CN106235546B - 一种空中悬浮太阳伞 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于多旋翼飞行器、可使伞身始终遮挡阳光并自动跟踪行人移动飞行的空中悬浮太阳伞，其构成包括机身、伞布、旋翼装置、自由转向装置、锁定装置、光照检测装置、遮挡检测装置、控制装置、供电装置。可伸展机身结构用于撑开弹力伞布；旋翼装置通过自由转向装置实现与机身间的相对转动；锁定装置用于锁定或解除自由转向装置的自由转动；光照检测装置用于检测伞布上的光照角度；遮挡检测装置用于检测伞身遮挡区域的位置及偏移；控制装置通过组合控制各旋翼转速，用于实现太阳伞在空中遮阳姿态的改变，并以最大遮阳姿态对行人进行跟踪飞行；同时供电装置也可利用此种飞行姿态高效获取太阳光进行太阳能蓄电。本发明属于多旋翼飞行器领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种多旋翼飞行器，尤其是涉及一种基于多旋翼飞行器且兼有遮阳功能的空中悬浮太阳伞。
背景技术
目前，太阳伞大多为手持或头戴方式用于遮阳，尚无不依靠人的肢体支撑，而在空中悬浮且自动跟随人的行走而飞行的太阳伞。随着多旋翼飞行器技术的发展及普及，利用多旋翼飞行器实现空中悬停及跟踪功能的太阳伞是其面向未来科技生活的一个有趣开发内容。然而，现有多旋翼飞行器由于旋翼装置与机身固为一体，则其难以在空中倾斜悬停而有效遮挡斜阳，同时也无法在空中保持有效遮阳姿态而对行人进行自动跟踪飞行。为此，为实现可在空中悬停及跟踪飞行的太阳伞，需要多种现代技术的有机融合，包括旋翼转速控制、旋翼装置的自由转向、空中飞行姿态的转换、特定姿态下的悬停及飞行，光照角度检测，阳光遮挡检测、自动跟踪飞行以及太阳能供电等相关技术。
发明内容
①本发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于使多旋翼飞行器与太阳伞相结合，通过解决太阳伞在空中姿态的自由变换以及保持特定姿态的飞行问题，使太阳伞能够在空中始终面向太阳光，并以此姿态实现对行人的自动跟踪及飞行遮阳。
②本发明解决其技术问题所采用的技术方案
本发明涉及一种空中悬浮太阳伞，包括机身、伞布、旋翼装置、自由转向装置、锁定装置、光照检测装置、遮挡检测装置、控制装置、供电装置。
所述伞布安装在机身上，机身可为一种伸展机构或折叠机构，用于将伞布张开撑起；其伞布可采用具有伸缩性能的弹力布料。
所述旋翼装置，包括旋翼、旋翼驱动装置，旋翼驱动装置用于驱动旋翼进行旋转；旋翼驱动装置与机身分别与自由转向装置的两个可转向端相连，用于使旋翼装置与机身之间可实现相对自由转动。
所述锁定装置，用于锁定或解除锁定自由转向装置的自由转动。
所述光照检测装置，用于检测太阳光照射在伞布上的光照角度。
所述遮挡检测装置，用于检测太阳光照射下伞布投影区域相对于指定的移动物覆盖部位的方位以及实现对其移动物覆盖部位完全覆盖时的距离。
所述控制装置，通过组合控制旋翼装置的旋翼转速，在所述锁定装置处于锁定解除状态时，用于根据光照检测装置所检测的光照角度，在悬停状态下调节机身空中姿态，使所述伞布面向太阳光；而在所述锁定装置处于锁定状态时，用于根据遮挡检测装置所检测的伞布投影区域相对于指定的移动物覆盖部位的方位以及实现对其移动物覆盖部位完全覆盖时的距离，控制所述空中悬浮太阳伞的飞行方向和飞行速度，实现对移动物进行跟踪飞行。
所述供电装置用于为所述空中悬浮太阳伞提供电源；其可采用太阳能供电装置，包括太阳能板、太阳能蓄电装置；太阳能板安装在机身上，太阳能蓄电装置通过太阳能板的光电转换进行蓄电，为所述空中悬浮太阳伞提供电源。
所述空中悬浮太阳伞，包括三个或三个以上旋翼装置；所述自由转向装置可使旋翼装置相对机身在事先指定的旋转平面进行0至180度任意转动，且所述空中悬浮太阳伞中，至少有三个或三个以上自由转向装置的所述旋转平面相互平行。
所述锁定装置处于锁定解除状态时，所述旋翼装置通过自由转向装置，使旋翼旋转升力方向始终向上，而旋翼驱动装置则由重力自然下垂。
所述光照检测装置未检测到太阳光时，则设定一个虚拟太阳光，由空中向下垂直照射。
③本发明的有益效果
本发明提出一种空中悬浮太阳伞，该太阳伞可改变现有太阳伞需由人自己撑伞的传统方式，而利用多旋翼飞行器技术，将太阳伞与飞行器有机结合在一起，通过可转向旋翼、转速控制、光照检测、遮挡检测以及太阳能供电等技术集成，发明并解决了多旋翼空中悬浮太阳伞在空中飞行姿态的自由改变，以及对行人自动跟踪的飞行遮挡问题。该发明由于可使太阳伞在自动遮阳的同时，使伞布及太阳能板始终面向太阳光，由此大大提高遮阳面积及太阳能供电效率，同时也可作为雨量不大时的空中悬浮雨伞使用，极大方便了居民出行，因而在多旋翼飞行器迅速普及的市场背景下具有科技时尚创新的实际应用潜力。
附图说明
图1：四旋翼空中悬浮太阳伞俯视示意图
图2：四旋翼空中悬浮太阳伞侧视示意图
1机身
2机身伸展架
3伞布
4旋翼
5旋翼驱动装置
6自由转向装置
7锁定装置
8光照检测装置
9遮挡检测装置
10太阳能板
11控制装置
具体实施方式
图1为四旋翼空中悬浮太阳伞俯视示意图，图2为四旋翼空中悬浮太阳伞侧视示意图。
该空中悬浮太阳伞，包括机身1、机身伸展架2、伞布3、旋翼装置、自由转向装置6、锁定装置7、光照检测装置8、遮挡检测装置9、太阳能板10、控制装置11。
所述机身1可为一种一体化的固定机构，也可为一种可伸展的伸缩机构或折叠机构。通过安装一个可伸缩的机身伸展架2，可将安装在机身1及机身伸展架2上的伞布3全面撑开与收回，而此时的伞布3可采用具有伸缩性的弹力布料，以缩小太阳伞收回时的整体体积。
所述旋翼装置，包括旋翼4和旋翼驱动装置5，旋翼驱动装置5用于驱动旋翼4进行旋转；
旋翼驱动装置5与机身1上的机身伸展架2分别与自由转向装置6的两个可转向端固定相连，用于使旋翼装置与机身1之间可实现任意自由转动；
所述锁定装置7，用于锁定或解除锁定自由转向装置6的自由转动；
所述光照检测装置8，用于检测太阳光照射在伞布3上的光照角度；
所述遮挡检测装置9，用于检测太阳光照射下伞布3的投影区域相对于事先指定的移动物覆盖部位（如人体头部）的方位以及实现对该移动物覆盖部位完全覆盖时的距离。
所述控制装置11，通过组合控制旋翼装置的旋翼4转速，
1）在所述锁定装置7处于锁定解除状态时，用于根据光照检测装置8所检测的光照角度，在悬停状态下调节机身1的空中姿态，使所述伞布3（或包括太阳能板10）面向太阳光；
2）在所述锁定装置7处于锁定状态时，用于根据遮挡检测装置9所检测的伞布3的投影区域相对于指定的移动物覆盖部位的方位以及实现对其移动物覆盖部位完全覆盖时的距离，控制所述空中悬浮太阳伞的飞行方向和飞行速度，实现对移动物进行跟踪飞行。其飞行功能的实现是在锁定装置7锁定自由转向装置6的自由转动状态下，通过控制装置11对各旋翼装置的旋翼4转速的组合控制，使空中悬浮太阳伞在保持伞布面向太阳光的空中悬停姿态下，整体稍为适度倾斜，便可向倾斜方向移动飞行。
所述供电装置用于为所述空中悬浮太阳伞提供电源；其可采用充电电池直接供电，也可采用太阳能进行供电。而其太阳能供电装置，包括太阳能板10和太阳能蓄电装置；太阳能板10安装在机身1的固定部位，太阳能蓄电装置通过太阳能板10的光电转换进行蓄电。
所述空中悬浮太阳伞，包括三个或三个以上旋翼装置；所述自由转向装置6可使旋翼装置相对机身1在事先指定的旋转平面（如纵向旋转平面）进行0至180度间的任意转动，且所述空中悬浮太阳伞中，至少有三个或三个以上自由转向装置6的所述旋转平面相互平行。
所述锁定装置7处于锁定解除状态时，所述旋翼装置将通过自由转向装置6，使旋翼4的旋转升力方向始终向上，而旋翼驱动装置5则由重力始终自然下垂，由此保持所述空中悬浮太阳伞始终具有一种向上升力。
所述光照检测装置8未检测到太阳光时，也可设定一个虚拟太阳光，即由空中向下垂直照射，使太阳伞始终悬停或跟踪飞行于行人头部上方，此时主要用于无太阳光情形的飞行位置制定，以及雨量不大时的行人遮雨作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，包括机身、伞布、旋翼装置、自由转向装置、锁定装置、光照检测装置、遮挡检测装置、控制装置、供电装置；
所述伞布安装在机身上，机身对伞布起撑开作用；
所述旋翼装置，包括旋翼、旋翼驱动装置，旋翼驱动装置用于驱动旋翼进行旋转；
所述自由转向装置，其可转向的两端分别与机身和旋翼驱动装置相连，用于旋翼装置与机身间的自由转动；
所述锁定装置，用于锁定或解除锁定自由转向装置的自由转动；
所述光照检测装置，用于检测太阳光照射在伞布上的光照角度；
所述遮挡检测装置，用于检测太阳光照射下伞布投影区域相对于指定的移动物覆盖部位的方位以及实现对其移动物覆盖部位完全覆盖时的距离；
所述控制装置，通过组合控制旋翼装置的旋翼转速，
1）在所述锁定装置处于锁定解除状态时，用于根据光照检测装置所检测的光照角度，在悬停状态下调节机身空中姿态，使所述伞布面向太阳光；
2）在所述锁定装置处于锁定状态时，用于根据遮挡检测装置所检测的伞布投影区域相对于指定的移动物覆盖部位的方位以及实现对其移动物覆盖部位完全覆盖时的距离，控制所述空中悬浮太阳伞的飞行方向和飞行速度，实现对移动物进行跟踪飞行；
所述供电装置用于为所述空中悬浮太阳伞提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于其包括三个或三个以上旋翼装置。
3.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述自由转向装置可使旋翼装置相对机身在事先指定的旋转平面进行0至180度任意转动。
4.根据权利要求3所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述空中悬浮太阳伞中至少有三个自由转向装置的所述旋转平面相互平行。
5.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述锁定装置处于锁定解除状态时，所述旋翼装置的旋翼旋转升力方向始终向上，而旋翼驱动装置由重力自然下垂。
6.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述光照检测装置未检测到太阳光时，设定虚拟太阳光由空中向下垂直照射。
7.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述机身为可伸展机构。
8.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述伞布为弹力布料。
9.根据权利要求1所述的一种空中悬浮太阳伞，其特征在于，所述供电装置为太阳能供电装置，包括太阳能板、太阳能蓄电装置；太阳能板安装在机身上，太阳能蓄电装置通过太阳能板的光电转换进行蓄电，为所述空中悬浮太阳伞提供电源。
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