CN108820229B - 基于计算机状态控制的混合动力无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于计算机状态控制的混合动力无人机，无人机主体的中心板包括两个平行的上固定板和下固定板，在相邻的旋翼支撑臂区域固定有托板支撑座，在每个托板支撑座上分别通过转轴铰接有电池板托板，太阳能电池板固定在对应的电池板托板上，电池板托板与无人机的中心板之间设置有托板同步展收驱动机构。本发明能够通过控制调节盘在固定托盘上转动适当角度，就能够驱动各电池板托板展开或折叠。从而可以实现起飞和降落过程折叠，在飞行过程展开，以及停机状态展开的自由控制。达到根据实际情况控制太阳能电池板展开和折叠的目的，实现最佳的太阳能供电效果。
Description
技术领域
本发明属于植保喷雾机太阳能电池板利用技术，具体涉及一种基于计算机状态控制的混合动力无人机。
背景技术
无人机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。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。随着自动控制技术的发展。其中，多旋翼飞行器以其结构简单、使用便捷、垂直起降等特点而得到广泛使用，被广泛用于电力巡检、快递送货、生态监测、航空测绘、应急减灾、消防侦查、消费娱乐等领域。但多旋翼飞行器存在续航能力弱，耗电量大的缺点，限制了其在工业领域的进一步发展。现有多旋翼飞行器必须依赖于无人机基站来增加无人机续航，多数无人机基站结构极其复杂，成本较高，停靠不便，且需要人工进行布置与操作，易受到人为或自然因素的破坏，反而增加了使用的不便，久久未能得到推广。
另外，虽然有部分设计无人机太阳能利用技术，但因太阳能电池板面积大，起飞和降落过程会造成阻力，影响无人机正常工作。该问题目前还没有被有效解决。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和问题，本发明提供一种基于计算机状态控制的混合动力无人机。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种基于计算机状态控制的混合动力无人机，包括无人机主体，该无人机主体包括中心基础板和下方的支架，在中心基础板的边缘均匀分布固定有边缘辅旋翼支撑臂，位于各边缘辅旋翼支撑臂的末端分别安装有辅旋翼电机，各辅旋翼电机的转轴上分别安装有边缘辅旋翼，以及在所述支架上安装有蓄电池、控制器和无线收发模块，在所述中心基础板的中心位置固定有发动机和油箱，在发动机的转轴上固定有中心主边缘辅旋翼；所述中心基础板包括两个平行的上固定板和下固定板，边缘辅旋翼支撑臂的根部通过支撑臂连接座固定在上固定板和下固定板之间；在相邻的边缘辅旋翼支撑臂区域的上固定板和下固定板之间位置中固定有托板支撑座，在每个托板支撑座上分别通过转轴铰接有电池板托板，太阳能电池板固定在对应的电池板托板上，太阳能电池板通过控制器与无人机蓄电池连接；所述电池板托板与无人机的中心基础板之间设置有托板同步展收驱动机构；托板同步展收驱动机构的展收电机的控制端与控制器的控制端一连接，用于启动发动机的启动器控制端与控制器的控制端二连接，各辅旋翼电机的控制端与控制器的控制端三连接，发动机油门电磁阀的控制端与控制器的控制端四连接；同时，无人机主体的控制器通过无线收发模块与计算控制中心建立无线信号传输关系，由计算控制中心对控制器各输出状态进行控制以及接收记录无人机状态信息。在所述支架的下方安装有高度传感器、风速传感器和摄像头，高度传感器、风速传感器和摄像头各信号线分别与控制器的信号输入端连接，控制器信号输入端连接有GPS定位模块。无人机状态信息包括高度信息，风速信息和位置信息。
所述托板同步展收驱动机构包括一个固定在下固定板下方的固定托盘，固定托盘的下侧活动安装有调节盘，固定托盘和调节盘的中部都设置中心让位孔；在所述固定托盘上均布设置有固定销及在固定销端部设置挡台，在调节盘上与固定销位置对应处分别设置有弧形调节孔，各弧形调节孔安装在对应的固定销上的挡台内侧；在所述调节盘的周边分别有与各电池板托板对应的凸齿，所述凸齿支撑在对应的电池板托板的下方。
所述凸齿的前侧设置有刃部，后侧设置有挡边。设置有控制调节盘在固定托盘上转动的机构，该机构是在固定托盘上安装有电机，电机转轴上安装有齿轮，同时在调节盘上设置有齿环段，齿环段与齿轮啮合。
有益效果：本发明能够通过控制调节盘在固定托盘上转动适当角度，就能够驱动各电池板托板展开或折叠。从而可以实现起飞和降落过程折叠，在飞行过程展开，以及停机状态展开的自由控制。达到根据实际情况控制太阳能电池板展开和折叠的目的，实现最佳的太阳能供电效果。
附图说明
图1是本发明系统框图。
图2是本发明无人机的侧面结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
图4是图2中A部的结构示意图。
图5是图4中B-B剖面结构示意图。
图中标号：1为中心基础板，2为支架，3为边缘辅旋翼支撑臂，4为边缘辅旋翼，5为支撑臂连接座，6为托板支撑座，7为太阳能电池板，8为电池板托板，81为托板支座， 90为电机转轴，91为固定托盘，92为中心让位孔，93为调节盘，94为凸齿，941为刃部，942为挡边，95为固定孔，96为弧形调节孔，97为固定销，98为齿轮，99为齿环段，10为转轴，11为上固定板，12为下固定板，13为固定孔，14为中心主边缘辅旋翼，15为主轴，16为发动机，17为油箱组件，18为辅旋翼电机，19为控制器，20为蓄电池，21为高度传感器，22为风速传感器，23为高位摄像头，24为低位摄像头,25为展收电机。
具体实施方式
实施例1：本实施例混合动力无人机是基于计算机状态控制，其系统关系框图可参见图1所示，包括无人机主体（可在现有无人机主体结构基础进行改进），太阳能电池板7组件和发动机16组件，以及高度传感器21、风速传感器22、光敏传感器和摄像头等。利用控制器判断无人机的实时状态，接受和判断高度、风速和光线情况，以及根据摄像头判断周围环境情况，来确定展开和折叠太阳能电池板的时机。如图2和图3所示，该混合动力无人机在启动过程中利用发动机驱动中心主边缘辅旋翼，可同时启动各边缘辅旋翼，以及将各太阳能电池板处于全体收缩状态，从而能够为无人机主体提供最大的提升动力和降低提升阻力。由于各太阳能电池板在展开和折叠状态都是均匀分布在无人机支架的周边，形成对称结构，所以能够确保机身平稳。尤其是在高空时，各太阳能电池板在展开之后能够起到很好的平衡作用。
如图2和图3所示，无人机主体包括中心基础板1和下方的支架2，在中心基础板1的边缘均匀分布固定有边缘辅旋翼支撑臂，位于各边缘辅旋翼支撑臂的末端分别安装有辅旋翼电机18，各辅旋翼电机18的转轴上分别安装有边缘辅旋翼4，以及在所述支架2上安装有蓄电池20、控制器19和无线收发模块，在所述中心基础板1的中心位置固定有发动机16和油箱，在发动机16的转轴上固定有中心主边缘辅旋翼14。无人机的其他必要部件例如控制器19和高度传感器21以及摄像头等都属于现有无人机常用的公知技术，不详述。
如图4所示，无人机主体的中心基础板1包括两个平行的上固定板11和下固定板12，边缘辅旋翼支撑臂3的根部通过支撑臂连接座5固定在上固定板11和下固定板12之间。
在相邻的边缘辅旋翼支撑臂3区域的上固定板11和下固定板12之间位置中固定有托板支撑座6，在每个托板支撑座6上分别通过转轴铰接有电池板托板8。
太阳能电池板7固定在对应的电池板托板8上，太阳能电池板7通过控制器19与无人机蓄电池20连接。电池板托板8与无人机的中心基础板1之间设置有托板同步展收驱动机构。
参见图4和5所示，托板同步展收驱动机构包括一个固定在下固定板12下方的固定托盘91，固定托盘91的下侧活动安装有调节盘93，固定托盘91和调节盘93的中部都设置中心让位孔92，中心让位孔92用于避让发动机16外壳或油箱或蓄电池20以及摄像头等部件。
在固定托盘91上均布设置有固定销97及在固定销97端部设置挡台，在调节盘93上与固定销97位置对应处分别设置有弧形调节孔96，各弧形调节孔96安装在对应的固定销97上的挡台内侧。从而，调节盘93能够在固定托盘91下方有小幅度转动。
在所述调节盘93的周边分别有与各电池板托板8对应的凸齿94，当转动调节盘93到合适位置时，凸齿94支撑在对应的电池板托板8的下方，对电池板托板8具有支撑作用。反之，凸齿94脱落电池板托板8，电池板托板8自然下落。或者在电池板托板8下方连接有拉簧，保持电池板托板8能够迅速折叠并稳定不动。
为了更好地控制调节盘93来驱动各电池板托板8运动，可以在凸齿94的前侧设置有刃部941，后侧设置有挡边942。
在本实施例中，无人机主体的控制器19通过无线收发模块与计算控制中心建立无线信号传输关系，由计算控制中心对控制器19各输出状态进行控制以及接收记录无人机状态信息。
托板同步展收驱动机构的展收电机25的控制端与控制器19的控制端一连接，用于启动发动机16的启动器控制端与控制器19的控制端二连接，各辅旋翼电机18的控制端与控制器19的控制端三连接，发动机16油门电磁阀的控制端与控制器19的控制端四连接。
无人机状态信息包括高度信息，风速信息和位置信息。在支架2的下方安装有高度传感器21、风速传感器22和摄像头，高度传感器21、风速传感器22和摄像头各信号线分别与控制器19的信号输入端连接，控制器19信号输入端连接有GPS定位模块。
实施例2：通过电机驱动实现电池板托板8的展开和折叠，即通过控制调节盘93在固定托盘上转动的电机驱动机构。如图4所示的该机构是在固定托盘上安装有电机，电机转轴90上安装有齿轮98，同时在调节盘93上设置有齿环段99，齿环段99与齿轮98啮合。或者，电机转轴90通过变速箱驱动齿轮98转动。
Claims (4)
1.一种基于计算机状态控制的混合动力无人机，包括无人机主体，该无人机主体包括中心基础板和下方的支架，在中心基础板的边缘均匀分布固定有边缘辅旋翼支撑臂，位于各边缘辅旋翼支撑臂的末端分别安装有辅旋翼电机，各辅旋翼电机的转轴上分别安装有边缘辅旋翼，以及在所述支架上安装有蓄电池、控制器和无线收发模块，其特征是：在所述中心基础板的中心位置固定有发动机和油箱，在发动机的转轴上固定有中心主边缘辅旋翼；所述中心基础板包括两个平行的上固定板和下固定板，边缘辅旋翼支撑臂的根部通过支撑臂连接座固定在上固定板和下固定板之间；在相邻的边缘辅旋翼支撑臂区域的上固定板和下固定板之间位置中固定有托板支撑座，在每个托板支撑座上分别通过转轴铰接有电池板托板，太阳能电池板固定在对应的电池板托板上，太阳能电池板通过控制器与无人机蓄电池连接；所述电池板托板与无人机的中心基础板之间设置有托板同步展收驱动机构；托板同步展收驱动机构的展收电机的控制端与控制器的控制端一连接，用于启动发动机的启动器控制端与控制器的控制端二连接，各辅旋翼电机的控制端与控制器的控制端三连接，发动机油门电磁阀的控制端与控制器的控制端四连接；同时，无人机主体的控制器通过无线收发模块与计算控制中心建立无线信号传输关系，由计算控制中心对控制器各输出状态进行控制以及接收记录无人机状态信息；所述托板同步展收驱动机构包括一个固定在下固定板下方的固定托盘，固定托盘的下侧活动安装有调节盘，固定托盘和调节盘的中部都设置中心让位孔；在所述固定托盘上均布设置有固定销及在固定销端部设置挡台，在调节盘上与固定销位置对应处分别设置有弧形调节孔，各弧形调节孔安装在对应的固定销上的挡台内侧；在所述调节盘的周边分别有与各电池板托板对应的凸齿，所述凸齿支撑在对应的电池板托板的下方。
2.根据权利要求1所述的基于计算机状态控制的混合动力无人机，其特征是：在所述支架的下方安装有高度传感器、风速传感器和摄像头，高度传感器、风速传感器和摄像头各信号线分别与控制器的信号输入端连接，控制器信号输入端连接有GPS定位模块。
3.根据权利要求1所述的基于计算机状态控制的混合动力无人机，其特征是：所述凸齿的前侧设置有刃部，后侧设置有挡边。
4.根据权利要求1所述的基于计算机状态控制的混合动力无人机，其特征是：设置有控制调节盘在固定托盘上转动的机构，该机构是在固定托盘上安装有电机，电机转轴上安装有齿轮，同时在调节盘上设置有齿环段，齿环段与齿轮啮合。
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