CN108248879A - 一种无人机的二维测距传感器自稳装置 - Google Patents

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白朝顺
刘铭青
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    • B64D47/00—Equipment not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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Abstract

本发明公开了一种无人机的二维测距传感器自稳装置，包括固定座、横滚轴电机、第一支架、俯仰轴电机、第二支架、二维测距传感器和控制系统，所述固定座与无人机机身连接，所述横滚轴电机与固定座连接，所述第一支架与横滚轴电机的输出轴连接，所述俯仰轴电机与第一支架连接，所述第二支架与俯仰轴电机的输出轴连接，所述二维测距传感器与第二支架连接，所述控制系统设于无人机机身内，通过将自稳装置应用到无人机的二维测距传感器上，消除了无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器检测障碍物的影响，实现二维测距传感器的动态自稳，保证了二维测距传感器对障碍物的检测精度。

Description

一种无人机的二维测距传感器自稳装置
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体地说，本发明涉及一种无人机的二维测距传感器自稳装置。
背景技术
二维测距传感器是实现无人机环境感知的重要传感器，对于实现无人机的自主导航避障、检测无人机飞行环境的障碍物起着重要的作用。而一般的二维测距传感器在一固定的平面上，可以感知该平面上一定角度的环境信息，将检测到的障碍物的距离和角度等数据发送到无人机的飞行控制系统中。
但是无人机在飞行过程中是呈倾斜飞行的，加上在飞行过程中经常受到风力等干扰，使得无人机产生摇摆。此时，二维测距传感器易受到无人机倾斜飞行及摇摆产生的角度及角速度的影响，使得测量的数据不再预定平面上，导致无人机的飞行控制系统产生对障碍物的误判。
发明内容
本发明提供一种无人机的二维测距传感器自稳装置，通过将自稳装置应用到无人机的二维测距传感器上，消除了无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器检测障碍物的影响，实现二维测距传感器的动态自稳，保证了二维测距传感器对障碍物的检测精度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种无人机的二维测距传感器自稳装置，包括固定座、横滚轴电机、第一支架、俯仰轴电机、第二支架、二维测距传感器和控制系统，所述固定座与无人机机身连接，所述横滚轴电机与固定座连接，所述第一支架与横滚轴电机的输出轴连接，所述俯仰轴电机与第一支架连接，所述第二支架与俯仰轴电机的输出轴连接，所述二维测距传感器与第二支架连接，所述控制系统设于无人机机身内。
优选的，所述横滚轴电机背面设有磁编码器一，所述俯仰轴电机背面设有磁编码器二。
优选的，所述控制系统由IMU、微控制器、驱动电路一和驱动电路二组成，所述IMU与微控制器电性连接，所述驱动电路一与微控制器电性连接，所述驱动电路二与微控制器电性连接，所述驱动电路一与横滚轴电机连接，所述驱动电路二与俯仰轴电机连接，所述磁编码器一一方面与横滚轴电机连接，另外一方面与微控制器连接，所述磁编码器二一方面与俯仰轴电机连接，另外一方面与微控制器连接。
优选的，所述第一支架和第二支架都为“L”型结构。
采用以上技术方案的有益效果是：该无人机的二维测距传感器自稳装置，控制系统中的IMU实时提供二维测距传感器的姿态信息，并将二维测距传感器的姿态信息传输给微控制器，与此同时，磁编码器一检测横滚轴电机的运行状态信息，包括角度和位置信息，并将该信息传输给微控制器，磁编码器二检测俯仰轴电机运行状态信息，包括角度和位置信息，并将该信息传输给微控制器，微控制器通过比对来自IMU、磁编码器一和磁编码器二的信息，发出控制指令，使驱动电路一控制横滚轴电机转动，使驱动电路二控制俯仰轴电机转动，通过横滚轴电机和俯仰轴电机的转动来平衡由于无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器检测角度的影响，通过将自稳装置应用到无人机的二维测距传感器上，消除了无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器检测障碍物的影响，实现二维测距传感器的动态自稳，保证了二维测距传感器对障碍物的检测精度。
附图说明
图1是该无人机的二维测距传感器自稳装置俯视图；
图2是该无人机的二维测距传感器自稳装置主视图；
图3是该无人机的二维测距传感器自稳装置左视图；
图4是该无人机的二维测距传感器自稳装置控制原理图；
其中：
1、固定座；2、横滚轴电机；3、第一支架；4、俯仰轴电机；5、第二支架；6、二维测距传感器；7、控制系统；30、磁编码器一；50、磁编码器二。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图4所示，本发明是一种无人机的二维测距传感器自稳装置，通过将自稳装置应用到无人机的二维测距传感器上，消除了无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器检测障碍物的影响，实现二维测距传感器的动态自稳，保证了二维测距传感器对障碍物的检测精度。
具体的说，如图1至图4所示，包括固定座1、横滚轴电机2、第一支架3、俯仰轴电机4、第二支架5、二维测距传感器6和控制系统7，如图1、图2、图3所示，所述固定座1与无人机机身连接，所述横滚轴电机2与固定座1连接，所述第一支架3与横滚轴电机2的输出轴连接，所述俯仰轴电机4与第一支架3连接，所述第二支架5与俯仰轴电机4的输出轴连接，所述二维测距传感器6与第二支架5连接，所述控制系统7设于无人机机身内。
如图1、图2、图3所示，所述横滚轴电机2背面设有磁编码器一30，所述俯仰轴电机4背面设有磁编码器二50。
如图1、图2、图3、图4所示，所述控制系统7由IMU、微控制器、驱动电路一和驱动电路二组成，所述IMU与微控制器电性连接，所述驱动电路一与微控制器电性连接，所述驱动电路二与微控制器电性连接，所述驱动电路一与横滚轴电机2连接，所述驱动电路二与俯仰轴电机4连接，所述磁编码器一30一方面与横滚轴电机2连接，另外一方面与微控制器连接，所述磁编码器二50一方面与俯仰轴电机4连接，另外一方面与微控制器连接。
如图1、图2、图3所示，所述第一支架3和第二支架5都为“L”型结构。以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：
该无人机的二维测距传感器自稳装置，控制系统中的IMU实时提供二维测距传感器6的姿态信息，并将二维测距传感器6的姿态信息传输给微控制器，与此同时，磁编码器一30检测横滚轴电机2的运行状态信息，包括角度和位置信息，并将该信息传输给微控制器，磁编码器二50检测俯仰轴电机4运行状态信息，包括角度和位置信息，并将该信息传输给微控制器，微控制器通过比对来自IMU、磁编码器一30和磁编码器二50的信息，发出控制指令，使驱动电路一控制横滚轴电机2转动，使驱动电路二控制俯仰轴电机4转动，通过横滚轴电机2和俯仰轴电机4的转动来平衡由于无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器6检测角度的影响，通过将自稳装置应用到无人机的二维测距传感器6上，消除了无人机飞行引起的机身倾斜及风的干扰对二维测距传感器6检测障碍物的影响，实现二维测距传感器6的动态自稳，保证了二维测距传感器6对障碍物的检测精度。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机的二维测距传感器自稳装置，其特征在于：包括固定座(1)、横滚轴电机(2)、第一支架(3)、俯仰轴电机(4)、第二支架(5)、二维测距传感器(6)和控制系统(7)，所述固定座(1)与无人机机身连接，所述横滚轴电机(2)与固定座(1)连接，所述第一支架(3)与横滚轴电机(2)的输出轴连接，所述俯仰轴电机(4)与第一支架(3)连接，所述第二支架(5)与俯仰轴电机(4)的输出轴连接，所述二维测距传感器(6)与第二支架(5)连接，所述控制系统(7)设于无人机机身内。
2.根据权利要求1所述的一种无人机的二维测距传感器自稳装置，其特征在于：所述横滚轴电机(2)背面设有磁编码器一(30)，所述俯仰轴电机(4)背面设有磁编码器二(50)。
3.根据权利要求2所述的一种无人机的二维测距传感器自稳装置，其特征在于：所述控制系统(7)由IMU、微控制器、驱动电路一和驱动电路二组成，所述IMU与微控制器电性连接，所述驱动电路一与微控制器电性连接，所述驱动电路二与微控制器电性连接，所述驱动电路一与横滚轴电机(2)连接，所述驱动电路二与俯仰轴电机(4)连接，所述磁编码器一(30)一方面与横滚轴电机(2)连接，另外一方面与微控制器连接，所述磁编码器二(50)一方面与俯仰轴电机(4)连接，另外一方面与微控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种无人机的二维测距传感器自稳装置，其特征在于：所述第一支架(3)和第二支架(5)都为“L”型结构。
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