CN205469809U - 一种开源飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开源飞行器,包括机架和位于机架外围的多个机翼；机架上设有无线接收机、飞控单元以及多个用于安装电机的电机座，无线接收机与飞控单元位于机架的中间，无线接收机与飞控单元连接；电机座位于无线接收机和飞控单元的外围；飞控单元包括主控模块以及与主控模块连接的陀螺仪加速度传感器；机翼设置在电机座上，该机翼包括螺旋桨以及螺旋桨外围的螺旋桨护栏，螺旋桨与电机连接。螺旋桨外围设置螺旋桨护栏保护，避免螺旋桨损坏；螺旋桨护栏呈流线型结构设计，前进过程中受到的阻力小。本实用新型结构简单，控制程序开源，集游戏与学习于一体，有利于提高爱好者的学习兴趣。

Description

一种开源飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行技术领域，尤其涉及一种集学习娱乐于一体开源飞行器。

背景技术

随着科技的进步，小型的飞行器广泛应用于航拍、检测、搜救、资源勘查等领域，小型飞行器具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高等特点。市场上常见的小型飞行器，其控制系统主要以闭源控制系统为主，只能供消费者使用，无法使飞行器爱好者深入学习。且组装麻烦，组装时间长，接线复杂，结构缺乏可继承性，只能独立地使用在单一产品上；价格昂贵。

实用新型内容

为了克服上述现有的小型飞行器存在闭源系统的局限性等问题，本实用新型公开了一种集学习娱乐于一体的开源飞行器，其目的在于通过使用AVR单片机，配合MPU6050陀螺仪传感器，构建了一种惯性导航系统。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种开源飞行器，其特征在于：包括机架和位于机架外围的多个机翼；

所述机架上设有无线接收机、飞控单元以及多个用于安装电机的电机座，无线接收机和飞控单元位于机架的中间位置，无线接收机与飞控单元连接；电机座位于无线接收机和飞控单元的外围；

所述飞控单元包括主控模块以及与主控模块连接的陀螺仪加速度传感器；

所述机翼设置在电机座顶部，该机翼包括螺旋桨以及螺旋桨外围的螺旋桨护栏，螺旋桨与电机座内的电机连接。

更优选地，所述螺旋桨护栏呈流线型结构。

更优选地，所述电机座包括电机上座和电机下座，电机上座与电机下座外围设有电机座护栏，电机安装在电机上座和电机下座形成的腔体中；电机与主控模块连接。

更优选地，所述机架所采用的材料为碳纤维材料。

更优选地，所述主控模块采用型号为ATmega328p的单片机，通过运动控制算法和姿态解析对飞行器进行控制。

更优选地，所述陀螺仪加速度传感器采用型号为MPU6050集成陀螺仪和加速度计于一体的传感器。

采用本实用新型产生的有益效果：1、本实用新型的螺旋桨外围设置螺旋桨护栏保护，避免螺旋桨损坏；螺旋桨护栏呈流线型结构设计，前进过程中受到的阻力小。

2、电机座设置在无线接收器和飞控单元的外围，位于螺旋桨的下方，该电机座对飞行器上升和下降过程中起到缓冲的作用。

3、飞行器使用相对简单的运动算法和姿态解析算法，主控模块设置成开源控制程序，飞行器集游戏与学习于一体，有利于爱好者进行学习。

附图说明

图1为本实用新型飞行器的主视图。

图2为本实用新型飞行器的俯视图。

图3为本实用新型飞行器的左视图。

具体实施方式

本实用新型的开源飞行器为SUNFOUNDER开源飞行器，是以Arduino软件作为开发平台，基于Arduino的硬件设计的一款集学习娱乐于一体的科技类产品。对于SUNFOUNDER开源飞行器，爱好者和开发人员不仅可以体验飞行的乐趣，还可以学到丰富的飞行器飞行的原理及编程实践。为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1至图3所示，本实用新型公开的一种开源飞行器，其主要包括机架1和位于机架1外围的多个机翼2，机架1上设有无线接收机4、飞控单元5以及多个用于安装电机的电机座6。线接收机4和飞控单元5位于机架1的中间位置，无线接收机4与飞控单元5连接；电机座6位于无线接收机4和飞控单元5的外围。

上述机架1采用碳纤维材料制成，机架1的中间部分呈方形结构，无线接收机4和飞控单元5安装在中间位置中。机架1的外围呈沿着中间部分往外延伸的结构，电机座6设置在机架1的外围。

无线接收机4用于接收使用者通过遥控器发送的控制命令，进而将控制指令传送到飞控单元5，由飞控单元5控制飞行器飞行，本实施例采用2.4G RF遥控器，对飞行器进行方向和速度的调整和控制。

飞控单元5包括主控模块以及与主控模块连接的陀螺仪加速度传感器，飞控单元5通过陀螺仪传感器检测角速度和水平基准。主控模块是飞行器主要控制的部分，本实施例的主控模块采用型号为ATmega328p的单片机，通过运动算法和姿态解析对飞行器进行控制。ATmega328p有23个IO接口，可以承接多个传感器，其中，IIC接口可以进行复杂传感器的数据传输。ATmega328p包含PWM接口、多路LED、UART接口等。其内部众多的资源使飞行控制使用一片芯片即可完成。这是小型飞行器成本低和重量轻的重要原因。陀螺仪加速度传感器采用型号为MPU6050集成陀螺仪和加速度计于一体的传感器。陀螺仪是用于测量角速度，其反映的是自身角度的变化，而加速度计主要作用是利用重力效应给飞行器提供一个水平基准，完成飞行姿态感知。

上述电机座6内安装电机，电机座6顶部安装机翼2，该电机座6包括电机上座61和电机下座62，电机上座61与电机下座62外围设有电机座护栏63，电机安装在电机上座61和电机下座62形成的腔体中。每个电机座6上设置一个机翼2，即每个机翼2分别由不同的电机带动旋转，飞行器上其中一个电机损坏时不影响其他电机的工作，且电机座6的设计使得飞行器升降时，起到缓冲的作用。电机座护栏63设计呈沿垂直方向倾斜的结构（流线型），在飞行器飞行中，其受力不在垂直方向，不会因受力产生刚性折断，其电机座6采用软硬度合适的材料，韧度好。

对于机翼2部分，本实施例优选的是机翼2包括螺旋桨21以及螺旋桨21外围的螺旋桨护栏22。螺旋桨21旋转时为飞行器提供升力，在飞行过程中，螺旋桨21的转速高，容易被空中一些飞行物体损坏，因为在螺旋桨21外围设置螺旋桨护栏22进行保护，可提高螺旋桨21的使用寿命。此外，螺旋桨护栏22设置呈流线型结构，能够从各方位保护螺旋桨21。飞行器在飞行过程中，螺旋桨护栏22受到的阻力小，且流线型护栏在上升过程中，形成压强差，产生气动力，即为飞行器提供升力。

本实施例中，电机的输出轴与螺旋桨21连接，而电机与主控模块通过电线连接，由主控模块控制电机旋转，从而带动螺旋桨旋转。其中，连接电机和主控模块的电线外围设置有束线热缩管3，通过束线热缩管3保护电线，避免螺旋桨21旋转时缠住散开的电线，这种电线内置方式，既安全，又达到外表美观的效果。

本实用新型运动算法和姿态解析的原理：微型飞行器滤波算法结合了互补滤波和卡尔曼滤波两者的优点，形成一种新的飞行器滤波算法，既拥有互补滤波的简单性，同时也有卡尔曼滤波的稳定性，该算法既有利于初学者入门，同时也能保证较好的滤波效果。姿态算法用了旋转矩阵法，相对简单。电机控制使用PID闭环控制算法，保证了控制的稳定性。

算法上的改进和简化，使得飞行器成为开源产品成为可能，和其它开源类产品一样走向普遍，让更多爱好者参与其中。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，均属本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种开源飞行器，其特征在于：包括机架（1）和位于机架（1）外围的多个机翼（2)；

所述机架（1）上设有无线接收机（4）、飞控单元（5）以及多个用于安装电机的电机座（6），无线接收机（4）和飞控单元（5）位于机架（1）的中间位置，无线接收机（4）与飞控单元（5）连接；电机座（6）位于无线接收机（4）和飞控单元（5）的外围；

所述飞控单元（5）包括主控模块以及与主控模块连接的陀螺仪加速度传感器；

所述机翼（2）设置在电机座（6）顶部，该机翼（2）包括螺旋桨（21）以及螺旋桨（21）外围的螺旋桨护栏（22），螺旋桨（21）与电机座（6）内的电机连接。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述螺旋桨护栏（22）呈流线型结构。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述电机座（6）包括电机上座（61）和电机下座（62），电机上座（61）与电机下座（62）外围设有电机座护栏（63），电机安装在电机上座（61）和电机下座（62）形成的腔体中；电机与主控模块连接。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述机架（1）所采用的材料为碳纤维材料。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述主控模块采用型号为ATmega328p的单片机，通过运动控制算法和姿态解析对飞行器进行控制。

6.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述陀螺仪加速度传感器采用型号为MPU6050集成陀螺仪和加速度计于一体的传感器。