CN111976957B - 一种基于5g的飞行器避障装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于5G的飞行器避障装置，包括飞行器本体以及与飞行器本体连接的避障装置，所述飞行器本体外向延伸设有旋翼杆，并在旋翼杆的上端设有旋翼，该旋翼与飞行器本体内部的减速电机电性连接；所述避障装置包括基座、防撞外壳，所述防撞外壳安装在基座上，并通过基座固定在飞行器本体的外侧，且防撞外壳包裹飞行器本体设置，所述基座下端螺栓固定有旋转机构，并在旋转机构上装配有摄像头。本发明能够对飞行器飞行过程中是否存在障碍物进行判断，避免飞行中撞击到障碍物而导致损坏。

Description

一种基于5G的飞行器避障装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种基于5G的飞行器避障装置及其控制方法。

背景技术

随着无人机技术迅速发展，无人机的应用领域也越来越多，除了航拍航测等传统的应用场景，目前无人机已广泛应用于室内巡逻，仓储物流等空间狭小的场所，大多无人机在高速向前飞行过程中是不知道前方是否有障碍物的，遇到障碍物时因无法观测到障碍物而会撞击障碍物，或因观测到障碍物的距离太小且飞机自身飞行速度过快，刹车不及时从而撞击障碍物，从而导致螺旋桨折断甚至机臂断裂，最终炸机。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决上述存在的技术问题，提供一种基于5G的飞行器避障装置，能够对飞行器飞行过程中是否存在障碍物进行判断，避免飞行中撞击到障碍物而导致损坏。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于5G的飞行器避障装置，包括飞行器本体以及与飞行器本体连接的避障装置，所述飞行器本体外向延伸设有旋翼杆，并在旋翼杆的上端设有旋翼，该旋翼与飞行器本体内部的减速电机电性连接；所述避障装置包括基座、防撞外壳，所述防撞外壳安装在基座上，并通过基座固定在飞行器本体的外侧，且防撞外壳包裹飞行器本体设置，所述基座下端螺栓固定有旋转机构，并在旋转机构上装配有摄像头；所述基座内部设有电源模块、超声波发射模块、超声波接收模块、控制模块、计算分析模块以及网络传输模块，所述电源模块与减速电机电性连接，所述超声波发射模块、超声波接收模块分别与控制模块、计算分析模块信号连接，所述摄像头与网络传输模块数据连接。

在某些优选实施例中，所述飞行器本体下端设有装配基座的安装杆，安装杆朝向基座的端面内陷设有锁止槽，所述基座正对锁止槽的位置装配有锁止壳，锁止壳内部设有锁止块及第一弹性件，所述锁止块通过第一弹性件产生的形变力扣合到锁止槽内并将基座固定在飞行器本体下端。

在某些优选实施例中，所述锁止槽呈L形，锁止块伸入锁止槽内部并位于前端的位置设有限位块，并设有用于放置限位块的第一切槽，所述限位块位于第一切槽内的部位设有第二切槽，并在第二切槽内设有第二弹性件，且限位块两端突出锁止块形成凸耳，其凸耳外部设有插销，该插销贯穿凸耳、锁止块以及第二弹性件，从而使锁止块与限位块形成与锁止槽相匹配的L形，并将限位块扣入到锁止槽内部。

在某些优选实施例中，所述旋转机构包括第一旋转件、第二旋转件，所述第一旋转件呈一端带敞口的腔体结构，其敞口朝下装配在基座下端，所述第一旋转件内部底面朝向敞口处延伸设有旋转座，旋转座外表面设有锯齿状的第一凸起，所述第二旋转件活动装配在第一旋转件上，其上端面设有与旋转座相配合的限位座，限位座外表面设有与第一凸起啮合连接的第二凸起，所述旋转座与限位座同轴心贯穿设置有旋转轴，所述旋转轴通过设置的锁紧块固定在限位座上并与飞行器本体内部的电源模块电性连接，所述摄像头固定装配第二旋转件上，并通过旋转轴的带动使摄像头绕第二旋转件的轴心转动。

在某些优选实施例中，所述第二旋转件朝向第一旋转件的端面其边沿位置以旋转轴为中心线向上延伸阵列分布有转动凸起，所述转动凸起伸入至第一旋转件设置的导向槽内。

在某些优选实施例中，所述防撞外壳包括从外至内设置的撞击板及缓冲板，所述缓冲板固定在基座朝外延伸并呈圆周阵列分布的支撑杆上，所述撞击板活动装配在缓冲板上。

在某些优选实施例中，所述缓冲板套设在基座外部，其内表面设有与支撑杆相匹配的滑槽，滑槽外部位于支撑杆上下两端的位置贯穿设有固定缓冲板的固定块。

在某些优选实施例中，所述撞击板朝向缓冲板的端面设有安装轴，该安装轴穿过缓冲板设置的安装孔的一端装配有螺母，其位于撞击板与缓冲板之间的部位套设有第三弹性件。

在某些优选实施例中，所述撞击板以基座为轴心圆周阵列分割成相同大小及形状的若干撞击板并包围缓冲板设置。

一种飞行器避障装置的控制方法，包括如下步骤：

S1.飞行器飞行时由超声波发射模块发射超声波信号，同时通过超声波接收模块接收由超声波反射回来的信号；

S2.计算分析模块对超声波接收模块收到的信号进行分析计算，获取无人机飞行位置的空间信息，同时通过摄像头捕捉影响，并将空间信息影像通过网络传输模块实时传输到外界监测装置上；

S3.计算分析模块通过接收到的超声波信号判断空间中是否存在对无人机飞行造成阻碍的障碍物以及该障碍物距离是否超出预设的空间距离；

S4.若计算分析模块判断空间内存在超出预设空间距离的障碍物时会向外界监测装置发出警告，并将数据传到控制模块中，同时控制模块做出反应并通过控制电源模块，使电源模块启动减速电机先降低飞行器的飞行速度；

S5.摄像模块与摄像头实时传输飞行位置及影像，并通过外界监测装置对飞行器发送飞行指令。

与现有技术相比具有的有益效果为：本发明飞行器在飞行过程中通过释放超声波方式来反馈位置中是否存在障碍物，同时摄像头能够对外部环境实时监测，并通过网络传输模块将数据传到外部监测装置，从而能够对飞行器飞行过程中是否存在障碍物进行判断并发出警报，避免飞行中撞击到障碍物而导致损坏。

进一步的，当判断前方存在障碍物时通过减速电机会将飞行器的速度降下来，使飞行器有足够的操作距离。

更进一步的，避障装置与飞行器都是独立的，避障装置通过设置的基座紧固的安装在飞行器设置的锁止槽中，在保证装配稳固性的同时能够便于避障装置的更换，而且摄像头与旋转机构连接并装配在基座上，通过旋转机构能够避免摄像头旋转时发生卡顿的现象，保证摄像头360度精确的旋转；同时基座上设置的由撞击板及缓冲板组成的防撞外壳能够避免在撞击障碍物的情况下飞行器造成的损坏，保护飞行器的飞行安全。

同时本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践到。

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是本发明所述飞行器本体与避障装置装配图图。

图2是本发明所述飞行器避障装置轴侧图。

图3是本发明所述飞行器本体与避障装置装配图。

图4是图3中的局部放大图。

图5是本发明所述旋转机构分解图。

图6是本发明所述第一旋转件结构图。

图7是本发明所述飞行器本体与避障装置剖面图。

附图说明：1、飞行器本体；2、旋翼杆；3、旋翼；4、基座；5、防撞外壳；501、撞击板；502、缓冲板；6、旋转机构；601、第一旋转件；602、第二旋转件；603、旋转座；604、限位座；605、旋转轴；606、锁紧块；607、转动凸起；608、导向槽；7、摄像头；8、安装杆；9、锁止壳；10、锁止块；11、限位块；12、插销；13、支撑杆；14、安装轴；15、螺母。

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。

在发明中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”等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，因此不能理解为对发明的限制；术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

本发明在具体实施如下：如图1-7所示的一种基于5G的飞行器避障装置，包括飞行器本体1以及与飞行器本体连接的避障装置，飞行器本体1外向延伸设有旋翼杆2，并在旋翼杆2的上端设有旋翼3，该旋翼3与飞行器本体1内部的减速电机电性连接；避障装置包括基座4、防撞外壳5，防撞外壳5安装在基座4上，并通过基座4固定在飞行器本体1的外侧，且防撞外壳5包裹飞行器本体1设置，基座4下端螺栓固定有旋转机构6，并在旋转机构6上装配有摄像头7；基座4内部设有电源模块、超声波发射模块、超声波接收模块、控制模块、计算分析模块以及网络传输模块，电源模块与减速电机电性连接，超声波发射模块、超声波接收模块分别与控制模块、计算分析模块信号连接，摄像头与网络传输模块数据连接。

在本实施例中，飞行器本体1下端设有装配基座4的安装杆8，安装杆8朝向基座4的端面内陷设有锁止槽，基座4正对锁止槽的位置装配有锁止壳9，锁止壳9内部设有锁止块10及第一弹性件，第一弹性件采用复位弹簧，锁止块9通过第一弹性件产生的形变力扣合到锁止槽内并将基座4固定在飞行器本体1下端，具体的，锁止槽呈L形，锁止块10伸入锁止槽内部并位于前端的位置设有限位块11，并设有用于放置限位块11的第一切槽，限位块11位于第一切槽内的部位设有第二切槽，并在第二切槽内设有第二弹性件，第二弹性件采用扭簧，且限位块11两端突出锁止块10形成凸耳，其凸耳外部设有插销12，该插销12贯穿凸耳、锁止块10以及第二弹性件，从而使锁止块10与限位块11形成与锁止槽相匹配的L形，并将限位块11扣入到锁止槽内部。

在本实施例中，旋转机构6包括第一旋转件601、第二旋转件602，第一旋转件601呈一端带敞口的腔体结构，其敞口朝下装配在基座4下端，第一旋转件601内部底面朝向敞口处延伸设有旋转座603，旋转座603外表面设有锯齿状的第一凸起，第二旋转件602活动装配在第一旋转件601上，其上端面设有与旋转座603相配合的限位座604，限位座604外表面设有与第一凸起啮合连接的第二凸起，旋转座603与限位座604同轴心贯穿设置有旋转轴605，旋转轴605通过设置的锁紧块606固定在限位座604上并与飞行器本体1内部的电源模块电性连接，摄像头7固定装配第二旋转件602上，并通过旋转轴605的带动使摄像头7绕第二旋转件602的轴心转动，进一步的的，第二旋转件602朝向第一旋转件601的端面其边沿位置以旋转轴605为中心线向上延伸阵列分布有转动凸起607，转动凸起伸入至第一旋转件601设置的导向槽608内，当第二旋转件602围绕第一旋转件601转动时，转动凸起607会卡入到导向槽608，从而提高旋转的精度。

在本实施例中，防撞外壳5包括从外至内设置的撞击板501及缓冲板502，缓冲板502固定在基座4朝外延伸并呈圆周阵列分布的支撑杆13上，撞击板501活动装配在缓冲板502上，具体的，缓冲板502套设在基座4外部，其内表面设有与支撑杆13相匹配的滑槽，滑槽外部位于支撑杆13上下两端的位置贯穿设有固定缓冲板502的固定块，同时，撞击板501朝向缓冲板502的端面设有安装轴14，该安装轴14穿过缓冲板502设置的安装孔的一端装配有螺母15，其位于撞击板501与缓冲板502之间的部位套设有第三弹性件，第三弹性件采用复位弹簧；具体的，撞击板501以基座4为轴心圆周阵列分割成相同大小及形状的2块撞击板501并包围缓冲板502设置。

本发明实施方式中飞行器在飞行过程中通过释放超声波方式来反馈位置中是否存在障碍物，同时摄像头7能够对外部环境实时监测，并通过网络传输模块将数据传到外部监测装置，从而能够对飞行器飞行过程中是否存在障碍物进行判断并发出警报，避免飞行中撞击到障碍物而导致损坏。

进一步的，当判断前方存在障碍物时通过减速电机会将飞行器的速度降下来，使飞行器有足够的操作距离。

更进一步的，避障装置与飞行器都是独立的，避障装置通过设置的基座4紧固的安装在飞行器设置的锁止槽中，在保证装配稳固性的同时能够便于避障装置的更换，而且摄像头7与旋转机构6连接并装配在基座4上，通过旋转机构6能够避免摄像头7旋转时发生卡顿的现象，保证摄像头7360度精确的旋转；同时基座4上设置的由撞击板501及缓冲板502组成的防撞外壳5能够避免在撞击障碍物的情况下飞行器造成的损坏，保护飞行器的飞行安全。

一种飞行器避障装置的控制方法，包括如下步骤：

S1.飞行器飞行时由超声波发射模块发射超声波信号，同时通过超声波接收模块接收由超声波反射回来的信号；

S2.计算分析模块对超声波接收模块收到的信号进行分析计算，获取无人机飞行位置的空间信息，同时通过摄像头捕捉影响，并将空间信息影像通过网络传输模块实时传输到外界监测装置上；

S3.计算分析模块通过接收到的超声波信号判断空间中是否存在对无人机飞行造成阻碍的障碍物以及该障碍物距离是否超出预设的空间距离；

S4.若计算分析模块判断空间内存在超出预设空间距离的障碍物时会向外界监测装置发出警告，并将数据传到控制模块中，同时控制模块做出反应并通过控制电源模块，使电源模块启动减速电机先降低飞行器的飞行速度；

S5.摄像模块与摄像头实时传输飞行位置及影像，并通过外界监测装置对飞行器发送飞行指令。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于5G的飞行器避障装置，其特征在于：包括飞行器本体以及与飞行器本体连接的避障装置，所述飞行器本体外向延伸设有旋翼杆，并在旋翼杆的上端设有旋翼，该旋翼与飞行器本体内部的减速电机电性连接；所述避障装置包括基座、防撞外壳，所述防撞外壳安装在基座上，并通过基座固定在飞行器本体的外侧，且防撞外壳包裹飞行器本体设置，所述基座下端螺栓固定有旋转机构，并在旋转机构上装配有摄像头；所述基座内部设有电源模块、超声波发射模块、超声波接收模块、控制模块、计算分析模块以及网络传输模块，所述电源模块与减速电机电性连接，所述超声波发射模块、超声波接收模块分别与控制模块、计算分析模块信号连接，所述摄像头与网络传输模块数据连接；

所述旋转机构包括第一旋转件、第二旋转件，所述第一旋转件呈一端带敞口的腔体结构，其敞口朝下装配在基座下端，所述第一旋转件内部底面朝向敞口处延伸设有旋转座，旋转座外表面设有锯齿状的第一凸起，所述第二旋转件活动装配在第一旋转件上，其上端面设有与旋转座相配合的限位座，限位座外表面设有与第一凸起啮合连接的第二凸起，所述旋转座与限位座同轴心贯穿设置有旋转轴，所述旋转轴通过设置的锁紧块固定在限位座上并与飞行器本体内部的电源模块电性连接，所述摄像头固定装配第二旋转件上，并通过旋转轴的带动使摄像头绕第二旋转件的轴心转动；

所述第二旋转件朝向第一旋转件的端面其边沿位置以旋转轴为中心线向上延伸阵列分布有转动凸起，所述转动凸起伸入至第一旋转件设置的导向槽内；

所述飞行器本体下端设有装配基座的安装杆，安装杆朝向基座的端面内陷设有锁止槽，所述基座正对锁止槽的位置装配有锁止壳，锁止壳内部设有锁止块及第一弹性件，所述锁止块通过第一弹性件产生的形变力扣合到锁止槽内并将基座固定在飞行器本体下端；

所述锁止槽呈L形，锁止块伸入锁止槽内部并位于前端的位置设有限位块，并设有用于放置限位块的第一切槽，所述限位块位于第一切槽内的部位设有第二切槽，并在第二切槽内设有第二弹性件，且限位块两端突出锁止块形成凸耳，其凸耳外部设有插销，该插销贯穿凸耳、锁止块以及第二弹性件，从而使锁止块与限位块形成与锁止槽相匹配的L形，并将限位块扣入到锁止槽内部。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G的飞行器避障装置，其特征在于：所述防撞外壳包括从外至内设置的撞击板及缓冲板，所述缓冲板固定在基座朝外延伸并呈圆周阵列分布的支撑杆上，所述撞击板活动装配在缓冲板上。

3.根据权利要求2所述的一种基于5G的飞行器避障装置，其特征在于：所述缓冲板套设在基座外部，其内表面设有与支撑杆相匹配的滑槽，滑槽外部位于支撑杆上下两端的位置贯穿设有固定缓冲板的固定块。

4.根据权利要求3所述的一种基于5G的飞行器避障装置，其特征在于：所述撞击板朝向缓冲板的端面设有安装轴，该安装轴穿过缓冲板设置的安装孔的一端装配有螺母，其位于撞击板与缓冲板之间的部位套设有第三弹性件。

5.根据权利要求4所述的一种基于5G的飞行器避障装置，其特征在于：所述撞击板以基座为轴心圆周阵列分割成相同大小及形状的若干撞击板并包围缓冲板设置。

6.一种飞行器避障装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1.飞行器飞行时由超声波发射模块发射超声波信号，同时通过超声波接收模块接收由超声波反射回来的信号；

S2.计算分析模块对超声波接收模块收到的信号进行分析计算，获取无人机飞行位置的空间信息，同时通过摄像头捕捉影响，并将空间信息影像通过网络传输模块实时传输到外界监测装置上；

S3.计算分析模块通过接收到的超声波信号判断空间中是否存在对无人机飞行造成阻碍的障碍物以及该障碍物距离是否超出预设的空间距离；

S4.若计算分析模块判断空间内存在超出预设空间距离的障碍物时会向外界监测装置发出警告，并将数据传到控制模块中，同时控制模块做出反应并通过控制电源模块，使电源模块启动减速电机先降低飞行器的飞行速度；

S5.摄像模块与摄像头实时传输飞行位置及影像，并通过外界监测装置对飞行器发送飞行指令。

Images