CN109941435A - 一种宽幅喷杆自平衡飞行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽幅喷杆自平衡飞行器及其控制方法，其包括：飞行器主体、设置在飞行器主体的底部的自平衡单轴云台、设置在自平衡单轴云台上且位于飞行器主体两侧的宽幅喷杆，以及设置在宽幅喷杆上的用于提供浮力的气囊，所述宽幅喷杆上设有若干喷头，所述自平衡云台用于为宽幅喷杆在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力。所述宽幅喷杆自平衡飞行器能在机身各种姿态中保证宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，改变传统作业方式，有效增大作业喷幅，且无人机的有效载荷量高，作业效率高。

Description

一种宽幅喷杆自平衡飞行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体地，本发明涉及一种宽幅喷杆自平衡飞行器及其控制方法。

背景技术

用飞行器作业效率高，例如在麦田、大豆田进行灭草作业中，航空喷施比地面机械效率高5～7倍，相当于人工喷施的200～250倍；而且作业不受作物长势的限制，对于一些作物生长至封行后行垄不清晰的情况，航空作业可解决作物生长后期地面机械难以下田作业的问题。与田间作业相比，农用飞行器航空作业还具有降低作业成本、不留辙印和损坏作物等的特点。农用飞行器目前主要有多旋翼和固定翼，在进行植保作业时，喷幅较窄，在进行大面积作业时，折返次数较多，作业效率还有待提高。

现阶段，农用飞行器基本采用喷头直接装在无人机旋翼正下方的方式，存在喷幅窄、作业效率待提高等问题。现有的宽喷幅飞行器，增大喷幅的方式大致有以下几种：

1、加长农用飞行器的螺旋桨机臂，虽然在一定程度上增大了植保作业喷幅，但是机臂加长的量非常有限，同时也会在一定程度上增大机身体积，不方便无人机的携带、搬运；

2、底部固定长喷杆，由于喷杆是随机身一同偏转，长喷杆很容易触地，在保证安全、平稳的条件下，喷杆加长的量也非常有限，同时，雾滴漂移现象极为严重，一定程度上也增大了机身的载荷。

3、在原有的飞行器基础上增加喷药机臂，作为机臂提供升力的同时又作为喷杆使用，喷杆加长后，载荷增大，飞行器主体负重增大，缩短续航能力。

现有的宽喷幅农用飞行器设计方案中，在增大喷幅的时候由于喷杆是随机身一同偏转，长喷杆很容易触地，致使喷杆长度受限，喷头因为没有螺旋桨施加风场致使漂移现象严重。喷杆过长也会增大机身的载荷，占用飞行器的有效载荷，致使飞行器作业效率降低。

此外，飞行器目前的有效载荷量较小，在进行植保作业时装载的药液多为高浓度低容量，雾滴在喷向作物时容易受到风力影响产生漂移，影响施药效果和工作质量。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种宽幅喷杆自平衡飞行器，所述宽幅喷杆自平衡飞行器能在机身各种姿态中保证宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，改变传统作业方式，有效增大作业喷幅，且无人机的有效载荷量高，作业效率高。

其技术方案如下：

一种宽幅喷杆自平衡飞行器，包括：飞行器主体、设置在飞行器主体的底部的自平衡云台、设置在自平衡云台上且位于飞行器主体两侧的宽幅喷杆，以及设置在宽幅喷杆上的用于提供浮力的气囊，所述宽幅喷杆上设有若干喷头，所述自平衡云台用于为宽幅喷杆在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力，所述自平衡云台上安装有横杆连接器，横杆连接器上安装有控制器，其用于控制整个宽幅喷杆的左右及自旋方向的自平衡，所述宽幅喷杆上还设有角速度检测模块和加速度检测模块，所述角速度检测模块和加速度检测模块与控制器电信号连接。

本发明中，通过在飞行器主体底部安装自平衡云台，使得自平衡云台上的宽幅喷杆(一字排开喷头数量≥6的喷杆)在机身偏转时始终保持水平状态，自平衡云台为宽幅喷杆在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡力，在增大喷幅的同时避免因机身偏转导致喷头触地。宽幅喷杆上装有气囊，当气囊注入轻于空气的气体(例如氦气、氮气)，气囊产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及宽幅喷杆等负载的重量，即可以在作业时提供升力抵消自重，提升续航能力，从而可以增加无人机的有效载荷量，提高作业效率；作业结束时再通过放气收纳，减少阻力。宽幅喷杆一方面用于喷施药液，一方面作为气囊的支撑骨架。本发明中气囊的充放气为人工手动实现，在其他施方式中还可以为电动地实现自动充放气。本发明中通过角速度检测模块和加速度检测模块对宽幅喷杆左右与自旋方向上的偏转角度变化情况实时监测，再将检测情况实时发送至控制器，通过控制器向宽幅喷杆、自平衡云台发送相应指令。

在其中一个实施例中，所述气囊为机翼型气囊，机翼形状的气囊可以在飞行中能够有效地减少风的阻力。

在其中一个实施例中，所述机翼型气囊材质为飞艇蒙皮。飞艇蒙皮具有防爆特性，提高飞行器的安全系数。

在其中一个实施例中，所述宽幅横杆的材质为铝合金或碳纤维轻质材料。这类材料可以降低飞行器的重量，从而降低能耗，提升续航能力。

在其中一个实施例中，所述自平衡云台包括云台主体、设置在云台主体的中心的横杆连接器固定轴、装载在横杆连接器固定轴上的横杆连接器，以及用于驱动横杆连接器运动的驱动组件，宽幅喷杆设置在横杆连接器上。当飞行器机身左右偏转时，驱动组件动作，使横杆连接器偏转，最终使宽幅喷杆在机身左右偏转时向反方向偏转相同角度，以保证宽幅喷杆的水平状态。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括与横杆连接器连接的两个从动连杆、分别与从两个从动连杆连接的两个主动连杆、位于云台主体的顶部的动力马达、与动力马达连接的主动齿轮、分别位于主动齿轮两侧且与主动齿轮啮合的第一从动齿轮和第二从动齿轮，第一从动齿轮和第二从动齿轮分别与两个主动连杆连接。当飞行器机身左右偏转时，动力马达带动主动齿轮转动，由于第一从动齿轮和第二从动齿轮与主动齿轮啮合，则第一从动齿轮和第二从动齿轮随主动齿轮的转动而转动，从而带动主动连杆动作，从动连杆随着主动连杆的运动而运动，横杆连接器随从动连杆运动而偏转，最终使宽幅喷杆在机身左右偏转时向反方向偏转相同角度，从而保证宽幅喷杆的水平状态。

在其中一个实施例中，所述角速度检测模块为陀螺仪，所述加速度检测模块为加速度计，所述角速度检测模块、加速度检测模块还可为市面上其他常见的角速度检测器件或加速度检测器件。角速度检测模块和加速度检测模块安装在宽幅喷杆上，但不限于具体哪节位置，具体位置可根据实际情况去安装。进一步地，本发明中飞行器主体上还设有驱动动力马达动作的驱动电机。陀螺仪、加速度计能够准确测出飞行器的偏转角度，再通过测得的数据向驱动电机发送偏转指令，驱动电机驱使动力马达动作从而使横杆连接器反方向偏转相同角度，进而使宽幅喷杆反方向偏转相同角度。

在其中一个实施例中，所述横杆连接器上设有连接孔，所述从动连杆通过连接孔与横杆连接器相连接。

在其中一个实施例中，所述横杆连接器内部设有通孔，通孔装有横杆连接器横向轴，横杆连接器横向轴内部安装宽幅喷杆。

在其中一个实施例中，所述横杆连接器上装有小型动力马达，通过齿轮传动使宽幅喷杆在飞行器前进或者后退作业时向反方向自旋相同角度，以保证宽幅喷杆的下压风场始终保持利用率最大状态。本发明中，小型动力马达也是根据陀螺仪的测量数据带动宽幅喷杆转动。

在其中一个实施例中，所述宽幅喷杆为可折叠宽幅喷杆。可折叠宽幅喷杆可以在施药作业前和施药作业结束时折叠收纳，节省空间，轻便易携带，使无人机飞行便利，在作业时展开，保证施药作业的稳定性。

在其中一个实施例中，所述宽幅喷杆包括若干段喷杆，相邻两段喷杆的连接处为关节处，关节处装有可折叠卡扣，所述可折叠卡扣包括分别位于相邻两段喷杆的第一折叠关节和第二折叠关节，第一折叠关节上设有可旋转楔形卡位槽，第二折叠关节上设有与可旋转楔形卡位槽相配合的楔形卡位柱，第一折叠关节设有公/母定位销，第二折叠关节设有与所述公/母定位销匹配的母/公定位销。可折叠卡扣将宽幅喷杆分为可折叠、可展开的几段，更具体，可以为2段、4段、6段、8段、10段等。可折叠卡扣是连接几段宽幅喷杆的桥梁。公/母定位销用于固定可折叠卡扣，保证可折叠卡扣稳定性。在宽幅喷杆展开时，第二折叠关节上的楔形卡位柱卡在第一折叠关节上的可旋转楔形卡位槽中，使宽幅横杆呈一字型展开时锁死，保证施药作业的稳定性；当需要折叠宽幅喷杆时，楔形卡位柱和可旋转楔形卡位槽分离，可折叠卡扣将宽幅喷杆S形折叠收纳。本发明中，楔形卡位柱和可旋转楔形卡位槽的卡合通过手动旋转可旋转楔形卡位槽实现。在其他实施方式中，也可以通过电动驱动机构实现自动卡合。

在其中一个实施例中，所述机翼型气囊为一体型气囊或为从可折叠卡扣处分开的若干小气囊。气囊在作业结束时，可在放气后随宽幅喷杆一同折叠收纳，节省空间且轻便易携带。

在其中一个实施例中，所述宽幅喷杆外部设有向喷头吹气的螺旋桨动力组件，所述气囊上设有与螺旋桨动力组件匹配且为喷头提供稳定风场的螺旋桨动力涵道，喷头位于螺旋桨动力组件下方。在飞行器喷洒作业的过程中，螺旋桨动力涵道可以为喷头提供稳定风场，从而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。所述螺旋桨动力组件无需为无人机飞行提供动力，仅发挥喷洒药液体作用，动力螺旋桨组件的螺旋桨风力将从喷头喷出的药液进一步碎化，并吹向作物，进而减少雾滴的漂移，提高药液利用率的同时，避免扰乱风场。

在其中一个实施例中，所述螺旋桨动力组件包括电动机和与电动机连接的螺旋桨，螺旋桨动力组件位于机翼型气囊的螺旋桨动力涵道中心。

在其中一个实施例中，所述宽幅喷杆内部装有线路以及与喷头连接的喷管。如此设计保证了机身的美观以及施药作业安全性。

在其中一个实施例中，所述飞行器主体上设有至少一个旋翼。采用旋翼驱动可提高机动灵活性，还可减少摔机等作业事故发生的几率，提高作业的安全性。

在其中一个实施例中，所述飞行器主体底部设有起落架，起落架上开有供宽幅横杆贯穿的槽口。设置槽口可在机身相对宽幅横杆偏转时使宽幅横杆不受起落架的干扰，同时又保证飞行器的安全平稳降落。

本发明还提供所述的宽幅喷杆自平衡飞行器的控制方法，所述控制方法如下：

步骤1：宽幅喷杆上的角速度检测模块和加速度检测模块对宽幅喷杆左右与自旋方向上的偏转角度变化情况实时监测；

步骤2：角速度检测模块和加速度检测模块将监测结果实时发送至控制器进行实时的数据解算并输出；具体地，所述控制器是通过控制器的中央处理器对数据进行处理；

步骤3：控制器将数据解算结果分别输出至左右方向动力马达与自旋方向小型动力马达；

步骤4：左右方向动力马达与自旋方向小型动力马达根据所接收数据分别对宽幅喷杆左右方向与自旋方向进行反馈调节；具体地，动力马达、小型动力马达动作从而使横杆连接器反方向偏转相同角度，进而使宽幅喷杆反方向偏转相同角度；

步骤5：重复以上步骤1-4，最终实现宽幅喷杆自平衡飞行器左右方向与自旋方向的实时宽幅喷杆自平衡调节。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在飞行器主体底部安装自平衡云台，使得云台上的宽幅喷杆在机身偏转时始终保持水平状态，云台为宽幅喷杆提供平衡作用力，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，有效增大喷幅；

(2)在宽幅喷杆上设置提供浮力的气囊，气囊产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及宽幅喷杆等负载的重量，从而可以增加无人机的有效载荷量，提高作业效率；作业结束时再通过放气收纳，减少阻力；

(3)所述气囊为机翼型气囊，机翼形状的气囊可以在飞行中能够有效地减少风的阻力。

(4)本发明所述宽幅喷杆为可折叠宽幅喷杆，喷杆上设有可折叠卡扣，在折叠时，可将宽幅喷杆S形折叠收纳，节省空间，在展开时，又可将喷杆锁死，保证施药作业的稳定性，同时在作业结束时方便折叠收纳，气囊也可随宽幅喷杆一同收纳，轻便易携带；

(5)在宽幅喷杆外部设置螺旋桨动力组件，在囊上设有螺旋桨动力涵道，喷洒作业时，动力螺旋桨组件的螺旋桨风力将从喷头喷出的药液进一步碎化，并吹向作物，螺旋桨动力涵道可以为喷头提供稳定风场，从而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的宽幅喷杆自平衡飞行器。

图2为本发明实施例1的自平衡云台的结构示意图。

图3为本发明实施例1的横杆连接器的结构示意图。

图4为本发明实施例1的动力螺旋桨组件及涵道示意图。

图5为本发明实施例1的可折叠卡扣结构示意图。

图6为本发明实施例1的气囊结构示意图。

图7为本发明实施例1的宽幅喷杆的折叠示意图。

图8为本发明实施例1的飞行器主体与自平衡云台的装配示意图。

图9为本发明实施例2的气囊结构示意图。

图10为本发明实施例1的宽幅喷杆自平衡飞行器自平衡控制原理图。

附图标记说明：

1、飞行器主体；2、自平衡云台；21、主体；22、横杆连接器固定轴；23；横杆连接器；231、连接孔；232、小型动力马达；233、小型主动齿轮；234、小型从动齿轮；235、横杆连接器横向轴；236、控制器；24、主动连杆；25、第二从动齿轮；26、动力马达；27、主动齿轮；28、第一从动齿轮；29、从动连杆；3、宽幅喷杆；4、气囊；41、小气囊；5、可折叠卡扣；51、第一折叠关节；511、可旋转楔形卡位槽；512公定位销；52、第二折叠关节；521、楔形卡位柱；522、母定位销；6、线路；7、喷管；8、螺旋桨动力组件；81、电动机；82、螺旋桨；10、旋翼；11、螺旋桨动力涵道、12、喷头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例1

如图1、图4、图8、图10所示，一种宽幅喷杆自平衡飞行器，包括：飞行器主体1、设置在飞行器主体1的底部的自平衡单轴云台2、设置在自平衡单轴云台2上且位于飞行器主体1两侧的宽幅喷杆3，以及设置在宽幅喷杆3上的用于提供浮力的气囊4，所述宽幅喷杆3上设有若干喷头12，所述自平衡单轴云台2用于为宽幅喷杆在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力，所述自平衡云台2上安装有横杆连接器23，横杆连接器23上安装有控制器236，其用于控制整个宽幅喷杆3的左右及自旋方向的自平衡，所述宽幅喷杆3上还设有角速度检测模块(图中未标示)和加速度检测模块(图中未标示)，所述角速度检测模块和加速度检测模块与控制器236电信号连接。

本实施例通过在飞行器主体1底部安装自平衡单轴云台2，使得自平衡单轴云台2上的宽幅喷杆3在机身偏转时始终保持水平状态，自平衡单轴云台2为宽幅喷杆3在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡力，在增大喷幅的同时避免因机身偏转导致喷头触地。宽幅喷杆3上装有气囊4，当气囊4注入轻于空气的气体(例如氦气、氮气)，气囊4产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及宽幅喷杆3等负载的重量，即可以在作业时提供升力抵消自重，提升续航能力，从而可以增加无人机的有效载荷量，提高作业效率；作业结束时再通过放气收纳，减少阻力。本发明实施例中气囊4的充放气为人工手动实现，在其他实施例中还可以为电动地实现自动充放气。本实施例角速度检测模块和加速度检测模块通过对宽幅喷杆3左右与自旋方向上的偏转角度变化情况实时监测，再将检测情况实时发送至控制器，通过控制器236向宽幅喷杆3、自平衡云台2发送相应指令。

进一步地，本实施例中，所述气囊4为机翼型气囊，机翼形状的气囊可以在飞行中能够有效地减少风的阻力。

进一步地，本实施例中所述机翼型气囊材质为飞艇蒙皮。飞艇蒙皮具有防爆特性，提高飞行器的安全系数。

进一步地，本实施例中，所述宽幅横杆的材质为铝合金或碳纤维轻质材料。这类材料可以降低飞行器的重量，从而降低能耗，提升续航能力。

进一步地，如图2、图3所示，本实施例中，所述自平衡单轴云台2包括云台主体21、设置在云台主体21的中心的横杆连接器固定轴22、装载在横杆连接器固定轴22上的横杆连接器23，以及用于驱动横杆连接器23运动的驱动组件，宽幅喷杆3设置在横杆连接器23上。更具体地，所述驱动组件包括与横杆连接器23连接的两个从动连杆29、分别与从两个从动连杆29连接的两个主动连杆24、位于云台主体21的顶部的动力马达26、与动力马达26连接的主动齿轮27、分别位于主动齿轮27两侧且与主动齿轮啮合的第一从动齿轮28和第二从动齿轮26，第一从动齿轮28和第二从动齿轮25分别与两个主动连杆24连接。当飞行器机身左右偏转时，动力马达26带动主动齿轮27转动，由于第一从动齿轮28和第二从动齿轮25与主动齿轮27啮合，则第一从动齿轮28和第二从动齿轮25随主动齿轮27的转动而转动，从而带动主动连杆24动作，从动连杆28随着主动连杆24的运动而运动，横杆连接器23随从动连杆28运动而偏转，最终使宽幅喷杆3在机身左右偏转时向反方向偏转相同角度，从而保证宽幅喷杆的水平状态。

进一步地，所述角速度检测模块为陀螺仪，所述加速度检测模块为加速度计。进一步地，本发明中飞行器主体上还设有驱动动力马达26动作的驱动电机(图中未标示)，陀螺仪、加速度计能够准确测出飞行器的偏转角度，再通过测得的数据向驱动电机发送偏转指令，驱动电机驱使动力马达26动作从而使横杆连接器23反方向偏转相同角度，进而使宽幅喷杆3反方向偏转相同角度。

更进一步地，所述横杆连接器23上设有连接孔231，所述从动连杆29通过连接孔231与横杆连接器23相连接。

更进一步地，所述横杆连接器23内部设有通孔，通孔装有横杆连接器横向轴235，横杆连接器横向轴235内部安装宽幅喷杆3。

更进一步地，所述横杆连接器3上装有小型动力马达232，小型主动齿轮233与小型动力马达232连接，小型从动齿轮234与小型主动齿轮233啮合，横杆连接器横向轴与小型从动齿轮234连接，小型动力马达232动作会带动小型主动齿轮233转动，从而带动小型从动齿轮234转动，通过齿轮传动使宽幅喷杆3在飞行器前进或者后退作业时向反方向自旋相同角度，以保证宽幅喷杆3的下压风场始终保持利用率最大状态。本实施例中，小型动力马达232也是根据陀螺仪的测量数据带动宽幅喷杆转动。

进一步地，如图5、图7所示，本实施例中，所述宽幅喷杆3为可折叠宽幅喷杆。更具体地，所述宽幅喷杆3包括若干段喷杆，相邻两段喷杆的连接处为关节处，关节处装有可折叠卡扣5，所述可折叠卡扣5包括分别位于相邻两段喷杆的第一折叠关节51和第二折叠关节52，第一折叠关节51上设有可旋转楔形卡位槽511，第二折叠关节52上设有与可旋转楔形卡位槽511相配合的楔形卡位柱521，第一折叠关节51设有公/母定位销，第二折叠关节52设有与所述公/母定位销匹配的母/公定位销。更具体地，本实施例中，第一折叠关节51设有公定位销512，第二折叠关节52设有与所述公定位销512匹配的母定位销522。可折叠卡扣5将宽幅喷杆3分为可折叠、可展开的几段，可折叠卡扣5是连接几段宽幅喷杆的桥梁。公/母定位销用于固定可折叠卡扣5，保证可折叠卡扣5稳定性。在宽幅喷杆3展开时，第二折叠关节52上的楔形卡位柱521卡在第一折叠关节51上的可旋转楔形卡位槽511中，使宽幅横杆3展开时锁死，保证施药作业的稳定性；当需要折叠宽幅喷杆3时，楔形卡位柱521和可旋转楔形卡位槽511分离，可折叠卡扣5将宽幅喷杆S形折叠收纳。本实施例中，楔形卡位柱521和可旋转楔形卡位槽511的卡合通过手动旋转可旋转楔形卡位槽511实现。在其他实施方式中，也可以通过电动驱动机构实现自动卡合。

进一步地，如图6所示，本实施例中所述机翼型气囊4为一体型气囊。气囊4在作业结束时，可在放气后随宽幅喷杆3一同折叠收纳，节省空间且轻便易携带。

进一步地，本实施例中，所述宽幅喷杆3外部设有向喷头吹气的螺旋桨动力组件8，所述气囊4上设有与螺旋桨动力组件8匹配且为喷头提供稳定风场的螺旋桨动力涵道11，喷头位于螺旋桨动力组件8下方。在飞行器喷洒作业的过程中，螺旋桨动力涵道11可以为喷头提供稳定风场，从而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。所述螺旋桨动力组件8无需为无人机飞行提供动力，仅发挥喷洒药液体作用，动力螺旋桨组件8的螺旋桨风力将从喷头12喷出的药液进一步碎化，并吹向作物，进而减少雾滴的漂移，提高药液利用率的同时，避免扰乱风场。

进一步地，本实施例中，所述螺旋桨动力组件8包括电动机81和与电动机连接的螺旋桨82，螺旋桨动力组件8位于机翼型气囊的螺旋桨动力涵道11中心。

进一步地，本实施例中所述宽幅喷杆3内部装有线路6以及与喷头12连接的喷管7。如此设计保证了机身的美观以及施药作业安全性。

进一步地，本实施例中，所述飞行器主体上设有至少一个旋翼。采用旋翼驱动可提高机动灵活性，还可减少摔机等作业事故发生的几率，提高作业的安全性。更具体地，本实施例中，所述飞行器主体上设有四个旋翼，分别位于飞行器的前、后、左、右四个部位。

进一步地，本实施例中，所述飞行器主体1底部设有起落架，起落架上开有供宽幅横杆3贯穿的槽口。设置槽口可在机身相对宽幅横杆3偏转时使宽幅横杆3不受起落架的干扰，同时又保证飞行器的安全平稳降落。

所述的宽幅喷杆自平衡飞行器的控制方法如下：

步骤1：宽幅喷杆2上的角速度检测模块和加速度检测模块对宽幅喷杆左右与自旋方向上的偏转角度变化情况实时监测；

步骤2：角速度检测模块和加速度检测模块将监测结果实时发送至控制器236进行实时的数据解算并输出；具体得，所述控制器236是通过控制器236的中央处理器对数据进行处理；

步骤3：控制器236将数据解算结果分别输出至左右方向动力马达26与自旋方向小型动力马达232；

步骤4：左右方向动力马达26与自旋方向小型动力马达232根据所接收数据分别对宽幅喷杆3左右方向与自旋方向进行反馈调节；具体地，动力马达、小型动力马达动作从而使横杆连接器反方向偏转相同角度，进而使宽幅喷杆反方向偏转相同角度；

步骤5：重复以上步骤1-4，最终实现宽幅喷杆自平衡飞行器左右方向与自旋方向的实时宽幅喷杆自平衡调节。

实施例2

一种宽幅喷杆自平衡飞行器，其结构和工作过程与实施例1基本相同，区别仅在于，本实施例2所述的气囊4不是一体型气囊，而是从可折叠卡扣5处分开的若干小气囊41，如图9所示。小气囊在作业结束时，放气，随宽幅喷杆一同折叠收纳，节省空间且轻便易携带。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，包括：飞行器主体(1)、设置在飞行器主体(1)的底部的自平衡云台(2)、设置在自平衡云台(2)上且位于飞行器主体(1)两侧的宽幅喷杆(3)，以及设置在宽幅喷杆(3)上的用于提供浮力的气囊(4)，所述宽幅喷杆(3)上设有若干喷头(12)，所述自平衡云台(2)用于为宽幅喷杆在飞行器的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力，所述自平衡云台(2)上安装有横杆连接器(23)，横杆连接器(23)上安装有控制器(236)，其用于控制整个宽幅喷杆(3)的左右及自旋方向的自平衡，所述宽幅喷杆(3)上还设有角速度检测模块和加速度检测模块，所述角速度检测模块和加速度检测模块与控制器(236)电信号连接。

2.根据权利要求1所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述自平衡云台(2)包括云台主体(21)、设置在云台主体(21)的中心的横杆连接器固定轴(22)、装载在横杆连接器固定轴(22)上的横杆连接器(23)，以及用于驱动横杆连接器(23)运动的驱动组件，宽幅喷杆(3)设置在横杆连接器(23)上。

3.根据权利要求2所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述驱动组件包括与横杆连接器(23)连接的两个从动连杆(29)、分别与从两个从动连杆(29)连接的两个主动连杆(24)、位于云台主体(21)的顶部的动力马达(26)、与动力马达(26)连接的主动齿轮(27)、分别位于主动齿轮(27)两侧且与主动齿轮啮合的第一从动齿轮(28)和第二从动齿轮(25)，第一从动齿轮(28)和第二从动齿轮(25)分别与两个主动连杆(24)连接。

4.根据权利要求3所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述横杆连接器(23)上设有连接孔(231)，所述从动连杆(29)通过连接孔(231)与横杆连接器(23)相连接。

5.根据权利要求2所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述横杆连接器(23)内部设有通孔，通孔装有横杆连接器横向轴(235)，横杆连接器横向轴(235)内部安装宽幅喷杆(3)，横杆连接器(23)上装有小型动力马达(232)带动主动齿轮(233)转动，进而带动从动轮(234)转动，以控制宽幅喷杆(3)的自旋。

6.根据权利要求5所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述宽幅喷杆(3)为可折叠宽幅喷杆，包括若干段喷杆，相邻两段喷杆的连接处为关节处，关节处装有可折叠卡扣(5)，所述可折叠卡扣(5)包括分别位于相邻两段喷杆的第一折叠关节(51)和第二折叠关节(52)，第一折叠关节(51)上设有可旋转楔形卡位槽(511)，第二折叠关节(52)上设有与可旋转楔形卡位槽(511)相配合的楔形卡位柱(521)，第一折叠关节(51)设有公/母定位销，第二折叠关节(52)设有与所述公/母定位销匹配的母/公定位销。

7.根据权利要求6所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述机翼型气囊(4)为一体型气囊或为从可折叠卡扣(5)处分开的若干小气囊。

8.根据权利要求1所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述宽幅喷杆(3)外部设有向喷头吹气的螺旋桨动力组件(8)，所述气囊(4)上设有与螺旋桨动力组件(8)匹配且为喷头提供稳定风场的螺旋桨动力涵道(11)，喷头位于螺旋桨动力组件(8)下方。

9.根据权利要求8所述的宽幅喷杆自平衡飞行器，其特征在于，所述螺旋桨动力组件(8)包括电动机(81)和与电动机(81)连接的螺旋桨(82)，螺旋桨动力组件位于机翼型气囊(4)的螺旋桨动力涵道(11)中心。

10.权利要求1-9任一权利要求所述的宽幅喷杆自平衡飞行器的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：

步骤1：宽幅喷杆(3)上的角速度检测模块和加速度检测模块对宽幅喷杆(3)左右与自旋方向上的偏转角度变化情况实时监测；

步骤2：角速度检测模块和加速度检测模块将监测结果实时发送至控制器(236)进行实时的数据解算并输出；

步骤3：控制器(236)将数据解算结果分别输出至左右方向动力马达(26)与自旋方向小型动力马达(232)；

步骤4：左右方向动力马达(26)与自旋方向小型动力马达(232)根据所接收数据分别对宽幅喷杆(3)左右方向与自旋方向进行反馈调节；

步骤5：重复以上步骤1-4，最终实现宽幅喷杆自平衡飞行器左右方向与自旋方向的实时宽幅喷杆自平衡调节。