WO2019042238A1 - 一种扑翼飞行气球 - Google Patents

Abstract

一种扑翼飞行气球，其包括气球（1）、扑翼翼面、驱动机构、控制器（5）、电池，扑翼翼面与驱动机构连接，驱动机构与气球（1）连接，控制器（5）与驱动机构连接。通过为每个扑翼翼面分别设置驱动机构，使其独立运动，并通过增加驱动机构中舵机数量可使扑翼翼面实现多自由度扑动，从而提高气球（1）飞行灵活性，通过电池驱动，可实现长时间的飞行。

Description

一种扑翼飞行气球 技术领域

本申请涉及一种扑翼飞行无人机，属于低空飞行器领域，更具体地其涉及一种扑翼飞行气球。

背景技术

无人机最早应用于军事领域，越南战争期间，美军出动3425架无人侦察机，并成功返回2873架，侦查效果显著，之后，由于无人机小巧灵活、成本低廉、易于“隐形”、无人员伤亡的优点，在军事领域获得广泛应用，陆续出现无人轰炸机、无人靶机、电子对抗无人机等。近些年来，逐渐出现工业级无人机，如应用于农业(植保，农作物数据监测)、林业(森林防火，野生动物保护)、气象(大气取样、人工降雨)、勘测资源、海洋保护监测、石油管道巡检、快递速运、电力巡线、检灾、救灾、测绘等领域的为无人机，消费级无人机，如应用于航拍、商业宣传、玩具、游戏等场景。

目前主流的无人机有固定翼和螺旋翼两类，军事领域较多使用固定翼，但固定翼无人机不能垂直起降，不能空中悬停，较难应用于有限的应用场景，因此在工业和消费领域多为螺旋翼无人机，螺旋翼无人机具有可垂直升降、空中悬停的特点，但但目前螺旋翼多采用纯电动动力，续航时间短(20-40min)、飞控要求高，在应用于与人交互的场景中时比较危险，人类容易被螺旋翼割伤或者被整个无人机撞击。因此，不论是固定翼还是螺旋翼无人机，都存在的问题是自重大续航短、飞控要求高、与人互动有危险性的问题。

扑翼机是仿鸟类飞行的飞行器，有载人飞行也有无人飞行，其利用扑翼上下扑动产生升力与推力飞行。公告号为CN103818553A的中国申请专利，公开了“一种旋转侧回翼扑翼方式及应用此方式的扑翼机”其完全通过扑翼上下扑动所产生的升力与推力实现载人飞行，但完全通过扑翼产生飞行动力存在缺陷，由于制造技术的限制，扑翼产生的动力升力与推力很难达到理想效果，使得扑翼机无法在空中长时间滞留，也无法悬停，扑翼上下扑动，也能发生扑翼断裂，存在安全隐患。公开号为CN106945813A的中国专利中公开了利用空气浮力的气球与扑翼机结合的载人飞行方法，解决了扑翼机无法悬停、及空中滞留时间短的问题，但其扑翼面积大，飞行灵活性欠佳。

因此，需要一种安全性高/能满足与人良好互动，可在空中悬停，同时又能长时间飞行的飞行器。中国专利CN106005351A中公开了一种扑翼式仿生智能气球，包括气球本体、扑翼动力结构、微控制器和摄像头，具有质轻、可空中悬停飞行稳定的特点，可实现稳定的空中拍摄。但其中未对微控制器控制空气翼面的运动细节进行阐述，仅提到可以控制扑翼翼面的运动速度，也未提及两个扑翼翼面是否可独立控制的细节，且技术方案主要解决的问题是飞行拍摄中气球飞行稳定性问题。

发明内容

为了克服现有技术中扑翼飞行无人机在与人互动场景中缺乏安全性、无法在空中悬停、飞行时间短、扑翼灵活性欠佳的问题，本申请提供了一种扑翼飞行气球，其包括气球、扑翼翼面、驱动机构、控制 器和电池。通过为每个扑翼翼面分别设置驱动机构，使其独立运动，并通过增加驱动机构中舵机数量可使扑翼翼面实现多自由度扑动，从而提高气球飞行灵活性，通过电池驱动，可实现长时间的飞行。

具体地，本申请提供了一种扑翼飞行气球，包括气球、扑翼翼面、驱动机构、控制器、电池，所述扑翼翼面与驱动机构连接，所述驱动机构与气球连接，所述控制器与驱动机构连接，其中所述扑翼翼面为一个或多个，每个扑翼翼面设有独立的驱动机构，并且所述驱动机构与控制器置于气球外部。

本申请另一方面提供了一种扑翼飞行气球，包括气球、扑翼翼面、驱动机构、控制器、电池，所述扑翼翼面与驱动机构连接，所述驱动机构与气球连接，所述控制器与驱动机构连接，其中，所述扑翼翼面为一个或多个，每个扑翼翼面设有独立的驱动机构，所述驱动机构与控制器置于气球内部。

优选地，所述控制器为柔性结构。

优选地，所述气球为球体。

优选地，在所述控制器上设置磁铁，同时在所述扑翼翼面尾端设置磁铁，通过磁铁相互作用，控制扑翼翼面的运动。

优选地，所述每个扑翼翼面可设有一个或多个驱动机构。

其中，所述控制器中设有GPS定位模块、蓝牙BLE定位模块、红外线定位模块、陀螺仪、超声波定位模块、激光雷达、毫米波雷达、摄像头或工业相机中的至少一种。

其中，所述控制器中包含通讯模块，其可以与移动终端、蓝牙芯片、体感设备、控制手柄、语音控制设备中的至少一种实现通讯。

优选地，所述控制器包括运动控制模块，可以实现自动飞行。

本申请的有益技术效果是在与人互动的场景中具有高度安全性，不会造成割伤或者撞击损伤，飞行灵活性高，可在空中悬停，且可实现长时间飞行。

附图说明

图1为本发明所述扑翼飞行气球鸟式飞行方式的结构示意图。

图2为本发明所述扑翼飞行气球鱼式摆动飞行方式的结构示意图。

附图标记说明

1、气球；2、煽翼舵机；2’、煽翼舵机；3、调向舵机；3’、调向舵机；4、机翼；4’、机翼；5、控制器；6、导线。

具体实施方式

为使本申请的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文结合附图和优选的实施例对本申请的结构及使用方法做进一步说明，但实施例不视为对本申请的保护范围的限定。

实施例1

煽翼舵机2与2’、调向舵机3与3’、控制器5之间通过导线6连接，位于气球1的外部，机翼4的尾端设置有煽翼舵机2和调向舵机3，机翼4’的尾部设置有煽翼舵机2’和调向舵机3’，在操作过程中，可采用两种飞行方式：

1)扑翼方式飞行：启动调向舵机3和3’，使机翼上下扇动，提供向下的风力，调节左右机翼的煽动频率，通过左右不同煽动频率使飞行器发生水平方向的方向调整；启动煽翼舵机2和2’，其独立控制煽动，使机翼上下摆动，达到飞行器上升和下降的功能。

2)翅膀摆动飞行：启动调向舵机3和3’，通过机翼左右摆动，将空气向后挤压，实现推进力；启动煽翼舵机2和2’，其独立控制煽动，使机翼上下摆动，达到飞行器上升和下降的功能。

实施例2

与实施例1相比较，除煽翼舵机2与2’、调向舵机3与3’通过柔性电路板连接外，其余结构与操作方式如实施例1所示。

实施例3

与实施例1或2相比较，除煽翼舵机2与2’、调向舵机3与3’和控制器5通过导线连接位于气球内部，或煽翼舵机2与2’、调向舵机3与3’通过柔性电路板连接位于气球内部外，其余结构与操作方式如实施例1所示。

实施例4

与实施例3相比较，在位于气球内部的煽翼舵机和调向舵机上分别设置磁铁，并在位于气球外部的机翼4和4’的尾部的连接件上对应地设置磁铁，通过控制器调节磁场相互作用，带动机翼运动。

实施例5

在实施例1-4所述的技术方案中，在控制器上加载位置传感器，飞行器通过传感器获知位置信息后，由与其通讯的控制器发送指令，自动调整飞行器的运动。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，不能以此限定本申请的保护范围，即大凡依本申请权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本申请专利申请的保护范围。

Claims (9)

1. 一种扑翼飞行气球，包括气球、扑翼翼面、驱动机构、控制器、电池，所述扑翼翼面与驱动机构连接，所述驱动机构与气球连接，所述控制器与驱动机构连接，其特征在于：所述扑翼翼面为一个或多个，每个扑翼翼面设有独立的驱动机构，所述驱动机构与控制器置于气球外部。
2. 一种扑翼飞行气球，包括气球、扑翼翼面、驱动机构、控制器、电池，所述扑翼翼面与驱动机构连接，所述驱动机构与气球连接，所述控制器与驱动机构连接，其特征在于：所述扑翼翼面为一个或多个，每个扑翼翼面设有独立的驱动机构，所述驱动机构与控制器置于气球内部。
3. 如权利要求1或2所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述控制器为柔性结构。
4. 如权利要求1-2中任一项所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述气球为球体。
5. 如权利要求2所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：在所述控制器上设置磁铁，同时在所述扑翼翼面尾端设置磁铁，通过磁铁相互作用，控制扑翼翼面的运动。
6. 如权利要求1或2所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述每个扑翼翼面可设有一个或多个驱动机构。
7. 如权利要求1或2所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述控制器中设有GPS定位模块、蓝牙BLE定位模块、红外线定位模块、陀螺仪、超声波定位模块、激光雷达、毫米波雷达、摄像头或工业相机中的至少一种。
8. 如权利要求1或2所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述控制器中包含通讯模块，其与移动终端、蓝牙芯片、体感设备、控制手柄、语音控制设备中的至少一种实现通讯。
9. 如权利要求7所述的一种扑翼飞行气球，其特征在于：所述控制器包括运动控制模块，实现自动飞行。

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