CN110262310A - 无人机自平衡起降平台控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机自平衡起降平台控制器，包括供电电源、隔离芯片、九轴姿态传感器、微控制器、直流电机驱动模块、薄膜按键和液晶屏，供电电源用于提供3.3V电压，直流电机驱动模块与电机插头连接，用于对电动推杆的电机实现正转或反转，九轴姿态传感器用于检查平台台面的姿态变化，薄膜按键用于实现直流电机驱动模块的工作模式的转换，液晶屏用于显示三角架式无人机起降平台的台面的姿态信息，隔离芯片用于对直流电机驱动模块的干扰信号进行隔离，微控制器用于读取九轴姿态传感器的数据、读取薄膜按键的按键状态、向液晶屏发送显示内容以及驱动直流电机驱动模块对电动推杆进行控制。本发明可以实现三角架式无人机起降平台的自平衡调整。

Description

无人机自平衡起降平台控制器

技术领域

本发明属于无人机飞行配套设施技术领域，特别是涉及到一种无人机自平衡起降平台控制器。

背景技术

国网公司将智能运检视为目前人员缺员率较大形势下提高运检效率的主要方式。多旋翼无人机具有结构简单、机动灵活、可悬停、使用成本低等特点，在输电线路智能巡检工作应用广泛。但是受无人机电池续航能力限制，多旋翼无人机的任务荷载非常小，在使用过程中需要频繁起降更换电池，而电力线路主要处于田地、陡坡、山地、乱石、灌木杂草丛生等复杂环境中，无人机在起降过程中一方面受地形影响，很容易发生倾覆、刮碰损坏等事故；另一方面无人机在起降过程中带起沙石等异物颗粒易对螺旋桨、电机等配件造成损坏，因此在起降过程中需要花较长的时间寻找相对平整、宽阔的场地。

现有的三角架式无人机起降平台都是靠手动调整，对于不平整的地面很难保证无人机自平衡起降平台的水平，而且手动调平耗时长，降低了无人机巡检的工作效率，另一方面受风力、地面凹陷等外部环境影响的情况下，三角架式无人机起降平台无法自动调整平衡，很容易造成多旋翼无人机起降事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机自平衡起降平台控制器，以解决现有的三角架式无人机起降平台无法实现自动调整平衡的问题。

本发明提供的无人机自平衡起降平台控制器，包括：供电电源、隔离芯片、九轴姿态传感器、微处理器、直流电机驱动模块、薄膜按键和液晶屏，供电电源用于为隔离芯片、九轴姿态传感器、微处理器、直流电机驱动模块和液晶屏提供3.3V电压，直流电机驱动模块与电机插头连接，用于实现电动推杆的电机正转或反转，九轴姿态传感器用于检查平台台面的姿态变化，薄膜按键用于实现直流电机驱动模块的工作模式的转换，液晶屏用于显示平台台面的姿态信息，隔离芯片用于对直流电机驱动模块的干扰信号进行隔离，微处理器用于读取九轴姿态传感器的数据和薄膜按键的按键状态，向液晶屏发送显示内容以及驱动直流电机驱动模块对电动推杆进行控制；其中，稳压芯片的输入引脚接入直流电源的正极，稳压芯片的接地引脚接直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚输出3.3V电压，稳压芯片的输入引脚还通过两个有极电容接直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚通过两个有极电容接直流电源的负极；九轴姿态传感器的3和8引脚接稳压芯片的输出引脚输出的3.3V电压，九轴姿态传感器的5和11引脚接地，九轴姿态传感器的3和4引脚接微处理器的67和66引脚；薄膜按键包括向上按键、向下按键、返回按键和确认按键，向上按键、向下按键、返回按键和确认按键的一端分别接地，另一端分别接微处理器的63、61、59和76引脚，微处理器的63、61、59和76引脚通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压；六个直流电机驱动模块的1引脚分别接地，六个直流电机驱动模块的2引脚分别接隔离芯片的7、9、12、14、16、18引脚，六个直流电机驱动模块的3引脚分别通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，六个直流电机驱动模块的4和8引脚并联后接电机插头的1-6引脚，六个直流电机驱动模块的5和6引脚分别通过下拉电阻接地，六个直流电机驱动模块的7引脚分别接12V电压的电源；隔离芯片的1和19引脚并联后接地，隔离芯片的2引脚接微处理器的133引脚，隔离芯片的4引脚接微处理器的131引脚，隔离芯片的6引脚接微处理器的105引脚，隔离芯片的8引脚接微处理器的104引脚，隔离芯片的11引脚接微处理器的109引脚，隔离芯片的13引脚接微处理器的106引脚，隔离芯片的10、15和17引脚并联后接地，隔离芯片的20引脚接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，隔离芯片的2、4、6、8、11、13引脚分别通过下拉电阻接地，隔离芯片的20引脚接滤波电容后接地；液晶屏的1引脚接微处理器的99引脚，液晶屏的2引脚接微处理器的97引脚，液晶屏的3引脚接微处理器的95引脚，液晶屏的4引脚接微处理器的91引脚，液晶屏的5引脚接微处理器的8引脚，液晶屏的6引脚接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，液晶屏的7引脚接微处理器的82引脚，液晶屏的8引脚接地，在液晶屏的6与8引脚之间接有旁路电容；微处理器的5、16、43、56、70、94、108、122、133引脚分别接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压以及分别通过去耦电容接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过平衡控制器检测平台台面的姿态变化，并控制三个电动推杆的长短使平台台面达到水平状态，实现三角架式无人机起降平台的自平衡调整，避免无人机旋翼因倾覆、坠机等事故的损坏，降低无人机维修的输出费用；同时无人机自平衡起降平台能够降低无人机因避免“地面效应”而花费的大量试着陆时间，缩短作业时间、提高巡检作业效率，提升无人机的有效电池使用率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明实施例提供的平衡控制器的逻辑结构图；

图2为本发明实施例提供的平衡控制器的电路图；

图3为图2中一处的局部放大图；

图4为图2中另一处的局部放大图。

图中：11-供电电源、12-隔离芯片、13-九轴姿态传感器、14-微处理器、15-直流电机驱动模块、16-薄膜按键、17-液晶屏、18-电机插头。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

图1示出了本发明实施例提供的平衡控制器的逻辑结构。

如图1所示，平衡控制器包括供电电源11、隔离芯片12、九轴姿态传感器13、微处理器14、直流电机驱动模块15、薄膜按键16和液晶屏17，供电电源11包括直流电源和稳压模块，直流电源选用12V的锂电池，稳压模块选用LM1117系列的低压差电压调节器，稳压模块将直流电源的12V电压转换为3.3V电压后为隔离芯片12、九轴姿态传感器13、微处理器14、直流电机驱动模块15和液晶屏17供电；九轴姿态传感器的型号为JY901，用于检查平台台面的姿态变化；由于三角架式无人机起降平台具有三个电动推杆，因此直流电机驱动模块15的数量为六个，均选用BTS7960电源驱动模块，六个直流电机驱动模块15分别与电机插头18连接，用于驱动三个电动推杆的电机正反转，实现电动推杆的伸缩；薄膜按键16的数量为4个，用于实现六个直流电机驱动模块15的工作模式的转换；隔离芯片12的型号为MC74ACT244N，用于对六个直流电机驱动模块15的干扰信号进行隔离；液晶屏17用于显示平台台面的姿态信息；微处理器14的型号为MK60DN512ZVLQ10，用于读取九轴姿态传感器13的数据、读取薄膜按键16的按键状态、向液晶屏17发送显示内容以及驱动六个直流电机驱动模块15对三个电动推杆进行伸缩控制，使平台台面保持水平。

平衡控制器内部的电路如图2-图4所示，稳压芯片的输入引脚接入直流电源的正极，稳压芯片的接地引脚接直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚输出3.3V电压，稳压芯片的输入引脚还通过两个有极电容接直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚通过两个有极电容接直流电源的负极；九轴姿态传感器的3和8引脚接稳压芯片的输出引脚输出的3.3V电压，九轴姿态传感器的5和11引脚接地，九轴姿态传感器的3和4引脚接微处理器的67和66引脚；薄膜按键包括向上按键、向下按键、返回按键和确认按键，向上按键、向下按键、返回按键和确认按键的一端分别接地，另一端分别接微处理器的63、61、59和76引脚，微处理器的63、61、59和76引脚通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压；六个直流电机驱动模块的1引脚分别接地，六个直流电机驱动模块的2引脚分别接隔离芯片的7、9、12、14、16、18引脚，六个直流电机驱动模块的3引脚分别通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，六个直流电机驱动模块的4和8引脚并联后接电机插头的1-6引脚，六个直流电机驱动模块的5和6引脚分别通过下拉电阻接地，六个直流电机驱动模块的7引脚分别接12V电压的电源；隔离芯片的1和19引脚并联后接地，隔离芯片的2引脚接微处理器的133引脚，隔离芯片的4引脚接微处理器的131引脚，隔离芯片的6引脚接微处理器的105引脚，隔离芯片的8引脚接微处理器的104引脚，隔离芯片的11引脚接微处理器的109引脚，隔离芯片的13引脚接微处理器的106引脚，隔离芯片的10、15和17引脚并联后接地，隔离芯片的20引脚接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，隔离芯片的2、4、6、8、11、13引脚分别通过下拉电阻接地，隔离芯片的20引脚接滤波电容后接地；液晶屏的1引脚接微处理器的99引脚，液晶屏的2引脚接微处理器的97引脚，液晶屏的3引脚接微处理器的95引脚，液晶屏的4引脚接微处理器的91引脚，液晶屏的5引脚接微处理器的8引脚，液晶屏的6引脚接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，液晶屏的7引脚接微处理器的82引脚，液晶屏的8引脚接地，在液晶屏的6与8引脚之间接有旁路电容；微处理器的5、16、43、56、70、94、108、122、133引脚分别接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压以及分别通过去耦电容接地。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种无人机自平衡起降平台控制器，其特征在于，包括：供电电源、隔离芯片、九轴姿态传感器、微处理器、直流电机驱动模块、薄膜按键和液晶屏，供电电源用于为隔离芯片、九轴姿态传感器、微处理器、直流电机驱动模块和液晶屏提供3.3V电压，直流电机驱动模块与电机插头连接，用于实现电动推杆的电机正转或反转，九轴姿态传感器用于检查平台台面的姿态变化，薄膜按键用于实现直流电机驱动模块的工作模式的转换，液晶屏用于显示平台台面的姿态信息，隔离芯片用于对直流电机驱动模块的干扰信号进行隔离，微处理器用于读取九轴姿态传感器的数据和薄膜按键的按键状态，向液晶屏发送显示内容以及驱动直流电机驱动模块对电动推杆进行控制；其中：

所述稳压芯片的输入引脚接入12V直流电源的正极，稳压芯片的接地引脚接12V直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚输出3.3V电压，稳压芯片的输入引脚还通过两个有极电容接直流电源的负极，稳压芯片的输出引脚通过两个有极电容接直流电源的负极；

所述九轴姿态传感器的3和8引脚接稳压芯片的输出引脚输出的3.3V电压，九轴姿态传感器的5和11引脚接地，九轴姿态传感器的3和4引脚接所述微处理器的67和66引脚；

所述薄膜按键包括向上按键、向下按键、返回按键和确认按键，向上按键、向下按键、返回按键和确认按键的一端分别接地，另一端分别接所述微处理器的63、61、59和76引脚，所述微处理器的63、61、59和76引脚通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压；

所述六个直流电机驱动模块的1引脚分别接地，所述六个直流电机驱动模块的2引脚分别接所述隔离芯片的7、9、12、14、16、18引脚，所述六个直流电机驱动模块的3引脚分别通过上拉电阻接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，所述六个直流电机驱动模块的4和8引脚并联后接所述电机插头的1-6引脚，所述六个直流电机驱动模块的5和6引脚分别通过下拉电阻接地，所述六个直流电机驱动模块的7引脚分别接12V电压的电源；

所述隔离芯片的1和19引脚并联后接地，所述隔离芯片的2引脚接微处理器的133引脚，所述隔离芯片的4引脚接微处理器的131引脚，所述隔离芯片的6引脚接微处理器的105引脚，所述隔离芯片的8引脚接微处理器的104引脚，所述隔离芯片的11引脚接微处理器的109引脚，所述隔离芯片的13引脚接微处理器的106引脚，所述隔离芯片的10、15和17引脚并联后接地，所述隔离芯片的20引脚接稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，所述隔离芯片的2、4、6、8、11、13引脚分别通过下拉电阻接地，所述隔离芯片的20引脚接滤波电容后接地；

所述液晶屏的1引脚接所述微控制器的99引脚，所述液晶屏的2引脚接所述微控制器的97引脚，所述液晶屏的3引脚接微控制器的95引脚，所述液晶屏的4引脚接所述微控制器的91引脚，所述液晶屏的5引脚接所述微控制器的8引脚，所述液晶屏的6引脚接所述稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压，所述液晶屏的7引脚接所述微控制器的82引脚，所述液晶屏的8引脚接地，在所述液晶屏的6与8引脚之间接有旁路电容；

所述微处理器的5、16、43、56、70、94、108、122、133引脚分别接所述稳压芯片的Vout引脚输出的3.3V电压以及分别通过去耦电容接地。