CN106741939B - 一种多旋翼无人机子母机系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多旋翼无人机子母机系统，包括母机、N个子机、N个电磁吸附装置，N为大于1的自然数；其中，在子机的机架平台上方设置有铁片，所述电磁吸附装置安装在所述母机的任一旋翼下方且与该旋翼的电机轴固定连接，通过电磁吸附装置吸附子机上的铁片，使子机与母机吸附成为一体。本发明还公开了一种多旋翼无人机子母机系统的控制方法。采用无人机子母机系统，不仅可以实现某个时刻多个地点数据信息的采集，还可以保证足够的蓄电进行采集任务，相对于单个无人机具有高效率的突出优势，具有实用性较强，调控灵活，拆卸方便的优点。

Description

一种多旋翼无人机子母机系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及多旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人机的子母机系统。

背景技术

多旋翼无人机是目前逐渐实用化的一种飞行器，其具有机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低等优点。在多旋翼无人机上装载多类传感器，可以实现数据的实时观测传输。目前多旋翼无人机技术侧重于无人机单机的研究，对多旋翼无人机子母机的研究不深入。而多旋翼无人机子母机系统能够很好地弥补多旋翼无人机单机的局限性与不足。对于多旋翼无人机的续航能力不足，无人机子母机系统可以实现双倍的续航能力，无人机单机无法完成的工作，可以由子母机共同完成。

目前还没有出现多旋翼无人机子母机系统，对于固定翼无人机子母机系统，子机脱离母机飞行，某种程度上并未弥补无人飞行器续航能力不足的弱点，而且固定翼无人机子母机系统的子机数量存在一定限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决多旋翼无人机单机无法长时间续航、无法在短时间内采集到大范围或者多个地点数据信息的问题，提供一种多旋翼无人机子母机系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明首先提出一种多旋翼无人机子母机系统，包括母机、N个子机、N个电磁吸附装置，N为大于1的自然数；其中，在子机的机架平台上方设置有铁片，所述电磁吸附装置分别安装在所述母机的任一旋翼下方且与该旋翼的电机轴固定连接，通过电磁吸附装置吸附子机上的铁片，使各子机与母机吸附成为一体；所述电磁吸附装置包括电磁铁、开关、电源、控制器，其中所述电磁铁的一端与开关连接，开关与电源串联后与电磁铁的另一端连接，控制器与开关连接，用于控制开关的断开和闭合来控制电磁铁的电源通断，使得子机与母机吸附或分离。

进一步，本发明的多旋翼无人机子母机系统，所述子母机系统还包括一遥控装置，所述遥控装置用于控制母机和子机的飞行航向，以及向电磁吸附装置中的控制器发送指令，控制开关的断开和闭合。

进一步，本发明的多旋翼无人机子母机系统，子机上的铁片设置于子机机架平台上方的中心位置，铁片为方形。

进一步，本发明的多旋翼无人机子母机系统，所述母机为四轴以上且为偶数轴的多旋翼无人机，所述子机为四轴以上且为偶数轴的多旋翼无人机。

进一步，本发明的多旋翼无人机子母机系统，所述子机轴长小于母机轴长的一半，并且子机轴距小于母机相邻两个旋翼的电机之间的距离。

进一步，本发明的多旋翼无人机子母机系统，所述电磁吸附装置还设置在母机的机架平台下方，与母机机架平台固定连接。

本发明还提出一种多旋翼无人机子母机系统的控制方法，包括以下步骤：

打开母机电源，通过电磁吸附装置通电时产生磁吸引力，吸附子机上的铁片，使子机与母机吸附成为一体；

母机携带子机上升到一定高度并到达预定位置后，启动子机并达到预定转速；

通过地面端的遥控装置远程向电磁吸附装置中的控制器发送指令，控制器操控开关断电，使子机脱离母机并按照遥控装置的指令进行工作；

当子机完成工作后，按照遥控装置预设航线控制子机返回到母机下方，通过控制电磁吸附装置通电产生磁吸引力，将子机吸附到母机下方，子机停止工作，完成工作返航。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明能够在短时间内采集到多个地点的数据信息，利用携带的子机可以完成多个独立任务，对于复杂的飞行任务具有突出的优势。例如需要采集多个地方的数据信息，采用无人机单机需要辗转在各个地点，一方面受续航能力的限制，另一方面没办法高效率地完成任务。如果采用无人机子母机系统，不仅可以实现某个时刻多个地点数据信息的采集，还可以保证足够的蓄电进行采集任务。由此可见，无人机子母机系统相对于单个无人机具有高效率的突出优势。因此本发明具有应用目的明确、需求广泛、经济适用和效益显著等非常重要的现实意义。同时具有实用性较强，调控灵活，拆卸方便的优点，可进行量产而达到普及推广作用。

附图说明

图1是多旋翼无人机子母机系统的结构图。

图2是本发明实施例中电磁铁装置的电路原理图。

图中标号：1-母机，2-旋翼，3-电磁吸附装置，4-方形铁片，5-子机，6-电池，7-开关，8-线圈，9-铁芯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明,应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为多旋翼无人机子母机装置及系统的结构图，图中以一个子机为例，实际上可以是母机的每个旋翼的下方都安装一个子机，或者在部分旋翼下安装子机，子机与该旋翼的电机轴固定连接。在子机的机架平台上方设置有方形铁片4，多旋翼无人机母机1的旋翼2下方通过电磁吸附装置3吸附子机5，使子机与母机吸附成为一体。

电磁吸附装置包括电磁铁、开关、电源、控制器，图2为电磁吸附装置的电路原理图，其中电磁铁的一端与开关连接，开关与电源串联后与电磁铁的另一端连接，控制器(图中未示出)与开关连接，用于控制开关的断开和闭合来控制电磁铁的电源通断，使得子机与母机吸附或分离。其中电源由多旋翼无人机母机的电池6提供电源，通过开关7控制开关来达到线圈8是否通电的目的。

本发明的工作原理是：多旋翼无人机母机1携带子机5上升到一定高度并到达预定位置后，地面遥控装置启动子机5并达到预定转速。地面遥控器远程控制电磁吸附装置的开关7断开，子机5脱离母机1并按照地面遥控装置的指令进行工作。(地面遥控装置包括显示屏和遥控器，显示屏主要功能是显示子机与母机的相对位置，遥控器是操作子机母机飞行的装置)。当工作完成后，子机按照地面站预设航线返回到母机1下方，将母机1上的电磁吸附装置的开关7闭合，电磁铁产生吸引力将子机吸附到母机的旋翼2下方，完成工作返航。

实施例一：

本发明包括：多旋翼无人机母机、多旋翼无人机子机、电磁吸附装置。

本实施例中，母机以八旋翼无人机为例，子机以四旋翼为例，(并不代表所述系统只适用于八旋翼无人机母机和四旋翼子机，而是为了更好地表达该系统的原理以八旋翼为例)。

在母机电机下方的轴上固定电磁吸附装置。所述子机轴长小于母机轴长一半，所述子机机架中心平台上方有磁性较好的方形铁片4。

所述电磁吸附装置由电磁铁、开关、电源和控制器组成，其中电磁铁由控制器控制开合，电磁铁通电时产生磁吸引力，吸附母机旋翼下方的子机与母机成为一体，子机停止工作。连接控制器的电磁吸附装置通过母机电路板供电，所述控制器为电磁吸附装置内部部件，不同于地面遥控器，但控制器的指令由地面端遥控器或地面站软件发出。。

实施例二：

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

通过控制子母机大小，除旋翼下方的子机外，在母机1的中心盘下方通过电磁吸附装置悬挂中号子机，控制系统及电磁吸附装置同实施例一。采用上述进一步方案的有益效果是，可以增加多旋翼无人机子母机的多样性。一套装置有三种型号的无人机更便于利用自身优势执行不同任务。

实施例三：

所述母机可以携带少于母机旋翼数的任意数量子机，因母机飞控具有自稳功能，所以不用担心因子机数量不同导致的重心偏移。控制系统及电磁吸附装置同实施例一。采用上述进一步方案的有益效果是，可以增加多旋翼无人机子机的数量，从而在相同的时间内完成更多的任务，提高工作效率。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，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 (7)

1.一种多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：包括母机、N个子机、N个电磁吸附装置，N为大于1的自然数；其中，在子机的机架平台上方设置有铁片，所述电磁吸附装置分别安装在所述母机的任一旋翼下方且与该旋翼的电机轴固定连接，通过电磁吸附装置吸附子机上的铁片，使各子机与母机吸附成为一体；所述电磁吸附装置包括电磁铁、开关、电源、控制器，其中所述电磁铁的一端与开关连接，开关与电源串联后与电磁铁的另一端连接，控制器与开关连接，用于控制开关的断开和闭合来控制电磁铁的电源通断，使得子机与母机吸附或分离。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：所述子母机系统还包括一遥控装置，所述遥控装置用于控制母机和子机的飞行航向，以及向电磁吸附装置中的控制器发送指令，控制开关的断开和闭合。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：子机上的铁片设置于子机机架平台上方的中心位置，铁片为方形。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：所述母机为四轴以上且为偶数轴的多旋翼无人机，所述子机为四轴以上且为偶数轴的多旋翼无人机。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：所述子机轴长小于母机轴长的一半，并且子机轴距小于母机相邻两个旋翼的电机之间的距离。

6.根据权利要求1所述的多旋翼无人机子母机系统，其特征在于：所述电磁吸附装置还设置在母机的机架平台下方，与母机机架平台固定连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的多旋翼无人机子母机系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

打开母机电源，通过电磁吸附装置通电时产生磁吸引力，吸附子机上的铁片，使子机与母机吸附成为一体；

母机携带子机上升到一定高度并到达预定位置后，启动子机并达到预定转速；

通过地面端的遥控装置远程向电磁吸附装置中的控制器发送指令，控制器操控开关断电，使子机脱离母机并按照遥控装置的指令进行工作；

当子机完成工作后，按照遥控装置预设航线控制子机返回到母机下方，通过控制电磁吸附装置通电产生磁吸引力，将子机吸附到母机下方，子机停止工作，完成工作返航。