CN112660366B - 一种无人机测绘飞行稳定控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置公开了一种通过电动伸缩器和活塞相配合，对不同调平空腔内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控的稳定控制装置，其特征在于多个电动伸缩器环置于无人机控制箱内部，且靠近无人机控制箱的中心，无人机控制箱内部开有多个储气腔，推板置于储气腔内部，且通过连杆和电动伸缩器相连接，密封囊体置于储气腔内部，且和推板相接触，多个旋翼杆环置于无人机控制箱的外壁上，旋翼杆内部开有调平空腔，调平空腔通过通孔和密封气囊内部相连通，所述调平空腔内部置有多个加强筋。

Description

一种无人机测绘飞行稳定控制装置
技术领域
本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置涉及一种能够在无人机进行测绘飞行时能够控制姿态稳定的装置，属于无人机技术领域。特别涉及一种通过电动伸缩器和活塞相配合，对不同调平空腔内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控的稳定控制装置。
背景技术
测绘无人机作为一种新的测绘工具，对于一些地形较为复杂，或气候环境较为恶劣的地区开展测绘施工时，采用测绘无人机能够有效降低危险地区的测绘工作开展危险性，而目前对于四旋翼或者是多旋翼的无人机来说其飞行姿态的调控多是通过控制其各个旋翼上桨叶的转速来调平姿态，无人机的运动和姿态调整完全依赖于螺旋桨及时的速度改变以调整力和力矩，姿态控制方式单一，在特殊的复杂飞行状态时难以及时满足对机体姿态的调平，而且无人机桨叶的尺寸越大，越难迅速改变其速度，因此转速式姿态调平方式也限制了无人机所使用的旋翼大小，制约旋翼的改进与发展。
公告号CN110096065A公开了一种四旋翼无人机姿态控制装置，包括激光信号发射端和激光信号接收端，所述激光信号发射端包括激光发射面板，所述激光发射面板的上端面靠近四个角的位置依次设置有第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器和第四激光发射器，所述激光发射面板的上端面正中心设置有定位激光发射器，该姿态控制装置通过控制四旋翼的螺旋桨叶的转速来进行飞行姿态的调控，姿态调控方式单一，变相限制了旋翼桨叶的尺寸。
发明内容
为了改善上述情况，本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置提供了一种通过电动伸缩器和活塞相配合，对不同调平空腔内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控的稳定控制装置。
本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置是这样实现的：本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置由支撑装置和调节装置组成，支撑装置由无人机控制箱、旋翼杆、调平空腔、活塞、储气腔、推板、电动伸缩器、复位弹簧、密封囊体、位置传感器、通孔、限位凸台、进气通道、单向进气阀、单向出气阀、加强筋和出气通道组成，多个电动伸缩器环置于无人机控制箱内部，且靠近无人机控制箱的中心，无人机控制箱内部开有多个储气腔，推板置于储气腔内部，且通过连杆和电动伸缩器相连接，密封囊体置于储气腔内部，且和推板相接触，多个旋翼杆环置于无人机控制箱的外壁上，旋翼杆内部开有调平空腔，调平空腔通过通孔和密封气囊内部相连通，所述调平空腔内部置有多个加强筋，限位凸台置于调平空腔内部，且位于旋翼杆的一端，活塞置于储气腔内部，且和限位凸台相接触，所述活塞上置有位置传感器，所述活塞和储气腔的内壁之间置有复位弹簧，旋翼杆的另一端上开有进气通道，进气通道和储气腔相连通，单向进气阀置于进气通道的口部，旋翼杆的另一端上开有出气通道，出气通道和储气腔相连通，单向出气阀置于出气通道的口部，调节装置由控制板、导线、穿线孔和旋翼主体组成，旋翼主体置于旋翼杆的另一端上，旋翼杆内部开有穿线孔，穿线孔向旋翼杆的两端延伸，且贯穿旋翼杆，控制板置于无人机控制箱内部，导线的一端和控制板相连接，导线的另一端穿过穿线孔和旋翼主体相连接，所述控制板上置有无线信号收发器、信号转换器、数据处理装置和控制器，所述位置传感器和和数据处理装置信号连接，所述无线信号收发器通过数据传输线和信号转换器信号连接，所述信号转换器通过数据传输线和数据处理装置信号连接，所述数据处理装置通过数据传输线和控制器信号连接，所述控制器通过数据传输线分别和电动伸缩器、旋翼主体相连接。
有益效果
一、能够增加无人机姿态调整的方式，避免转速调节不及时的问题，降低旋翼电机的工作负荷。
二、能够自由根据控制器需求调整各个旋翼杆内氦气的充斥体积，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态的调控。
三、变相减轻了无人机的重量。
四、结构简单，方便实用。
五、成本低廉，便于推广。
附图说明
图1本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置的结构示意图；
图2本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置活塞的结构示意图；
图3本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置旋翼主体的结构示意图；
图4本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置旋翼杆的立体结构图；
图5本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置旋翼杆实施例2的结构示意图。
附图中
其中为：无人机控制箱(1)，控制板(2)，导线(3)，旋翼杆(4)，穿线孔(5)，旋翼主体(6)，调平空腔(7)，活塞(8)，储气腔(9)，推板(10)，电动伸缩器(11)，复位弹簧(12)，密封囊体(13)，位置传感器(14)，通孔(15)，限位凸台(16)，进气通道(17)，单向进气阀(18)，单向出气阀(19)，加强筋(20)，出气通道(21)。
具体实施方式：
本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置是这样实现的：本发明一种无人机测绘飞行稳定控制装置由支撑装置和调节装置组成，支撑装置由无人机控制箱(1)、旋翼杆(4)、调平空腔(7)、活塞(8)、储气腔(9)、推板(10)、电动伸缩器(11)、复位弹簧(12)、密封囊体(13)、位置传感器(14)、通孔(15)、限位凸台(16)、进气通道(17)、单向进气阀(18)、单向出气阀(19)、加强筋(20)和出气通道(21)组成，多个电动伸缩器(11)环置于无人机控制箱(1)内部，且靠近无人机控制箱(1)的中心，无人机控制箱(1)内部开有多个储气腔(9)，推板(10)置于储气腔(9)内部，且通过连杆和电动伸缩器(11)相连接，密封囊体(13)置于储气腔(9)内部，且和推板(10)相接触，多个旋翼杆(4)环置于无人机控制箱(1)的外壁上，旋翼杆(4)内部开有调平空腔(7)，调平空腔(7)通过通孔(15)和密封气囊内部相连通，所述调平空腔(7)内部置有多个加强筋(20)，限位凸台(16)置于调平空腔(7)内部，且位于旋翼杆(4)的一端，活塞(8)置于储气腔(9)内部，且和限位凸台(16)相接触，所述活塞(8)上置有位置传感器(14)，所述活塞(8)和储气腔(9)的内壁之间置有复位弹簧(12)，旋翼杆(4)的另一端上开有进气通道(17)，进气通道(17)和储气腔(9)相连通，单向进气阀(18)置于进气通道(17)的口部，旋翼杆(4)的另一端上开有出气通道(21)，出气通道(21)和储气腔(9)相连通，单向出气阀(19)置于出气通道(21)的口部，调节装置由控制板(2)、导线(3)、穿线孔(5)和旋翼主体(6)组成，旋翼主体(6)置于旋翼杆(4)的另一端上，旋翼杆(4)内部开有穿线孔(5)，穿线孔(5)向旋翼杆(4)的两端延伸，且贯穿旋翼杆(4)，控制板(2)置于无人机控制箱(1)内部，导线(3)的一端和控制板(2)相连接，导线(3)的另一端穿过穿线孔(5)和旋翼主体(6)相连接，所述控制板(2)上置有无线信号收发器、信号转换器、数据处理装置和控制器，所述位置传感器(14)和和数据处理装置信号连接，所述无线信号收发器通过数据传输线和信号转换器信号连接，所述信号转换器通过数据传输线和数据处理装置信号连接，所述数据处理装置通过数据传输线和控制器信号连接，所述控制器通过数据传输线分别和电动伸缩器(11)、旋翼主体(6)相连接；所述信号转换器能够接无线信号收发器的信号，并且进行信号转换；所述数据处理装置和信号转换器进行信息交互，所述数据处理装置内存储有计算机可读存储介质；
该计算机可读存储介质被执行时实现以下步骤：对接收到外部信号进行数据处理，并且将处理的信息传递给控制器；
所述控制器和数据处理装置进行信息交互；数据处理装置由处理组件和存储器组成；处理组件控制数据处理装置的整体操作；处理组件可以包括一个或至少两个处理器来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤；
存储器被配置为存储各种类型的数据以支持数据处理装置的操作。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。所述信号转换器为目前通用的将电信号转化成数字信号转换器。
控制器可以被一个或至少两个应用专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子组件实现，用于执行数据处理装置的指令。
使用时，将无人机控制箱(1)安装固定在无人机上，将氦气充入到密封气囊中，无线信号收发器和无人机控制系统信号连接，当无人机在飞行时，通过无人机控制系统发射控制信号，无线信号收发器接收到信号，并且将信号传递给信号转换器，信号转换器对接收到的信号进行模数转换，然后将数字信号传递给数据处理装置，数据处理装置根据内部存储的计算机可度存储介质进行数据处理，通过控制器控制旋翼主体(6)启动，辅助无人机进行飞行；
无人机通过自身的陀螺仪感应机体的偏移角度，当发生偏移时，通过无人机控制系统发射控制信号，无线信号收发器接收到信号，并且将信号传递给信号转换器，信号转换器对接收到的信号进行模数转换，然后将数字信号传递给数据处理装置，数据处理装置根据内部存储的计算机可度存储介质进行数据处理，通过控制器控制各个电动伸缩器(11)进行不同程度的伸展，电动伸缩器(11)推动推板(10)向通孔(15)的方向移动，从而将密封气囊内部的氦气通过通孔(15)充入到储气腔(9)内部，氦气推动活塞(8)进行移动，将储气腔(9)原有的空气通过出气通道(21)排出，从而根据控制器需求调整各个旋翼杆(4)内氦气的充斥体积，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态的调控，活塞(8)内部的位置传感器(14)将信号传递给数据处理装置，数据处理装置将信号传递给信号转换器，信号转换器对接收到的信号进行模数转换，然后将信号通过无线信号收发器传递给无人机控制系统，以此形成对氦气充气体积的反馈，以便控制器精准控制姿态调平精度；
所述电动伸缩器(11)和活塞(8)相配合，对不同调平空腔(7)内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆(4)的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控。所述调平空腔(7)内部置有多个加强筋(20)的设计，能增强旋翼杆(4)的抗压性能，避免旋翼杆(4)断裂；所述活塞(8)上置有位置传感器(14)的设计，能够通过位置传感器(14)对位置的反馈从而能够形成对氦气充气体积的反馈，以便控制器精准控制姿态调平精度；
所述活塞(8)和储气腔(9)的内壁之间置有复位弹簧(12)的设计，能够通过复位弹簧(12)的弹性应力对活塞(8)上受到的气流力进行抵撑，避免活塞(8)滑动过快造成磨损，同时，当电动伸缩器(11)进行收缩时，复位弹簧(12)能够推动活塞(8)复位，以便于下次使用；所述密封气囊的设计，能够对氦气进行收集，保证氦气的密封性，避免氦气从中漏出；所述限位凸台(16)的设计，能够使得活塞(8)和通孔(15)之间留有空隙，避免活塞(8)贴合堵塞通孔(15)，对氦气的流通造成影响；所述将氦气充入到密封气囊中的设计，氦气的密度小于空气的密度，从而能够辅助减轻稳定控制装置整体的重量，进而辅助无人机进行飞行；
所述电动伸缩器(11)和活塞(8)相配合的设计，使用时，电动伸缩器(11)推动推板(10)向通孔(15)的方向移动，推板(10)推动密封气囊进行收缩，使得密封气囊将内部的氦气通过通孔(15)输送至调平空腔(7)内部，同时对调平空腔(7)内部的活塞(8)进行推动，从而通过调平空腔(7)内部氦气的比例对每个旋翼杆(4)的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态的调控；
达到通过电动伸缩器(11)和活塞(8)相配合，对不同调平空腔(7)内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆(4)的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控的目的。

Claims (8)

1.一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征是：多个电动伸缩器环置于无人机控制箱内部，且靠近无人机控制箱的中心，无人机控制箱内部开有多个储气腔，推板置于储气腔内部，且通过连杆和电动伸缩器相连接，密封囊体置于储气腔内部，且和推板相接触，多个旋翼杆环置于无人机控制箱的外壁上，旋翼杆内部开有调平空腔，调平空腔通过通孔和密封气囊内部相连通，限位凸台置于调平空腔内部，且位于旋翼杆的一端，活塞置于储气腔内部，且和限位凸台相接触，所述活塞上置有位置传感器，旋翼杆的另一端上开有进气通道，进气通道和储气腔相连通，单向进气阀置于进气通道的口部，旋翼杆的另一端上开有出气通道，出气通道和储气腔相连通，单向出气阀置于出气通道的口部，旋翼主体置于旋翼杆的另一端上，旋翼杆内部开有穿线孔，穿线孔向旋翼杆的两端延伸，且贯穿旋翼杆，控制板置于无人机控制箱内部，导线的一端和控制板相连接，导线的另一端穿过穿线孔和旋翼主体相连接，所述控制板上置有无线信号收发器、信号转换器、数据处理装置和控制器，所述位置传感器和和数据处理装置信号连接，所述无线信号收发器通过数据传输线和信号转换器信号连接，所述信号转换器通过数据传输线和数据处理装置信号连接，所述数据处理装置通过数据传输线和控制器信号连接，所述控制器通过数据传输线分别和电动伸缩器、旋翼主体相连接；所述信号转换器能够接无线信号收发器的信号，并且进行信号转换；所述数据处理装置和信号转换器进行信息交互，所述数据处理装置内存储有计算机可读存储介质；该计算机可读存储介质被执行时实现以下步骤：对接收到外部信号进行数据处理，并且将处理的信息传递给控制器，所述电动伸缩器推动推板向通孔的方向移动，从而将密封气囊内部的氦气通过通孔充入到储气腔内部，氦气推动活塞进行移动，将储气腔原有的空气通过出气通道排出，从而根据控制器需求调整各个旋翼杆内氦气的充斥体积，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态的调控。
2.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于所述电动伸缩器和活塞相配合，对不同调平空腔内部的氦气体积进行调节，从而对每个旋翼杆的沉降高度进行调节，在不干预旋翼转速的情况下及时进行姿态调控。
3.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于所述活塞和储气腔的内壁之间置有复位弹簧的设计，能够通过复位弹簧的弹性应力对活塞上受到的气流力进行抵撑，避免活塞滑动过快造成磨损，同时，当电动伸缩器进行收缩时，复位弹簧能够推动活塞复位。
4.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于所述密封气囊的设计，能够对氦气进行收集，保证氦气的密封性，避免氦气从中漏出。
5.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于所述限位凸台的设计，能够使得活塞和通孔之间留有空隙，避免活塞贴合堵塞通孔，对氦气的流通造成影响。
6.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于将氦气充入到密封气囊中的设计，氦气的密度小于空气的密度，从而能够辅助减轻稳定控制装置整体的重量，进而辅助无人机进行飞行。
7.根据权利要求1所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于使用时，将无人机控制箱安装固定在无人机上，将氦气充入到密封气囊中，无线信号收发器和无人机控制系统信号连接，当无人机在飞行时，通过无人机控制系统发射控制信号，无线信号收发器接收到信号，并且将信号传递给信号转换器，信号转换器对接收到的信号进行模数转换，然后将数字信号传递给数据处理装置，数据处理装置根据内部存储的计算机可度存储介质进行数据处理，通过控制器控制旋翼主体启动，辅助无人机进行飞行。
8.根据权利要求1或2所述的一种无人机测绘飞行稳定控制装置，其特征在于所述调平空腔内部置有多个加强筋。
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