CN203767073U - 一种四旋翼飞行器的保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种四旋翼飞行器的保护装置，该保护装置包括：机架，机架的底面设置有三个呈正三角形排列的反射型光电传感器，机架的每个侧面以及顶面上分别设置有反射型光电传感器，与每个反射型光电传感器信号连接的反射型光电传感器驱动电路，与反射型光电传感器驱动电路连接的板载控制芯片，在反射型光电传感器反馈回的信号小于设定值时，板载控制芯片发出警报。本实用新型的有益效果是：为四旋翼飞行器提供一种防坠机、撞机的廉价、可靠的优良的保护装置。可以大大减少由于操作不当引起的坠机和撞机带来的损失。为自主飞行的四旋翼飞行器提供了一种监测近距离障碍物的保护装置。使得自主飞行器可以自行的避开障碍物以及自行的起飞降落。

Description

一种四旋翼飞行器的保护装置

技术领域

本实用新型涉及飞行器保护装置的技术领域，尤其是一种四旋翼飞行器的保护装置。

背景技术

目前，公知的四旋翼飞行器保护装置有两种。

一种是通过巧妙地增加机械结构，使飞行器在与障碍物碰撞或者在失控落地时，对飞行器的器件在一定程度上起到一个保护作用，例如南京信息工程大学的学生发明的一种带球型保护罩的四旋翼无人飞行器，顾名思义他们就是把飞行器机身设计在球星保护网中，起到保护作用，再如深圳市哈伯森科技有限公司发明的一种四旋翼飞行器，也是通过附加机罩来保护飞行器机体；

另一种是通过建立一个飞行器系统故障情况下的姿态模型，根据该姿态模型推出飞行器系统故障估计的自适应律，然后结合系统故障估计与执行器故障估计设计出飞行器姿态系统的容错控制，从而降低四旋飞行器的坠机概率 ，例如南京航空航天大学学生发明的四旋翼飞行器容错控制方法就是利用这个方法。

对于第一种，通过物理结构增加机械，对于一个对载重有严格要求的四旋翼飞行器显然会承担很大的负担，而且对物件很难做到完全的保护；对于第二种通过建立模型去保护，由于设计系统本身的庞大与复杂，对主控芯片提出了很高的要求，对芯片的耗资巨大，这样势必会影响飞行器的所要实现的功能，而且该系统对容错的能力会受到自身制约，出现误判，漏判等意想不到的错误。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种四旋翼飞行器的保护装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种四旋翼飞行器的保护装置，该四旋翼飞行器的保护装置包括：机架，所述机架的底面设置有三个呈正三角形排列方式排列的反射型光电传感器，所述机架的每个侧面以及顶面上分别设置有至少一个反射型光电传感器，与所述每个反射型光电传感器信号连接的反射型光电传感器驱动电路，与所述反射型光电传感器驱动电路信号连接的板载控制芯片，在所述反射型光电传感器反馈回的信号小于设定值时，所述板载控制芯片发出警报。

优选的，还包括分别与每个反射型光电传感器、反射型光电传感器驱动电路以及所述板载控制芯片电连接的电源模块。

优选的，所述板载控制芯片上设置有发送无线信号的通信接口。    

本实用新型的有益效果是：为四旋翼飞行器提供一种防坠机、撞机的廉价、可靠的优良的保护装置。可以大大减少由于操作不当引起的坠机和撞机带来的损失。为自主飞行的四旋翼飞行器提供了一种监测近距离障碍物的保护装置。使得自主飞行器可以自行的避开障碍物以及自行的起飞降落。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的四旋翼飞行器的保护装置的原理图；

图2为本实用新型实施例提供的反射型光电传感器的设置位置示意图；

图3为本实用新型实施例提供的四旋翼飞行器的保护装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图3，图1为本实用新型提供的四旋翼飞行器的保护装置的结构示意图。

本实用新型实施例提供了一种四旋翼飞行器的保护装置，该四旋翼飞行器的保护装置包括：机架1，所述机架1的底面设置有三个呈正三角形排列方式排列的反射型光电传感器，所述机架1的每个侧面以及顶面上分别设置有至少一个反射型光电传感器，与所述每个反射型光电传感器信号连接的反射型光电传感器驱动电路，与所述反射型光电传感器驱动电路信号连接的板载控制芯片，在所述反射型光电传感器反馈回的信号小于设定值时，所述板载控制芯片发出警报。

具体的，机架包括顶部的螺旋支架1以及连接在螺旋支架1下方连接有为其他原件提供平台的面板2，该连接件具体通过固定该模块的钢柱3，该钢柱3共有四条，分别在该面板2的四个顶角，其中，侧面反射型光电传感器4设置在面板2上，顶面反射型光电传感器5设置在螺旋支架1上，请一并参阅图2，在四旋翼飞行器的底部（F面）安装三个呈正三角形排列方式排列的反射型光电传感器，在飞行器的四垂直侧面的中心（A面，B面，C面，D面）安装四个反射型光电传感器，在图1上可以清楚的看到这七个反射型光电传感器的具体分布，顶面（E面）安装一个反射型光电传感器，共八个反射型光电传感器。通过底部的三个呈正三形排列的反射型光电传感器可以能够准确的获取飞行器底部的信息，提高了信息采集的准确性。应当理解的是，在侧面以及顶面的反射型光电传感器的个数不应仅限于上述具体描述的一个反射型光电传感器，还可以为多个反射型光电传感器。通过设置的多个反射型光电传感器能够提供快速的、清晰的信号反馈，从而提高了飞行器在飞行时的安全性能。

此外，该装置还包括分别与每个反射型光电传感器、反射型光电传感器驱动电路以及所述板载控制芯片电连接的电源模块。通过电源模块为上述部件提供电能。更佳的，所述板载控制芯片上设置有发送无线信号的通信接口。能够实现无线通讯功能。其中的板载控制芯片选用STC15F2K60S2型号的控制芯片，具有良好的控制功能。

在具体连接时，多个反射型光电传感器分别与反射型光电传感器驱动电路信号连接，反射型光电传感器驱动电路内设置有零点调节电路和数据采集电路，具体如下：

零点调节：

关闭所有红外发射电路，逐个读取自然光下的红外接收电路的分压值。通过调节数字电位器阻值，调节零点值为1V左右，并保存每个反射型光电传感器的零点值；

数据采集：

当零点调节完毕，打开第一个红外发射电路，读取接收电路分压值并保存，关闭第一个红外发射电路，以此步骤逐个读取并保存每个反射型光电传感器驱动电路分压值。到此一次数据采集完毕。系统将继续进行下一轮的零点调节和数据采集。

在整个保护装置工作时，板载控制芯片轮询的去采集和处理反射型光电传感器的数据，分析四旋翼飞行器四周是否有障碍物以及到障碍物的距离。当距离小于或者等于系统预设的某个预警值时，通过串口向飞行器主控制器发送警报数据。具体的，预警值的设定最大支持5级预警。当飞行器主控制器接收到不同等级的预警信号后，可以有选择的执行不同的控制。从而提高了整个飞行器的安全性。

为了更清楚的理解本实施例提供的保护装置，下面结合飞行器的具体情况进行详细说明。

飞行器主控制器通过TTL电平的串口与此设备连接。每次飞行器启动后，飞行器首先和此保护装置进行通信握手。确定通信正常后对其预警值进行配置。配置完毕后进入正常工作模式。

正常工作后，由于飞行器处于降落状态，所以保护装置将检测到飞行器底部有地面，保护装置将保存飞行器降落状态飞行器底部到地面的距离。当飞行器起飞后，保护装置检测到飞行器慢慢远离地面最后检测不到地面。将告知飞行器主控飞机已经起飞。

在飞行器通过其他反射型光电传感器设备进行自主飞行时，如果保护装置在某个方向上面检测到有障碍物时，将告知飞行器主控芯片的预警信息。飞行器可以通过预警信息的不同级别做出不同的处理。从而实现壁障功能。

当飞行器要自主降落时，飞行器将首先结合气压等反射型光电传感器的数据进行缓慢下降。当下降到保护装置检测到地面后，保护装置将进一步确定飞行器下面是地面还是障碍物。从而通知飞行器主控下面的地理环境是否满足降落条件。如果不满足飞行器将升高一段距离继续寻找其他位置降落。当保护装置检测到可以降落时，将通知飞行器这一信息。飞行器将进入准备着陆过程。当保护装置检测到飞行器底部到地面的距离十分接近降落状态下的距离时，将通知飞行器主控飞行器已经成功着陆。此时飞行器将熄火，着陆完毕。

通过上述描述可以看出，本实施例提供的四旋翼飞行器的保护装置为四旋翼飞行器提供一种防坠机、撞机的廉价、可靠的优良的保护装置。可以大大减少由于操作不当引起的坠机和撞机带来的损失。为自主飞行的四旋翼飞行器提供了一种监测近距离障碍物的保护装置。使得自主飞行器可以自行的避开障碍物以及自行的起飞降落。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种四旋翼飞行器的保护装置，其特征在于，包括：机架，所述机架的底面设置有三个呈正三角形排列方式排列的反射型光电传感器，所述机架的每个侧面以及顶面上分别设置有至少一个反射型光电传感器，与所述每个反射型光电传感器信号连接的反射型光电传感器驱动电路，与所述反射型光电传感器驱动电路信号连接的板载控制芯片，在所述反射型光电传感器反馈回的信号小于设定值时，所述板载控制芯片发出警报。

2.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器的保护装置，其特征在于，还包括分别与每个反射型光电传感器、反射型光电传感器驱动电路以及所述板载控制芯片电连接的电源模块。

3.根据权利要求2所述的四旋翼飞行器的保护装置，其特征在于，所述板载控制芯片上设置有发送无线信号的通信接口。