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
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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