一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)，是目前開(kāi)始逐漸實(shí)用化的一種飛行器，其具有機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)快速、無(wú)人飛行、操作要求低等優(yōu)點(diǎn)。在無(wú)人機(jī)上裝載多類傳感器，例如攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)功能，廣泛應(yīng)用于消防、軍事、交通、警務(wù)、勘探以及氣象等領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域的巡航拍攝和監(jiān)視。目前，無(wú)人機(jī)大多是基于直升機(jī)的飛行原理進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的，可實(shí)現(xiàn)垂直升降和高空懸停，從而滿足航拍和監(jiān)控的要求，最普遍的是單軸單槳、單軸共漿以及多旋翼(例如，四旋翼)形式。但是現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)一般都沒(méi)有防水保護(hù)或下水潛行功能，一旦不小心掉水中，很容易導(dǎo)致無(wú)人機(jī)因進(jìn)水損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可水下航行的一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目是提供一種能提高對(duì)環(huán)境適應(yīng)性，且容易實(shí)現(xiàn)的一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器及其控制方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器，包括機(jī)體和多個(gè)設(shè)于機(jī)體上并呈對(duì)稱分布的旋翼臂，各所述旋翼臂在遠(yuǎn)離機(jī)體的一端設(shè)有旋翼組件，所述旋翼組件包括安裝在旋翼臂上的動(dòng)力電機(jī)和連接在動(dòng)力電機(jī)輸出軸上的螺旋槳，所述機(jī)體底部對(duì)稱安裝有一對(duì)起落架，所述起落架上覆蓋安裝有氣囊，所述機(jī)體內(nèi)安裝有處理器、電源模塊、無(wú)線通信模塊、壓縮空氣存儲(chǔ)器和控制閥，所述處理器分別與電源模塊、無(wú)線通信模塊、控制閥和各旋翼臂上的動(dòng)力電機(jī)連接，所述壓縮空氣存儲(chǔ)器的氣體輸出端通過(guò)控制閥與氣囊連接。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，各所述旋翼臂包括機(jī)臂、安裝在機(jī)臂內(nèi)的第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)以及與第一控制電機(jī)連接的折臂，所述機(jī)臂與機(jī)體一體成型，所述機(jī)臂在遠(yuǎn)離機(jī)體的一端上安裝有與第二控制電機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)件，所述折臂通過(guò)旋轉(zhuǎn)件與機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)相接，所述動(dòng)力電機(jī)安裝在折臂內(nèi)，所述處理器分別與第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)連接。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)有超聲波測(cè)距模塊，所述處理器與超聲波測(cè)距模塊連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)有六軸陀螺儀，所述處理器與六軸陀螺儀連接。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)有GPS模塊，所述處理器與GPS模塊連接。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)有水壓傳感器，所述處理器與水壓傳感器連接。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述螺旋槳外圍設(shè)有呈圓筒狀的保護(hù)框，所述保護(hù)框與螺旋槳之間留有間隙，所述保護(hù)框連接有多根支撐桿，所述保護(hù)框通過(guò)支撐桿固定安裝在折臂上。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體還搭載有外接設(shè)備。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)體、旋翼臂、旋翼組件、起落架和氣囊均采用防水材料制備。
[0014]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是:
一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器控制方法，包括空中模式和水中模式，
所述空中模式，其具體包括:
實(shí)時(shí)通過(guò)超聲波測(cè)距模塊測(cè)量前進(jìn)方向上與障礙物之間的障礙物距離；
根據(jù)當(dāng)前自身速度，計(jì)算當(dāng)前制動(dòng)距離，進(jìn)而計(jì)算出安全距離閾值；
判斷障礙物距離是否小于等于安全距離閾值，若是，則開(kāi)始減速操作，并發(fā)送警報(bào)信號(hào)和位置信號(hào)至控制端，進(jìn)而待機(jī)等待指令；反之，則繼續(xù)飛行；
所述水中模式，其具體包括:
實(shí)時(shí)通過(guò)水壓傳感器測(cè)量當(dāng)前水壓值，并發(fā)送至控制端；
判斷當(dāng)前水壓值是否大于等于預(yù)設(shè)的充氣水壓閾值，若是，則控制打開(kāi)控制閥對(duì)氣囊進(jìn)行充氣，直到當(dāng)前水壓值到達(dá)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)水壓閾值；反之，則保持當(dāng)前狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器通過(guò)控制與壓縮空氣存儲(chǔ)器對(duì)氣囊充氣能有效控制在水中的浮潛情況，從而實(shí)現(xiàn)在空中水中無(wú)障礙航行，有效解決無(wú)人機(jī)在飛行途中因意外落水而損壞的問(wèn)題。進(jìn)一步，本發(fā)明通過(guò)超聲波測(cè)距模塊，能精確辨別四周的障礙物距離，以便提前進(jìn)行躲避，有效避免出現(xiàn)碰撞的情況。進(jìn)一步，本發(fā)明通過(guò)旋翼壁中的折臂對(duì)螺旋槳的方向控制，能實(shí)現(xiàn)水空模式的轉(zhuǎn)換，有效提升在水中的機(jī)動(dòng)力。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)有益效果是:
本發(fā)明一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器控制方法通過(guò)空中模式和水中模式，能在空中精確辨別四周的障礙物距離，以便提前進(jìn)行判斷減速，有效避免出現(xiàn)碰撞的情況；也能在水中通過(guò)控制與壓縮空氣存儲(chǔ)器對(duì)氣囊充氣能有效控制在水中的浮潛情況，從而實(shí)現(xiàn)在空中水中無(wú)障礙航行，有效解決無(wú)人機(jī)在飛行途中因意外落水而損壞的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器的原理方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參考圖1-圖2，本發(fā)明一種多旋翼潛水無(wú)人飛行器，包括機(jī)體I和多個(gè)設(shè)于機(jī)體I上并呈對(duì)稱分布的旋翼臂2，各所述旋翼臂2在遠(yuǎn)離機(jī)體I的一端設(shè)有旋翼組件3，所述旋翼組件3包括安裝在旋翼臂2上的動(dòng)力電機(jī)31和連接在動(dòng)力電機(jī)31輸出軸上的螺旋槳32，所述機(jī)體I底部對(duì)稱安裝有一對(duì)起落架4，所述起落架4上覆蓋安裝有氣囊5，所述機(jī)體I內(nèi)安裝有處理器、電源模塊、無(wú)線通信模塊、超聲波測(cè)距模塊、壓縮空氣存儲(chǔ)器和控制閥，所述處理器分別與電源模塊、無(wú)線通信模塊、超聲波測(cè)距模塊、控制閥和各旋翼臂2上的動(dòng)力電機(jī)31連接，所述壓縮空氣存儲(chǔ)器的氣體輸出端通過(guò)控制閥與氣囊5連接。
[0019]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，各所述旋翼臂2包括機(jī)臂21、安裝在機(jī)臂21內(nèi)的第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)以及與第一控制電機(jī)連接的折臂22，所述機(jī)臂21與機(jī)體I 一體成型，所述機(jī)臂21在遠(yuǎn)離機(jī)體I的一端上安裝有與第二控制電機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)件，所述折臂22通過(guò)旋轉(zhuǎn)件與機(jī)臂21轉(zhuǎn)動(dòng)相接，所述動(dòng)力電機(jī)31安裝在折臂22內(nèi)，所述處理器分別與第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)連接。
[0020]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述機(jī)體I內(nèi)還設(shè)有超聲波測(cè)距模塊，所述處理器與超聲波測(cè)距模塊連接。
[0021]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述機(jī)體I內(nèi)還設(shè)有六軸陀螺儀，所述處理器與六軸陀螺儀連接，通過(guò)六軸陀螺儀能實(shí)時(shí)采集飛行器的飛行數(shù)據(jù)，并傳輸至處理器中，從而幫助處理器判斷飛行器此時(shí)的飛行姿態(tài)，進(jìn)而自動(dòng)維持自身平衡。
[0022]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述機(jī)體I內(nèi)還設(shè)有GPS模塊，所述處理器與GPS模塊連接，通過(guò)GPS模塊能實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航，并發(fā)送實(shí)時(shí)地理位置信息，方便工作人員了解飛行器的實(shí)時(shí)情況。
[0023]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)有水壓傳感器，所述處理器與水壓傳感器連接。
[0024]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述螺旋槳32外圍設(shè)有呈圓筒狀的保護(hù)框33，所述保護(hù)框33與螺旋槳32之間留有間隙，所述保護(hù)框33連接有多根支撐桿34，所述保護(hù)框33通過(guò)支撐桿34固定安裝在折臂22上。所述保護(hù)框33能有效保護(hù)螺旋槳32，使得在密集飛行或水中障礙物較多時(shí)，即使飛行器接觸到障礙物甚至受到輕度碰撞下都可以大大減少螺旋槳32受到的損傷，