CN105223959A - 一种无人机手套控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种无人机手套控制系统，包括手套控制系统和无人机接收响应系统，手套控制系统包括控制手套和腕带，控制手套包括六轴陀螺仪加速度传感器、微控制器、和手指触碰开关，所述腕带包括电源开关、模式切换按钮、无线通信单元、显示单元、天线和排线软带，无人机接收响应系统包括响应六轴陀螺仪加速度传感器、响应微控制器、响应无线接收单元、响应天线和电机驱动模块；本发明还提供了一种无人机手套控制方法，可以实现对无人机前进、后退、向左、向右、顺时针飞行、逆时针飞行等动作。本发明以手套做为载体，通过手指开关触发，操作者单手即可实现无人机的操控，控制方便，趣味性强。

Description

一种无人机手套控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机手套控制系统及控制方法。

背景技术

目前，无人机主要采用多通道遥控器，手持设备等遥控操作方式，虽已获得成功应用，但均存在不同程度的缺点，例如多通道遥控器，虽然功能齐全，但是要求操作者具有较强的专业技巧，对于以娱乐为主的操作者，其趣味性较差；手持设备控制通过app的方式实现，虽然方便，但是触摸屏的控制缺乏具体的行为感觉，存在控制体验较差等缺点。

为了克服上述缺点，目前，国内也对无人机控制进行了不断改进，中国专利CN203759869U公开了一种手势感应型飞行器遥控器，该手势感应型飞行器遥控器通过手势检测及控制信号发射装置检测手势并将检测到的手势信号进行处理后将数据通过无线的方式发送到控制信号接收装置，控制信号接收装置在收到数据后将其转换成PPM类的信号去控制飞行器，控制较灵活、准确，但是依旧存在控制模式单一、无人机空中飞行能够做出的动作姿势有限等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人机手套控制系统及控制方法，本发明以手套做为载体，手套上集成六轴陀螺仪和加速度传感器，通过手指开关触发，操作者单手即可实现无人机的起降，旋转和前后左右移动，控制方便，趣味性强；同时手套设定慢速、中速、快速三种飞行模式，可实现不同阶段控制者对于无人机响应速度的要求，并且可以控制无人机进行逆向旋转、正向旋转等高难度飞行动作。

为实现上述方案，本发明提供的一种无人机手套控制系统，包括手套控制系统和无人机接收响应系统，所述手套控制系统包括控制手套和腕带，所述控制手套包括六轴陀螺仪加速度传感器、微控制器、和手指触碰开关，所述六轴陀螺仪加速度传感器安装在控制手套背面的中心，所述六轴陀螺仪加速度传感器通过数据线与微控制器连接，所述手指触碰开关包括六个触点，第一触点安装在控制手套拇指侧面，第二触点安装在食指侧面，第三触点安装在食指指尖正面，第四触点安装在手掌中心靠近姆指处，第五触点安装在小拇指指尖正面，第六触点安装在手掌中心靠近小拇指处；所述六个触点分别与微控制器连接。

所述腕带包括电源开关、模式切换按钮、无线通信单元、显示单元、天线和排线软带，所述腕带显示单元安装在腕带背面中心，腕带两端分别设置有粘扣带，排线软带安装在腕带的前端，排线插头安装在排线软带前端，所述无线通信单元安装在腕带背面的一侧，所述无线通信单元的下方设置有天线，所述模式切换按钮安装在腕带显示单元的上方，电源开关安装在显示单元的下方。

所述无人机接收响应系统包括响应六轴陀螺仪加速度传感器、响应微控制器、响应无线接收单元、响应天线、响应锂电池和电机驱动模块，所述响应天线连接响应无线接收单元，响应无线接收单元连接响应微控制器，响应六轴陀螺仪加速度传感器与响应微控制器相连，所述电机驱动模块包括第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第三电机驱动模块和第四电机驱动模块，所述响应微控制器分别与所述四个电机驱动模块连接。

优选的，通过所述模式切换按钮设定无人机的飞行模式，单击模式切换按钮在慢速、中速、快速三种模式下切换，长按模式切换按钮2s以上实现无头模式和有头模式的切换。

优选的，六轴陀螺仪与加速度传感器共同与微控制器相连接，二者输送姿态信息给微控制器,通过改变手掌的倾斜角度，达到控制无人机的目的。

优选的，手指触碰开关与微控制器相连接，用于控制是否向外发送控制信号。

优选的，其中手指触碰开第一关触点和第二触点为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即控制系统启动，进入控制响应模式。

优选的，触碰开关第三触点和第四触点为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即四旋翼无人机做逆时针旋转。

优选的，触碰开关第五触点和第六触点为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即四旋翼无人机做顺时针旋转。

优选的，无线通信单元与微控制器相连接，天线与无线通信单元相连接，用于发送控制信号。

优选的，显示单元用于显示当前控制信息；锂电池为以上各个模块供电。

本发明在基于本无人机手套控制系统的基础上，还开发出一种与该系统相匹配的无人机手套控制方法，包括如下步骤：

S1.控制如权利要求1所述的无人机控制手套中的大拇指与食指并拢，保持手指触碰开关中的第一触点和第二触点接触，控制器进入工作状态；

S2.通过控制无人机控制手套的运行动作，实现对无人机的飞行状态控制。

上述方案中，所述步骤S2中的无人机飞行状态控制包括如下飞行动作：

a)上升，保持手指触碰开关第一触点和第二触点接触相接触，操作者将手掌向上抬起，手套内部的传感器感应出手掌向上抬起，配合控制器控制无人机起飞；

b)下降，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，操作者将手掌向下降低，手套内部的传感器感应手掌高度下降，配合控制器控制无人机下降高度；

c)向左飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，手掌向左倾斜，无人机向左飞行；

d)向右飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，手掌向右倾斜，无人机向右飞行；

e)向前飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，手掌中指指尖不动，手腕上抬，无人机向前飞行；

f)向后飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，手掌中指指尖不动，手腕向下倾斜无人机向后飞行；

g)逆时针旋转，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，食指弯曲致第三触点和第四触点相接触，无人机逆时针旋转；

h)顺时针旋转，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，无名指弯曲致第五触点和第六触点相接触，无人机顺时针旋转；

j)高度保持、自动悬停，保持手指触碰开关第一触点和第二触点断开，无人机自动进入悬停状态，通过其内部集成的响应六轴陀螺仪加速度传感器保持稳定；

k)无人机降落旋翼停止，保持触碰开关第一触点和第二触点断开，第三触点与第四触点接触，第五触点与第六触点接触超过3s，无人机旋翼缓慢停止。

本发明相较于现有技术的有益效果在于：1）本发明以手套做为载体，手套上集成六轴陀螺仪和加速度传感器，通过手指开关触发，操作者单手即可实现无人机的起降，旋转和前后左右移动，控制方便，趣味性强；2）本系统可以设定慢速、中速、快速三种飞行模式，可实现不同阶段控制者对于无人机响应速度的要求；3）本系统可以控制无人机进行逆向旋转、正向旋转等高难度飞行动作。

附图说明

图1是本发明中控制手套与腕带连接的主视图。

图2是本发明中控制手套与腕带连接的后视图。

图3是本发明中腕带的结构示意图。

图4是本发明中手套控制系统原理图。

图5是本发明中无人机接收响应系统原理图。

图中：1-控制手套，2-腕带，11-第一触点，12-第二触点，13-第三触点，14-第四触点，15-第五触点，16-第六触点，17-六轴陀螺仪加速度传感器，18-微控制器，21-模式切换按钮，22-无线通信单元，23-显示单元，24-天线，25-电源开关，26-锂电池，27-粘扣带，28-排线软带，29-排线插头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1：一种无人机手套控制系统。

参照图1、图2和图4所示，一种无人机手套控制系统，包括手套控制系统和无人机接收响应系统，其特征在于：所述手套控制系统包括控制手套1和腕带2，所述控制手套包括六轴陀螺仪加速度传感器17、微控制器18、和手指触碰开关，所述六轴陀螺仪加速度传感器17安装在控制手套背面的中心，所述六轴陀螺仪加速度传感器17通过数据线与微控制器18连接，所述手指触碰开关包括六个触点，第一触点11安装在控制手套拇指侧面，第二触点12安装在食指侧面，第三触点13安装在食指指尖正面，第四触点14安装在手掌中心靠近拇指处，第五触点15安装在小拇指指尖正面，第六触点16安装在手掌中心靠近小拇指处；所述六个触点分别与微控制器18连接。

参照图1和图3所示，所述腕带2包括模式切换按钮21、无线通信单元22、显示单元23、天线24和排线软带28，所述腕带显示单元23安装在腕带2背面中心，腕带2两端分别设置有粘扣带27，排线软带28安装在腕带2的前端，排线插头29安装在排线软带28前端，所述无线通信单元22安装在腕带2背面的一侧，所述无线通信单元22的下方设置有天线24，所述模式切换按钮21安装在腕带显示单元23的上方，电源按钮25安装在显示单元23的下方，锂电池26安装在粘扣带27的一侧。

参照图4所示，所述第一触点11和第二触点12组成第一手指触碰开关201，第三触点13和第四触点14组成第二手指触碰开关202，第五触点15和第六触点16组成第三手指触碰开关203，所述三组手指触碰开关分别与微控制器18连接，模式切换开关204与手指触碰开关并联且与微控制器18连接，六轴陀螺仪加速度传感器17感应手套运动姿势，并将收集到的信号传输给微控制器18，微控制器18将信号处理后，通过无线通信单元22和天线24将信号传输至无人机接收响应系统。

参照图5所示，所述无人机接收响应系统包括响应六轴陀螺仪加速度传感器303、响应微控制器304、响应无线接收单元302、响应天线301、响应锂电池306和电机驱动模块，所述响应天线301连接响应无线接收单元302，响应无线接收单元302连接响应微控制器304，响应六轴陀螺仪加速度传感器303与响应微控制器304相连，所述电机驱动模块包括第一电机驱动模块307、第二电机驱动模块308、第三电机驱动模块309和第四电机驱动模块310，所述响应微控制器304分别与所述四个电机驱动模块连接。

本实施例中，通过所述模式切换按钮21设定无人机的飞行模式，单击模式切换按钮21在慢速、中速、快速三种模式下切换，长按模式切换按钮21两秒以上实现无头模式和有头模式的切换。

本实施例中，所述腕带2通过安装在排线软带28前端的排线插头29与手套1连接。

本实施例中，六轴陀螺仪加速度传感器17与手套微控制器相连接，通过六轴陀螺仪加速度传感器17输送姿态信息给微控制器18，通过改变手掌的倾斜角度，达到控制无人机的目的。

本实施例中，所述手套1中的微控制器18收集控制信号后，通过无线通信单元22和天线24将控制信号输出。

本实施例中，手指触碰开关与手套微控制器18相连接，用于控制是否向外发送控制信号。

本实施例中，其中手指触碰开第一关触点11和第二触点12为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即控制系统启动，进入控制响应模式。

本实施例中，触碰开关第三触点13和第四触点14为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即四旋翼无人机做逆时针旋转。

本实施例中，触碰开关第五触点15和第六触点16为一组，二者与电源、控制器组成闭合回路，当二者接触，回路导通，控制器对应I/O引脚获得电频触发信息，即四旋翼无人机做顺时针旋转。

本实施例中，无线通信单元22与微控制器18相连接，天线24与无线通信单元22相连接，用于发送控制信号。

本实施例中，显示单元23用于显示当前控制信息；锂电池26为以上各个模块供电。

实施例2：一种无人机手套控制方法。

一种无人机手套控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.控制如权利要求1所述的无人机控制手套中的大拇指与食指并拢，保持手指触碰开关中的第一触点11和第二触点12接触，控制器进入工作状态；

S2.通过控制无人机控制手套的运行动作，实现对无人机的飞行状态控制。

本实施例中，步骤S2中的无人机飞行状态控制包括如下飞行动作：

a).上升，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12接触相接触，操作者将手掌向上抬起，手套内部的传感器感应出手掌向上抬起，配合控制器控制无人机起飞；

b).下降，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触操，操作者将手掌向下降低，手套内部的传感器感应手掌高度下降，配合控制器控制无人机下降高度；

c).向左飞，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触操，手掌向左倾斜，无人机向左飞行；

d).向右飞，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触操，手掌向右倾斜，无人机向右飞行；

e).向前飞，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触操，手掌中指指尖不动，手腕上抬，无人机向前飞行；

f).向后飞，保持手指触碰开关第一触点11和第二12相接触操，手掌中指指尖不动，手腕向下倾斜无人机向后飞行；

g).逆时针旋转，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触，食指弯曲致第三触点13和第四触点14相接触，无人机逆时针旋转；

h).顺时针旋转，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12相接触，无名指弯曲致第五触点15和第六触点16相接触，无人机顺时针旋转；

j).高度保持、自动悬停，保持手指触碰开关第一触点11和第二触点12断开，无人机自动进入悬停状态，通过其内部集成的响应六轴陀螺仪加速度传感器303保持稳定；

k).无人机降落旋翼停止，保持触碰开关第一触点11和第二触点12断开，第三触点13与第四触点14接触，第五触点15与第六触点16接触超过3s，无人机旋翼缓慢停止。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机手套控制系统，包括手套控制系统和无人机接收响应系统，其特征在于：所述手套控制系统包括控制手套和腕带，所述控制手套包括六轴陀螺仪加速度传感器、微控制器、和手指触碰开关，所述六轴陀螺仪加速度传感器安装在控制手套背面的中心，所述六轴陀螺仪加速度传感器通过数据线与微控制器连接，所述手指触碰开关包括六个触点，第一触点安装在控制手套拇指侧面，第二触点安装在食指侧面，第三触点安装在食指指尖正面，第四触点安装在手掌中心靠近拇指处，第五触点安装在小拇指指尖正面，第六触点安装在手掌中心靠近小拇指处，所述六个触点分别与微控制器连接；所述腕带包括电源开关、模式切换按钮、无线通信单元、显示单元、天线和排线软带，所述腕带显示单元安装在腕带背面中心，腕带两端分别设置有粘扣带，排线软带安装在腕带的前端，排线插头安装在排线软带前端，所述无线通信单元安装在腕带背面的一侧，所述无线通信单元的下方设置有天线，所述模式切换按钮安装在腕带显示单元的上方，电源按钮安装在显示单元的下方，锂电池安装在粘扣带的一侧。

2.如权利要求1所述的无人机手套控制系统，其特征在于：所述无人机接收响应系统包括响应六轴陀螺仪加速度传感器、响应微控制器、响应无线接收单元、响应天线、响应锂电池和电机驱动模块，所述响应天线连接响应无线接收单元，响应无线接收单元连接响应微控制器，响应六轴陀螺仪加速度传感器与响应微控制器相连，所述电机驱动模块包括第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第三电机驱动模块和第四电机驱动模块，所述响应微控制器分别与所述四个电机驱动模块连接。

3.如权利要求1所述的无人机手套控制系统，其特征在于：所述腕带通过安装在排线软带前端的排线插头与控制手套连接。

4.如权利要求1所述的无人机手套控制系统，其特征在于：通过所述模式切换按钮设定无人机的飞行模式，单击模式切换按钮在慢速、中速、快速三种模式下切换，长按模式切换按钮2s以上实现无头模式和有头模式的切换。

5.如权利要求1所述的无人机手套控制系统，其特征在于：所述手套控制系统中的微控制器收集控制信号后，通过无线通信单元和天线将控制信号输出。

6.如权利要求1所述的无人机手套控制系统，其特征在于：所述无人机接收响应系统中的响应微控制器接收到手套控制系统中发出的信号后，通过驱动四个电机驱动模块控制无人机的飞行。

7.一种无人机手套控制方法，包括以下步骤：

S1.控制如权利要求1所述的无人机控制手套中的大拇指与食指并拢，保持手指触碰开关中的第一触点和第二触点接触，控制器进入工作状态；

S2.通过控制无人机控制手套的运行动作，实现对无人机的飞行状态控制；

其特征在于：所述步骤S2中的无人机飞行状态控制包括如下飞行动作：

a)上升，保持手指触碰开关第一触点和第二触点接触相接触，操作者将手掌向上抬起，手套内部的传感器感应出手掌向上抬起，配合控制器控制无人机起飞；

b)下降，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触操，操作者将手掌向下降低，手套内部的传感器感应手掌高度下降，配合控制器控制无人机下降高度；

c)向左飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，手掌向左倾斜，无人机向左飞行；

d)向右飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，手掌向右倾斜，无人机向右飞行；

e)向前飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，手掌中指指尖不动，手腕上抬，无人机向前飞行；

f)向后飞，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，手掌中指指尖不动，手腕向下倾斜无人机向后飞行；

g)逆时针旋转，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，食指弯曲致第三触点和第四触点相接触，无人机逆时针旋转；

h)顺时针旋转，保持手指触碰开关第一触点和第二触点相接触，无名指弯曲致第五触点和第六触点相接触，无人机顺时针旋转；

j)高度保持、自动悬停，保持手指触碰开关第一触点和第二触点断开，无人机自动进入悬停状态，通过其内部集成的响应六轴陀螺仪加速度传感器保持稳定；

k)无人机降落旋翼停止，保持触碰开关第一触点和第二触点断开，第三触点与第四触点接触，第五触点与第六触点接触超过3s，无人机旋翼缓慢停止。