CN110510105A - 自动收放机翼、无人机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种自动收放机翼，涉及飞行技术领域，该自动收放机翼包括机翼支架、驱动装置、丝杆和机翼滑片组，该机翼支架包括顶端平台和底端，该底端固定在该飞行器的上表面，该驱动装置安装在该机翼支架上，该丝杆与该驱动装置轴线锁附，该机翼滑片组包括多个机翼滑片，该多个机翼滑片上下叠加覆盖在该顶端平台的上表面，各该机翼滑片之间具有预设距离，各该机翼滑片与该丝杆轴线连接，与所述丝杆平行联动。本申请还提供了一种无人机及其控制方法，上述自动收放机翼、无人机及其控制方法可以减小无人机上升阻力，降低功耗。

Description

自动收放机翼、无人机及其控制方法

技术领域

本申请涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种自动收放机翼、无人机及其控制方法。

背景技术

传统的多旋翼飞机增加的飞机机翼一般都是一体式的，在放置在垂直起降的多旋翼无人机上面，既不美观，也大大的增大了上升中空气的阻力，还影响了飞机的机动性和抗风能力，并且在上升中由于消耗了很多动能从而造成能源的浪费。

发明内容

本申请实施例提供一种自动收放机翼、无人机及其控制方法，可通过丝杆拉动机翼滑片组的收放，解决一体机翼不美观以及过多耗能的问题。

本申请实施例提供了一种自动收放机翼，包括：

机翼支架、驱动装置、丝杆和机翼滑片组；

所述机翼支架包括顶端平台和底端，所述底端固定在所述飞行器的上表面；

所述驱动装置安装在所述机翼支架上，所述丝杆与所述驱动装置轴线锁附；

所述机翼滑片组包括多个机翼滑片，所述多个机翼滑片上下叠加覆盖在所述顶端平台的上表面，各所述机翼滑片之间具有预设距离，各所述机翼滑片与所述丝杆轴线连接，与所述丝杆平行联动。

本申请实施例还提供了一种无人机，安装有上述自动收放机翼。

本申请实施例还提供了一种无人机控制方法，所述无人机安装有上述自动收放机翼，所述方法包括：

在所述无人机起飞前或者起飞过程中，所述驱动装置接收飞行控制台发送的第一控制指令，控制各所述机翼滑片向所述机翼支架的顶端平台方向收缩；

当所述无人机进入飞行阶段时，所述驱动装置接收所述飞行控制台发送的第二控制指令，控制各所述机翼滑片全部展开。

上述实施例中，机翼包括机翼支架、驱动装置、丝杆和机翼滑片组，该机翼支架固定在飞行器的上表面，驱动装置安装在机翼支架上，丝杆与驱动装置轴线锁附，多个机翼滑片上下叠加覆盖在顶端平台的上表面，且各机翼滑片之间具有预设距离，不妨碍机翼滑片之间的相对滑动，各机翼滑片与丝杆平行联动，在驱动装置的驱动下，丝杆旋转，带动螺孔移动，从而带动各机翼滑片沿垂直于丝杆的方向联动，收缩或展开机翼，可以减小飞行器上升阻力，减低能耗，并减小空中横风对飞行器的影响，使得飞行器在空中过程中控制姿态更加灵活，展开机翼后有效提高飞行航时。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的自动收放机翼的剖面图；

图2为本申请一实施例提供的自动收放机翼的截面图；

图3为本申请一实施例提供的自动收放机翼安装在飞行器上的示意图；

图4为本申请一实施例提供的自动收放机翼的部分立体结构图；

图5为图4的部分结构放大示意图；

图6为本申请另一实施例提供的自动收放机翼的立体图；

图7为本申请实施例提供的无人机控制方法的实现流程图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1～图6，图1为本申请一实施例提供的自动收放机翼的剖面图；图2为本申请一实施例提供的自动收放机翼的截面图；图3为本申请一实施例提供的自动收放机翼安装在飞行器上的示意图；图4为本申请一实施例提供的自动收放机翼的部分立体结构图；图5为图4的部分结构放大示意图；图6为本申请一实施例提供的自动收放机翼的立体图。本实施例中的机翼适用于各种垂直起降的飞行器，尤其适用于多旋翼无人机。该自动收放机翼包括：

机翼支架10、驱动装置20、丝杆30和机翼滑片组40。

机翼支架10包括顶端平台11和底端12，即机翼支架10的顶端为一平台，底端11固定在飞行器50的上表面。

驱动装置20具体为舵机或电机，安装在机翼支架10上，具体可安装在11底端和顶端12的连接处。

丝杆30与驱动装置20轴线锁附，当驱动装置20转动时，丝杆30与驱动装置20同轴转动。丝杆30具体为螺杆，外表面有螺纹。

机翼滑片组40包括多个机翼滑片，本实施例中的图示均以3个机翼滑片为例，实际可以根据飞行器、机翼和机翼滑片的大小及动力需求，设置其他数量的机翼滑片。

多个机翼滑片上下叠加覆盖在顶端平台11的上表面，各机翼滑片之间具有预设距离，使得各机翼之间不接触，便于彼此独立滑动。各机翼滑片与丝杆30平行联动。如图所示，机翼滑片组40包括位于最上方的第一机翼滑片41、位于中间的第二机翼滑片42和位于最下方的第三机翼滑片43。

进一步地，在每个机翼滑片的下表面中间位置设置有螺孔，与丝杆30表面的螺纹相匹配。丝杆30的一段与驱动装置10的驱动轴锁附，另一端依次穿过各机翼滑片下的螺孔，如图所示，先穿过第一机翼滑片41下表面的螺孔61，再穿过第二机翼滑片42下的螺孔62和第三机翼滑片43下的螺孔63。在驱动装置20的驱动下，带动各螺孔平行运动，从而带动各机翼滑片平行运动，即各机翼滑片与丝杆30轴线连接，平行联动。

进一步地，机翼支架10的顶端平台11的下表面设置有外壳60，外壳60固定在顶端平台11的下表面，在位于丝杆30的下侧的部分向外突起，突起中容纳丝杆30，将丝杆30包围在其中，保护丝杆30不受剐蹭。

进一步地，机翼支架10的顶端平台11的上表面中间设置有一条滑槽13，各机翼滑片的下表面设置有突起固定装置14，突起固定装置14嵌入滑槽13，与滑槽13滑动连接，即突起固定装置14嵌入滑槽13后，突起固定装置14需加压力方可嵌入滑槽13中，因此可以在滑槽13中滑动且不脱出，从而机翼滑片也因此在滑槽13中可以滑动且不脱出，可以提高收缩和展开的平稳性。

进一步地，除了顶端平台11上表面的中间，顶端平台11上表面的其他位置也设置有多条滑槽，具体地，如图6所示，顶端平台11上表面的两端也设置有滑槽13，与中间设置的滑槽13的结构和作用相同。进一步提高收缩和展开的平稳性。

进一步地，各机翼滑片的两端设置有卡扣70，每两片相邻的机翼滑片通过卡扣70扣合后滑动连接，如图3所示，每一片机翼滑片的两端的下表面设置有卡扣70，将当前机翼滑片与相邻的机翼滑片扣合起来，且扣合后两片机翼滑片可以相对顺滑的滑动。既提高了机翼滑片之间的结构稳定性，又不影响收缩和展开机翼滑片。

机翼收缩和展开的原理：当飞行器起飞前或者起飞过程中，飞行控制台通过发送电信号给驱动装置，即电机或舵机，指令驱动装置的驱动轴旋转，丝杆与驱动轴同步旋转，丝杆外表面的螺纹与各机翼滑片的螺孔作用，使得各机翼滑片随着旋转方向收缩，向机翼支架的顶端平台方向收缩，直至完全收缩起来。可以减小飞行器的上升阻力，减低能耗，减小空中横风对飞行器的影响，飞行器在空中控制姿态更加灵活。当飞行器进入飞行阶段，飞行控制台发送电信号给驱动装置，指令驱动装置的驱动轴反方向旋转，丝杆也随之反方向旋转，将机翼滑片全部收展开。有效提高飞行器航时。

本实施中，机翼包括机翼支架、驱动装置、丝杆和机翼滑片组，该机翼支架固定在飞行器的上表面，驱动装置安装在机翼支架上，丝杆与驱动装置轴线锁附，多个机翼滑片上下叠加覆盖在顶端平台的上表面，且各机翼滑片之间具有预设距离，不妨碍机翼滑片之间的相对滑动，各机翼滑片与丝杆平行联动，在驱动装置的驱动下，丝杆旋转，带动螺孔移动，从而带动各机翼滑片沿垂直于丝杆的方向联动，收缩或展开机翼，可以减小飞行器上升阻力，减低能耗，并减小空中横风对飞行器的影响，使得飞行器在空中过程中控制姿态更加灵活，展开机翼后有效提高飞行航时。

本申请还提供了一种无人机，该无人机的上表面安装有上述实施例所述的自动收放机翼。

该无人机在起飞时减小上升阻力，减低能耗，并可减小空中横风的影响，该飞行器在空中过程中控制姿态更加灵活，展开机翼后有效提高飞行航时。

参见图7，为本申请实施例提供的无人机控制方法的实现流程图。该方法中的无人机上安装有如上述图1如图6所示实施例中的自动收放机翼。优选的，自动收放机翼可安装在该无人机的上表面。可选的，自动收放机翼也可安装在该无人机的底部。该方法主要包括以下步骤：

S701、在无人机起飞前或者起飞过程中，驱动装置接收飞行控制台发送的第一控制指令，控制各机翼滑片向机翼支架的顶端平台方向收缩；

S702、当无人机进入飞行阶段时，驱动装置接收飞行控制台发送的第二控制指令，控制各机翼滑片全部展开。

具体的，飞行控制台可以为地面控制台，或者，独立于无人机的遥控装置，或者，配置在无人机内部的控制系统。上述驱动装置例如可以是电机或舵机。

第一控制指令和第二控制指令可以由飞行控制台根据用户在地面控制台或者遥控装置的提供的操作界面进行的操作触发。或者，第一控制指令和第二控制指令也可以由飞行控制台根据无人机的飞行状态自动触发。

在第一控制指令和第二控制指令由飞行控制台根据无人机的飞行状态自动触发的场景下，飞行控制台利用无人机上配置的控制芯片、各传感器等飞控装置，实时或定期获取无人机的飞行状态数据，并根据获取的飞行状态数据确定无人机的飞行状态。当确定无人机处于起飞前(即无人机处于上电后的静止状态)或者起飞过程中的状态时，飞行控制台自动触发发送第一控制指令给驱动装置，以指令驱动装置的驱动轴旋转，丝杆与驱动轴同步旋转，丝杆外表面的螺纹与各机翼滑片的螺孔作用，使得各机翼滑片随着旋转方向收缩，向机翼支架的顶端平台方向收缩，直至完全收缩起来，从而可以减小无人机的上升阻力，减低能耗，减小空中横风对无人机的影响，无人机在空中控制姿态更加灵活。当确定无人机进入飞行阶段，处于飞行阶段时的状态时，飞行控制台自动触发发送第二控制指令给驱动装置，以指令驱动装置的驱动轴反方向旋转，丝杆也随之反方向旋转，将机翼滑片全部展开，从而有效提高无人机航时。

可以理解的，无人机上配置的各传感器可以但不限于包括：加速度传感器、磁传感器、倾角传感器、电流传感器、发动机进气流量传感器、惯性测量单元以及气压传感器等等。

可以理解的，当飞行控制台为地面控制台或者遥控器时，无人机实时或定期利用内置或外置的射频信号收发装置，根据飞行控制台的请求或者自动将飞行状态数据发送给飞行控制台。

可选的，于本申请其他一实施方式中，无人机还包括控制芯片以及电性连接于控制芯片的定位装置，飞行控制台发送的第一控制指令和第二控制指令，经由控制芯片转发给驱动装置，则方法还包括：

上电后，控制芯片通过定位装置监测无人机与地面的距离变化；

当接收到飞行控制台发送的升空指令后，若控制芯片超过第一预设时长没有接收到飞行控制台发送的第一控制指令，则控制芯片向驱动装置发送第三控制指令，以使得驱动装置根据第三控制指令控制各机翼滑片向机翼支架的顶端平台方向收缩；

当控制芯片通过定位装置监测到无人机与地面的距离持续大于预设距离的时间超过第二预设时长时，若控制芯片没有接收到飞行控制台发送的第二控制指令，则控制芯片向驱动装置发送第四控制指令，以使得驱动装置根据第四控制指令控制各机翼滑片全部展开。

像这样，通过利用时间控制和距离控制，可以在没有接收到飞行控制台发送的控制指令时，自动触发控制机翼根据无人机的飞行状态收起和展开，从而提高机翼控制的及时性和智能程度。

进一步的，当控制芯片通过定位装置监测到无人机与地面的距离持续小于预设收起距离的时间超过第三预设时长时，或者检测到无人机降落时，向驱动装置发送第五控制指令，以使得驱动装置根据第五控制指令控制各机翼滑片向机翼支架的顶端平台方向收缩。

可选的，于本申请其他一实施方式中，上述定位装置为卫星定位装置，或者，至少一个设置在无人机底部的距离传感器。其中卫星定位装置可以但不限于包括：利用GPS全球定位系统或北斗卫星等卫星进行定位的装置。距离传感器例如可以是红外线传感器、超声波测距传感器、激光测距传感器、雷达传感器等等。当距离传感器为多个时，可平均分布在无人机的底部。

进一步的，当距离传感器的数量大于1时，控制芯片取各距离传感器采集的距离值的均值，作为无人机与地面的距离。通过利用多个距离传感器取平均值的方式，可以提高距离测量的准确性。

可选的，在实际应用中，上述本实施例中涉及控制芯片、定位装置、传感器等无人机的内部结构可以通过CAN总线连接在一起，或者，也可以根据实际需求，按照现有的其他连接方式连接在一起。其中，为降低成本，上述控制芯片可以是无人机的控制系统中的控制芯片；或者，上述控制芯片也可以是独立于无人机的控制系统的其他专用于尾翼控制的控制芯片，以提高尾翼控制的效率，避免控制系统中的控制芯片因负荷过大而发生故障或影响无人机的飞行控制。

本实施中，通过利用上述自动收放机翼，在无人机起飞前、起飞中以及飞行中的各个阶段，控制该自动收放机翼的收缩或展开机翼，可以减小飞行器上升阻力，减低能耗，并减小空中横风对飞行器的影响，使得飞行器在空中过程中控制姿态更加灵活，展开机翼后有效提高飞行航时。

以上为对本申请所提供的自动收放机翼、无人机及其控制方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种自动收放机翼，用于飞行器，其特征在于，包括：

机翼支架、驱动装置、丝杆和机翼滑片组；

所述机翼支架包括顶端平台和底端，所述底端固定在所述飞行器的上表面；

所述驱动装置安装在所述机翼支架上，所述丝杆与所述驱动装置轴线锁附；

所述机翼滑片组包括多个机翼滑片，所述多个机翼滑片上下叠加覆盖在所述顶端平台的上表面，各所述机翼滑片之间具有预设距离，各所述机翼滑片与所述丝杆轴线连接，与所述丝杆平行联动。

2.如权利要求1所述的自动收放的机翼，其特征在于，每个所述机翼滑片的下表面中间位置设置有螺孔，所述丝杆的表面有螺纹，所述丝杆的一端与所述驱动装置锁附，另一端依次穿过各所述螺孔，在所述驱动装置的驱动下，带动各所述螺孔平行运动。

3.如权利要求1或2所述的自动收放的机翼，其特征在于，所述机翼支架的所述顶端平台的上表面中间设置有一条滑槽，各所述机翼滑片的下表面设置有突起固定装置，所述突起固定装置嵌入所述滑槽，与所述滑槽滑动连接。

4.如权利要求3所述的自动收放的机翼，其特征在于，所述机翼支架的所述顶端平台的上表面在除中间之外的其他位置还设置有多条滑槽。

5.如权利要求4所述的自动收放的机翼，其特征在于，各所述机翼滑片的两端设置有卡扣，每两片上下相邻的机翼滑片通过卡扣扣合后滑动连接。

6.如权利要求5所述的自动收放的机翼，其特征在于，还包括保护壳；

所述保护壳设置于所述顶端平台的下表面，在与所述丝杆对应的位置具有向外突起，所述突起中容纳所述丝杆。

7.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的自动收放机翼，所述自动收放机翼安装在所述无人机的上表面。

8.一种无人机控制方法，其特征在于，所述无人机包括如权利要求1至6中任一项所述的自动收放机翼，所述方法包括：

在所述无人机起飞前或者起飞过程中，所述驱动装置接收飞行控制台发送的第一控制指令，控制各所述机翼滑片向所述机翼支架的顶端平台方向收缩；

当所述无人机进入飞行阶段时，所述驱动装置接收所述飞行控制台发送的第二控制指令，控制各所述机翼滑片全部展开。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述无人机还包括控制芯片以及电性连接于所述控制芯片的定位装置，所述飞行控制台发送的所述第一控制指令和所述第二控制指令，经由所述控制芯片转发给所述驱动装置，则所述方法还包括：

上电后，所述控制芯片通过所述定位装置监测所述无人机与地面的距离变化；

当接收到所述飞行控制台发送的升空指令后，若所述控制芯片超过第一预设时长没有接收到所述飞行控制台发送的所述第一控制指令，则所述控制芯片向所述驱动装置发送第三控制指令，以使得所述驱动装置根据所述第三控制指令控制各所述机翼滑片向所述机翼支架的顶端平台方向收缩；

当所述控制芯片通过所述定位装置监测到所述无人机与所述地面的距离持续大于预设距离的时间超过第二预设时长时，若所述控制芯片没有接收到所述飞行控制台发送的所述第二控制指令，则所述控制芯片向所述驱动装置发送第四控制指令，以使得所述驱动装置根据所述第四控制指令控制各所述机翼滑片全部展开。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述定位装置为卫星定位装置，或者，至少一个设置在所述无人机底部的距离传感器；

当所述距离传感器的数量大于1时，所述控制芯片取各所述距离传感器采集的距离值的均值，作为所述无人机与所述地面的距离。