CN114326797A - 一种无人机自动称重及稳定系统 - Google Patents

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李万军
褚宛露
李明
李立新
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Abstract

本发明公开了一种无人机自动称重及稳定系统,涉及无人机技术领域,包括转速检测单元、稳定控制单元和中央计算单元,所述转速检测单元用于对旋翼旋转时的转速进行测量;所述稳定控制单元用于对无人机伸缩式的旋翼支架的长度进行调整,且旋翼支架的长度为多级式调节;所述中央计算单元用于当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节。本发明实现对无人机挂载货物的称重,称重方便且准确,同时可实现对无人机稳定性的调节。

Description

一种无人机自动称重及稳定系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,具体涉及一种无人机自动称重及稳定系统。
背景技术
当前,无人机已广泛应用在各个领域,如物流运输领域、农业领域等,在物流运输领域通过无人机进行包裹的配送,在农业领域通过无人机进行农药的喷洒,从而极大地提升相关领域的工作效率。
当使用无人机作业进行货物装载时,均需要对无人机装载的货物是否超过无人机最大载荷进行确认,从而确保无人机的飞行安全。
当前,在对无人机装载的货物进行称重时,常见的方式是在无人机的脚架下方设置压力传感器,当无人机装载货物完成后将无人机放置于地面,基于压力传感器生成的压力信号,进而计算得到无人机装载货物的重量,但受地面平整性的影响,此种称重方式竟然导致对于无人机的称重不够准确。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种无人机自动称重及稳定系统,实现对无人机挂载货物的称重,称重方便且准确,同时可实现对无人机稳定性的调节。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是,包括:
转速检测单元,所述转速检测单元包括设置于无人机旋翼处的转速传感器,所述转速检测单元用于对旋翼旋转时的转速进行测量;
稳定控制单元,所述稳定控制单元用于对无人机伸缩式的旋翼支架的长度进行调整,且旋翼支架的长度为多级式调节;
中央计算单元,所述中央计算单元用于当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节。
在上述技术方案的基础上,
所述中央计算单元中包括神经网络模型;
所述神经网络模型用于根据转速检测单元测得的旋翼转速,然后基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,自动得到无人机当前挂载货物的重量。
在上述技术方案的基础上,所述旋翼转速货物重量关系表的制定过程为:
在无人机上依次挂载不同已知重量的货物,并调整货物的挂载位置以使无人机处于水平状态,然后通过转速检测单元获取无人机其中一旋翼的转速,生成旋翼转速货物重量关系表。
在上述技术方案的基础上,
所述无人机旋翼支架的长度进行调整后包括第一长度、第二长度和第三长度;
所述第一长度、第二长度和第三长度依次增长。
在上述技术方案的基础上,所述基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,具体为:
当得到的无人机当前挂载货物重量小于第一预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第一长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第一预设重量,小于第二预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第二长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第二预设重量,小于第三预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第三长度。
在上述技术方案的基础上,
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第三预设重量,小于无人机最大载重量时,无人机紧急落地并发出警报。
在上述技术方案的基础上,
所述转速检测单元包括多个转速传感器;
所述无人机的每个旋翼处均设置有转速传感器。
在上述技术方案的基础上,所述当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,具体步骤包括:
当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元中每个转速传感器测得的旋翼转速;
在获取的旋翼转速中选取最大的旋翼转速,然后比对旋翼转速货物重量关系表,对应的得到货物重量。
在上述技术方案的基础上,所述中央计算单元还用于将得到的无人机当前挂载货物的重量发送至后台服务器,并在后台服务器的屏幕上进行显示。
在上述技术方案的基础上,所述无人机上设置有水平仪,当无人机处于悬停状态时,若基于水平仪测得无人机处于水平状态,则中央计算单元驱使转速检测单元工作,以对旋翼转速进行测量。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过在无人机上设置转速检测单元,当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,即基于旋翼转速实现对无人机挂载货物的称重,称重方便且准确,同时基于货物的重量对应调节旋翼支架的长度,实现对无人机稳定性的调节。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种无人机自动称重及稳定系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种无人机自动称重及稳定系统,通过在无人机上设置转速检测单元,当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,即基于旋翼转速实现对无人机挂载货物的称重,称重方便且准确,同时基于货物的重量对应调节旋翼支架的长度,实现对无人机稳定性的调节。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。
参见图1所示,本发明实施例提供的一种无人机自动称重及稳定系统,包括转速检测单元、稳定控制单元和中央计算单元。
转速检测单元包括设置于无人机旋翼处的转速传感器,转速检测单元用于对旋翼旋转时的转速进行测量。即在无人机的旋翼处设置转速传感器,当无人机升空时,实现对旋翼转速的测量。
稳定控制单元用于对无人机伸缩式的旋翼支架的长度进行调整,且旋翼支架的长度为多级式调节。即旋翼支架为可伸缩式套筒结构,无人机旋翼支架的长度进行调整后包括第一长度、第二长度和第三长度;第一长度、第二长度和第三长度依次增长,且旋翼支架每调整一长度口可锁死固定,锁死固定可采用插销进行。旋翼支架的长度调节可通过手动调节进行,或电机自动调节进行。改变旋翼支架的长度,相当于对无人机的平衡臂长度进行改变,从而改变无人机的稳定性,且旋翼支架的长度越长,无人机的稳定性越高。
当为手动调节时,则当得到无人机当前挂载货物的重量后,无人机自动落地,以语音方式进行需调节长度提示;当为自动调节时,则当得到无人机当前挂载货物的重量后,在空中自动进行或落地后自动进行。
中央计算单元用于当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节。即根据无人机的旋翼转速得到无人机挂载货物的重量,然后根据货物重量对旋翼支架的长度进行调节,保证无人机飞行的稳定性。
本发明实施例中,中央计算单元中包括神经网络模型,神经网络模型用于根据转速检测单元测得的旋翼转速,然后基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,自动得到无人机当前挂载货物的重量。旋翼转速货物重量关系表的制定过程为:在无人机上依次挂载不同已知重量的货物,并调整货物的挂载位置以使无人机处于水平状态,然后通过转速检测单元获取无人机其中一旋翼的转速,生成旋翼转速货物重量关系表。
旋翼转速与无人机上挂载货物重量之间可能不会正比例关系,故需要在无人机上挂载不同已知重量的货物,然后进行旋翼转速的测量,从而得到旋翼转速货物重量关系表。同时,为减轻旋翼转速货物重量关系表制表的工作量,旋翼转速货物重量关系表可以仅包括常见重量,以及常见重量对应的旋翼转速。
本发明实施例中,基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,具体为:
当得到的无人机当前挂载货物重量小于第一预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第一长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第一预设重量,小于第二预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第二长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第二预设重量,小于第三预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第三长度。
对于本发明实施例中第一预设重量、第二预设重量和第三预设重量的实际取值,可根据实际工作经验进行调整,但总体坚持无人机当前挂载货物重量越重,旋翼支架的长度越长原则。
本发明实施例中当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第三预设重量,小于无人机最大载重量时,无人机紧急落地并发出警报。无人机存在最大载重量,当无人机挂载的货物大于或等于无人机的最大载重量时,无人机便无法起飞;但当无人机挂载的货物重量略小于最大载重量时,无人机此时虽能起飞,但存在较大的飞行安全隐患,因此本发明通过设置第三预设重量,当无人机当前挂载货物重量大于等于第三预设重量,小于无人机最大载重量时,则无人机紧急落地并发出警报,避免无人机在临界状态起飞,有效保证无人机的飞行安全。
本发明实施例中,转速检测单元包括多个转速传感器;无人机的每个旋翼处均设置有转速传感器。当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,具体步骤包括:
当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元中每个转速传感器测得的旋翼转速;
在获取的旋翼转速中选取最大的旋翼转速,然后比对旋翼转速货物重量关系表,对应的得到货物重量。
在实际的测量过程中,无人机每个旋翼的转速不可能完全一模一样,故本发明在获取的旋翼转速中选取最大的旋翼转速,然后比对旋翼转速货物重量关系表,保证测得的货物重量不会小于无人机实际挂载的货物重量,进而根据测得的货物重量调整旋翼支架的长度,确保无人机的飞行安全。
本发明实施例中,中央计算单元还用于将得到的无人机当前挂载货物的重量发送至后台服务器,并在后台服务器的屏幕上进行显示。无人机上设置有水平仪,当无人机处于悬停状态时,若基于水平仪测得无人机处于水平状态,则中央计算单元驱使转速检测单元工作,以对旋翼转速进行测量。
本发明实施例的无人机自动称重及稳定系统,通过在无人机上设置转速检测单元,当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,即基于旋翼转速实现对无人机挂载货物的称重,称重方便且准确,同时基于货物的重量对应调节旋翼支架的长度,实现对无人机稳定性的调节。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”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,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个………”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于,包括:
转速检测单元,所述转速检测单元包括设置于无人机旋翼处的转速传感器,所述转速检测单元用于对旋翼旋转时的转速进行测量;
稳定控制单元,所述稳定控制单元用于对无人机伸缩式的旋翼支架的长度进行调整,且旋翼支架的长度为多级式调节;
中央计算单元,所述中央计算单元用于当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,以及基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节。
2.如权利要求1所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:
所述中央计算单元中包括神经网络模型;
所述神经网络模型用于根据转速检测单元测得的旋翼转速,然后基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,自动得到无人机当前挂载货物的重量。
3.如权利要求2所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于,所述旋翼转速货物重量关系表的制定过程为:
在无人机上依次挂载不同已知重量的货物,并调整货物的挂载位置以使无人机处于水平状态,然后通过转速检测单元获取无人机其中一旋翼的转速,生成旋翼转速货物重量关系表。
4.如权利要求1所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:
所述无人机旋翼支架的长度进行调整后包括第一长度、第二长度和第三长度;
所述第一长度、第二长度和第三长度依次增长。
5.如权利要求4所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于,所述基于得到的无人机当前挂载货物重量,驱使稳定控制单元工作以对旋翼支架的长度进行调节,具体为:
当得到的无人机当前挂载货物重量小于第一预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第一长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第一预设重量,小于第二预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第二长度;
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第二预设重量,小于第三预设重量时,中央计算单元驱使稳定控制单元工作对旋翼支架的长度进行调节,调节旋翼支架的长度为第三长度。
6.如权利要求4所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:
当得到的无人机当前挂载货物重量大于等于第三预设重量,小于无人机最大载重量时,无人机紧急落地并发出警报。
7.如权利要求1所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:
所述转速检测单元包括多个转速传感器;
所述无人机的每个旋翼处均设置有转速传感器。
8.如权利要求7所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于,所述当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元测得的旋翼转速,并基于预先制定的旋翼转速货物重量关系表,得到无人机当前挂载货物的重量,具体步骤包括:
当无人机处于悬停状态时,获取转速检测单元中每个转速传感器测得的旋翼转速;
在获取的旋翼转速中选取最大的旋翼转速,然后比对旋翼转速货物重量关系表,对应的得到货物重量。
9.如权利要求1所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:所述中央计算单元还用于将得到的无人机当前挂载货物的重量发送至后台服务器,并在后台服务器的屏幕上进行显示。
10.如权利要求1所述的一种无人机自动称重及稳定系统,其特征在于:所述无人机上设置有水平仪,当无人机处于悬停状态时,若基于水平仪测得无人机处于水平状态,则中央计算单元驱使转速检测单元工作,以对旋翼转速进行测量。
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