寵物四軸飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于飛行器控制的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種根據(jù)力傳感器控制飛行器的飛行姿態(tài)并躲避障礙物的四軸飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]寵物四軸飛行器上設(shè)有總體框架及四個(gè)旋翼單元，每一個(gè)旋翼單元包括旋翼、驅(qū)動(dòng)飛機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)；從水平投影可看，四個(gè)旋翼單元以中心對(duì)稱(chēng)形式的分布在總體框架的四個(gè)方向上，且它們與中心點(diǎn)的距離相同。
[0003]寵物四軸飛行器在中央部位安裝有控制各旋翼單元上電機(jī)轉(zhuǎn)速使飛行器始終保持平穩(wěn)移動(dòng)的控制器。飛行器在飛行過(guò)程中，控制器通過(guò)控制電機(jī)使旋翼實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，從而飛行器就會(huì)不斷調(diào)整姿態(tài)，從而達(dá)到跟隨飛行的目的。
[0004]寵物四軸飛行器在框架中央?yún)^(qū)域安裝有水平測(cè)距儀，當(dāng)飛行器遇到障礙物時(shí)，水平測(cè)距儀將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳給控制器，控制器會(huì)根據(jù)相對(duì)距離的大小確定飛行器的位置，并及時(shí)調(diào)整自身的飛行姿態(tài)，小幅度地改變飛行軌跡，從而順利躲避障礙物，使飛行器與障礙物的距離在安全距離之內(nèi)。
[0005]寵物四軸飛行器在框架中央?yún)^(qū)域安裝有豎向測(cè)距儀，豎向測(cè)距儀實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行器與地面的距離。當(dāng)拉力傳感器沒(méi)有感受到外部拉力時(shí)，飛行器將自動(dòng)通過(guò)測(cè)距儀判斷飛行器與地面的距離后通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)飛到指定最大高度。
[0006]寵物四軸飛行器上安裝有力傳感器，力傳感器與控制器相連接，實(shí)時(shí)感受力的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而控制器對(duì)電機(jī)做出相應(yīng)的控制。
[0007]現(xiàn)有的飛行器花樣很多，但大部分都是遙控器控制，缺乏趣味性，還沒(méi)有一款能根據(jù)外部拉力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨人物平穩(wěn)飛行且會(huì)躲避障礙物的寵物飛行器，而該實(shí)用新型提高了飛行器的趣味性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種人為體驗(yàn)更佳的跟隨人飛行并能自動(dòng)躲避障礙物的寵物四軸飛行器，它能夠根據(jù)外部拉力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨移動(dòng)對(duì)象飛行，且無(wú)論移動(dòng)對(duì)象移動(dòng)速度有多快，無(wú)論移動(dòng)對(duì)象如何變換方向，寵物四軸飛行器都能在躲避障礙物的基礎(chǔ)上平穩(wěn)地跟隨著目標(biāo)飛行。
[0009]其目的可以按以下方案實(shí)現(xiàn):該寵物四軸飛行器上設(shè)有總體框架及四個(gè)旋翼單元，每一個(gè)旋翼單元包括旋翼、驅(qū)動(dòng)飛機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)；從水平投影可看，四個(gè)旋翼單元以中心對(duì)稱(chēng)形式分布在總體框架的四個(gè)方向上，且它們到中心點(diǎn)的距離相同?？蚣苤醒氚惭b有控制各個(gè)旋翼的電機(jī)轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)飛行器保持平穩(wěn)狀態(tài)并跟隨目標(biāo)飛行的控制器。每個(gè)旋翼單元上的電調(diào)均與中央的控制器相連。飛控板可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而讓四個(gè)旋翼單元產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速使寵物飛行器實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)，偏航運(yùn)動(dòng)等豐富的飛行姿態(tài)?？蚣苤醒氲目刂破魉闹芄潭ㄓ?個(gè)水平測(cè)距儀，框架中央的控制器下還安裝有豎向測(cè)距儀，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行器與地面的距離?？蚣苤醒脒€安裝有將外部拉力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的拉力傳感器。當(dāng)外部沒(méi)有拉力時(shí)，飛行器將根據(jù)豎向信號(hào)傳感器判斷飛行器與地面的距離，并通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)地飛到最大高度。當(dāng)拉力傳感器感受到外部拉力時(shí)可以轉(zhuǎn)化為電信號(hào)給控制器，從而達(dá)到寵物飛行器多姿態(tài)飛行的目的。
[0010]豎向測(cè)距儀由豎向信號(hào)發(fā)射器和豎向信號(hào)接收器組成。豎向信號(hào)發(fā)生器為超聲波發(fā)射器，豎向信號(hào)接收器為超聲波接收器。豎向信號(hào)接收器將信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)豎向測(cè)距儀發(fā)射與接受到信號(hào)的時(shí)間差判斷出飛行器與地面的距離。設(shè)定危險(xiǎn)距離，當(dāng)飛行器與地面的距離小于危險(xiǎn)距離時(shí)將方向上升，如果沒(méi)有拉力，最高可達(dá)設(shè)定的最大高度。
[0011]固定在飛控板四周的4個(gè)水平測(cè)距儀由水平信號(hào)發(fā)射器和水平信號(hào)接收器組成。水平信號(hào)發(fā)生器為超聲波發(fā)射器，水平信號(hào)接收器為超聲波接收器。4個(gè)水平信號(hào)接收器將信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器再根?jù)水平測(cè)距儀發(fā)射與接受到信號(hào)的時(shí)間差判斷出飛行器與四周障礙物的距離。設(shè)定危險(xiǎn)距離，當(dāng)飛行器與障礙物距離小于危險(xiǎn)距離時(shí)，中央控制器將控制飛行器改變飛行姿態(tài)，始終保持飛行器與障礙物之間的距離大于危險(xiǎn)距離。
[0012]該實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)與效果:
[0013]豎向測(cè)距儀能實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行器與地面的距離使飛行器始終保持在安全高度飛行。拉力傳感器能實(shí)時(shí)檢測(cè)外部拉力的作用，并將拉力信號(hào)及時(shí)反饋給控制器?？刂破鲗⒓皶r(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使四個(gè)旋翼單位產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，使飛行器飛行姿態(tài)做出相應(yīng)的調(diào)整，使寵物飛行器能根據(jù)外部拉力實(shí)時(shí)跟隨移動(dòng)對(duì)象飛行，且無(wú)論移動(dòng)對(duì)象如何變化位置與改變速度，寵物飛行器均能平穩(wěn)跟隨目標(biāo)飛行。
[0014]當(dāng)移動(dòng)對(duì)象大幅度改變方向或者改變速度時(shí)，力傳感器根據(jù)移動(dòng)對(duì)象移動(dòng)產(chǎn)生的拉力的大小與拉力的方向?qū)⑿盘?hào)反饋給控制器，水平信號(hào)傳感器也實(shí)時(shí)判斷與周?chē)系K物的距離并將其出輸給控制器?？刂破鞲鶕?jù)這些信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，從而使飛行器能避開(kāi)障礙物平穩(wěn)跟隨目標(biāo)飛行。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是寵物四軸飛行器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是寵物四軸飛行器感受外力實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)跟隨對(duì)象的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明
[0018]如圖1、圖2所示，寵物四軸飛行器包括有總體框架。框架包括機(jī)身框架和四根支撐桿I。每根支撐桿I上均安裝有一個(gè)旋翼單元。即一共四個(gè)旋翼單元，且每一個(gè)旋翼單元包括旋翼2與驅(qū)動(dòng)飛機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)；四個(gè)旋翼單元以中心對(duì)稱(chēng)形式的分布在總體框架的四個(gè)方向上，且它們與中心點(diǎn)的距離相同。每個(gè)旋翼單元上的電機(jī)均與中央的控制器3相連?？刂破飨路窖b有力學(xué)傳感器4。力學(xué)傳感器拉出一條細(xì)線6，控制器通過(guò)處理4個(gè)水平測(cè)距儀7與I個(gè)豎向測(cè)距儀5的反饋信號(hào)。控制器接收拉力傳感器與測(cè)距儀的信號(hào)后使各旋翼單元的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，從而使旋翼有了不同的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，使得寵物飛行器能平穩(wěn)地沿著拉力方向飛行。
[0019]在控制器下安裝有一豎向測(cè)距儀5，豎向測(cè)距儀內(nèi)部分為豎向超聲波發(fā)射器與超聲波接收器，且方向均為豎直向下。豎向測(cè)距儀可實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行器與地面的距離使飛行器始終保持在安全高度飛行。當(dāng)拉力傳感器感受不到外部拉力時(shí)，寵物飛行器將進(jìn)行垂直飛行至指定最大高度。
[0020]飛控板四周對(duì)稱(chēng)安裝有4個(gè)水平測(cè)距儀7，水平測(cè)距儀內(nèi)部分為超聲波發(fā)射器與超聲波接收器，且方向均為水平向前。水平測(cè)距儀可實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行器與空中障礙物的距離，當(dāng)水平測(cè)距儀探測(cè)到障礙物時(shí)將信號(hào)傳輸給控制器，控制器控制飛行器飛行使其始終保持在與障礙物的安全距離內(nèi)飛行。
[0021]對(duì)象只需拉著連接著飛行器的細(xì)線6，不論對(duì)象突然加速，減速或者轉(zhuǎn)向，飛行器都能根據(jù)力學(xué)傳感器的信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整飛行速度與飛行方向，并在始終平穩(wěn)跟隨目標(biāo)飛行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種根據(jù)拉力變化實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)地跟隨目標(biāo)飛行的寵物四軸飛行器，包括有框架，框架上安裝有四個(gè)旋翼單元，每個(gè)旋翼單元包括有旋翼、驅(qū)動(dòng)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)；從水平投影位置看，四個(gè)旋翼的豎向轉(zhuǎn)軸分別位于框架中心點(diǎn)的前后左右四個(gè)方向上，且它們與框架中心點(diǎn)的距離相同；框架中央安裝有控制各個(gè)旋翼的電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)飛行器平穩(wěn)地跟隨目標(biāo)飛行的控制器；在框架中央?yún)^(qū)域下方安裝有檢測(cè)與地面垂直距離的豎向測(cè)距儀，中央控制器根據(jù)豎向測(cè)距儀所測(cè)到的距離調(diào)整其飛行高度，其目的是保證在沒(méi)有拉力的情況下，飛行器會(huì)自動(dòng)上升到2m;在框架中央?yún)^(qū)域還安裝有另外的4個(gè)水平測(cè)距儀，用于測(cè)量與四周障礙物的水平距離，其目的是防止飛行器與四周障礙物碰撞；各水平測(cè)距儀與豎直測(cè)距儀連接到控制器；框架中央還安裝了感受外部拉力變化的拉力傳感器，拉力傳感器與控制器相連，通過(guò)拉力傳感器就可以將細(xì)線的拉力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)給控制器，從而控制器控制飛行器沿著拉力方向飛行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:豎向測(cè)距儀發(fā)射器為超聲波信號(hào)發(fā)射器，豎向測(cè)距儀接收器為超聲波信號(hào)接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:水平測(cè)距儀發(fā)射器為超聲波信號(hào)發(fā)射器，水平測(cè)距儀接收器為超聲波信號(hào)接收器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:拉力傳感器連接著控制器與細(xì)線，人拉著細(xì)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:所述的控制器包括單片機(jī)主控板、三自由度陀螺儀、三軸加速度器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:四個(gè)水平測(cè)距儀對(duì)稱(chēng)安裝在飛行器中央?yún)^(qū)域的四個(gè)方向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的寵物四軸飛行器，其特征在于:豎向測(cè)距儀安裝在飛行器的正下方，且豎向發(fā)射器與接收器均垂直朝向地面。
【專(zhuān)利摘要】一種寵物四軸飛行器，由四軸飛行器、飛行器控制系統(tǒng)、超聲波傳感器、力傳感器、細(xì)線構(gòu)成，所述超聲波傳感器包括4個(gè)水平測(cè)距儀與1個(gè)豎直測(cè)距儀，本實(shí)用新型的寵物四軸飛行器，能在拉力作用下沿著拉力方向飛行，在無(wú)拉力作用時(shí)，豎直測(cè)距儀將測(cè)到的飛行器的高度傳回給控制器，控制器則控制飛行器回到初始設(shè)定的高度，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，四面水平測(cè)距儀將測(cè)到的與障礙物的距離傳回給控制器，控制器通過(guò)控制飛行器飛行姿態(tài)避開(kāi)這些障礙物。本實(shí)用新型通過(guò)人為細(xì)線牽拉能夠像寵物一樣跟隨飛行。
【IPC分類(lèi)】G05D1-10, B64C27-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204595611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520028016
【發(fā)明人】何雷, 陳粱友, 趙文博, 鄒之衍
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日