CN103268120A - 一种四旋翼飞行器自复位装置 - Google Patents

一种四旋翼飞行器自复位装置 Download PDF

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宋光明
彭瑾
乔贵方
张颖
李臻
宋爱国
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Abstract

本发明公开了一种四旋翼飞行器自复位装置，包括四根水平保护杆、四根弧形保护杆、一个十字型接头、两个电机安装座、两个直流减速电机和两根支撑杆，水平保护杆的两端分别与四旋翼机架的端部连接，四根水平保护杆首尾连接构成正方形框架，弧形保护杆的一端与四旋翼机架的端部连接，另一端与十字型接头连接，十字型接头将四根弧形保护杆连接为笼架结构的保护框，两个电机安装座分别安装在四旋翼机架两相邻的端部，直流减速电机安装在电机安装座上，支撑杆与水平保护杆平行设置，支撑杆的端部固定连接在直流减速电机的输出轴上。本发明结构简单，在四旋翼飞行器失控坠落时提供保护，并解决落地倾覆时的自复位问题。

Description

一种四旋翼飞行器自复位装置
 
技术领域
本发明涉及一种四旋翼飞行器自复位装置。
 
背景技术
无人飞行器因其具有优良的操控性和灵活性等优点，常应用于航拍、监控和侦查等。其中四旋翼飞行器与其它飞行器相比，机械结构简单，在狭小空间区域范围内机动能力强，具有较灵活的操控性能。
目前，四旋翼飞行器的控制大多基于姿态传感器的复杂算法实现避碰，但由于工作环境的复杂性，四旋翼飞行器难以避免失控坠落情况的发生，如传感器失效、遇到强气流等。四旋翼飞行器一旦坠落，旋翼和控制电路等部件可能会因碰撞导致变形甚至损坏。当四旋翼飞行器失控坠落后，可能处于倾覆状态而使其无法正常起飞，人工复位既缺乏实时性又经常受到环境因素限制而缺乏可行性。因此自复位是四旋翼飞行器控制技术的一大难题。
 
发明内容
技术问题：本发明提供一种解决了四旋翼飞行器失控坠落时，容易受损及倾覆而无法重新起飞问题的四旋翼飞行器自复位装置。
技术方案：本发明的四旋翼飞行器自复位装置，包括四根水平保护杆、四根弧形保护杆、一个十字型接头、两个电机安装座、两个直流减速电机和两根支撑杆，水平保护杆的两端分别与四旋翼机架的端部连接，四根水平保护杆首尾连接构成正方形框架，弧形保护杆的一端与四旋翼机架的端部连接，另一端与十字型接头连接，十字型接头将四根弧形保护杆连接为笼架结构的保护框，两个电机安装座分别固定安装在四旋翼机架上两相邻的端部，直流减速电机安装在电机安装座上，支撑杆与水平保护杆平行设置，支撑杆的端部连接在直流减速电机的输出轴上。
四旋翼飞行器包括四旋翼机架、四个电机、四个旋翼、电源模块和控制单元。其中控制单元包含微控制器、姿态传感器模块和无线通信模块，微控制器根据无线通信模块接收的飞行指令控制四旋翼飞行器工作，并根据姿态传感器模块的输出调整四旋翼飞行器飞行姿态，姿态传感器模块的输出同时作为控制支撑杆的反馈信号；
本发明的四旋翼飞行器自复位装置，在四旋翼飞行器发生失控坠地情况下，保护四旋翼飞行器机身，避免旋翼和控制电路板等部件因直接撞击而损坏，并且笼架结构有利于自复位操作的实现，四旋翼飞行器通过控制支撑杆的动作实现自复位。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
四旋翼飞行器的控制大多基于姿态传感器的复杂算法实现避免碰撞，但由于四旋翼飞行器工作环境的复杂性，四旋翼飞行器难以避免失控坠落情况的发生，坠落倾覆后无法自行复位。本发明的四旋翼飞行器自复位装置具有以下优点：
采用质量轻、弹性好的碳纤维材料，可实现四旋翼飞行器失控坠落时的缓冲与保护功能；
解决了四旋翼飞行器失控坠落后，发生倾覆而无法正常起飞问题。
 
附图说明
图1是本发明的安装在四旋翼机架上的四旋翼飞行器自复位装置结构图。
图2是本发明的支撑杆、直流减速电机、电机安装座与四旋翼机架的装配示意图。
图3是本发明的四旋翼飞行器自复位装置与四旋翼飞行器的组合图。
图4是本发明的四旋翼飞行器自复位装置撑臂动作示意图。
图5是本发明的四旋翼飞行器自复位过程示意图。
图中有：水平保护杆1、弧形保护杆2、十字型接头3、四旋翼机架4、电机安装座5、支撑杆6、直流减速电机7、电机8、旋翼9、电源模块10、控制单元11。
 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
参见图1、图2所示，图1为本发明的安装在四旋翼机架上的四旋翼飞行器自复位装置结构图，图2为本发明的支撑杆、直流减速电机、电机安装座与四旋翼机架的装配示意图。本发明的四旋翼飞行器自复位装置，包括四根水平保护杆1、四根弧形保护杆2、一个十字型接头3、两个电机安装座5、两个直流减速电机7和两根支撑杆6，四根水平保护杆1、四根弧形保护杆2和两根支撑杆5采用碳纤维材质，水平保护杆1的两端分别与四旋翼机架4的端部连接，通过固定孔安装固定在四旋翼机架4上，四根水平保护杆1首尾连接构成正方形框架，弧形保护杆2的一端与四旋翼机架4的端部连接，另一端与十字型接头3连接，十字型接头3将四根弧形保护杆2连接为笼架结构的保护框，两个电机安装座5分别安装在四旋翼机架4的两相邻端部，直流减速电机7安装在电机安装座5上，支撑杆6与水平保护杆1平行设置，支撑杆6的端部固定连接在直流减速电机7的输出轴上。在四旋翼飞行器发生失控坠地情况下，由四根水平保护杆1和四根弧形保护杆2组成的保护框保护四旋翼飞行器，避免四旋翼飞行器上的部件因直接撞击而损坏，并且笼架形结构有利于自复位操作的实现。
参见图3所示，为本发明的四旋翼飞行器自复位装置与四旋翼飞行器的组合图，四旋翼飞行器包括四旋翼机架4、四个电机8、四个旋翼9、电源模块10、控制单元11，控制单元11和电源模块10安装在四旋翼机架4的中心固定板上，四个电机8分别通过固定孔固定在四旋翼机架4上，四个旋翼9分别固定在四个电机8的转子上，控制单元11包含微控制器、姿态传感器模块和无线通信模块，姿态传感器模块包含MEMS加速度计和MEMS陀螺仪，测量四旋翼飞行器的飞行姿态，微控制器根据无线通信模块接收的飞行指令控制四旋翼飞行器工作，并根据姿态传感器模块的输出调整四旋翼飞行器飞行姿态，姿态传感器模块的输出同时作为控制支撑杆6的反馈信号。
参见图4所示，为本发明的四旋翼飞行器自复位装置撑臂动作示意图，支撑杆6在直流减速电机7的驱动下，能够实现上下旋转。
参见图5所示，为本发明的四旋翼飞行器自复位过程示意图，最右端为四旋翼飞行器倾覆着地，水平保护杆1和弧形保护杆2形成的保护框避免四旋翼飞行器与地面直接撞击，依次向左，自复位装置开始工作，两根支撑杆同时向下侧旋转，支撑杆与地面接触后继续旋转，四旋翼飞行器的机身抬起，随着四旋翼飞行器的机身重心不断前移，在重力作用下，四旋翼飞行器翻滚，实现从倾覆姿势到正常起飞姿势的自复位。

Claims (1)

1.一种四旋翼飞行器自复位装置，其特征在于，该装置包括四根水平保护杆（1）、  四根弧形保护杆（2）、一个十字型接头（3）、两个电机安装座（5）、两个直流减速电机（7）和两根支撑杆（6），所述水平保护杆（1）的两端分别与四旋翼机架（4）的端部连接，四根水平保护杆（1）首尾连接构成正方形框架，所述弧形保护杆（2）的一端与四旋翼机架（4）的端部连接，另一端与十字型接头（3）连接，所述十字型接头（3）将四根弧形保护杆（2）连接为笼架结构的保护框，所述两个电机安装座（5）分别安装在四旋翼机架（4）两相邻的端部，所述直流减速电机（7）安装在电机安装座（5）上，所述支撑杆（6）与水平保护杆（1）平行设置，支撑杆（6）的端部固定连接在直流减速电机（7）的输出轴上。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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