CN205615711U - 一种带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，包括机身和与机身连接的机臂，每个机臂远离机身的一端上设置有电机，电机的输出轴上安装有螺旋桨；无人机上设置有至少两个超声波传感器，机身的腔体中设置有控制装置和电池，电池、所有的电机以及超声波传感器均与控制装置之间电连接，电池为控制装置和电机供电。无人机在飞行过程中，超声波传感器发射超声波并接收回波，通过计算时间差来计算障碍物与无人机之间的距离，并将这个距离信息传输给控制装置，控制装置以此规避障碍物并重新规划到目标点的飞行轨迹，保证无人机安全飞行。

Description

一种带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种带有全方位超声波传感器多旋翼无人机。

背景技术

无人机因其无需驾驶员，可自主飞行遥控操作、空气动力承载飞行、重复回收使用等优点被广泛发展。固定翼无人机因其发展时间长、技术相对成熟，应用较广泛，但是旋翼无人机具有诸多固定翼无人机不可替代的优势而受到越来越的的青睐，如体积小、灵活轻便，能适应各种飞行环境；可以在狭小空间实现悬停、前飞、侧飞、倒飞等各种姿态飞行。旋翼无人机已经普遍应用于军事高空电子及照相侦察等初级环节，敌方情报的获取、局部地面战场侦察与监视、近距离空中巡逻、电子战、通信中继等方面也有应用；自然灾害后的搜索与救援、管道巡查、架空线缆检测以及航拍和成图等民用应用发展迅速。

而随着多旋翼无人机应用的愈加广泛，频繁出现的无人机撞击事故也使得无人机飞行安全问题成了广泛关注的重点。多旋翼螺旋桨转速快，危险性高，安全问题很大程度上限制了无人机的应用范围。目前的多旋翼无人机无法实时探测周围实际状态，遇到障碍物如果操作者不能做到及时规避，非常容易导致无人机撞击障碍并导致坠机。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种带有全方位超声波传感器多旋翼无人机，解决现有技术中多旋翼无人机无法实时探测周围实际状态、不能及时规避障碍物的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种带有全方位超声波传感器多旋翼无人机，包括机身和与机身连接的机臂，机臂至少为两个，每个机臂远离机身的一端上设置有电机，电机的输出轴上安装有螺旋桨；所述无人机上设置有至少两个超声波传感器，机身的腔体中设置有控制装置和电池，所述电池、所有的电机以及超声波传感器均与控制装置之间电连接，电池为控制装置和电机供电。多旋翼无人机依靠多个机臂上的螺旋桨转动产生的浮力来平衡自身的重力，让无人机飞起来，通过控制装置控制每个电机的转速，进而控制每个螺旋桨的转速来控制无人机的平衡和姿态。由于多旋翼无人机的每个螺旋桨由单独的电机驱动，则可以垂直起降、悬停、倒飞、侧飞，也可以在一定速度范围内以任意的速度飞行，作为一个空中飞行的平台，可以在无人机上加装各种传感器、相机等，甚至机械手，且操作简单。所述机臂可以为两个、四个、六个或八个等。

进一步改进，所述机臂为四个，且对称分布在机身的两侧，则对应设置有四个电机和四个螺旋桨，使无人机的控制更精确，且对称设置的四个机臂保证无人机在飞行过程中更平稳。

进一步改进，所述相邻机臂之间的夹角为90度，也可以为其他角度。

进一步改进，所述超声波传感器为四个，超声波传感器包括发射头与接收头，可以发射并接受超声波并通过发射与接收的时间间隔来计算障碍物距离。通过将四个超声波传感器布置于无人机周围，使无人机的探测角度更广，除正前方之外，还可以探测飞机侧面以及后面的障碍。无人机在飞行过程中，超声波传感器发射超声波并接收回波，通过计算时间差来计算障碍物与无人机之间的距离，并将这个距离信息传输给控制装置，控制装置根据这个距离信息规避障碍物并重新规划到目标点的飞行轨迹，保证无人机安全飞行。

进一步改进，所述四个超声波传感器分别设置在四个机臂远离机身的一端，每个超声波传感器的发射头和接收头均沿对应机臂的方向朝外安装，四个超声波传感器呈X形分布。

进一步改进，所述四个超声波传感器分别设置机身的前、后、左、右端，每个超声波传感器的发射头和接收头均背向机身安装，四个超声波传感器呈十字形分布。

进一步改进，所述电机为无刷直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，具有高效率、低能耗、低噪音、寿命长、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速、相对低成本的优点。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过将多个超声波传感器布置于无人机周围，使无人机的探测角度更广，除正前方之外，还可以探测飞机侧面以及后面的障碍。无人机在飞行过程中，超声波传感器发射超声波并接收回波，通过计算时间差来计算障碍物与无人机之间的距离，并将这个距离信息传输给控制装置，控制装置根据这个距离信息规避障碍物并重新规划到目标点的飞行轨迹，保证无人机安全飞行。

2、多旋翼无人机的每个螺旋桨由单独的电机驱动，则可以垂直起降、悬停、倒飞、侧飞，也可以在一定速度范围内以任意的速度飞行，作为一个空中飞行的平台，可以在无人机加装各种传感器、相机等，甚至机械手，且操作简单。

附图说明

图1为本实新型所述多旋翼无人机四个超声波传感器呈X形布置的结构示意图。

图2为本实新型所述多旋翼无人机的结构框图。

图3为本实新型所述多旋翼无人机四个超声波传感器呈十字形布置的结构示意图。

图4为本实新型所述多旋翼无人机八个超声波传感器分布在机臂和机身上的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐释本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例一：

如图1、2所示，一种带有全方位超声波传感器多旋翼无人机，包括机身1和与机身1连接的机臂2，本实施例中机臂2为四个，且对称分布在机身2的两侧，每个机臂2远离机身1的一端上设置有电机3，电机3的输出轴上安装有螺旋桨4。在其他实施例中机臂2也可以为两个、六个或八个。机身1的腔体中设置有控制装置7和电池6，所述电池6、所有的电机3以及超声波传感器5均与控制装置7之间电连接，电池6为控制装7置和电机3供电。通过控制装置7控制每个电机3的转速，进而控制每个螺旋桨4的转速来控制无人机的平衡和姿态。多旋翼无人机依靠多个机臂2上的螺旋桨4转动产生的浮力来平衡自身的重力，让无人机飞起来。由于多旋翼无人机的每个螺旋桨4由单独的电机3驱动，则可以垂直起降、悬停、倒飞、侧飞，也可以在一定速度范围内以任意的速度飞行，作为一个空中飞行的平台，可以在无人机上加装各种传感器、相机等，甚至机械手，且操作简单。

本实施例中所述相邻机臂2之间的夹角为90度。在其他实施例中，位于机身1同侧的相邻机臂2之间的夹角可以为60-150度之间任意角度，如60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°或150°。

在本实施例中，无人机上设置有四个超声波传感器5，四个超声波传感器5分别设置在四个机臂2远离机身1的一端，每个超声波传感器5包括发射头51与接收头52，可以发射并接受超声波并通过发射与接收的时间间隔来计算障碍物距离。每个超声波传感器5的发射头51和接收头52均沿对应机臂2的方向朝外安装，四个超声波传感器5呈X形分布。无人机在飞行过程中，超声波传感器5发射超声波并接收回波，通过计算时间差来计算障碍物与无人机之间的距离，并将这个距离信息传输给控制装置，控制装置7根据这个距离信息规避障碍物并重新规划到目标点的飞行轨迹，保证无人机安全飞行。通过将四个超声波传感器5布置于无人机周围，使无人机的探测角度更广，除正前方之外，还可以探测飞机侧面以及后面的障碍。

在本实施例中，所述电机3为无刷直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，具有高效率、低能耗、低噪音、寿命长、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速、相对低成本的优点。

实施例二：

如图2、3所示，本实施例中包括四个超声波传感器5，所述四个超声波传感器5分别设置机身1的前、后、左、右端，每个超声波传感器5的发射头和接收头均背向机身1安装，四个超声波传感器5呈十字形分布。其余部分与实施例一中相同。

实施例三：

如图2、4所示，本实施例中包括八个超声波传感器5，其中四个超声波传感器5分别设置机身1的前、后、左、右端，每个超声波传感器5的发射头51和接收头52均背向机身1安装，四个超声波传感器5呈十字形分布。另外四个超声波传感器5分别设置在四个机臂远离机身的一端，每个超声波传感器5的发射头51和接收头52均沿对应机臂2的方向朝外安装，四个超声波传感器5呈X形分布。在其他实施例中，也可以为六个超声波传感器5，四个设置在机臂2上、两个设置在机身1上或者两个个设置在机臂3上、四个设置在机身1上，或者其他组合；也可以为两个、三个、五个、七个或更多个超声波传感器5，以不同的组合方式设置在机臂2和机身1上。其余部分与实施例一中相同。

本实用新型中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。

Claims (8)

1.一种带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，包括机身和与机身连接的机臂，机臂至少为两个，每个机臂远离机身的一端上设置有电机，电机的输出轴上安装有螺旋桨；所述无人机上设置有至少两个超声波传感器，机身的腔体中设置有控制装置和电池，所述电池、所有的电机以及超声波传感器均与控制装置之间电连接，电池为控制装置和电机供电。

2.根据权利要求1所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述机臂为四个，且对称分布在机身的两侧。

3.根据权利要求2所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述相邻机臂之间的夹角为90度。

4.根据权利要求2、3中任一项所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述超声波传感器为四个。

5.根据权利要求4所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述四个超声波传感器分别设置在四个机臂远离机身的一端，每个超声波传感器的发射头和接收头均沿对应机臂的方向朝外安装，四个超声波传感器呈X形分布。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述超声波传感器为四个。

7.根据权利要求6所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述四个超声波传感器分别设置机身的前、后、左、右端，每个超声波传感器的发射头和接收头均背向机身安装，四个超声波传感器呈十字形分布。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的带有全方位超声波传感器的多旋翼无人机，其特征在于，所述电机为无刷直流电机。