CN109592023B - 可实现遥控通讯的智能无人机及其工作方法 - Google Patents

可实现遥控通讯的智能无人机及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可实现遥控通讯的智能无人机及其工作方法，其基于物联网，包括设置在本体上方的飞行机构、太阳能发电装置和设置在本体下方的缓冲机构，所述本体上设有若干指示灯，该基于物联网的智能无人机通过滑动机构带动滑动板移动，使滑动板上的第二通孔相对夹板上的第一通孔发生错位，从而改变各平衡单元的空气阻力，调节无人机使其能平稳安全降落，在超声波发射电路中，采用了常规的分立元器件，实现无线信号发射的同时还降低了电路的生产成本。

Description

可实现遥控通讯的智能无人机及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种智能无人机。
背景技术
随着自动控制领域的技术发展，近年来，无人机以其简单的结构、方便的操作以及自主的运行等特点受到越来越多的重视，无人机在各行各业大显身手，逐渐进入普通消费者的日常生活、工作娱乐以及企业的生产管理中。
无人机在飞行过程中，为了实现遥控功能，常需要发射超声波信号，通过超声波信号与遥控设备进行通讯，但是现有的超声波发射电路工艺结构相对复杂，生产成本较高，使其市场竞争力大大折扣，不仅如此，无人机的降落保护结构简单单一，特别是在降落过程中，无人机通常处于倾斜状态，导致其落地时与地面接触部分局部受力过大，从而造成无人机损坏，进一步降低了无人机的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种的基于物联网的智能无人机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的智能无人机，包括本体、设置在本体上方的飞行机构、太阳能发电装置和设置在本体下方的缓冲机构，所述本体上设有若干指示灯；
所述缓冲机构包括若干缓冲组件，所述缓冲组件周向均匀分布在本体的外周，所述缓冲组件包括支撑架、距离传感器和两个缓冲单元，所述支撑架固定在本体的下方，所述距离传感器设置在支撑架的底端，所述缓冲单元设置在支撑架的底端且位于支撑架的两侧；
所述缓冲单元包括第三驱动电机和两个平衡机构，所述第三驱动电机固定在支撑架上，所述平衡机构包括第三驱动轴和平衡单元，所述第三驱动电机通过第三驱动轴与平衡单元传动连接；
所述平衡单元包括滑动板、滑动机构、两个夹板和两个支柱，所述支柱的两端固定在夹板上，所述第一夹板位于第二夹板的上方，所述滑动板和滑动机构均位于两块夹板之间，所述第一支柱固定在第三驱动轴上，所述滑动板和滑动机构均设置在第一支柱和第二支柱之间，所述夹板上设有若干第一通孔，所述滑动板上设有若干第二通孔，所述第一通孔的数量与第二通孔的数量相等且一一对应；
所述滑动机构包括第四驱动电机、第四驱动轴和套管，所述第四驱动电机固定在第一支柱上，所述第四驱动电机与第四驱动轴传动连接，所述第四驱动轴套设在套管内，所述第四驱动轴的外周设有外螺纹，所述套管内设有内螺纹，所述第四驱动轴的外螺纹与套管的内螺纹相匹配，所述套管固定在滑动板上；
所述本体内设有中央处理器和超声波发射模块，所述第三驱动电机和第四驱动电机均与中央处理器电连接，所述超声波发射模块内设有超声波发射电路，所述超声波发射电路包括超声波发生器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、开关、二极管和电容，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第一三极管的基极与二极管的阴极连接，所述二极管的阳极接地，所述二极管的阴极通过超声波发生器与、第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极通过第一电阻和开关组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极通过第二电阻和开关组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述电容的一端接地，所述电容的另一端通过开关外接9V直流电压电源。
作为优选，为了保证飞行机构的飞行能力，所述飞行机构包括若干飞行单元，所述飞行单元周向均匀分布在本体的外周，所述飞行单元包括支架和飞行组件，所述支架的一端固定在本体上，所述支架的另一端与飞行组件固定，所述飞行组件包括第一驱动电机、竖向设置的第一驱动轴和若干桨叶，所述第一驱动电机固定在支架上，所述桨叶周向均匀分布在第一驱动轴的外周上，所述第一驱动电机通过第一驱动轴与各桨叶传动连接。
作为优选，为了提高太阳能发电装置的发电效率，所述太阳能发电装置包括第二驱动电机、第二驱动轴、连接块、连接轴与太阳能板，所述第二驱动电机和连接块均固定在本体上，所述第二驱动轴设置在第二驱动电机和连接块之间，所述第二驱动电机与第二驱动轴传动连接，所述连接轴的一端固定在第二驱动轴上，所述连接轴的另一端固定在太阳能板上。
作为优选，为了加强平衡单元的缓冲能力，所述平衡单元的下方还设有二级缓冲机构，所述二级缓冲机构包括两个二级缓冲单元，所述二级缓冲单元设置在夹板的两侧，所述二级缓冲单元包括第二弹簧和缓冲块，所述第二弹簧的一端固定在第二夹板上，所述第二弹簧的另一端固定在缓冲块上。
作为优选，为了保证缓冲块的缓冲能力，所述缓冲块的材质为橡胶块。
作为优选，为了精确控制滑动板的滑动距离，所述滑动板远离第三驱动电机的一端设有第一弹簧和压力传感器，所述滑动板通过第一弹簧与压力传感器连接，所述压力传感器固定在第二支柱上。
作为优选，为了提高超声波发射电路对温度的抗干扰能力，所述第一电阻和第二电阻的温漂系数均为5％ppm。
作为优选，所述超声波发生器的型号为T-40-16。
本发明的有益效果是，该基于物联网的智能无人机通过滑动机构带动滑动板移动，使滑动板上的第二通孔相对夹板上的第一通孔发生错位，从而改变各平衡单元的空气阻力，调节无人机使其能平稳安全降落，不仅如此，在超声波发射电路中，采用了常规的分立元器件，实现无线信号发射的同时还大大降低了电路的生产成本，提高了其实用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于物联网的智能无人机的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的智能无人机的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的智能无人机的太阳能发电装置的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的智能无人机的缓冲单元的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的智能无人机的平衡单元的结构示意图；
图6是本发明的基于物联网的智能无人机的超声波发射电路的电路原理图；
图中：1.本体，2.指示灯，3.太阳能发电装置，4.支架，5.第一驱动电机，6.第一驱动轴，7.桨叶，8.支撑架，9.距离传感器，10.缓冲单元，11.太阳能板，12.连接轴，13.第二驱动电机，14.第二驱动轴，15.连接块，16.第三驱动电机，17.第三驱动轴，18.平衡单元，19.夹板，20.第一通孔，21.支柱，22.第二通孔，23.滑动板，24.第一弹簧，25.压力传感器，26.第四驱动电机，27.第四驱动轴，28.套管，29.第二弹簧，30.缓冲块，P1.超声波发射器，Q1.第一三极管，Q2.第二三极管，R1.第一电阻，R2.第二电阻，S1.开关，VD1.二极管，C1.电容。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示，一种基于物联网的智能无人机，包括本体1、设置在本体1上方的飞行机构、太阳能发电装置3和设置在本体1下方的缓冲机构，所述本体1上设有若干指示灯2；
所述缓冲机构包括若干缓冲组件，所述缓冲组件周向均匀分布在本体1的外周，所述缓冲组件包括支撑架8、距离传感器9和两个缓冲单元10，所述支撑架8固定在本体1的下方，所述距离传感器9设置在支撑架8的底端，所述缓冲单元10设置在支撑架8的底端且位于支撑架8的两侧；
所述缓冲单元10包括第三驱动电机16和两个平衡机构，所述第三驱动电机16固定在支撑架8上，所述平衡机构包括第三驱动轴17和平衡单元18，所述第三驱动电机16通过第三驱动轴17与平衡单元18传动连接；
所述平衡单元18包括滑动板23、滑动机构、两个夹板19和两个支柱21，所述支柱21的两端固定在夹板19上，所述第一夹板19位于第二夹板19的上方，所述滑动板23和滑动机构均位于两块夹板19之间，所述第一支柱21固定在第三驱动轴17上，所述滑动板23和滑动机构均设置在第一支柱21和第二支柱21之间，所述夹板19上设有若干第一通孔20，所述滑动板23上设有若干第二通孔22，所述第一通孔20的数量与第二通孔22的数量相等且一一对应；
所述滑动机构包括第四驱动电机26、第四驱动轴27和套管28，所述第四驱动电机26固定在第一支柱21上，所述第四驱动电机26与第四驱动轴27传动连接，所述第四驱动轴27套设在套管28内，所述第四驱动轴27的外周设有外螺纹，所述套管28内设有内螺纹，所述第四驱动轴27的外螺纹与套管28的内螺纹相匹配，所述套管28固定在滑动板23上；
所述本体1内设有中央处理器和超声波发射模块，所述第三驱动电机16和第四驱动电机26均与中央处理器电连接，所述超声波发射模块内设有超声波发射电路，所述超声波发射电路包括超声波发生器P1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、开关S1、二极管VD1和电容C1，所述第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极均接地，所述第一三极管Q1的基极与二极管VD1的阴极连接，所述二极管VD1的阳极接地，所述二极管VD1的阴极通过超声波发生器P1与、第二三极管Q2的集电极连接，所述第一三极管Q1的集电极通过第一电阻R1和开关S1组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的集电极通过第二电阻R2和开关S1组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述电容C1的一端接地，所述电容C1的另一端通过开关S1外接9V直流电压电源。
作为优选，为了保证飞行机构的飞行能力，所述飞行机构包括若干飞行单元，所述飞行单元周向均匀分布在本体1的外周，所述飞行单元包括支架4和飞行组件，所述支架4的一端固定在本体1上，所述支架4的另一端与飞行组件固定，所述飞行组件包括第一驱动电机5、竖向设置的第一驱动轴6和若干桨叶7，所述第一驱动电机5固定在支架4上，所述桨叶7周向均匀分布在第一驱动轴6的外周上，所述第一驱动电机5通过第一驱动轴6与各桨叶7传动连接。
作为优选，为了提高太阳能发电装置3的发电效率，所述太阳能发电装置3包括第二驱动电机13、第二驱动轴14、连接块15、连接轴12与太阳能板11，所述第二驱动电机13和连接块15均固定在本体1上，所述第二驱动轴14设置在第二驱动电机13和连接块15之间，所述第二驱动电机13与第二驱动轴14传动连接，所述连接轴12的一端固定在第二驱动轴14上，所述连接轴12的另一端固定在太阳能板11上。
作为优选，为了加强平衡单元18的缓冲能力，所述平衡单元18的下方还设有二级缓冲机构，所述二级缓冲机构包括两个二级缓冲单元，所述二级缓冲单元设置在夹板19的两侧，所述二级缓冲单元包括第二弹簧29和缓冲块30，所述第二弹簧29的一端固定在第二夹板19上，所述第二弹簧29的另一端固定在缓冲块30上。
作为优选，为了保证缓冲块30的缓冲能力，所述缓冲块30的材质为橡胶块。
作为优选，为了精确控制滑动板23的滑动距离，所述滑动板23远离第三驱动电机26的一端设有第一弹簧24和压力传感器25，所述滑动板23通过第一弹簧24与压力传感器25连接，所述压力传感器25固定在第二支柱21上。
作为优选，为了提高超声波发射电路对温度的抗干扰能力，所述第一电阻R1和第二电阻R2的温漂系数均为5％ppm。
作为优选，所述超声波发生器P1的型号为T-40-16。
该无人机在飞行过程中，为了实现遥控通讯功能，由本体1中的超声波发射模块发射超声波信号，在超声波发射电路中，超声波发生器P1作为反馈元件和电路中第一三极管Q1、第二三极管Q2组成了强烈正反馈频率振荡器，把电振荡信号转换为超声波信号，其振荡频率等于超声波发送器T-40-16的中心频率40kHz。电路工作时，T-40-16两端产生振荡波形近似于脉冲方波，电压振幅接近电派电压。当按下开关S1时，便可发射出一连串的40kHz的超声波信号，向接收器发射。该电路工作电雁+9V，工作电流25mA，遥控距离可达8m左右。该电路中，采用了常规的分立元器件，不仅实现了无线信号的发射，同时还大大降低了电路的生产成本，提高了其实用价值。
当无人机降落时，由本体1下方的缓冲机构实现无人机的安全着陆。在缓冲组件中，首先利用第三驱动电机16的旋转，使原先竖向设置的平衡单元18变成水平设置，如此有利于增大无人机降落时与空气的接触面积，从而增大空气的阻力，减缓无人机降落的速度，起到一定的保护作用。在平衡单元18转向完成后，由各个支撑架8底端的距离传感器9检测各个支撑架8距离地面的高度，当高度都相等时，表示无人机处于水平位置，无需进行角度调整。当高度数据不一致时，利用平衡单元18中的第四驱动电机26转动，带动第四驱动轴27沿自身轴线旋转，从而使套管28在两个夹板19间进行平移，带动滑动板23移动。滑动板23上第二通孔22的数量与夹板19上第一通孔20的数量相等且一一对应，在滑动板23移动时，原先与第一通孔20对齐的第二通孔22此时位置发生变动，使得空气通过第一通孔20和第二通孔22的部分减少，进而增大了空气的阻力，加强了该平衡单元18的缓冲作用，通过各平衡单元18不同程度的缓冲使无人机保持平衡状态，使其平稳降落。该基于物联网的智能无人机通过滑动机构带动滑动板23移动，使滑动板23上的第二通孔22相对夹板19上的第一通孔20发生错位，从而改变各平衡单元18的空气阻力，调节无人机使其能平稳安全降落。
与现有技术相比，该基于物联网的智能无人机通过滑动机构带动滑动板23移动，使滑动板23上的第二通孔22相对夹板19上的第一通孔20发生错位，从而改变各平衡单元18的空气阻力，调节无人机使其能平稳安全降落，不仅如此，在超声波发射电路中，采用了常规的分立元器件，实现无线信号发射的同时还大大降低了电路的生产成本，提高了其实用价值。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能无人机的工作方法，其特征在于，该智能无人机包括本体(1)、设置在本体(1)上方的飞行机构、太阳能发电装置(3)和设置在本体(1)下方的缓冲机构，所述本体(1)上设有若干指示灯(2)；
所述缓冲机构包括若干缓冲组件，所述缓冲组件周向均匀分布在本体(1)的外周，所述缓冲组件包括支撑架(8)、距离传感器(9)和两个缓冲单元(10)，所述支撑架(8)固定在本体(1)的下方，所述距离传感器(9)设置在支撑架(8)的底端，所述缓冲单元(10)设置在支撑架(8)的底端且位于支撑架(8)的两侧；
所述缓冲单元(10)包括第三驱动电机(16)和两个平衡机构，所述第三驱动电机(16)固定在支撑架(8)上，所述平衡机构包括第三驱动轴(17)和平衡单元(18)，所述第三驱动电机(16)通过第三驱动轴(17)与平衡单元(18)传动连接；
所述平衡单元(18)包括滑动板(23)、滑动机构、两个夹板(19)和两个支柱(21)，所述支柱(21)的两端固定在夹板(19)上，第一夹板位于第二夹板的上方，所述滑动板(23)和滑动机构均位于两块夹板(19)之间，第一支柱固定在第三驱动轴(17)上，所述滑动板(23)和滑动机构均设置在第一支柱和第二支柱之间，所述夹板(19)上设有若干第一通孔(20)，所述滑动板(23)上设有若干第二通孔(22)，所述第一通孔(20)的数量与第二通孔(22)的数量相等且一一对应；
所述滑动机构包括第四驱动电机(26)、第四驱动轴(27)和套管(28)，所述第四驱动电机(26)固定在第一支柱上，所述第四驱动电机(26)与第四驱动轴(27)传动连接，所述第四驱动轴(27)套设在套管(28)内，所述第四驱动轴(27)的外周设有外螺纹，所述套管(28)内设有内螺纹，所述第四驱动轴(27)的外螺纹与套管(28)的内螺纹相匹配，所述套管(28)固定在滑动板(23)上；
所述本体(1)内设有中央处理器和超声波发射模块，所述第三驱动电机(16)和第四驱动电机(26)均与中央处理器电连接，所述超声波发射模块内设有超声波发射电路，所述超声波发射电路包括超声波发生器(P1)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、开关(S1)、二极管(VD1)和电容(C1)，所述第一三极管(Q1)的发射极和第二三极管(Q2)的发射极均接地，所述第一三极管(Q1)的基极与二极管(VD1)的阴极连接，所述二极管(VD1)的阳极接地，所述二极管(VD1)的阴极通过超声波发生器(P1)与、第二三极管(Q2)的集电极连接，所述第一三极管(Q1)的集电极通过第一电阻(R1)和开关(S1)组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述第一三极管(Q1)的集电极与第二三极管(Q2)的基极连接，所述第二三极管(Q2)的集电极通过第二电阻(R2)和开关(S1)组成的串联电路外接9V直流电压电源，所述电容(C1)的一端接地，所述电容(C1)的另一端通过开关(S1)外接9V直流电压电源；
所述的工作方法，包括：缓冲组件中，首先利用第三驱动电机（16）的旋转，使原先竖向设置的平衡单元（18）变成水平设置，如此有利于增大无人机降落时与空气的接触面积，从而增大空气的阻力，减缓无人机降落的速度。
2.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述飞行机构包括若干飞行单元，所述飞行单元周向均匀分布在本体(1)的外周，所述飞行单元包括支架(4)和飞行组件，所述支架(4)的一端固定在本体(1)上，所述支架(4)的另一端与飞行组件固定，所述飞行组件包括第一驱动电机(5)、竖向设置的第一驱动轴(6)和若干桨叶(7)，所述第一驱动电机(5)固定在支架(4)上，所述桨叶(7)周向均匀分布在第一驱动轴(6)的外周上，所述第一驱动电机(5)通过第一驱动轴(6)与各桨叶(7)传动连接。
3.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述太阳能发电装置(3)包括第二驱动电机(13)、第二驱动轴(14)、连接块(15)、连接轴(12)与太阳能板(11)，所述第二驱动电机(13)和连接块(15)均固定在本体(1)上，所述第二驱动轴(14)设置在第二驱动电机(13)和连接块(15)之间，所述第二驱动电机(13)与第二驱动轴(14)传动连接，所述连接轴(12)的一端固定在第二驱动轴(14)上，所述连接轴(12)的另一端固定在太阳能板(11)上。
4.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述平衡单元(18)的下方还设有二级缓冲机构，所述二级缓冲机构包括两个二级缓冲单元，所述二级缓冲单元设置在夹板(19)的两侧，所述二级缓冲单元包括第二弹簧(29)和缓冲块(30)，所述第二弹簧(29)的一端固定在第二夹板上，所述第二弹簧(29)的另一端固定在缓冲块(30)上。
5.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述滑动板(23)远离第三驱动电机(26)的一端设有第一弹簧(24)和压力传感器(25)，所述滑动板(23)通过第一弹簧(24)与压力传感器(25)连接，所述压力传感器(25)固定在第二支柱上。
6.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于，由本体（1）中的超声波发射模块发射超声波信号，在超声波发射电路中，超声波发生器（P1）作为反馈元件和电路中第一三极管（Q1）、第二三极管（Q2）组成了强烈正反馈频率振荡器，把电振荡信号转换为超声波信号，其振荡频率等于超声波发送器的中心频率40kHz；电路工作时，当按下开关（S1）时，便可发射出一连串的40kHz的超声波信号，向接收器发射。
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