CN105620734A - 飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞行器，该飞行器包括机身及装设于机身的多个旋翼、多个驱动装置和一控制模块。每一旋翼对应与一驱动装置连接并由该驱动装置驱动旋转。多个旋翼用于带动飞行器飞行。控制模块包括一陀螺仪与一控制器。飞行器包括垂直飞行状态、水平飞行状态及滞空飞行状态。陀螺仪采集在各飞行状态下机身的旋转速度信息并反馈至控制器，控制器依据该旋转速度信息调节机身旋转速度所需的驱动力，并进一步反馈至驱动装置，使驱动装置输出调节旋翼转速的驱动力最终调节机身的旋转速度。当飞行器在滞空飞行状态时，机身进行旋转运动。由于滞空状态时机身进行旋转运动，旋转中的机身具有一定的警示作用，使周围人群不易靠近而受伤。

Description

飞行器

技术领域

本发明涉及一种飞行器，尤指一种旋翼直升式飞行器。

背景技术

具有任意方向飞行和滞空等功能的飞行器，如四旋翼直升式飞行器，已被广泛应用在航空拍摄、大气观测、军事侦察、险情探测等领域。具有这类功能的飞行器通常是通过控制安装于其上的旋翼的旋转速度来实现飞行器的垂直飞行、前后飞行、左右飞行、水平旋转飞行及滞空等飞行状态。其中，在滞空飞行状态，飞行器静止在空中的一个定点，不产生位移运动，飞行器处于滞空状态往往是作为进入下一个运动状态之前的准备动作，而为了维持这种滞空飞行状态，旋翼必保持高速旋转。然而，由于高速旋转的旋翼很难被肉眼发现，或者难以发现其是处于高速旋转中，容易让人产生飞行器处于非工作状态的错觉，而毫无戒备地靠近，有可能造成不必要的伤害。

发明内容

鉴于此,有必要提供一种飞行器。该飞行器包括机身及装设于所述机身的多个旋翼、多个驱动装置和一控制模块。每一所述旋翼对应与一所述驱动装置连接并由所述驱动装置驱动旋转。所述多个旋翼用于带动所述飞行器飞行。所述控制模块包括一陀螺仪与一控制器。所述飞行器包括垂直飞行状态、水平飞行状态及滞空飞行状态。所述陀螺仪采集在各飞行状态下所述机身的旋转速度信息并反馈至所述控制器，所述控制器依据该旋转速度信息调节所述机身旋转速度所需的驱动力，并进一步反馈至所述多个驱动装置，使所述多个驱动装置输出调节相应的所述旋翼转速的驱动力最终调节所述机身的旋转速度。当所述飞行器在滞空飞行状态时，所述机身进行旋转运动。

相较于现有技术，本发明的飞行器，在其处于滞空飞行状态时所述机身进行旋转运动，旋转中的所述机身具有一定的警示作用，使周围人群不易靠近而受伤。

附图说明

图1为本发明飞行器一实施方式之立体结构示意图；

图2为本发明飞行器之控制模块之结构框图。

主要元件符号说明

飞行器	10
		机身	100
顶板	101
		底板	102
侧板	103
		机臂	104
控制模块	105
		控制器	110
平衡控制模块	120
		陀螺仪	121
加速仪	122
		磁罗盘	123
驱动装置	130
		警报侦测模块	140
上警报侦测器	141
		下警报侦测器	142
前警报侦测器	143
		旋翼	150、M1-M4

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1及图2。图1为本发明飞行器一实施方式之立体结构示意图，图2为本发明所提供的飞行器结构框图。

该飞行器10主要用于无人航空拍摄，在本实施例中，该飞行器10为一四旋翼直升式飞行器，包括机身100、机臂104、四个旋翼150及用于驱动四旋翼150旋转且与该四旋翼150一一对应连接之四驱动装置130。该飞行器10的云台(图未示)设于所述机身100下方，用于安置负载，如一摄像仪。

所述机臂104自所述机身100向外延伸形成，所述旋翼150及所述驱动装置130装设于相应的机臂104上。在本实施例中，该驱动装置130为与旋翼150分别连接之驱动马达。

所述机身100包括一顶板101、一与顶板101相对设置的底板102及连接该顶板101与底板102之侧板103。所述侧板103向外延伸形成对称设置的所述四支机臂104，所述驱动装置130装设于所述机臂104末端，所述旋翼150装设于所述驱动装置130顶上，每一所述旋翼150分别由与之相对应所述驱动装置130独立控制，所述驱动装置130提供动力推动所述旋翼150进行旋转运动。所述飞行器10由所述四个旋翼150控制飞行姿态是通过调节各所述旋翼150的旋转速度分配实现的。

所述四个旋翼150可分为两组旋翼组，对角设置的两个所述旋翼150为一组旋翼组，该两组所述旋翼150以相反的方向旋转，通过调整各所述旋翼150的旋转速度分配，可实现所述飞行器的垂直升降、水平飞行、水平旋转、倾斜飞行、滞空等运动姿态。为了便于说明，将所述四个旋翼150按逆时针方向依次另编号为M1、M2、M3、M4，其中所述旋翼M1、M3沿逆时针方向旋转，所述旋翼M2、M4沿顺时针方向旋转。

若同时增加等量的所述四个旋翼150的旋转速度，即，同时增加所述四个驱动装置130的输出功率，使所述四个旋翼150产生的升力增大，当总升力足以克服所述飞行器10的总重量时，所述飞行器垂直上升；反之，同时减小等量的所述四个旋翼150的旋转速度，使所述四个旋翼150产生的总升力小于所述飞行器10的总重量时，所述飞行器10垂直下降，直至平衡落地；当所述四个旋翼150产生的总的升力等于所述飞行器10的重量时，所述飞行器10便处于滞空飞行状态。

本发明中，当所述飞行器10处于滞空飞行状态时，该飞行器10的机身100在该滞空位置所在的水平面内作自转。此时，每组旋翼组的旋转速度大小相等，即，沿逆时针方向旋转的所述旋翼M1与所述旋翼M3的旋转速度大小相等，沿顺时针方向旋转的所述旋翼M2与所述旋翼M4的旋转速度大小相等，但该两组旋翼组的旋转速度大小不同，而所述四个旋翼150的大小均保持不变。若逆时针方向旋转的一组旋翼组旋转速度较大，则所述机身100沿顺时针方向旋转；反之，则所述机身100沿逆时针方向旋转。可以理解，所述机身100的自转带动整个所述飞行器10亦在该滞空位置所在的水平面内作旋转。

若使所述旋翼M1、M2旋转速度一致，所述旋翼M3、M4速度一致，但所述旋翼M1与所述旋翼M2构成的旋翼组与所述旋翼M3与所述旋翼M4构成的旋翼组的旋转速度大小不同，可实现所述飞行器10的向前或向后运动；若使所述旋翼M1、M4旋转速度一致，所述旋翼M2、M3旋转速度一致，但所述旋翼M1与所述旋翼M4构成的旋翼组与所述旋翼M2与所述旋翼M3构成的旋翼组的的旋转速度大小不同，可实现所述飞行器10向左或向右运动；若使对角的两组旋翼组，即所述旋翼M1与所述旋翼M3构成的旋翼组与所述旋翼M2与所述旋翼M4构成的旋翼组的旋转速度一致，但其中一组旋翼组速度发生变化时，可实现所述飞行器的水平旋转运动。

在其它实施例中，所述机臂104也可以为六支或者八支，相应地装设于所述机臂104末端的所述旋翼150为六个或者八个，不管是六个所述旋翼150还是八个所述旋翼150，其工作机理与四个所述旋翼150的相同。

请一并参阅图2，图2为本发明飞行器之控制模块之功能框图。该飞行器10进一步包括一内置于该机身100内之控制模块105，该控制模块105用于控制该驱动装置130，从而改变相应旋翼150之旋转状态。该控制模块105包括控制器110、平衡控制模块120、警报侦测模块140。所述控制器110、所述平衡控制模块120及所述警报侦测模块140装设于所述机身100上。

所述平衡控制模块120用于维持所述机身100的平稳状态，包括一陀螺仪121、一加速仪122及一磁罗盘123，所述陀螺仪121用来采集所述机身100的旋转速度信息，以控制所述机身100在飞行过程中的旋转速度。所述加速仪122用来测试加速度从而有助于稳定所述机身100的平衡。所述磁罗盘123主要用于测量地磁角以标示机头方向。

在本实施例中，所述陀螺仪121控制所述机身100的旋转速度，是通过如下方式实现的：所述飞行器在工作过程中，所述机身100会由于角动力不平衡而旋转或者由于角动力平衡而静止不旋转，所述陀螺仪121将采集的所述机身100的旋转速度信息反馈至所述控制器110，所述控制器110经过计算得到用于调节所述机身100的旋转速度所需的驱动力，再将计算结果转化成控制信号输出至所述驱动装置130，所述驱动装置130根据所述控制器110的控制信号驱动所述旋翼150旋转，从而使各所述旋翼150的旋转速度大小发生改变，各所述旋翼150的旋转给所述飞行器提供升力，以控制所述飞行器10的运动姿态及所述机身100的旋转速度。其中，所述控制器110输出四控制信号至相应的驱动装置130。本发明中，通过所述陀螺仪121的调节作用，使所述机身100以一预先设定的旋转速度沿竖直方向的轴进行旋转，既能够避免所述机身100进行无规则的高速旋转，亦不允许所述机身100处于静止不动的状态在本发明中，所述机身100的旋转速度是远远低于所述旋翼150的旋转速度的，以使得肉眼可以清楚地辨别所述机身100正在进行旋转运动。

所述飞行器10上还配合安装所述警报侦测模块140以随时注意周围异常状态。本发明中，所述警报侦测模块140包括三个警报侦测器，分别为装设于所述顶板101的上警报侦测器141、装设于所述底板102的下警报侦测器142及装设于所述侧板103与行进方向一致的前警报侦测器143，所述上警报侦测器141和所述下警报侦测器142始终侦测所述飞行器10的上方区域和下方区域，所述前警报侦测器143在所述飞行器处于行进过程中侦测其前方区域。当所述飞行器10处于滞空状态时，所述机身100的自转旋转运动，使得所述前警报侦测器143跟随所述机身100进行旋转运动，由此，将所述前警报侦测器143的单向侦测扩张成环形360度侦测的结果。该飞行器10无需设置更多的警报侦测器来实现全方位的侦测。当侦测到靠近异物时，该警报侦测模块140发出警报信号输出至该控制器110，该控制器110发出控制信号控制该驱动装置130改变旋翼150的旋转状态，从而改变飞行线路，避开异物。

另外，在所述机身100旋转的过程中，装设于所述机身100内的所述磁罗盘123亦将随着所述机身100旋转，可进行旋转侦测标示各角度的异物状态，其与所述警报侦测模块140配合对所述飞行器10的周围进行异物侦测，使侦测结果更准确。在其它实施例中，所述机身100的旋转方式也可以是间断旋转或者定角度自转。当所述机身100采用定角度旋转方式时，所述机身100在一预定角度范围内沿竖直方向的轴往复运动，所述前警报侦测器143的数量依据所述机身100的旋转角度来增加，以能实现360度全方位侦测为准。例如，当所述机身100旋转角度为120度时，所述前警报侦测器143的数量为三个，并等距间隔设置于所述机身100侧板103。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种飞行器，包括一机身及装设于所述机身的多个旋翼、多个驱动装置和一控制模块；每一所述旋翼对应与一所述驱动装置连接并由所述驱动装置驱动旋转；所述多个旋翼用于带动所述飞行器飞行；所述控制模块包括一陀螺仪与一控制器，其特征在于：所述飞行器包括垂直飞行状态、水平飞行状态及滞空飞行状态；所述陀螺仪采集在各飞行状态下所述机身的旋转速度信息并反馈至所述控制器，所述控制器依据该旋转速度信息调节所述机身旋转速度所需的驱动力，并进一步反馈至所述多个驱动装置，使所述多个驱动装置输出调节相应的所述旋翼转速的驱动力最终调节所述机身的旋转速度；当所述飞行器在滞空飞行状态时，所述机身进行旋转运动。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：在滞空飞行状态下，所述机身的旋转速度低于所述旋翼的旋转速度。

3.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述机身做匀速旋转运动或间断旋转运动或定角度旋转运动。

4.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述机身包括顶板、与所述顶板相对的底板及连接所述顶板与所述底板的侧板，所述飞行器进一步包括分别装设于所述顶板与所述底板的一上警报侦测器和一下警报侦测器，以及装设于所述侧板的至少一前警报侦测器。

5.如权利要求4所述的飞行器，其特征在于，每一所述前警报侦测器均随着所述机身旋转以侦测所述飞行器的四周。

6.如权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述至少一前警报侦测器的数量为一个，且随着所述机身做匀速旋转运动或间断旋转运动。

7.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述多个旋翼为四个，所述四旋翼分为旋转方向相反的两组，通过各所述驱动装置对应调节各所述旋翼的旋转速度大小，使所述飞行器执行垂直飞行状态、水平飞行状态及滞空飞行状态。

8.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，每组所述旋翼对角设置，在滞空飞行状态下，旋转方向相同的二所述旋翼旋转速度相等，旋转方向不同的各所述旋翼旋转速度大小不相等。

9.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述控制模块包括警报侦测模块、平衡控制模块及所述控制器，所述警报侦测模块包括一上警报侦测器、一下警报侦测器及至少一前警报侦测器，所述上警报侦测器、所述下警报侦测器及所述至少一前警报侦测器将侦测信号输出至所述控制器，所述平衡控制模块用于维持所述机身的平稳状态，并发出相应的信息反馈至所述控制器。

10.如权利要求9所述的飞行器，其特征在于，所述平衡控制模块包括加速仪、磁罗盘及所述陀螺仪。