CN212605862U - 飞行器及飞行器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是关于一种飞行器及飞行器控制系统，该飞行器包括机身以及连接于所述机身的机翼，所述飞行器还包括装配于所述机身的探测装置以及与所述探测装置连接的驱动装置，所述探测装置用于探测所述飞行器周围的环境信息；其中，所述飞行器在所述机翼的调控下绕第一轴向转动，所述探测装置在所述驱动装置的驱动下绕第二轴向转动。本实用新型的飞行器在机身上装配有探测装置，该探测装置在机翼的调控下可以绕第一轴向转动，在驱动装置的驱动下可以绕第二轴向转动，解决了现有激光雷达存在探测盲点区域的问题，扩大了探测装置的探测范围，可以满足探测装置的探测全面性。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器及飞行器控制系统。
背景技术
随着科技的发展，遥控技术和飞行控制逐渐普遍，飞行器(如无人机)逐渐被应用在各种领域。例如，用做室内或者矿洞、岩洞探索。在探索过程中，由于飞行环境上下前后左右都可能有障碍物，因此对飞行器在此类环境中的感知能力提出了比较高的要求。
现有技术通常采用飞行器挂载激光雷达，然而激光雷达通常只能探测一定角度范围，并且因机身等部件的遮挡，以使激光雷达对飞行器的上方或者下方通常无法同时探测到，这也使得飞行器在室内或者洞穴类场景进行探测时，效率受到一定限制。
实用新型内容
本实用新型提出了一种可多轴向探测环境的飞行器及飞行器控制系统，以解决现有飞行器探测角度范围受限的问题。
根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种飞行器，包括机身以及连接于所述机身的机翼，所述飞行器还包括装配于所述机身的探测装置以及与所述探测装置连接的驱动装置，所述探测装置用于探测所述飞行器周围的环境信息；其中，所述飞行器在所述机翼的调控下绕第一轴向转动，所述探测装置在所述驱动装置的驱动下绕第二轴向转动。
进一步地，所述第一轴向为所述飞行器的航向轴向，所述第二轴向为所述飞行器的横滚轴向。
进一步地，所述第一轴向穿过所述飞行器的质心。
进一步地，所述驱动装置包括第一电机，所述第一电机包括第一驱动轴，所述第一驱动轴连接于所述探测装置，所述第一驱动轴沿所述横滚轴向延伸。
进一步地，所述探测装置包括主体部以及设置于所述主体部上的探测头，所述探测头的朝向与所述横滚轴向相垂直。
进一步地，所述探测头的探测球心角不小于90°。
进一步地，所述探测装置设置于所述机身远离所述机翼的一端。
进一步地，所述飞行器还包括拍摄装置，所述拍摄装置安装于所述机身或者所述主体部。
进一步地，所述探测装置包括激光雷达、视觉传感器、声波传感器、红外传感器中的一种或多种。
进一步地，所述飞行器为单旋翼飞行器。
进一步地，所述机翼包括机翼主体、连接于所述机翼主体的副翼、以及连接于所述机翼末端的旋翼组件，所述旋翼组件和所述副翼设置于所述机翼主体的相背两侧。
进一步地，所述旋翼组件包括第二电机及螺旋桨，所述第二电机装配于所述机翼主体，所述第二电机包括第二驱动轴，所述螺旋桨连接于所述第二驱动轴，所述第二驱动轴沿俯仰轴向延伸。
根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种飞行器控制系统，包括遥控器以及如上述中任一项所述的飞行器，所述飞行器包括探测装置，所述遥控器用于控制所述飞行器的飞行以及所述探测装置的转速。
本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实用新型的飞行器在机身上装配有探测装置，该探测装置在机翼的调控下可以绕第一轴向转动，在驱动装置的驱动下可以绕第二轴向转动，解决了现有激光雷达存在探测盲点区域的问题，扩大了探测装置的探测范围，可以满足探测装置的探测全面性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
图1是本实用新型一示例性实施例示出的一种飞行器的结构示意图；
图2是本实用新型一示例性实施例示出的一种飞行器控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的实用新型提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的实用新型，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，图1是本实用新型一示例性实施例示出的一种飞行器的结构示意图。本实用新型的飞行器100包括机身10以及连接于机身10的机翼20，该飞行器100在机翼20的驱动下进行飞行。该飞行器100还包括装配于机身10的探测装置30以及与探测装置30连接的驱动装置50，探测装置30用于探测飞行器100周围的环境信息。其中，该探测装置30设置于机身10远离机翼20的一端。
该飞行器100在飞行时，探测装置30通过探测将构建成地图存储于飞行器100中，可以用于飞行器100自身在环境中的定位，并且识别出可飞行区域，由此实现自主探索飞行。通过对环境特征的匹配，在飞行一段时间后可以沿可达路线返回起飞位置，或者根据指令前往任意可达位置。
该探测装置30包括激光雷达、视觉传感器、声波传感器、红外传感器中的一种或多种。在本实用新型的实施例中，该探测装置30选用激光雷达。通过激光雷达可以满足更多较为复杂环境的探测，如：光线较暗的室内、矿洞、岩洞等。
其中，飞行器100在机翼20的调控下绕第一轴向(例如Y轴)转动，探测装置30在驱动装置50的驱动下绕第二轴向(例如Z轴)转动。该第一轴向与第二轴向为非平行的轴向，通过以探测装置30绕不同轴向转动，如此以使探测装置30可以扩大探测范围。
在一些实施例中，第一轴向和第二轴向垂直。在一些实施例中，该第一轴向为飞行器100的航向轴向(Y轴)，第二轴向为飞行器100的横滚轴向(Z轴)。通过探测装置30可绕两个垂直轴向的转动，可以使探测装置30获得最大的探测范围。其中，该第一轴向穿过飞行器100的质心，如此以使飞行器100在绕第一轴向转动时，飞行器100的主体部分自转，有利于飞行器100进行调控，可以减少飞行器100的飞行能耗，而且如此设置可以满足飞行器100在较小空间的探测。
该驱动装置50包括第一电机51，该第一电机51设置在机身10内。第一电机51包括第一驱动轴511，第一驱动轴511连接于探测装置30，该第一驱动轴511沿横滚轴向延伸，如此以使探测装置30在第一电机51的驱动下可以绕横滚轴向转动。
本实用新型的探测装置30包括主体部31以及设置于主体部31上的探测头32，探测头32的朝向与横滚轴向相垂直。该探测装置30在第一电机的驱动绕横滚轴转动，以使探测头32可以扫描飞行器100的周侧一圈的范围。
在一些实施例中，该探测头32的探测球心角不小于90°。如此设置并通过配合飞行器100在机翼20的调控下绕航向轴向转动，机翼20带动机身10绕Y轴360°旋转，从而实现探测装置30在水平方向的360°扫描。
具体地，探测装置30在驱动装置50的驱动下绕横滚轴向转动，探测装置30绕Z轴旋转进行360°扫描，如此实现探测装置30在竖直方向的360°扫描，从而可以满足飞行器100实现720°整个球面的扫描覆盖，满足飞行器100通过单个探测装置30实现无死角探测。
其中，该探测装置30的旋转频率与机身10旋转速度可设计一个差值d，通过控制d来实现对不同方位的扫描。在一示例性实施例中，该探测头32的探测球心角为90°，那么在机身10在旋转每旋转90°时，该探测装置30至少转动一圈。
进一步地，该飞行器100还包括拍摄装置40，该拍摄装置40安装于机身10或者主体部31。该飞行器100的探测装置30本实用新型的图示中以拍摄装置40设置在机身10为示例，具体地，在飞行器100的飞行方向上，该拍摄装置40可以设置在机身10的正面或者侧面。在本实施例中，该飞行器100通过探测装置30与拍摄装置40配合以获取更多的环境信息。其中，该探测装置30选用激光雷达，用于探测环境信息；拍摄装置40用于拍摄环境图片。
在一些实施例中，该飞行器100为单旋翼飞行器100。单旋翼飞行器100指通过整个机身10自转产生升力的飞行器100。在一些实施例中，可以设有一个机翼20或者一套螺旋桨，但在其他一些实施例中，不局限于只有一个机翼20或者一套螺旋桨提供动力。在一些实施例中，螺旋桨可以安装在机翼20上。但在其他一些实施例中，螺旋桨也不一定安装在机翼20上，可以安装在其他位置。当然，在其他实施例中，飞行器100可以为不同构型的旋翼机，可使用多旋翼或者直升机等。探测装置30也可以选用其他种类的传感器。
在本实用新型的实施例中，该机翼20包括机翼主体21、连接于机翼主体21的副翼22、以及连接于机翼20末端的旋翼组件23。其中，旋翼组件23和副翼22设置于机翼主体21的相背两侧。该副翼22呈板状，在副翼22远离机翼主体21的方向，该副翼22具有逐渐减小的厚度。该副翼22转动连接于机翼主体21，在副翼22转动过程中，副翼22的板面与水平面呈角度变化，即该副翼22可以上下转动。
进一步地，该机翼主体21内设有伺服器(未图示)以及驱动副翼22转动的传动装置(未图示)，该伺服器电连接于传动装置，用于控制传动装置驱动副翼22转动。即在伺服器控制的控制下，该副翼22可上下转动，如此以为飞行器100提供升力方向的变化。
该旋翼组件23包括第二电机231及螺旋桨232，第二电机231装配于机翼主体21，第二电机231包括第二驱动轴(未图示)，螺旋桨232连接于第二驱动轴，第二驱动轴沿俯仰轴向延伸，如此以使螺旋桨232在竖直方向上转动。
其中，该机翼主体21与机身10刚性连接，该螺旋桨232产生的拉力方向垂直于机翼20弦方向。飞行器100在飞行时，机翼20带动机身10绕航向轴向(即Y轴)旋转，由机翼20产生升力，周期性的改变副翼22角度即可实现升力方向的变化，即可向前后左右各个方向进行飞行，通过加快或减慢机翼20旋转速度，则可以控制上升和下降。
本实用新型的飞行器100在机身10上装配有探测装置30，该探测装置30在机翼20的调控下可以绕第一轴向转动，在驱动装置50的驱动下可以绕第二轴向转动，解决了现有激光雷达存在探测盲点区域的问题，扩大了探测装置30的探测范围，满足了探测装置30的探测全面性。本实用新型利用单旋翼自转的飞行特性，并通过探测装置30只需要做单轴向的旋转，极大的简化了结构，同时使用单个探测装置30，相对现有飞行器使用多个探测装置的方式节约了成本。
如图2结合图1所示，根据本实用新型实施例的又一方面，提供了一种飞行器控制系统200，该飞行器控制系统200包括遥控器201以及飞行器100，飞行器100包括探测装置30，该遥控器201用于控制飞行器100的飞行以及探测装置30的转速。其中，该飞行器100及探测装置30的结构特征如上述各个实施例所示，在此不再赘述。本实用新型通过该遥控器201的控制，可以满足用户对目标区域的探测。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由本实用新型的权利要求指出。
应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (13)
1.一种飞行器，其特征在于，包括机身以及连接于所述机身的机翼，所述飞行器还包括装配于所述机身的探测装置以及与所述探测装置连接的驱动装置，所述探测装置用于探测所述飞行器周围的环境信息；其中，所述飞行器在所述机翼的调控下绕第一轴向转动，所述探测装置在所述驱动装置的驱动下绕第二轴向转动。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一轴向为所述飞行器的航向轴向，所述第二轴向为所述飞行器的横滚轴向。
3.根据权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述第一轴向穿过所述飞行器的质心。
4.根据权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述驱动装置包括第一电机，所述第一电机包括第一驱动轴，所述第一驱动轴连接于所述探测装置，所述第一驱动轴沿所述横滚轴向延伸。
5.根据权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述探测装置包括主体部以及设置于所述主体部上的探测头，所述探测头的朝向与所述横滚轴向相垂直。
6.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述探测头的探测球心角不小于90°。
7.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述探测装置设置于所述机身远离所述机翼的一端。
8.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括拍摄装置，所述拍摄装置安装于所述机身或者所述主体部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述探测装置包括激光雷达、视觉传感器、声波传感器、红外传感器中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器为单旋翼飞行器。
11.根据权利要求10所述的飞行器，其特征在于，所述机翼包括机翼主体、连接于所述机翼主体的副翼、以及连接于所述机翼末端的旋翼组件，所述旋翼组件和所述副翼设置于所述机翼主体的相背两侧。
12.根据权利要求11所述的飞行器，其特征在于，所述旋翼组件包括第二电机及螺旋桨，所述第二电机装配于所述机翼主体，所述第二电机包括第二驱动轴，所述螺旋桨连接于所述第二驱动轴，所述第二驱动轴沿俯仰轴向延伸。
13.一种飞行器控制系统，其特征在于，包括遥控器以及如权利要求1至12中任一项所述的飞行器，所述飞行器包括探测装置，所述遥控器用于控制所述飞行器的飞行以及所述探测装置的转速。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210226 |