CN205819530U - 气球运动的辅助装置及气球飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气球运动的辅助装置及气球飞行器，该辅助装置包括动力结构、连接架、微控制器以及摄像头，动力结构包括空气螺旋桨，空气螺旋桨上连接有动力源，动力源及摄像头分别与微控制器连接，空气螺旋桨包括水平螺旋桨及垂直螺旋桨，水平螺旋桨与垂直螺旋桨连接，水平螺旋桨、垂直螺旋桨及动力源分别连接在连接架上，摄像头连接在连接架上。本实用新型通过横向螺旋桨以及纵向螺旋桨带动气球飞行的同时摄像头实时拍摄，气球具备动力，保持极低的飞行速度，保持极好的飞行平稳性，有利于拍摄的稳定，宜用作长时间的连续观测，用户可以自主控制横向螺旋桨与纵向螺旋桨的转速以及加速度，可以使得用户的体验感强。

Description

气球运动的辅助装置及气球飞行器

技术领域

本实用新型涉及气球，更具体地说是指气球运动的辅助装置及气球飞行器。

背景技术

目前市场上现有的气球(氦气球，氢气球等)基本上属于系留气球的范畴，系留气球是使用缆绳将其拴在地面绞车上并可控制其在大气中飘浮高度的气球，升空高度2km以下，主要应用于大气边界层探测。

系留气球是一种无动力气球飞行器，气球用系缆与地面设施连接，球体内充氦气，依靠浮力悬停在空中。为使气球有良好的稳定性，有时做成流线型，横放在空中，但在强风条件下气球不够稳定，无法控制气球的飞行，操作困难，也不宜用作长时间的连续观测。

中国专利201510563767.X涉及于设计一种可操纵载人气球，其特征是由一个漂浮的球体和连结在下面的操作室、动力装置、螺旋桨、着陆腿、连接陆地的锚索等组成。漂浮的球体的内部密闭装有低密度的气体，漂浮的球体产生的浮力大于其下面连结的操作室、动力装置、螺旋桨、着陆腿、连接陆地的锚索的重力的总和，同时又小于其下面连结的操作室、动力装置、螺旋桨、着陆腿、连接陆地的锚索的重力加上所承载操作人的重力的总和。不用时载人气球，通过连接陆地的锚索固定在陆地上，载人升空时开动动力装置带动螺旋桨产生向上的升力实现升空，通过调节动力装置输 出动力的大小实现升空、下降、悬停。中国专利201620012740.1涉及有动力机无明火热气球，包括球囊、吊篮，所作的改进是：在吊篮上通过装配架安装内燃机，在内燃机动力输出轴上安装螺旋桨、在吊篮上安装方向舵，在球囊内安装连通内燃机排气口的换热器。本实用新型的积极效果是：使热气球从自身配置的动力机获得水平方向推力。显著提高平向飞行速度、延长飞行距离。偏离风向选择航向，改变了升、降力的组成，扩大了升降速度的调整幅度，消除了火焰导致热气球失火或爆炸等重大事故隐患，显著提高安全性。

上述的第一个专利中以及第二专利中的螺旋桨都是只能产生向上的升力，同时不能解决气球飞行的稳定性以及实现自主控制气球的转向问题。

因此，有必要设计一种气球运动辅助装置，实现具备动力的同时飞行稳定性高且能自主控制气球的转向。

方法内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供气球运动的辅助装置及气球飞行器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：气球运动的辅助装置，包括用于与气球连接的连接架，及设于连接架上的动力结构、微控制器以及摄像头，所述动力结构包括空气螺旋桨，所述空气螺旋桨上连接有动力源，所述动力源以及所述摄像头分别与所述微控制器连接，所述空气螺旋桨包括水平螺旋桨以及垂直螺旋桨，所述水平螺旋桨与所述垂直螺旋桨连接，所述水平螺旋桨、所述垂直螺旋桨以及所述动力源分别连接在所述连接架上，所述摄像头连接在所述连接架上。

其进一步技术方案为：所述连接架包括水平连接架以及两个分别在所述水平连接架左侧以及右侧的垂直连接架，所述水平连接架的内端与所述垂直连接架的下端连接，且所述水平螺旋桨连接在所述水平连接架上，所述垂直连接架上连接有所述垂直螺旋桨，且所述水平连接架的上端连接有气球连接杆。

其进一步技术方案为：所述水平连接架的下端设有容纳盒，所述微控制器位于所述容纳盒内，所述摄像头连接在所述容纳盒的下端。

其进一步技术方案为：所述气球运动的辅助装置包括高度传感器、红外传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、地磁传感器以及GPS定位传感器至少一种，所述高度传感器、红外传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、地磁传感器以及GPS定位传感器分别与所述微控制器连接。

其进一步技术方案为：所述气球运动的辅助装置包括电机控制器，所述电机控制器分别与所述微控制器以及所述动力源连接。

其进一步技术方案为：所述气球运动的辅助装置包括通信器以及控制手柄、体感手环、智能头盔、移动终端中至少一种，所述微控制器、控制手柄、体感手环、智能头盔以及移动终端分别与所述通信器连接。

其进一步技术方案为：所述体感手环内设有体感模组，所述体感模组包括若干个与所述微控制器连接的体感传感器。

其进一步技术方案为：所述智能头盔上设有双模数字图传模块，所述双模数字图传模块与所述微控制器连接。

其进一步技术方案为：所述摄像头为带插卡以及可实时图像传输的摄像头。

本实用新型还提供了气球飞行器，包括气球以及上述的气球运动的辅 助装置，所述气球连接在所述气球连接杆上。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型提供的气球运动的辅助装置，通过在气球上连接动力结构、微控制器以及摄像头，动力结构包括空气螺旋桨，空气螺旋桨包括水平螺旋桨以及垂直螺旋桨，水平螺旋桨以及垂直螺旋桨带动气球飞行的同时摄像头实时拍摄，气球具备动力，保持极低的飞行速度，保持极好的飞行平稳性，有利于拍摄的稳定，在强风条件下气球能够稳定飞行，操作简单，宜用作长时间的连续观测，用户可以自主控制水平螺旋桨与垂直螺旋桨的转速以及加速度，实现气球的转向以及其他飞行模式，可以使得用户的体验感强。

下面结合附图和具体实施例对本方法作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的气球运动的辅助装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的气球运动的辅助装置的俯视结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例提供的气球运动的辅助装置的仰视结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例提供的气球运动的辅助装置的结构框图。

附图标记

10 水平螺旋桨 11 智能头盔

12 移动终端 13 WiFi模块

14 RF图传模块 15 超声波雷达

16 红外传感器 17 地磁传感器

18 体感手环 19 微控制器

20 水平连接架 21 动力源

22 GPS定位传感器 23 三轴陀螺仪

24 三轴加速度传感器 25 控制手柄

26 蓝牙模块 27 电机控制器

30 凸柱 40 容纳盒

50 支架 60 垂直螺旋桨

70 垂直连接架 80 连接板

90 气球连接杆 91 连接盘

92 电池 93 安装柱

94 连接杆 95 延伸块

96 弧形连接段 97 高度传感器

98 摄像头

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～4所示的具体实施例，本实施例提供的气球运动的辅助装置，可以运用在大气边界层探测的过程中，实现具备动力的同时还具有较高的飞行平稳性，并且可以自主控制气球的飞行方向和形式，提高使用者的体验效果和乐趣。

气球运动的辅助装置，包括用于与气球连接的连接架，及设于连接架上的动力结构、微控制器19以及摄像头98，动力结构包括空气螺旋桨，空气螺旋桨上连接有动力源21，动力源21以及摄像头98分别与微控制器19连接，空气螺旋桨包括水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60，水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60连接，水平螺旋桨10、垂直螺旋桨60以及动力源21分别连接在连接架上，摄像头98连接在连接架上

需要进行无人拍摄、场地监控以及无人值守时，通过微控制器19控制动力源21驱动水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60运动，可以控制气球保持极低的飞行速度，并且水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60从水平和垂直方向控制气球本体的飞行，稳定性强，有利于拍摄的稳定在拍摄的过程中，用户可以自主控制水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60的转速以及加速度，实现气球的转向以及其他飞行模式，可以使得用户的体验感强。

上述的气球运动的辅助装置，通过在气球上连接动力结构、微控制器19以及摄像头98，动力结构包括空气螺旋桨，空气螺旋桨包括水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60，水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60带动气球飞行的同时摄像头98实时拍摄，气球具备动力，保持极低的飞行速度，保持极好的飞行平稳性，有利于拍摄的稳定，在强风条件下气球能够稳定飞行，操作简单，宜用作长时间的连续观测，用户可以自主控制水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60的转速以及加速度，实现气球的转向以及其他飞行模式，可以使得用户的体验感强。

另外，连接架包括水平连接架20以及两个分别在水平连接架20左侧以及右侧的垂直连接架70，水平连接架20的内端与垂直连接架70的下端连接，且水平螺旋桨10连接在水平连接架20上，所述垂直连接架70上连接有所述 垂直螺旋桨60，且水平连接架20的上端连接有气球连接杆90，气球连接在气球连接杆90的上端，气球连接杆90的上端形成有用于供气球绑定的连接盘91，这样，即可将水平螺旋桨10与垂直螺旋桨60连接在一起，结构紧凑，通过控制两个垂直螺旋桨的不同转速，实现整个气球的飞行过程中的转向。

水平连接架20的下端设有容纳盒40，所述微控制器19位于所述容纳盒40内，摄像头98连接在容纳盒40的下端，这样，当气球上升时，可以俯视拍摄整个环境，拍摄视野大。

具体的，水平连接架20的内端形成有延伸块95以及弧形连接段96，该弧形连接段96分别连接在延伸块95的两侧，上述的垂直连接架70连接在弧形连接段96上，且容纳盒40连接在延伸块95的下端，容纳盒40与延伸块95围合形成容腔，上述的微控制器19放置在容腔内。

更进一步的，上述的延伸块95的上端设有支架50，支架50的下端形成有插槽，插槽内插设有电池92，电池92与微控制器19连接，电池92可以为微控制器19以及摄像头98提供电源；支架50的上端形成有凸柱30，气球连接杆90的下端与凸柱30连接，采用插装式的连接，可以使得气球连接杆90与延伸块95的连接更加稳固。

另外，支架50的侧端设有卡勾，垂直连接架70包括两个圆形架，两个圆形架之间通过连接板80连接，卡勾卡设连接板80，垂直连接架70与水平连接架20之间存在三个连接点，连接更加稳固。

更进一步的，上述的圆形架的中部连接有安装柱93，安装柱93通过若干个环绕安装柱93的外周布置的连接杆94连接，上述的动力源21插设在安装柱93内，结构紧凑。

在本实施例中，气球运动的辅助装置还包括高度传感器97、红外传感 器16、三轴加速度传感器24、三轴陀螺仪23、地磁传感器17以及GPS定位传感器22至少一种，高度传感器97、红外传感器16、三轴加速度传感器24、三轴陀螺仪23、地磁传感器17以及GPS定位传感器22分别与上述的微控制器19连接。通过高度传感器97、红外传感器16、三轴加速度传感器24、三轴陀螺仪23、地磁传感器17以及GPS定位传感器22，可以稳定的感知气球的飞行状态，如高度，速度、飞行姿态以及位置，并且根据预先设定好的飞行状态在目标区域自主飞行或者留空监视，利用地磁传感器17和GPS控制飞行轨迹。

另外，容纳盒40的前端设有超声波测距模组，该超声波测距模组包括设在容纳盒40内的PCB板以及超声波雷达15，该超声波雷达15与PCB板连接。这样，利用超声波雷达15探测间距以及是否有障碍物，同时结合摄像头98的拍摄，当有障碍物时，微控制器19驱动水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60带动气球的转弯或者后退等动作，实现蔽障的效果。

更进一步的，气球运动的辅助装置包括通信器，该通信器与微控制器19连接，通信器可以用于信号的传输。

另外，气球运动的辅助装置还包括电机控制器27，电机控制器27分别与微控制器19以及上述的动力源21连接，这样，通过微控制器19控制电机控制器27，再由电机控制器27控制各个动力源21为对应与其连接的螺旋桨转动，实现各个动力源21的动力控制，进而控制各个螺旋桨的速度。

在本实施例中，气球运动的辅助装置包括控制手柄25、体感手环18、智能头盔11以及移动终端12中至少一种，控制手柄25、体感手环18、智能头盔11以及移动终端12分别与通信器连接。其中，移动终端12通过蓝牙以及自带的控制软件APP对气球进行飞行控制，体感手环18通过手势的挥舞对 气球本体进行飞行控制。

更进一步的，上述的体感手环18内设有体感模组，体感模组包括若干个与微控制器19连接的体感传感器。

上述的智能头盔11上设有双模数字图传模块，该双模数字图传模块与微控制器19连接，将摄像头98拍摄到的视讯传输到双模数字图传模块中，并且通过头部的转动以及控制手柄25，控制气球的运动以及摄像头98的方向。

上述的控制手柄25为体感控制手柄25。

在本实施例中，智能头盔11可以采集头部动作以及神经控制信号。

在本实施例中，上述的通信器包括RF图传模块14以及蓝牙模块26或WiFi模块13。

另外，优选地，上述的摄像头98为带插卡以及可实时图像传输的摄像头98。

本实用新型提供了气球飞行器，包括气球以及上述的气球运动的辅助装置，气球连接在所述气球连接杆90上，通过气球运动的辅助装置辅助气球的飞行，气球具备动力，保持极低的飞行速度，保持极好的飞行平稳性，有利于拍摄的稳定。

本实用新型还提供了的气球运动的辅助装置的操作方法，包括以下具体步骤：

步骤一、微控制器19控制电机控制器27驱动动力源21启动，水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60转动，带动气球朝上移动，通过两个垂直螺旋桨60的转动速度的不同，实现气球的转向，同时选择头戴智能头盔11以及手持控制手柄25、手戴体感手环18、操作移动终端12中的APP中至少一种；

步骤二、当选择头戴智能头盔11方式控制气球的飞行，摄像头98拍摄的视讯传输到微控制器19后，由微控制器19传输到智能头盔11的双模数字图传模块，通过头部的转动以及控制手柄25发送信号至微控制器19，再由微控制器19控制电机控制器27驱动各个动力源21为与其对应连接的空气螺旋桨，从而控制气球的运动以及摄像头98的方向；当选择手戴体感手环18的方式控制气球的飞行时，朝向不同的方向控制气球的转弯以及运动；当选择操作移动终端12控制气球的飞行时，通过在APP上操控气球的飞行；

步骤三、通过气球的飞行，同时摄像头98的实时拍摄，存储于微控制器19内或者通过插卡的方式，实时将视讯传输到卡内供操控者调取。

于其他实施例中，在上述步骤二中，操控者可以在移动终端12APP上画出气球的飞行的路线，移动终端12的APP自动将画出的飞行路线转化成水平螺旋桨10以及垂直螺旋桨60速度以及摄像头98的转向。

上述仅以实施例来进一步说明本方法的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.气球运动的辅助装置，其特征在于，包括用于与气球连接的连接架，及设于连接架上的动力结构、微控制器以及摄像头，所述动力结构包括空气螺旋桨，所述空气螺旋桨上连接有动力源，所述动力源以及所述摄像头分别与所述微控制器连接，所述空气螺旋桨包括水平螺旋桨以及垂直螺旋桨，所述水平螺旋桨与所述垂直螺旋桨连接，所述水平螺旋桨、所述垂直螺旋桨以及所述动力源分别连接在所述连接架上，所述摄像头连接在所述连接架上。

2.根据权利要求1所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述连接架包括水平连接架以及两个分别在所述水平连接架左侧以及右侧的垂直连接架，所述水平连接架的内端与所述垂直连接架的下端连接，且所述水平螺旋桨连接在所述水平连接架上，所述垂直连接架上连接有所述垂直螺旋桨，且所述水平连接架的上端连接有气球连接杆。

3.根据权利要求1所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述水平连接架的下端设有容纳盒，所述微控制器位于所述容纳盒内，所述摄像头连接在所述容纳盒的下端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述气球运动的辅助装置包括高度传感器、红外传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、地磁传感器以及GPS定位传感器至少一种，所述高度传感器、红外传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、地磁传感器以及GPS定位传感器分别与所述微控制器连接。

5.根据权利要求4所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述气 球运动的辅助装置包括电机控制器，所述电机控制器分别与所述微控制器以及所述动力源连接。

6.根据权利要求5所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述气球运动的辅助装置包括通信器以及控制手柄、体感手环、智能头盔、移动终端中至少一种，所述微控制器、控制手柄、体感手环、智能头盔以及移动终端分别与所述通信器连接。

7.根据权利要求6所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述体感手环内设有体感模组，所述体感模组包括若干个与所述微控制器连接的体感传感器。

8.根据权利要求7所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述智能头盔上设有双模数字图传模块，所述双模数字图传模块与所述微控制器连接。

9.根据权利要求1至3任一项所述的气球运动的辅助装置，其特征在于，所述摄像头为带插卡以及可实时图像传输的摄像头。

10.气球飞行器，其特征在于，包括气球以及权利要求1至9任一项所述的气球运动的辅助装置，所述气球连接在所述气球连接杆上。