CN106741900A - 用以实现放风筝功能的无人机及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用以实现放风筝功能的无人机及其对应的实现方法，属于无人机技术领域。本发明中的一种用以实现放风筝功能的无人机，在无人机上设置有风筝容放结构和风筝线，在无人机处于飞行的状态下，能够将风筝释放，并通过风筝线牵引风筝，使风筝达到飞行状态。本发明利用无人机牵引风筝使风筝处于飞行状态，克服了环境对放风筝的部分限制，趣味性更强。

Description

用以实现放风筝功能的无人机及其实现方法

技术领域

本发明属于无人机技术领域。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。无人机在民用领域用途广泛，主要用于警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。

现在的放风筝娱乐活动中，基本上都是手动操作，即手牵着风筝线轮，利用风和奔跑来使得风筝飞起来，这种放风筝的方法娱乐性不强，且在风力比较微弱的情况下，风筝很难飞起来。

发明内容

本发明提供了一种用以实现放风筝功能的无人机，及其对应的实现方法,用以通过无人机实现放风筝的功能。

本发明中,在无人机上设置有风筝容放结构和风筝线，在无人机处于飞行的状态下，能够将风筝释放，并通过风筝线牵引风筝，使风筝达到飞行状态。

进一步，所述无人机包括无人机机身，所述风筝容放结构设于所述无人机机身内部或外表面。

进一步，所述无人机上设有机械臂，用于进行放风筝操作。所述无人机上设有风筝线轮，所述风筝线轮包括绕线轮和固定轴，所述固定轴内设有电机，所述绕线轮能够在电机的作用下相对于固定轴旋转。

进一步，还包括

采集单元，用于采集用户发出的信号；

识别单元，用于根据用户发出的信号识别用户的需求；

控制单元，连接识别单元，能够根据用户需求控制放风筝操作。

进一步，设置有放风筝单元，所述放风筝单元包括，

存储模块,用以存储预设的放风筝模式信息；

放风筝进程触发模块，用以根据环境条件与放风筝的阶段，和所述风筝模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息；

放风筝执行模块，用以根据放风筝进程触发模块所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作。

进一步，所述的放风筝模式信息，包括如下其中至少其一，

关于风速的放风筝模式信息

关于风向的放风筝模式信息；

关于降水的放风筝模式信息；

关于障碍物的放风筝模式信息；

关于释放高度的放风筝模式信息；

关于释放区域的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝线牵引力的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝牵引方向的放风筝模式信息；

关于收拢风筝的放风筝模式信息；

所述放风筝模式信息用于调整放风筝的操作方式。

进一步，还包括探测单元，用于对风速和风向的监测，根据风速和风向调整飞行器对风筝的牵引力和牵引方向。

进一步，还包括高度判定单元，用于当所述无人机飞行至预设高度后，对风筝进行释放。

本发明还包括一种用以实现放风筝功能的无人机的实现方法，该方法包括如下步骤：

在无人机上设置有风筝容放结构和风筝线，在无人机处于飞行状态时，将风筝释放；

无人机通过风筝线牵引风筝，使风筝达到飞行状态。

进一步，将风筝释放之前还包括如下步骤：

存储预设的放风筝模式信息；

根据环境条件与放风筝的阶段，和所述预设的风筝模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息；

根据放风筝进程触发模块所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作。

本发明的优点举例：本发明利用无人机牵引风筝使风筝处于飞行状态，克服了环境对放风筝的部分限制，趣味性强。

附图说明

图1是本发明一种用以实现放风筝功能的无人机中风筝处于飞行状态时的结构示意图。

图2是本发明一种用以实现放风筝功能的无人机中回收风筝时的结构示意图。

图3是本发明一种用以实现放风筝功能的无人机的结构框图。

图4是本发明一种用以实现放风筝功能的无人机的实现方法的流程图。

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，图1为本发明一种用以实现放风筝功能的无人机中风筝110处于飞行状态时的结构示意图。本发明提供了一种用以实现放风筝功能的无人机，在无人机上设置有风筝容放结构130和风筝线160，在无人机处于飞行的状态下，能够将风筝110释放，并通过风筝线160牵引风筝110，使风筝110达到飞行状态。

图1包括无人机机身100、摄像机120、风筝容放结构130、风筝线轮150、机械手、风筝线160和风筝110。

作为优选而非限定，无人机还可包括用于控制飞行的飞控板，飞控板包括电路板以及设置于电路板上用于实现预定功能的功能模块，功能模块可以包括控制器模块、处理器模块、传感器模块等。进一步地，传感器模块可以包括惯性测量模块、温度传感器模块、高度传感器模块、距离传感器模块等。惯性测量模块包括加速度传感器以及陀螺仪，惯性测量模块能够测量无人飞行器的飞行姿态信息。

作为优选而非限定，本发明中的放风筝包括释放风筝和回收风筝，以及利用无人机牵引风筝使风筝处于飞行状态。

作为优选而非限定，本发明中，所述无人机包括无人机机身100，所述风筝容放结构130设于所述无人机机身100内部或外表面。作为优选而非限定，本实施例中的风筝容放结构130设于无人机机身100外表面，作为优选而非限定，风筝容放结构130与无人机机身100通过铆钉连接，这样能够使得风筝容放结构130能够牢牢地固定于无人机机身100上，避免了因无人机晃动或风力过大导致风筝容放结构130从无人机上跌落下来。作为优选而非限定，风筝容放结构130采用轻木制成，例如桐木等，这样能够降低无人机的载重，使无人机更容易起飞并能够增加工作时长。

作为优选而非限定，本发明中，所述无人机上设有机械臂140，用于进行放风筝操作。作为优选而非限定，本发明中的机械臂140包括拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置，他可以根据指令抓取或释放风筝，还可以抓取风筝110后收缩手臂从而把风筝110拉回来，作为优选而非限定，本发明中的机械臂140采用电动式机械臂140，即采用电力驱动机械臂140运作，作为优选而非限定，驱动电机采用交流伺服电机，由于电机速度高，可以采用减速机构，作为优选而非限定，本实施例中采用谐波传动作为减速机构。

本实施例中，当需要释放风筝时，采用机械臂140抓取风筝110，同时释放风筝线160，当无人机达到预设的速度时，机械臂140释放风筝，风筝110在无人机的牵引力的作用下飞起来。

作为优选而非限定，本发明的无人机上设有风筝线轮150，所述风筝线轮150包括绕线轮和固定轴，所述固定轴内设有电机，所述绕线轮能够在电机的作用下相对于固定轴旋转。作为优选而非限定，风筝线轮150采用电动式，即采用电动的方式驱动绕线轮转动，这样就能够通过控制电机来控制绕线轮释放和回收风筝线160，作为优选而非限定，风筝线160采用涤纶线，涤纶线作为风筝线160具有结实耐用的优点，不易断裂。作为优选而非限定，固定轴采用铆钉的方式与无人机机身100连接在一起，这样的连接方式更加牢固，不易使风筝线轮150脱离无人机，因为风筝线轮150上承载这风筝110的牵引力，连接不牢固很容易使得风筝线轮150脱离无人机，从而无法实现放风筝的目的。

如图2所示，图2中包含无人机机身100、摄像机120、风筝容放结构130、风筝线轮150、风筝线160、机械臂140和风筝110，当要把处于飞行状态的风筝110回收起来的时候，采用机械臂140抓取风筝110，然后通过机械臂140的缩回和转动把风筝110回收进风筝容放结构130中，当机械臂140抓取风筝110的同时往回转动风筝线轮150，从而回收风筝线160。作为优选而非限定，机械臂140采用伸缩杆的方式，能够通过伸缩杆的伸缩实现机械臂140的伸长和缩短。

如图3所示，本发明还包括采集单元340、探测单元320、控制单元310、信号收发器330、识别单元350、存储模块360、放风筝进程触发模块、放风筝执行模块370和遥控器380。

作为优选而非限定，本发明中的放风筝包括释放风筝和回收风筝，以及利用无人机牵引风筝使风筝处于飞行状态。

作为优选而非限定，本发明的采集单元340包括摄像机120，通过摄像机120的摄像采集用户的信号，用户的信号可以时手动信号或者语音信号，当无人机识别到用户的信息后，由识别单元350对信号进行识别，当识别出用户信号所代表的指令后，把识别出的信号传输给控制单元310，控制单元310能够控制无人机进行相应的操作。

作为优选而非限定，探测单元320能够对风速和风向进行探测，作为优选而非限定，探测单元320采用超声波风速传感器进行探测，超声波风速传感器是利用超声波时差法来实现风速的测量，声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢，因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应，通过计算即可得到精确的风速和风向。

本实施例中，通过对风速和风向的探测，能够根据探测结果释放风筝，防止因为风速和风向使风筝110无法处于飞行状态。

作为优选而非限定，采用遥控器380对无人机的放风筝操作进行控制，同时，遥控器380也可以控制无人机的飞行状态，例如上升、下降、转弯、无人机飞行速度等。为了接收遥控器380的信号，无人机中设有信号收发器330，作为优选而非限定，信号采用无线电波的形式传输，无线电波传输具有传输距离远、抗干扰性强的优点，对于飞行在空中的无人机来说，使用能够传输比较远的信号很有必要。

本实施例中，存储模块360时记忆设备，用来存放预设信息，作为优选而非限定，存储器采用固态硬盘的形式，固态硬盘具有快速读取、读取延迟小和工作范围更大的优点，使得无人机处理任务能够更加敏捷和灵活。

本实施例中，存储器主要用来存储放风筝的模式信息，作为优选而非限定，可把放风筝的模式信息分为以下几种：

关于风速的放风筝模式信息；

关于风向的放风筝模式信息；

关于降水的放风筝模式信息；

关于障碍物的放风筝模式信息；

关于释放高度的放风筝模式信息；

关于释放区域的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝线160牵引力的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝110牵引方向的放风筝模式信息；

关于收拢风筝110的放风筝模式信息；

作为优选而非限定，所述放风筝模式信息用于调整放风筝的操作方式。放风筝要根据不同的环境分别做出对应的操作，例如，预设风筝110可以在风速达到5m/s的时候风筝110可以飞起来，那么关于风速的放风筝模式就为当风速为3m/s时，无人机需要顺着风向以2m/s的速度飞行，本发明中的放风筝进程触发模块300用以根据环境条件与放风筝的阶段，和所述风筝模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息，本发明中的放风筝执行模块370，用以根据放风筝进程触发模块300所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作。同理，作为优选而非限定，关于风向的放风筝模式信息为当风向为东南风的时候，无人机顺着风向的速度加上风速达到预设的风筝110起飞所需要的速度时，风筝110就可以飞起来，当无人机逆着风向的速度减去风速达到预设的风筝110起飞需要的速度时，风筝110就可以飞起来。

本实施例中，作为优选而非限定，关于降水的放风筝模式信息包括采用雨量传感器计算降雨量，若降雨量小于预设降雨量的阈值，则通过调节无人机速度来抵消降雨带来的影响，若降雨量大于或等于预设降雨量的阈值，则启动回收风筝110模式，把风筝110回收到风筝容放结构130中，避免雨水弄坏风筝110，同时避免雨水过大损坏无人机，本实施例中，作为优选而非限定，雨水传感器采用光学式传感器，光学式传感器是根据光的折射原理工作的，在光学式传感器中有一个发光二极管，它发出一束锥形光线，这束光穿过前挡风玻璃，当挡风玻璃上没有雨水、处于干燥状态的时候，几乎所有的光都会反射到一个光学传感器上，当下雨的时候，挡风玻璃上会存有雨水，一部分光线就会偏离，这就造成了传感器接收到光的总量的变化，从而检测到了雨水的存在，光学式传感器十分精确，甚至有可能准确地判断出落在被感应区域上的雨点数目。

本实施例中，作为优选而非限定，关于障碍物的放风筝模式包括首先对障碍物进行探测，若探测出障碍物的位置，为避免风筝110或无人机碰触到障碍物，或风筝线160被障碍物缠绕，自动避开障碍物，作为优选而非限定，无人机根据障碍物位置自动规划飞行路线，防止无人机和风筝110碰触到障碍物，同时，与障碍物保持一定的距离，防止风筝线160缠绕于障碍物上。

本实施例中，作为优选而非限定，关于释放高度的放风筝模式信息包括不同的释放高度对应一个释放速度，当释放高度较低时，需要一个较大的释放速度，因为如果释放速度太小，风筝110没有飞起来就会落到地上，落在地上的风筝110很难通过调整无人机的飞行速度和飞行方向使风筝110重新飞起来，而且凹凸不平的地面还会划坏风筝110；当飞行高度较高时，不需要太大的释放速度，因为即使风筝110没有马上飞起来，可以调节无人机的速度和方向使风筝110重新飞起来，本实施例中，飞行速度指的是当无人机顺着风向飞行时无人机的速度加上风的速度，当无人机逆着风向时无人机的速度减去风的速度。

作为优选而非限定，本发明中，关于释放区域的放风筝模式信息包括在不同给的释放区域无人机可以执行不同的放风筝操作。作为优选而非限定，当在旷野上放风筝时，无人机就可以加快飞行速度，因为旷野上障碍物较少，使得无人机飞行的自由度较大；当释放区域为公园中或者商业中心，无人机就要放慢速度，因为公园中放风筝的人会很多，无人机飞行过快会使得风筝线160缠绕上别人风筝110的风筝线160，在商业中心时，障碍物较多，也要降低速度飞行。

作为优选而非限定，本发明中，关于无人机对风筝线160牵引方向的放风筝模式信息包括当牵引方向与风向一致时，释放速度为牵引速度加上风速，当牵引方向与风向相反时，释放速度为牵引速度减去风速；关于无人机对风筝线160牵引力的放风筝模式信息包括当风筝110处于飞行比较平稳的状态时，可以适当降低牵引力，以节约无人机所需要的能量，当风筝110处于刚释放状态或者飞行的比较颠簸的时候，适当增大无人机对风筝110的牵引力，这样能够使得风筝110重新飞行至平稳状态。

作为优选而非限定，本发明中，关于收拢风筝110的放风筝模式信息包括当无人机接收到用户的风筝110回收信息或者环境不适合风筝110飞行时，启动风筝110回收模式，风筝线轮150回收风筝线160，同时机械臂140抓取风筝110，放置于风筝容放结构130中。

如图4所示，本发明还包括一种用以实现放风筝功能的无人机的实现方法，包括如下步骤：

S401：在无人机上设置有风筝容放结构130和风筝线160，在无人机处于飞行状态时，将风筝110释放；

S402：无人机通过风筝线160牵引风筝110，使风筝110达到飞行状态。

作为优选而非限定，本发明中，风筝容放结构130用于放置风筝110，作为优选而非限定，风筝线160一段连接无人机本体，一端连接风筝110，通过无人机对风筝110的牵引力，能够时风筝110处于飞行状态。

作为优选而非限定，本发明中，在存储模块360中预设放风筝信息，由于风筝110飞起来需要一定的内在条件和外在条件，内在条件包括无人机的牵引力和牵引方向，外在条件包括风速、风向、降水、障碍物、释放区域等，预设放风筝信息能够使得无人机根据不同的环境调整工作状态，根据环境条件与放风筝的阶段，和预设的风筝110模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息，根据放风筝进程触发模块300所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作，使得放风筝操作能够实现。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：在无人机上设置有风筝容放结构和风筝线，在无人机处于飞行的状态下，能够将风筝释放，并通过风筝线牵引风筝，使风筝达到飞行状态。

2.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：所述无人机包括无人机机身，所述风筝容放结构设于所述无人机机身内部或外表面。

3.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：所述无人机上设有机械臂，用于进行放风筝操作。

4.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：所述无人机上设有风筝线轮，所述风筝线轮包括绕线轮和固定轴，所述固定轴内设有电机，所述绕线轮能够在电机的作用下相对于固定轴旋转。

5.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：该无人机还包括，

采集单元，用于采集用户发出的信号；

识别单元，用于根据用户发出的信号识别用户的需求；

控制单元，连接识别单元，能够根据用户需求控制放风筝操作。

6.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：该无人机设置有放风筝单元，所述放风筝单元包括，

存储模块,用以存储预设的放风筝模式信息；

放风筝进程触发模块，用以根据环境条件与放风筝的阶段，和所述风筝模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息；

放风筝执行模块，用以根据放风筝进程触发模块所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作。

7.根据权利要求6的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：所述的放风筝模式信息，包括如下其中至少其一，

关于风速的放风筝模式信息；

关于风向的放风筝模式信息；

关于降水的放风筝模式信息；

关于障碍物的放风筝模式信息；

关于释放高度的放风筝模式信息；

关于释放区域的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝线牵引力的放风筝模式信息；

关于无人机对风筝牵引方向的放风筝模式信息；

关于收拢风筝的放风筝模式信息；

所述放风筝模式信息用于调整放风筝的操作方式。

8.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：还包括探测单元，用于对风速和风向的监测，根据风速和风向调整飞行器对风筝的牵引力和牵引方向。

9.根据权利要求1的一种用以实现放风筝功能的无人机，其特征在于：还包括高度判定单元，用于当所述无人机飞行至预设高度后，对风筝进行释放。

10.一种用以实现放风筝功能的无人机的实现方法，其特征在于：包括如下步骤，

在无人机上设置风筝容放结构和风筝线，在无人机处于飞行状态时，将风筝释放；

无人机通过风筝线牵引风筝，使风筝达到飞行状态。

11.根据权利要求10所述的一种用以实现放风筝功能的无人机的实现方法，其特征在于：将风筝释放之前还包括如下步骤，

存储预设的放风筝模式信息；

根据环境条件与放风筝的阶段，和所述预设的风筝模式信息进行比对，获得适合所在阶段的放风筝模式信息；

根据放风筝进程触发模块所获得的放风筝模式信息，来进行放风筝操作。