CN105775152A - 带有电池式配重装置的无人飞行器及其配重方法 - Google Patents
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Abstract
一种带有电池式配重装置的无人飞行器及其配重方法，所述无人飞行器(1)包括搭载设备(2)和电池式配重装置(3)，所述搭载设备(2)布置在无人飞行器重心(O)的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件(4)的所述电池式配重装置(3)连通所述电池向所述无人飞行器(1)供电，所述电池式配重装置(3)布置在所述无人飞行器重心(O)的另一侧，所述电池式配重装置(3)通过容纳电池使得所述无人飞行器(1)处于平衡状态。
Description
技术领域
本发明属于无人飞行器领域，特别是涉及一种带有电池式配重装置的无人飞行器及其配重方法。
背景技术
无人飞行器航拍是一个集单片机技术、航拍传感器技术、GPS导航航拍技术、通讯航拍服务技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技术并依托于硬件的高科技产物，其拍摄影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点。且无人飞行器为航拍摄影提供了操作方便，易于转场的遥感平台；起飞降落受场地限制较小，在操场、公路或其他较开阔的地面均可起降，其稳定性、安全性好，转场等非常容易；小型轻便、低噪节能、高效机动、影像清晰、轻型化、小型化、智能化更是无人飞行器航拍的突出特点。应用多旋翼无人机进行特定区域的监控可以不必担心人员安全，也不必担心飞行员的体力限制。无人飞行器可以执行各种最为危险的任务，例如在环境恶劣、人无法靠近的环境下采用无人机进行实时监控。因此，采用无人飞行器来实现航拍现在已经得到广泛应用。
无人飞行器在未搭载其他设备的情况下，其重心位于机身的中轴，从而实现无人飞行器时的平衡。但是，由于无人飞行器搭载的设备重量会有较大的差异。例如，在机头位置搭载数码相机、专业摄像机等，特别是一旦更换不同型号的拍摄设备，或者给拍摄设备加上不同的镜头等外设，将导致原有配重被破坏。都会影响到无人飞行器的重心位置，从而影响到无人飞行器飞行时的平衡，使得航拍中发生抖动，严重影响拍摄效果。目前通常采用的办法是“配重”，即当机头搭载某种设备时，通过在机尾加载一定重量的物体，以保证电动无人机的重心位于中轴位置。“配重”调节方式可以解决无人飞行器的重心平衡问题，但是却加重了无人飞行器的负载。增加了无人飞行器的耗电量，并影响到无人飞行器的续航时间和飞行安全。因此，这种平衡调节方法需要进行改进。由于无人飞行器在实际应用中一般都需要搭载设备，如数码相机、摄像机和各种传感器等，从而影响到电动无人机的重心与平衡。目前通用的“配重”方法，虽然能够解决重心平衡问题，却加重了无人飞行器的负载，增加了无人飞行器的能耗，影响到无人飞行器的续航时间和飞行安全，迫切需要进行改进。
专利文献CN201420367748公开了一种配重组件、使用该配重组件的配重机构及云台，其包括:.一种配重组件，包括连接座及配重块，其特征在于：该配重组件还包括设置于该连接座上的导向件，该配重块连接于该导向件上，并能够沿该导向件移动以调整该配重组件的重心。该专利揭示了关于配重的重要性，以及现有技术中如何使用可调整位置的配重块来解决配重问题的技术方案。但是该方案中，配重块虽然增加配重调节的灵活性，但是给整个无人机增加了多余的承重，并且这种配重调节结构也是相对比较复杂的。
专利文献CN201420367748公开了一种单体电池、无人机以及用于组装成无人机的套件，一种单体电池包括：第一电芯单元、第一控制电路、第二电芯单元、第二控制电路及电池壳体；所述第一控制电路与所述第一电芯单元电性相连，用于监测所述第一电芯单元是否发生故障，当所述第一电芯单元发生故障时，断开所述第一电芯单元与第一控制电路的电源输出端之间的电连接，以使得所述第一电芯单元停止供电或充电；所述第二控制电路与所述第二电芯单元电性相连，用于监测所述第二电芯单元是否发生故障，当所述第二电芯单元发生故障时，断开所述第二电芯单元与第二控制电路的电源输出端之间的电连接，以使得所述第二电芯单元停止供电或充电；所述电池壳体，用于封装所述第一电芯单元及所述第二电芯单元；其中，所述第一电芯单元与所述第二电芯单元并联，所述第一电芯单元及所述第二电芯单元包括至少一个电芯。该专利主要关心的如何使用多个电池来给无人机实施供电，从而避免在单体电池的情况下，一旦电池发生故障，则无人机将完全失去动力的问题，所以提出了采用多个单体电池来作为备份的技术方案，完全没有涉及到配重问题。
专利文献CN203601574U公开了一种单旋翼电动无人机平衡调节装置，所述电动无人机包括机身(7)以及设置于机身后端的尾翼(8)，所述机身的前端连接搭载设备(9)，所述单旋翼电动无人机平衡调节装置进一步包括底板(1)、前固定板(4)和后固定板(5)，在机身(7)内远离所述搭载设备(9)的位置设置有一沿尾翼(8)直杆长度方向分布的卡槽，绑定有电池(3)的底板(1)沿所述卡槽滑动，前固定板(4)和后固定板(5)的一端均与机身(7)卡接，另一端分别与底板(1)的前、后两端固定。该专利通过固定带绑住电池实现了平衡调节，但该专利是单旋翼无人飞行器的电池配重调整方案，不适用于多旋翼无人飞行器，通常单旋翼的动力效率高，类似直升机这样的单旋翼为主动力的飞行器，还能实现载人，所以在这样的设备上，安装这样的配重调整机构是可行的，但是多旋翼飞行器的能量转换效率低，通常都非常注意重量控制，该专利无法针对不同的负重重量、不同的负重位置进行法精确地调整无人飞行器的平衡，特别是在保证合适的电量供应的情况下，该专利也无法方便地进行调整力矩和更换电池，其仅是用于单旋翼无人飞行器，适用性得到了很大的限制。
因此，本领域急需一种根据不同重量和不同位置的搭载设备能够迅速、准确、方便地进行无人飞行器的再平衡，同时不增加额外的无效重量，这一点对注重重量控制的无人飞行器来说，特别重要。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
根据本发明的第一方面，一种带有电池式配重装置的无人飞行器，所述无人飞行器包括搭载设备和电池式配重装置，所述搭载设备布置在无人飞行器重心的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件的所述电池式配重装置连通所述电池向所述无人飞行器供电，所述电池式配重装置布置在所述无人飞行器重心的另一侧，所述电池式配重装置通过容纳电池使得所述无人飞行器处于大致平衡的状态。
优选地，用户可通过选择不同重量或不同数量的电池进行配重使得无人飞行器处于大致平衡的状态。
优选地，所述无人飞行器设有支承所述搭载设备的支承部件，所述支承部件可调整与无人飞行器的重心的距离。
优选地，所述电池式配重装置位于搭载设备重心和无人飞行器重心的连线上。
优选地，所述连线是无人飞行器的中心轴线。
优选地，所述电池式配重装置具有多个相同尺寸的所述容纳部件，所述容纳部件为卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件等距离线性排列，所述电池式配重装置根据所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩选择一个或多个所述容纳部件容纳电池使得所述电池式配重装置到所述无人飞行器重心的力矩等于所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩。
优选地，所述电池式配重装置具有多个不同尺寸的所述容纳部件，所述容纳部件为带有闭合盖的卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件间隔不等距离地多排排列，所述电池式配重装置根据所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩选择一个或多个所述容纳部件容纳电池使得所述电池式配重装置到所述无人飞行器重心的力矩等于所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩。
优选地，所述容纳部件设有可滑动的容纳电池的电池仓，所述电池式配重装置根据所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩选择一个或多个容纳了电池的电池仓滑动到预定位置使得所述电池式配重装置到所述无人飞行器重心的力矩等于所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩。
优选地，所述支承部件为安装在所述无人飞行器上的云台，所述搭载设备为拍摄设备，所述云台可调整安装在其上的所述拍摄设备。
优选地，电池式配重装置包括设在无人飞行器重心上的初始容纳部件，当无人飞行器没有承载搭载设备时，电池容纳在所述初始容纳部件中。
优选地，电池式配重装置可拆卸地连接在无人飞行器上。
根据本发明的另一方面，一种使用所述的带有电池式配重装置的无人飞行器的配重方法包括以下步骤。
第一步骤中，调整所述搭载设备到所述无人飞行器重心的距离。
第二步骤中，所述电池式配重装置根据所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩选择一个或多个所述容纳部件容纳电池使得所述电池式配重装置到所述无人飞行器重心的力矩等于所述搭载设备到所述无人飞行器重心的力矩。
第三步骤中，所述电池式配重装置向所述无人飞行器供电。
本发明提出的方案能够简单通过在适当位置安装适当数量的电池来实现配重平衡，无需复杂的位置调整；电池式配重装置同时具有电源供应能力，极大提升了飞行效率，电池式配重装置配重时，其相较于重心的位置和配重量经过优化设计，尤其是如本申请方案提出的，按照越远离重心则其重量越轻的方式来设计多个配重电池的话，能够适当利用了重量与力矩之间的关系，使得配重的调整能够精准的配合在预先设置的配重范围之内。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的结构示意图。
图2是根据本发明另一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的结构示意图。
图3是根据本发明又一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的结构示意图。
图4是根据本发明一个实施例的使用带有电池式配重装置的无人飞行器的无人飞行器的配重方法的步骤示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。
本发明的实施例描述了一种带有电池式配重装置的无人飞行器。如图1所示的根据本发明的一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的示意图，无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，所述搭载设备2布置在无人飞行器重心O的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件4的所述电池式配重装置3连通所述电池向所述无人飞行器1供电，所述电池式配重装置3布置在所述无人飞行器重心O的另一侧，所述电池式配重装置3通过容纳电池使得所述无人飞行器1处于大致平衡的状态，力矩力矩其中，无人飞行器重心O指的是带有电池式配重装置的无人飞行器1在未搭载搭载设备2和电池的情况下的重心位置。
在一个实施例中，无人飞行器1是多旋翼无人飞行器。容纳部件4与无人飞行器1上的飞控、电调、马达等耗能单元的电连接并无特别之处。多个容纳部件4可以并联使用，或者多个容纳部件4也可以是串联使用的，这种串联使用的容纳部件4可以类似多个电池的级联设置，本领域技术人员对其具体连接方式应该并无疑义。
在一个实施例中，搭载设备2可以是无人飞行器1搭载的任意设备，例如可以是拍摄设备或监控设备。其中，拍摄设备为可见光高清摄像机、高分辨率照相机、红外成像仪或紫外成像设备。
在一个实施例中，电池式配重装置3与无人飞行器1一体成形。在另一个实施例中，电池式配重装置3可拆卸地连接在无人飞行器1上。
在一个实施例中，所述电池式配重装置3位于搭载设备重心和无人飞行器重心O的连线AOB上。所述连线AOB是无人飞行器1的中心轴线。这有利于无人飞行器1的平衡。
在一个实施例中，无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，所述搭载设备2布置在无人飞行器重心O的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件4的所述电池式配重装置3连通所述电池向所述无人飞行器1供电，所述电池式配重装置3布置在所述无人飞行器重心O的另一侧，所述电池式配重装置3具有多个相同尺寸的所述容纳部件4，所述容纳部件为卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件4等距离线性排列，所述电池式配重装置3根据所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩选择一个或多个所述容纳部件4容纳电池使得所述电池式配重装置3到所述无人飞行器重心O的力矩等于所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩。在实施例中，电池需要与搭载设备2形成重量相互补偿并可实现重心调整的功能，电池单元与搭载设备2成线状分布。电池卡槽所对应的电池可以是具有同样的规格和尺寸，如此，依据电池卡槽相距无人飞行器1重心O的距离，以及填充电池的数量，能够针对搭载设备2的具体重量情况，实现有效的配重。并且由于这些电池的尺寸、规格相同，电池和电池式配重装置3的成本得到极大控制，并且电池的安装也很方便。
在一个实施例中，在实际需要重，这些电池卡槽所对应的电池也可以是具有不同的规格和尺寸，而电池卡槽则也同样具有相应的不同的规格和尺寸。无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，所述搭载设备2布置在无人飞行器重心O的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件4的所述电池式配重装置3连通所述电池向所述无人飞行器1供电，所述电池式配重装置3布置在所述无人飞行器重心O的另一侧，所述电池式配重装置3具有多个不同尺寸的所述容纳部件4，所述容纳部件4为带有闭合盖的卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件4间隔不等距离地多排排列，所述电池式配重装置3根据所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩选择一个或多个所述容纳部件4容纳电池使得所述电池式配重装置3到所述无人飞行器重心O的力矩等于所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩。举例而言，电池式配重装置3依次设置有3个电池卡槽，该三个电池卡槽依次为卡槽甲、卡槽乙、卡槽丙，其中卡槽甲乙丙所对应的电池规格和尺寸依次变小，假设卡槽甲对应1000mAh规格的电池、卡槽乙对应750mAh规格的电池、卡槽丙对应500mAh规格的电池，并且由于电池的规格不同，其配重也不同，加上卡槽相较于无人飞行器重心O的力矩长度不同，则产生的配重效果也不同。在此方案的设计下，这种配重结构更加有利于针对配重的精细调整。该具体方案仅是示意性的说明本申请配重设计的思路和原则，关于具体的电池卡槽数量、卡槽位置、卡槽规格设计等可以根据实际搭载设备2的位置和重量来进行针对性的设计，从而达到更佳效果。
为了进一步精细地调整配重，在一个实施例中，无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，所述搭载设备2布置在无人飞行器重心O的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件4的所述电池式配重装置3连通所述电池向所述无人飞行器1供电，所述电池式配重装置3布置在所述无人飞行器重心O的另一侧，所述容纳部件4设有可滑动的容纳电池的电池仓，所述电池式配重装置3根据所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩选择一个或多个容纳了电池的电池仓滑动到预定位置使得所述电池式配重装置3到所述无人飞行器重心O的力矩等于所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩。通过电池仓的滑动连续地调整力矩进一步精细地平衡了力矩。在实施例中，通过在相应的容纳部件上标注相应的力矩数据，只要装了电池的力矩总和等于负重设备到重心的力矩即可，本发明不需要复杂的电动设备，仅通过简单的调整电池数量、电池重量或电池位置便可以实现配重的技术效果。
在一个实施例中，如图2所示的根据本发明的一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的示意图，无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，所述搭载设备2布置在无人飞行器重心O的一侧，设有多个容纳电池的容纳部件4的所述电池式配重装置3连通所述电池向所述无人飞行器1供电，所述电池式配重装置3布置在所述无人飞行器重心O的另一侧，容纳有电池的所述电池式配重装置3到所述无人飞行器重心O的力矩可调整为所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的力矩，其中，无人飞行器重心O指的是带有电池式配重装置的无人飞行器1在未搭载搭载设备2和电池的情况下的重心位置。所述无人飞行器1设有支承所述搭载设备2的支承部件5，所述支承部件5可调整与无人飞行器的重心的距离。进一步地，所述支承部件5为安装在所述无人飞行器上的云台，所述搭载设备2为拍摄设备，所述云台可调整安装在其上的所述拍摄设备。云台负责固定拍摄设备，并能提供设备位置调整功能与防抖动功能，而拍摄设备通常为运动相机，能够在各种环境下，有效完成拍摄任务。云台是既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。云台可以是适用于对大范围进行拍摄的电动云台，该电动云台高速姿态可以由两台执行电动机来实现。在一个实施例中，安装在所述无人飞行器1上的所述云台可调整安装在其上的所述拍摄设备，所述云台包括用于变焦操纵、俯仰运动和方位运动的可调整机构。
如图3所示的根据本发明的一个实施例的带有电池式配重装置的无人飞行器的示意图，无人飞行器1包括搭载设备2和电池式配重装置3，电池式配重装置3包括设在无人飞行器重心O上的初始容纳部件6，当无人飞行器1不承载搭载设备时，电池容纳在所述初始容纳部件6中。在本实施例中，当无人飞行器1空载飞行时，电池式配重装置3也不影响无人飞行器1的平衡。
参见图4所示的根据本发明一个实施例的使用根据所述的带有电池式配重装置的无人飞行器的配重方法，其包括以下步骤。
第一步骤S1中，调整所述搭载设备2到所述无人飞行器重心O的距离。
第二步骤S2中，所述电池式配重装置(3)通过容纳电池使得所述无人飞行器(1)处于平衡状态。
第三步骤S3中，所述电池式配重装置3向所述无人飞行器1供电。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种带有电池式配重装置的无人飞行器，所述无人飞行器(1)包括搭载设备(2)和电池式配重装置(3)，所述搭载设备(2)布置在无人飞行器重心(O)的一侧，设有容纳电池的容纳部件(4)的所述电池式配重装置(3)连通所述电池向所述无人飞行器(1)供电，所述电池式配重装置(3)布置在所述无人飞行器重心(O)的另一侧，其特征在于：所述电池式配重装置(3)通过容纳电池使得所述无人飞行器(1)处于平衡状态。
2.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述无人飞行器(1)设有支承所述搭载设备(2)的支承部件(5)，所述支承部件(5)可调整与无人飞行器的重心的距离。
3.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述电池式配重装置(3)位于搭载设备重心和无人飞行器重心(O)的连线(AOB)上。
4.根据权利要求3所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述连线(AOB)是无人飞行器(1)的中心轴线。
5.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述电池式配重装置(3)具有多个相同尺寸的所述容纳部件(4)，所述容纳部件为卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件(4)等距离线性排列，所述电池式配重装置(3)根据所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩选择一个或多个所述容纳部件(4)容纳电池使得所述电池式配重装置(3)到所述无人飞行器重心(O)的力矩等于所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩。
6.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述电池式配重装置(3)具有多个不同尺寸的所述容纳部件(4)，所述容纳部件(4)为带有闭合盖的卡接电池的电池卡槽，多个所述容纳部件(4)间隔不等距离地多排排列，所述电池式配重装置(3)根据所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩选择一个或多个所述容纳部件(4)容纳电池使得所述电池式配重装置(3)到所述无人飞行器重心(O)的力矩等于所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩。
7.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：所述容纳部件(4)设有可滑动的容纳电池的电池仓，所述电池式配重装置(3)根据所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩选择一个或多个容纳了电池的电池仓滑动到预定位置使得所述电池式配重装置(3)到所述无人飞行器重心(O)的力矩等于所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的力矩。
8.根据权利要求2所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：.所述支承部件(5)为安装在所述无人飞行器上的云台，所述搭载设备(2)为拍摄设备，所述云台可调整安装在其上的所述拍摄设备。
9.根据权利要求1所述的带有电池式配重装置的无人飞行器，其特征在于：电池式配重装置(3)可拆卸地连接在无人飞行器(1)上。
10.一种使用根据权利要求1－9中任一项所述的带有电池式配重装置的无人飞行器的配重方法，其包括以下步骤：
第一步骤(S1)中，调整所述搭载设备(2)到所述无人飞行器重心(O)的距离；
第二步骤(S2)中，所述电池式配重装置(3)通过容纳电池使得所述无人飞行器(1)处于平衡状态；
第三步骤(S3)中，所述电池式配重装置(3)向所述无人飞行器(1)供电。
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| CN201610131627.XA Pending CN105775152A (zh) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | 带有电池式配重装置的无人飞行器及其配重方法 |
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2016
- 2016-03-08 CN CN201610131627.XA patent/CN105775152A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |