姿態(tài)。4、重力感應(yīng)技術(shù)：表1數(shù)據(jù)是重力傳感的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，模擬無(wú)人飛行器上升、然后失控自由落體下降這一過(guò)程中的動(dòng)作。將表1數(shù)據(jù)分析，得到無(wú)人飛行器整體的受力情況，如圖5所示，可以清晰的看到無(wú)人飛行器的飛行受力情況，根據(jù)這種方式，可以把握無(wú)人飛行器在每一個(gè)點(diǎn)上的加速度以及飛行方向，綜合運(yùn)算之后，就可以描繪出無(wú)人飛行器起飛之后在世界軸場(chǎng)域的飛行軌跡，進(jìn)而達(dá)到定位的絕對(duì)位置的功能。5、衍生應(yīng)用：a)無(wú)線場(chǎng)域組網(wǎng)功能每個(gè)無(wú)人飛行器可以根據(jù)彼此的編碼進(jìn)行組網(wǎng)，并同步傳輸共享數(shù)據(jù)，滿足社交功能的需要。b)障礙物提前避讓技術(shù)無(wú)人飛行器的頂部、底部、前面、后面、左側(cè)、右側(cè)均各有兩個(gè)光距離傳感器，通過(guò)中斷的方式通知無(wú)人飛行器避讓障礙物。c)gps輔助導(dǎo)航技術(shù)無(wú)人飛行器可以選配gps模塊，通過(guò)gps+藍(lán)牙互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確定位飛機(jī)、定點(diǎn)巡邏、飛鴿傳書(shū)等功能。案例：定點(diǎn)巡邏——事先設(shè)定無(wú)人飛行器巡邏的線路、定位點(diǎn)和飛行高度，在深夜時(shí)，智能無(wú)人飛行器將沿著事先設(shè)定的線路進(jìn)行巡邏，隨無(wú)人飛行器攜帶的紅外傳感器隨時(shí)感應(yīng)人員的存在，一旦檢測(cè)到人體活動(dòng)，則啟動(dòng)錄像功能，并且實(shí)時(shí)傳遞圖像回控制中心，向控制中心告警。全程巡邏中，若無(wú)人飛行器檢測(cè)到電源損耗殆盡，則向控制中心反饋，增派新的無(wú)人飛行器巡邏，自己則返回機(jī)場(chǎng)無(wú)線充電。d)場(chǎng)域掃描及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)無(wú)人飛行器可以保存大量的飛行數(shù)據(jù)，用以記錄場(chǎng)域的飛行環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程重演、引路的功能。案例：旅游帶路：智能無(wú)人飛行器擔(dān)當(dāng)景區(qū)導(dǎo)游的功能。智能無(wú)人飛行器外型可以根據(jù)景區(qū)要求變換。智能無(wú)人飛行器根據(jù)事先設(shè)定的路線，帶領(lǐng)旅行團(tuán)游玩各個(gè)景點(diǎn)，途中通過(guò)語(yǔ)音功能向旅行團(tuán)介紹景點(diǎn)。e)無(wú)線定位及自動(dòng)充電技術(shù)通過(guò)精確定位的功能，可以實(shí)現(xiàn)巡邏后的無(wú)人飛行器自動(dòng)充電的功能。6、重點(diǎn)產(chǎn)品應(yīng)用：根據(jù)以上技術(shù)，制作一款無(wú)人跟隨飛行器，像動(dòng)畫(huà)片中的精靈一樣，跟隨孩子們飛行。無(wú)人飛行器模組體積盡量小，可以放入玩具體內(nèi)，確保兒童安全。通過(guò)重力調(diào)整，實(shí)現(xiàn)玩具寵物的姿態(tài)調(diào)整功能；通過(guò)以上介紹的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)如下功能：a)跟隨兒童身上的跟隨點(diǎn)；b)通過(guò)紅外以及傳感器實(shí)現(xiàn)避障以及跟隨進(jìn)入房間的功能；c)不同無(wú)人飛行器之間通信實(shí)現(xiàn)社交功能；d)跟隨點(diǎn)發(fā)送命令，控制實(shí)現(xiàn)起飛、降落、盤(pán)旋、自拍、社交、導(dǎo)航、回家、報(bào)警等功能；e)增加語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)話和聊天功能；以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12