CN204595611U - 宠物四轴飞行器 - Google Patents

Abstract

一种宠物四轴飞行器，由四轴飞行器、飞行器控制系统、超声波传感器、力传感器、细线构成，所述超声波传感器包括4个水平测距仪与1个竖直测距仪，本实用新型的宠物四轴飞行器，能在拉力作用下沿着拉力方向飞行，在无拉力作用时，竖直测距仪将测到的飞行器的高度传回给控制器，控制器则控制飞行器回到初始设定的高度，当遇到障碍物时，四面水平测距仪将测到的与障碍物的距离传回给控制器，控制器通过控制飞行器飞行姿态避开这些障碍物。本实用新型通过人为细线牵拉能够像宠物一样跟随飞行。

Description

宠物四轴飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器控制的技术领域，涉及一种根据力传感器控制飞行器的飞行姿态并躲避障碍物的四轴飞行器。

背景技术

宠物四轴飞行器上设有总体框架及四个旋翼单元，每一个旋翼单元包括旋翼、驱动飞机旋翼转动的电机；从水平投影可看，四个旋翼单元以中心对称形式的分布在总体框架的四个方向上，且它们与中心点的距离相同。

宠物四轴飞行器在中央部位安装有控制各旋翼单元上电机转速使飞行器始终保持平稳移动的控制器。飞行器在飞行过程中，控制器通过控制电机使旋翼实现不同的转速，从而飞行器就会不断调整姿态，从而达到跟随飞行的目的。

宠物四轴飞行器在框架中央区域安装有水平测距仪，当飞行器遇到障碍物时，水平测距仪将测得的数据传给控制器，控制器会根据相对距离的大小确定飞行器的位置，并及时调整自身的飞行姿态，小幅度地改变飞行轨迹，从而顺利躲避障碍物，使飞行器与障碍物的距离在安全距离之内。

宠物四轴飞行器在框架中央区域安装有竖向测距仪，竖向测距仪实时检测飞行器与地面的距离。当拉力传感器没有感受到外部拉力时，飞行器将自动通过测距仪判断飞行器与地面的距离后通过垂直运动飞到指定最大高度。

宠物四轴飞行器上安装有力传感器，力传感器与控制器相连接，实时感受力的变化，并将其转换成电信号，从而控制器对电机做出相应的控制。

现有的飞行器花样很多，但大部分都是遥控器控制，缺乏趣味性，还没有一款能根据外部拉力实现自动跟随人物平稳飞行且会躲避障碍物的宠物飞行器，而该实用新型提高了飞行器的趣味性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供一种人为体验更佳的跟随人飞行并能自动躲避障碍物的宠物四轴飞行器，它能够根据外部拉力实现自动跟随移动对象飞行，且无论移动对象移动速度有多快，无论移动对象如何变换方向，宠物四轴飞行器都能在躲避障碍物的基础上平稳地跟随着目标飞行。

其目的可以按以下方案实现：该宠物四轴飞行器上设有总体框架及四个旋翼单元，每一个旋翼单元包括旋翼、驱动飞机旋翼转动的电机；从水平投影可看，四个旋翼单元以中心对称形式分布在总体框架的四个方向上，且它们到中心点的距离相同。框架中央安装有控制各个旋翼的电机转速而实现飞行器保持平稳状态并跟随目标飞行的控制器。每个旋翼单元上的电调均与中央的控制器相连。飞控板可以控制电机转动，从而让四个旋翼单元产生相应的转速使宠物飞行器实现垂直运动，水平运动，偏航运动等丰富的飞行姿态。框架中央的控制器四周固定有4个水平测距仪，框架中央的控制器下还安装有竖向测距仪，可以实时检测飞行器与地面的距离。框架中央还安装有将外部拉力信号转换为电信号的拉力传感器。当外部没有拉力时，飞行器将根据竖向信号传感器判断飞行器与地面的距离，并通过垂直运动平稳地飞到最大高度。当拉力传感器感受到外部拉力时可以转化为电信号给控制器，从而达到宠物飞行器多姿态飞行的目的。

竖向测距仪由竖向信号发射器和竖向信号接收器组成。竖向信号发生器为超声波发射器，竖向信号接收器为超声波接收器。竖向信号接收器将信号传输到控制器，控制器根据竖向测距仪发射与接受到信号的时间差判断出飞行器与地面的距离。设定危险距离，当飞行器与地面的距离小于危险距离时将方向上升，如果没有拉力，最高可达设定的最大高度。

固定在飞控板四周的4个水平测距仪由水平信号发射器和水平信号接收器组成。水平信号发生器为超声波发射器，水平信号接收器为超声波接收器。4个水平信号接收器将信号传输到控制器，控制器再根据水平测距仪发射与接受到信号的时间差判断出飞行器与四周障碍物的距离。设定危险距离，当飞行器与障碍物距离小于危险距离时，中央控制器将控制飞行器改变飞行姿态，始终保持飞行器与障碍物之间的距离大于危险距离。

该实用新型具有以下优点与效果：

竖向测距仪能实时检测飞行器与地面的距离使飞行器始终保持在安全高度飞行。拉力传感器能实时检测外部拉力的作用，并将拉力信号及时反馈给控制器。控制器将及时驱动电机使四个旋翼单位产生相应的转向与转速，使飞行器飞行姿态做出相应的调整，使宠物飞行器能根据外部拉力实时跟随移动对象飞行，且无论移动对象如何变化位置与改变速度，宠物飞行器均能平稳跟随目标飞行。

当移动对象大幅度改变方向或者改变速度时，力传感器根据移动对象移动产生的拉力的大小与拉力的方向将信号反馈给控制器，水平信号传感器也实时判断与周围障碍物的距离并将其出输给控制器。控制器根据这些信号控制电机转向与转速，从而使飞行器能避开障碍物平稳跟随目标飞行。

附图说明

图1是宠物四轴飞行器的立体结构示意图。

图2是宠物四轴飞行器感受外力实现平稳跟随对象的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明

如图1、图2所示，宠物四轴飞行器包括有总体框架。框架包括机身框架和四根支撑杆1。每根支撑杆1上均安装有一个旋翼单元。即一共四个旋翼单元，且每一个旋翼单元包括旋翼2与驱动飞机旋翼转动的电机；四个旋翼单元以中心对称形式的分布在总体框架的四个方向上，且它们与中心点的距离相同。每个旋翼单元上的电机均与中央的控制器3相连。控制器下方装有力学传感器4。力学传感器拉出一条细线6，控制器通过处理4个水平测距仪7与1个竖向测距仪5的反馈信号。控制器接收拉力传感器与测距仪的信号后使各旋翼单元的电机产生相应的转速，从而使旋翼有了不同的转向和转速，使得宠物飞行器能平稳地沿着拉力方向飞行。

在控制器下安装有一竖向测距仪5，竖向测距仪内部分为竖向超声波发射器与超声波接收器，且方向均为竖直向下。竖向测距仪可实时检测飞行器与地面的距离使飞行器始终保持在安全高度飞行。当拉力传感器感受不到外部拉力时，宠物飞行器将进行垂直飞行至指定最大高度。

飞控板四周对称安装有4个水平测距仪7，水平测距仪内部分为超声波发射器与超声波接收器，且方向均为水平向前。水平测距仪可实时检测飞行器与空中障碍物的距离，当水平测距仪探测到障碍物时将信号传输给控制器，控制器控制飞行器飞行使其始终保持在与障碍物的安全距离内飞行。

对象只需拉着连接着飞行器的细线6，不论对象突然加速，减速或者转向，飞行器都能根据力学传感器的信号实时调整飞行速度与飞行方向，并在始终平稳跟随目标飞行。

Claims (7)

1.一种根据拉力变化实现快速平稳地跟随目标飞行的宠物四轴飞行器，包括有框架，框架上安装有四个旋翼单元，每个旋翼单元包括有旋翼、驱动旋翼转动的电机；从水平投影位置看，四个旋翼的竖向转轴分别位于框架中心点的前后左右四个方向上，且它们与框架中心点的距离相同；框架中央安装有控制各个旋翼的电机转速从而实现飞行器平稳地跟随目标飞行的控制器；在框架中央区域下方安装有检测与地面垂直距离的竖向测距仪，中央控制器根据竖向测距仪所测到的距离调整其飞行高度，其目的是保证在没有拉力的情况下，飞行器会自动上升到2m；在框架中央区域还安装有另外的4个水平测距仪，用于测量与四周障碍物的水平距离，其目的是防止飞行器与四周障碍物碰撞；各水平测距仪与竖直测距仪连接到控制器；框架中央还安装了感受外部拉力变化的拉力传感器，拉力传感器与控制器相连，通过拉力传感器就可以将细线的拉力信号转换为电信号给控制器，从而控制器控制飞行器沿着拉力方向飞行。

2.根据权利要求1所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：竖向测距仪发射器为超声波信号发射器，竖向测距仪接收器为超声波信号接收器。

3.根据权利要求1所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：水平测距仪发射器为超声波信号发射器，水平测距仪接收器为超声波信号接收器。

4.根据权利要求1所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：拉力传感器连接着控制器与细线，人拉着细线。

5.根据权利要求1或4所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：所述的控制器包括单片机主控板、三自由度陀螺仪、三轴加速度器。

6.根据权利要求1或3所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：四个水平测距仪对称安装在飞行器中央区域的四个方向上。

7.根据权利要求1或2所述的宠物四轴飞行器，其特征在于：竖向测距仪安装在飞行器的正下方，且竖向发射器与接收器均垂直朝向地面。