CN107521677B - 一种无人机脚架控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机脚架控制系统，包括机身和可开合的连接在机身上的脚架，所述机身上设置有驱动脚架开合的驱动机构和限制脚架运动的锁紧及定位机构，还包括，控制器，所述驱动机构和锁紧及定位机构与控制器连接。通过上述技术方案，无人机能够利用控制自动完成脚架展开、脚架展开后锁定、脚架闭合时解锁、脚架闭合的过程，无需人工操控，这样节省了用户的操作时间，方便了用户的使用，提升用户体验。

Description

一种无人机脚架控制系统及方法

技术领域

本发明属于无人机领域，具体地说，涉及一种无人机脚架控制系统及方法。

背景技术

目前，由于无人机体积小便于携带且容易操控，因此跟人们的日常生活越来越贴近，现在无人机的应用领域越来越广泛，例如测量、勘察、运输、航拍等领域。

无人机在从空中降落到地面上时，就需要支撑无人机的脚架，现有技术中脚架只是简单的能够折叠和伸展。

例如，申请号为201520429755.3的中国专利公开了一种脚架及无人机，包括第一支撑件、第二支撑件及限位组件，第一支撑件与第二支撑件转动连接；第二支撑件设有转筒，第一支撑件设有两夹持转筒的夹持部；限位组件安装于转筒中，限位组件、夹持部和套筒通过键槽结构相配合，以使限位组件相对于套筒移动时：限位组件同时与至少一个夹持部和转筒键槽配合，以使脚架保持伸展状态，或者限位组件与至少一个夹持部和/或转筒脱离键槽配合，以使脚架进入折叠状态。

这种折叠和伸展都需要人工来实现，无人机并不能自动完成这个过程，这样不方便用户的使用。

因此，需要一种新的技术方案，能够自动完成脚架展开、脚架展开锁定、脚架闭合的作用。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够自动完成脚架展开、脚架展开时锁定、脚架闭合时解锁和脚架闭合的过程的无人机脚架系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一方面提出了一种无人机脚架控制系统，包括机身和可开合的连接在机身上的脚架，所述机身上设置有驱动脚架开合的驱动机构和限制脚架运动的锁紧及定位机构，还包括，控制器，所述驱动机构和锁紧及定位机构与控制器连接。

优选地，所述机身的底端设有相机，所述机身的外表面为具有闭合曲面形状的外包络面，所述脚架开合为：

脚架打开时，脚架在驱动机构的作用下向重力方向运动，至完全打开后，所述脚架能支撑所述机身，脚架闭合时，脚架在驱动机构的作用下向重力反方向运动，至所述脚架不遮挡相机拍摄后停止闭合。

优选地，还包括能感应脚架展开状态的第一传感器，所述第一传感器设置在所述驱动机构上或设置在所述机身上与脚架连接处的下方，所述第一传感器与控制器相连。

优选地，还包括能感应脚架闭合状态的第二传感器，所述第二传感器设置在机身上，并与控制器相连。

优选地，所述锁紧及定位机构上设有能够检测锁紧及定位机构完全锁定和完全解锁状态的第三传感器，所述第三传感器与所述控制器相连。

优选地，所述驱动机构上设有电机，在所述电机上设置能够检测在脚架展开 /闭合状态时电机旋转角度的定位计，所述定位计与所述控制器相连。

本发明的第二方面提出了一种无人机脚架控制方法，设有上述第一方面所述的无人机脚架控制系统，步骤包括：

S1，控制器接收到脚架打开命令后，控制所述驱动机构将脚架展开；

S2，当脚架展开后，所述控制器控制驱动机构停止运动；

S3，所述控制器控制锁紧及定位机构将所述脚架锁死；

S4，控制器接收到脚架闭合命令后，控制锁紧及定位机构将所述脚架解锁；

S5，当所述锁紧及定位机构将所述脚架解锁完成后，所述控制器控制所述驱动机构将脚架闭合；

S6，当脚架闭合后，所述控制器控制所述驱动机构停止转动。

优选地，所述步骤S2具体包括：

当所述第一传感器检测到脚架展开状态后，向所述控制器发送展开状态信号，所述控制器控制驱动机构停止运动，并控制锁紧及定位机构将脚架锁定。

优选地，所述步骤S3和S5具体包括：

S3a，所述控制器控制所述锁紧及定位机构运动将脚架锁死，当所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全锁定的状态后，向所述控制器发送锁定状态信号，所述控制器控制所述锁紧及定位机构停止运动；

S5a，所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全解锁的状态后，向所述控制器发送解锁状态信号，所述控制器接收到解锁状态信号后控制所述驱动机构将脚架闭合。

优选地，所述步骤S6具体包括：

当所述第二传感器检测到脚架闭合的状态后，向所述控制器发送闭合状态信号，所述控制器接收到所述闭合状态信号后，控制所述驱动机构停止运动。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

通过上述技术方案，无人机能够利用控制自动完成脚架展开、脚架展开后锁定、脚架闭合时解锁、脚架闭合的过程，无需人工操控，这样节省了用户的操作时间，方便了用户的使用，提升用户体验。

第一传感器能够实时检测脚架的展开状态信息，并向控制器发送展开状态信号，控制器接收到该展开状态信号后，就会控制驱动机构停止运动，同时，为了能够将脚架固定住，来充分支撑机身，需要利用锁紧及定位机构将脚架锁死。

当无人机起飞后，控制脚架闭合时(脚架闭合到不影响无人机摄像以及正常飞行时的状态)，就会触发机身上的第二传感器，第二传感器就会向控制器发送闭合状态信号，当控制器接收到该闭合状态信号后，就会将驱动机构停止，这样就完成了整个闭合状态，然后无人机就可以正常飞行了。

锁紧及定位机构上设有电机和卡舌，锁紧及定位机构通过电机控制卡舌运动来完成锁定和解锁的过程，在脚架打开后，利用锁紧及定位机构将脚架锁死的过程中，锁紧及定位机构的卡舌完全将脚架锁定时会触发第三传感器，第三传感器会向控制器发送锁定状态信号，然后控制器会控制锁紧及定位机构的电机停止运动，这样就完成了脚架打开的过程；当控制器接收到脚架闭合命令时，首先要将脚架解锁，才能控制驱动机构将脚架闭合，在将脚架解锁过程中，控制器会控制锁紧及定位机构的电机运动，进而利用电机带动卡舌将脚架解锁，当卡舌完全解锁时，卡舌运动到一定位置时(此时已将脚架解锁成功)就会触发第三传感器，第三传感器就会向控制器发送解锁状态信号，当控制器接收到解锁状态信号后就会控制驱动机构运动将脚架缓缓升起，进而完成脚架闭合的任务。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明的第一个实施例的无人机脚架控制系统的结构框图；

图2是本发明的第二个实施例的无人机脚架控制方法的流程图；

图3是本发明的第三个实施例的无人机脚架控制系统的结构框图；

图4是本发明的第四个实施例的无人机脚架控制系统的结构框图；

图5是本发明的第五个实施例的无人机脚架控制方法的脚架展开流程图；

图6是本发明的第五个实施例的无人机脚架控制方法的脚架闭合流程图；

图7是本发明的第无个实施例的无人机脚架控制系统的结构框图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，一种无人机脚架控制系统，包括机身和可开合的连接在机身上的脚架，所述机身上设置有驱动脚架开合的驱动机构和限制脚架运动的锁紧及定位机构，还包括，控制器，所述驱动机构和锁紧及定位机构与控制器连接。

在上述技术方案中，脚架开合为：脚架由闭合状态展开支撑机身，以及脚架由展开状态闭合不影响无人机正常工作；

当无人机起飞时，为了避免脚架在飞行过程中影响无人机完成任务的质量，因此无人机离开地面后，就会向控制器发送闭合脚架的命令，然后控制器控制锁紧及定位机构将脚架解锁，解锁完成后就会启动驱动机构带动脚架闭合，当脚架完全闭合后，控制驱动机构停止运动，进而完成闭合脚架的状态，此时，无人机就可以正常飞行，并完成无人机相应的任务了；其中在无人机飞行过程中，脚架可以完全闭合，也可以部分闭合，只要脚架不影响无人机的正常飞行，以及无人机正常完成用户需要的任务就可以；

当无人机结束飞行任务回到地面之前(或者用户利用遥控器控制脚架打开时)，就会向控制器发送打开脚架的命令，然后控制器能就会启动驱动机构，利用驱动机构带动脚架展开，当脚架完全展开后，控制驱动机构停止运动同时启动锁紧及定位机构将脚架锁死，此时无人机就可以缓缓降落到地面上；

另外，也可以是当脚架展开过程中，在脚架完全展开前，控制器控制锁紧及定位机构运动，当脚架完全展开的同时锁紧及定位机构也将脚架完全锁死，此时控制器同时控制驱动机构和锁紧及定位机构停止运动；

当脚架完全闭合后与机身构成一个完整的球体、椭球体、蛋型、正方体、长方体等规则或不规则的闭合体型结构。

通过上述技术方案，无人机能够利用控制自动完成脚架展开、脚架展开后锁定、脚架闭合时解锁、脚架闭合的过程，无需人工操控，这样节省了用户的操作时间，方便了用户的使用，提升用户体验。

优选地，所述机身的底端设有相机，所述机身的外表面为具有闭合曲面形状的外包络面，所述脚架开合为：

脚架打开时，脚架在驱动机构的作用下向重力方向运动，至完全打开后，所述脚架能支撑所述机身，脚架闭合时，脚架在驱动机构的作用下向重力反方向运动，至所述脚架不遮挡相机拍摄后停止闭合。

优选地，还包括能感应脚架展开状态的第一传感器，所述第一传感器设置在所述驱动机构上或设置在所述机身上与脚架连接处的下方，所述第一传感器与控制器相连。

在上述技术方案中，还设置了能够检测脚架完全展开的状态信息的第一传感器，当脚架完全打开时驱动机构会旋转到特定位置，因此可以将第一传感器设置在该特定位置上来检测脚架完全打开的状态，或者脚架完全打开后脚架的固定端会与机身接触，因此也可以将该第一传感器设置在机身的该接触位置上；

这样，第一传感器能够实时检测脚架的展开状态信息，并向控制器发送展开状态信号，控制器接收到该展开状态信号后，就会控制驱动机构停止运动，同时，为了能够将脚架固定住，来充分支撑机身，需要利用锁紧及定位机构将脚架锁死。

优选地，还包括能感应脚架闭合状态的第二传感器，所述第二传感器设置在机身上，并与控制器相连。

在上述技术方案中，在机身上设置能够在脚架闭合时感应脚架闭合状态的第二传感器，这样，当无人机起飞后，控制脚架闭合时(脚架闭合到不影响无人机摄像以及正常飞行时的状态)，就会触发机身上的第二传感器，第二传感器就会向控制器发送闭合状态信号，当控制器接收到该闭合状态信号后，就会将驱动机构停止，这样就完成了整个闭合状态，然后无人机就可以正常飞行了。

优选地，所述锁紧及定位机构上设有能够检测锁紧及定位机构完全锁定和完全解锁状态的第三传感器，所述第三传感器与所述控制器相连。

在上述技术方案中，锁紧及定位机构上设有电机和卡舌，锁紧及定位机构通过电机控制卡舌运动来完成锁定和解锁的过程，在脚架打开后，利用锁紧及定位机构将脚架锁死的过程中，锁紧及定位机构的卡舌完全将脚架锁定时会触发第三传感器，第三传感器会向控制器发送锁定状态信号，然后控制器会控制锁紧及定位机构的电机停止运动，这样就完成了脚架打开的过程；

当控制器接收到脚架闭合命令时，首先要将脚架解锁，才能控制驱动机构将脚架闭合，在将脚架解锁过程中，控制器会控制锁紧及定位机构的电机运动，进而利用电机带动卡舌将脚架解锁，当卡舌完全解锁时，卡舌运动到一定位置时(此时已将脚架解锁成功)就会触发第三传感器，第三传感器就会向控制器发送解锁状态信号，当控制器接收到解锁状态信号后就会控制驱动机构运动将脚架缓缓升起，进而完成脚架闭合的任务。

优选地，所述驱动机构上设有电机，在所述电机上设置能够检测在脚架展开 /闭合状态时电机旋转角度的定位计，所述定位计与所述控制器相连。

在上述技术方案中，当脚架打开时，所述定位计检测到电机旋转到脚架完全打开的角度时，所述控制器控制转动电机停止转动，同时启动锁紧及定位机构将所述脚架锁定；

当脚架闭合时，所述控制器控制锁紧及定位机构解锁，所述定位计检测到电机旋转到完全闭合的角度时，所述控制器控制转动电机停止转动。

实施例二

如图2所示，一种无人机脚架控制方法，步骤包括：

S1，控制器接收到脚架打开命令后，控制所述驱动机构将脚架展开；

S2，当脚架展开后，所述控制器控制驱动机构停止运动；

S3，所述控制器控制锁紧及定位机构将所述脚架锁死；

S4，控制器接收到脚架闭合命令后，控制锁紧及定位机构将所述脚架解锁；

S5，当所述锁紧及定位机构将所述脚架解锁完成后，所述控制器控制所述驱动机构将脚架闭合；

S6，当脚架闭合后，所述控制器控制所述驱动机构停止转动。

优选地，所述步骤S2具体包括：

当所述第一传感器检测到脚架展开状态后，向所述控制器发送展开状态信号，所述控制器控制驱动机构停止运动，并控制锁紧及定位机构将脚架锁定。

优选地，所述步骤S3和S5具体包括：

S3a，所述控制器控制所述锁紧及定位机构运动将脚架锁死，当所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全锁定的状态后，向所述控制器发送锁定状态信号，所述控制器控制所述锁紧及定位机构停止运动；

S5a，所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全解锁的状态后，向所述控制器发送解锁状态信号，所述控制器接收到解锁状态信号后控制所述驱动机构将脚架闭合。

优选地，所述步骤S6具体包括：

当所述第二传感器检测到脚架闭合的状态后，向所述控制器发送闭合状态信号，所述控制器接收到所述闭合状态信号后，控制所述驱动机构停止运动。

实施例三

如图3所示，当第一传感器、第二传感器、第三传感器均为限位开关时，无人机脚架控制系统包括：机身、脚架、控制器、锁紧及定位机构、驱动机构、第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关，控制器、锁紧及定位机构、驱动机构和第二限位开关均设置在机身上，第一限位开关设置在驱动机构上，第三限位开关设置在锁紧及定位机构上。

实施例四

如图4所示，当第一传感器、第二传感器、第三传感器均为限位开关时，无人机脚架控制系统包括：机身、脚架、控制器、锁紧及定位机构、驱动机构、第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关，控制器、锁紧及定位机构、驱动机构、第一限位开关和第二限位开关均设置在机身上，第三限位开关设置在锁紧及定位机构上。

实施例五

如图5所示，利用上述图3和图4所示的无人机脚架系统，无人机脚架展开具体的工作流程如下：

S51，当所述控制器接收到脚架打开命令后，控制所述驱动机构驱动脚架展开。

S52，判断第一限位开关是否被触发，当判断结果为是则进入步骤S51，当判断结果为否则返回步骤S51。

S53，第一限位开关向所述控制器发送展开状态信号。

S54，所述控制器控制所述驱动机构停止转动，同时控制所述锁紧及定位机构将所述脚架锁定。

S55，判断第三限位开关是否被触发，当判断结果为是则进入步骤S56，当判断结果为否则返回步骤S54。

S56，第三限位开关向所述控制器发送锁定状态信号。

S57，所述控制器接收到锁定状态信号后，控制所述锁紧及定位机构停止运动。

如图6所示，利用上述图3和图4所示的无人机脚架系统，无人机脚架闭合具体的工作流程如下：

S61，当控制器接收到脚架闭合命令后，控制器控制所述锁紧及定位机构将所述脚架解锁。

S62，判断第三限位开关是否被触发，当判断结果为是则进入步骤S63，当判断结果为否则返回步骤S61。

S63，第三限位开关向所述控制器发送解锁状态信号。

S64，所述控制器接收到解锁状态信号后，控制所述锁紧及定位机构停止运动，同时控制驱动机构将脚架闭合。

S65，判断第二限位开关是否被触发，当判断结果为是则进入步骤S66，当判断结果为否则返回步骤S64。

S66，所述第二限位开关向控制器发送闭合状态信号。

S67，所述控制器接收到闭合状态信号后控制驱动机构停止转动。

实施例六

如图7所示，无人机脚架控制系统包括：机身、脚架、控制器、锁紧及定位机构和驱动机构，控制器、锁紧及定位机构、驱动机构均设置在机身上，在锁紧及定位机构上设置第三限位开关，在所述驱动机构上设置定位计。

在上述技术方案中，当脚架打开时，所述定位计检测到电机旋转到脚架完全打开的角度时，所述控制器控制转动电机停止转动，同时启动锁紧及定位机构将所述脚架锁定，利用锁紧及定位机构将脚架锁死的过程中，锁紧及定位机构的卡舌完全将脚架锁定时会触发第三传感器，第三传感器会向控制器发送锁定状态信号，然后控制器会控制锁紧及定位机构的电机停止运动，这样就完成了脚架打开的过程；

当脚架闭合时，所述控制器控制锁紧及定位机构解锁，在将脚架解锁过程中，控制器会控制锁紧及定位机构的电机运动，进而利用电机带动卡舌将脚架解锁，当卡舌完全解锁时，卡舌运动到一定位置时(此时已将脚架解锁成功)就会触发第三传感器，第三传感器就会向控制器发送解锁状态信号，当控制器接收到解锁状态信号后就会控制驱动机构运动将脚架缓缓升起，所述定位计检测到电机旋转到完全闭合的角度时，所述控制器控制转动电机停止转动。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (6)

1.一种无人机脚架控制系统，包括机身和可开合的连接在机身上的脚架，其特征在于，所述机身上设置有驱动脚架开合的驱动机构和限制脚架运动的锁紧及定位机构，还包括，控制器，所述驱动机构和锁紧及定位机构与控制器连接；

所述锁紧及定位机构上设有能够检测锁紧及定位机构完全锁定和完全解锁状态的第三传感器，所述第三传感器与所述控制器相连；

锁紧及定位机构上设有限制脚架运动的卡舌和用于驱动所述卡舌运动的电机，卡舌与第三传感器相连；

所述机身的底端设有相机，所述机身的外表面为具有闭合曲面形状的外包络面，所述脚架开合为：

脚架打开时，脚架在驱动机构的作用下向重力方向运动，至完全打开后，所述脚架能支撑所述机身，脚架闭合时，脚架在驱动机构的作用下向重力反方向运动，至所述脚架不遮挡相机拍摄后停止闭合；

所述驱动机构上设有电机，在所述电机上设置能够检测在脚架展开/闭合状态时电机旋转角度的定位计，所述定位计与所述控制器相连；

还包括能感应脚架展开状态的第一传感器和能感应脚架闭合状态的第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器分别与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的无人机脚架控制系统，其特征在于，所述第一传感器设置在所述驱动机构上或设置在所述机身上与脚架连接处的下方。

3.根据权利要求2所述的无人机脚架控制系统，其特征在于，所述第二传感器设置在机身上。

4.一种无人机脚架控制方法，设有权利要求1至3任一项所述的无人机脚架控制系统，其特征在于，步骤包括：

S1，控制器接收到脚架打开命令后，控制所述驱动机构将脚架展开；

S2，当脚架展开后，所述控制器控制驱动机构停止运动；

S3，所述控制器控制锁紧及定位机构将所述脚架锁死；

S4，控制器接收到脚架闭合命令后，控制锁紧及定位机构将所述脚架解锁；

S5，当所述锁紧及定位机构将所述脚架解锁完成后，所述控制器控制所述驱动机构将脚架闭合；

S6，当脚架闭合后，所述控制器控制所述驱动机构停止转动；

所述步骤S3具体包括：

S3a，所述控制器控制所述锁紧及定位机构运动将脚架锁死，当所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全锁定的状态后，向所述控制器发送锁定状态信号，所述控制器控制所述锁紧及定位机构停止运动；

其中，在脚架打开后，所述控制器控制锁紧及定位机构的电机带动卡舌运动将脚架锁定，当脚架完全锁定时，触发第三传感器；

所述步骤S4具体包括：

S4a，所述控制器会控制锁紧及定位机构的电机带动卡舌运动将脚架解锁，当卡舌完全解锁时，触发第三传感器；

所述步骤S5具体包括：

S5a，所述第三传感器检测到所述锁紧及定位机构将脚架完全解锁的状态后，向所述控制器发送解锁状态信号，所述控制器接收到解锁状态信号后控制所述驱动机构将脚架闭合；

其中，所述定位计检测到电机旋转到完全闭合的角度时，所述控制器控制转动电机停止转动。

5.根据权利要求4所述的无人机脚架控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

当所述第一传感器检测到脚架展开状态后，向所述控制器发送展开状态信号，所述控制器控制驱动机构停止运动，并控制锁紧及定位机构将脚架锁定。

6.根据权利要求4所述的无人机脚架控制方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：

当所述第二传感器检测到脚架闭合的状态后，向所述控制器发送闭合状态信号，所述控制器接收到所述闭合状态信号后，控制所述驱动机构停止运动。

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