一種可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的制作方法

本發(fā)明屬于無人機(jī)航空技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可斜坡起飛和降落的無人機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)以其成本低廉、生存能力強(qiáng)、小巧靈活和操作方便的優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)在地質(zhì)勘探、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)植保、航拍巡視、物品運(yùn)輸、醫(yī)療救援、危險(xiǎn)地區(qū)采樣方面發(fā)揮著重要的作用。

四旋翼無人機(jī)的四個(gè)旋翼對(duì)稱分布在機(jī)體的前后左右四個(gè)方向，處于同一高度平面，結(jié)構(gòu)和半徑相同，四個(gè)電機(jī)對(duì)稱安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安裝飛行控制系統(tǒng)和外部設(shè)備。四旋翼無人機(jī)通過調(diào)節(jié)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。

目前，四旋翼無人機(jī)只能在平地起飛和降落。在斜坡起飛會(huì)導(dǎo)致旋翼產(chǎn)生的升力不均衡，造成無人機(jī)失控；在斜坡降落容易導(dǎo)致無人機(jī)墜機(jī)，造成人員和財(cái)產(chǎn)損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在提供一種安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)的可斜坡起飛和降落的無人機(jī)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種可斜坡起飛和降落的無人機(jī)，包括：控制系統(tǒng)、移動(dòng)飛行器、新型支撐裝置以及可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)，其中，移動(dòng)飛行器為多旋翼式無人機(jī)，移動(dòng)飛行器上安裝可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)，控制系統(tǒng)根據(jù)可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)的圖像，通過遙控器控制無人機(jī)的移動(dòng)、起降和飛行；在移動(dòng)飛行器的底部安裝有新型支撐裝置，可輔助無人機(jī)在斜坡上起飛和降落。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)飛行器包括十字形的機(jī)體，在機(jī)體中央安裝有三軸傾角傳感器，所述三軸傾角傳感器檢測(cè)移動(dòng)飛行器的機(jī)體是否水平；

在所述移動(dòng)飛行器機(jī)體的四個(gè)頂點(diǎn)上各設(shè)置一個(gè)旋翼，在四個(gè)頂點(diǎn)的下端各設(shè)置一個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)和一個(gè)紅外測(cè)距傳感器，所述紅外測(cè)距傳感器測(cè)量機(jī)體與起飛或降落的平面之間的距離；

所述新型支撐裝置由四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)組成。

進(jìn)一步地，所述支撐單體結(jié)構(gòu)包括與機(jī)體連接部分、舵機(jī)、連接桿、支撐桿和真空吸盤。

進(jìn)一步地，所述舵機(jī)設(shè)置在機(jī)體旋翼的下方，舵機(jī)和支撐桿通過連接桿連接，構(gòu)成支撐單體結(jié)構(gòu)；所述舵機(jī)通過連接桿帶動(dòng)支撐桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

所述控制系統(tǒng)根據(jù)四個(gè)紅外測(cè)距傳感器所測(cè)量的機(jī)體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計(jì)算斜坡的傾斜角度，從而確定四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)中支撐桿的旋轉(zhuǎn)角度。

進(jìn)一步地，所述真空吸盤設(shè)置在支撐桿的底部，當(dāng)無人機(jī)降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤啟動(dòng)真空抽吸設(shè)備，使真空吸盤內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，從而將無人機(jī)固定在斜坡平面上，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的斜坡降落；當(dāng)無人機(jī)要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤充氣，使真空吸盤內(nèi)負(fù)壓消除，完成無人機(jī)的斜坡起飛。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)能夠適應(yīng)多種平面的起降，減少由于起降造成的損失；(2)計(jì)算支撐桿開合的角度，保證無人機(jī)旋翼組件保持水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所述無人機(jī)在斜坡起飛和降落的功能；(3)拓寬了無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，協(xié)助人們完成更多任務(wù)，提升工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的移動(dòng)飛行器的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的支撐單體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的支撐桿的旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算原理。

圖5是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖6是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)斜坡降落流程圖。

圖7是本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)斜坡起飛流程圖。

附圖標(biāo)識(shí)：1為移動(dòng)飛行器，2為新型支撐裝置，3為可360度旋轉(zhuǎn)相機(jī)，4為三軸傾角傳感器，5為支撐單體結(jié)構(gòu)，6為紅外測(cè)距傳感器，7為與機(jī)體連接部分，8為舵機(jī)，9為連接桿，10為支撐桿，11為真空吸盤。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1～3，本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)，包括：控制系統(tǒng)、移動(dòng)飛行器1、新型支撐裝置2以及可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3，其中，移動(dòng)飛行器1為多旋翼式無人機(jī)，移動(dòng)飛行器1上安裝可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3，控制系統(tǒng)根據(jù)可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3的圖像，通過遙控器控制無人機(jī)的移動(dòng)、起降和飛行；在移動(dòng)飛行器1的底部安裝有新型支撐裝置2，可輔助無人機(jī)在斜坡上起飛和降落。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)飛行器1包括十字形的機(jī)體，在機(jī)體中央安裝有三軸傾角傳感器4，所述三軸傾角傳感器4檢測(cè)移動(dòng)飛行器1的機(jī)體是否水平；

在所述移動(dòng)飛行器1機(jī)體的四個(gè)頂點(diǎn)上各設(shè)置一個(gè)旋翼，在四個(gè)頂點(diǎn)的下端各設(shè)置一個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5和一個(gè)紅外測(cè)距傳感器6，所述紅外測(cè)距傳感器6測(cè)量機(jī)體與起飛或降落的平面之間的距離；

所述新型支撐裝置2由四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5組成。

進(jìn)一步地，所述支撐單體結(jié)構(gòu)5包括與機(jī)體連接部分7、舵機(jī)8、連接桿9、支撐桿10和真空吸盤11。

進(jìn)一步地，所述舵機(jī)8設(shè)置在機(jī)體旋翼的下方，舵機(jī)8和支撐桿10通過連接桿9連接，構(gòu)成支撐單體結(jié)構(gòu)5；所述舵機(jī)8通過連接桿9帶動(dòng)支撐桿10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

所述控制系統(tǒng)根據(jù)四個(gè)紅外測(cè)距傳感器6所測(cè)量的機(jī)體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計(jì)算斜坡的傾斜角度，從而確定四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5中支撐桿10的旋轉(zhuǎn)角度。

進(jìn)一步地，所述真空吸盤11設(shè)置在支撐桿10的底部，當(dāng)無人機(jī)降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤11啟動(dòng)真空抽吸設(shè)備，使真空吸盤11內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，從而將無人機(jī)固定在斜坡平面上，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的斜坡降落；當(dāng)無人機(jī)要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤11充氣，使真空吸盤11內(nèi)負(fù)壓消除，完成無人機(jī)的斜坡起飛。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，為本發(fā)明所述的可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：控制系統(tǒng)、移動(dòng)飛行器1、新型支撐裝置2以及可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3，其中，移動(dòng)飛行器1為多旋翼式無人機(jī)，移動(dòng)飛行器1上安裝可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3，控制系統(tǒng)根據(jù)可360旋轉(zhuǎn)相機(jī)3的圖像，通過遙控器控制無人機(jī)的移動(dòng)、起降和飛行；在移動(dòng)飛行器1的底部安裝有新型支撐裝置2，可輔助無人機(jī)在斜坡上起飛和降落。

如圖2所示，為本發(fā)明所述的移動(dòng)飛行器1的機(jī)構(gòu)示意圖，移動(dòng)飛行器1包括十字形的機(jī)體，在機(jī)體中央位置設(shè)置一個(gè)三軸傾角傳感器4，所述三軸傾角傳感器4檢測(cè)移動(dòng)飛行器1的機(jī)體是否水平。在所述移動(dòng)飛行器1機(jī)體的四個(gè)頂點(diǎn)上各設(shè)置一個(gè)旋翼，在四個(gè)頂點(diǎn)的下端各設(shè)置一個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5和一個(gè)紅外測(cè)距傳感器6，所述紅外測(cè)距傳感器6測(cè)量機(jī)體的四個(gè)頂點(diǎn)距起飛或降落平面之間的距離。此外，新型支撐裝置2由四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5組成。

如圖3所示，為本發(fā)明所述的支撐單體結(jié)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)示意圖，所述支撐單體結(jié)構(gòu)5包括與機(jī)體連接部分7、舵機(jī)8、連接桿9、支撐桿10和真空吸盤11：

所述舵機(jī)8設(shè)置在機(jī)體旋翼的下方，舵機(jī)8和支撐桿10通過連接桿9連接，構(gòu)成支撐單體結(jié)構(gòu)5。所述舵機(jī)8通過連接桿9帶動(dòng)支撐桿10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

所述控制系統(tǒng)根據(jù)四個(gè)紅外測(cè)距傳感器6所測(cè)量的機(jī)體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計(jì)算斜坡的傾斜角度，從而確定四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5中支撐桿10的旋轉(zhuǎn)角度，使移動(dòng)飛行器1保持水平狀態(tài)；

所述真空吸盤11設(shè)置在支撐桿10的底部，當(dāng)無人機(jī)降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤11啟動(dòng)真空抽吸設(shè)備，使真空吸盤11內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，從而將無人機(jī)固定在斜坡平面上，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的斜坡降落；當(dāng)無人機(jī)要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，真空吸盤11充氣，使真空吸盤11內(nèi)負(fù)壓消除，完成無人機(jī)的斜坡起飛。

如圖4所示，為本發(fā)明支撐桿10旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算原理：

假設(shè)A端支撐單體結(jié)構(gòu)距斜坡平面距離最大，已知A、B兩端支撐單體結(jié)構(gòu)之間距離固定為a，支撐桿的長(zhǎng)度為b，于是令A(yù)端兩支撐桿旋轉(zhuǎn)角度為零，即A端距斜坡平面距離為b，此時(shí)B端距斜坡平面距離為c，則

θ＝90°-α

其中α為斜坡的傾斜角度，θ為B端豎直與斜坡的夾角，根據(jù)三角形正弦定理可知：

β＝180°-θ-δ

其中δ為B端左邊支撐桿與斜坡的夾角，β為B端左邊支撐桿的旋轉(zhuǎn)角度，通過計(jì)算可知：

同理可知：

其中γ為B端右邊支撐桿的旋轉(zhuǎn)角度。

如圖5所示，為本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，所述控制系統(tǒng)、所述新型支撐裝置與所述傳感器系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)；其中，所述控制系統(tǒng)根據(jù)各傳感器數(shù)據(jù)，將外部指令轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送給執(zhí)行單元，即新型支撐裝置；所述傳感器包括紅外測(cè)距傳感器和三軸傾角傳感器；其中所述紅外測(cè)距傳感器測(cè)量無人機(jī)機(jī)體四個(gè)頂點(diǎn)距斜坡平面的距離，控制系統(tǒng)根據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)支撐桿旋轉(zhuǎn)角度；所述三軸傾角傳感器檢測(cè)無人機(jī)是否水平，若傾角傳感器數(shù)值為零，則真空吸盤工作，若傾角傳感器數(shù)值不為零，則反饋給控制系統(tǒng)再次調(diào)節(jié)支撐桿的旋轉(zhuǎn)角度；所述無人機(jī)供電系統(tǒng)主要為所述主控制器、所述新型支撐裝置、所述通信系統(tǒng)和所述傳感器系統(tǒng)供電；所述通信系統(tǒng)用于將外部指令轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)。

如圖6所示，為本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)斜坡降落流程圖，首先由操縱者通過遙控器向所述無人機(jī)發(fā)送降落指令，然后由安裝在所述移動(dòng)飛行器1的機(jī)體四個(gè)頂點(diǎn)的紅外測(cè)距傳感器6測(cè)量機(jī)體四個(gè)頂點(diǎn)距降落平面之間的距離，所述無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)根據(jù)所述計(jì)算原理計(jì)算出所述四個(gè)支撐單體結(jié)構(gòu)5中各個(gè)支撐桿10的旋轉(zhuǎn)角度，飛行控制系統(tǒng)控制所述舵機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)使支撐桿10旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)角度。當(dāng)支撐單體結(jié)構(gòu)5接觸到斜坡平面并且所述三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，所述真空吸盤11啟動(dòng)真空設(shè)備抽吸，將所述無人機(jī)固定在斜坡平面上，實(shí)現(xiàn)所述無人機(jī)的斜坡降落功能。

如圖7所示，為本發(fā)明可斜坡起飛和降落的無人機(jī)斜坡起飛流程圖，首先由操縱者通過遙控器向無人機(jī)發(fā)送起飛指令，然后真空吸盤11啟動(dòng)真空設(shè)備抽吸，將所述無人機(jī)固定在起飛斜坡上，之后同樣由四個(gè)紅外測(cè)距傳感器6測(cè)量機(jī)體四個(gè)頂點(diǎn)與起飛平面的距離，所述無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)根據(jù)所述計(jì)算原理計(jì)算出八根所述支撐桿10的旋轉(zhuǎn)角度，控制所述舵機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)使支撐桿10旋轉(zhuǎn)到響應(yīng)角度。當(dāng)所述三軸傾角傳感器4數(shù)值為零時(shí)，所述真空吸盤11充氣，同時(shí)飛行控制系統(tǒng)啟動(dòng)無人機(jī)的四個(gè)旋翼，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的斜坡起飛功能。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。