一種提升續(xù)航能力的雙無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提升續(xù)航能力的雙無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
多旋翼飛行器簡(jiǎn)稱無(wú)人機(jī)，就是一個(gè)飛行器上同時(shí)具有多個(gè)正迎角旋翼來產(chǎn)生升力，并按照不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)來克服反扭力的飛行器，因?yàn)槎鄠€(gè)旋翼向不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣扭距就是零，甚至可以實(shí)現(xiàn)撒手懸停，手控起來也操作自如，在縮短飛行員培訓(xùn)時(shí)間的同時(shí)，安定性也提高了，如果加裝飛控的話，那么復(fù)雜的姿態(tài)控制程序就可以忽略掉，甚至能夠?qū)⒌教幙梢再I到的固定翼飛控程序移置過來。
[0003]但目前的多旋翼飛行器也存在著缺點(diǎn)，首先，多旋翼無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間十分令人堪憂，這已嚴(yán)重制約了無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展。不管是目前世界上占有率最高的大疆無(wú)人機(jī)，還是一些行業(yè)應(yīng)用的無(wú)人機(jī)，一般民用的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)航時(shí)為20多分鐘，行業(yè)應(yīng)用的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)航時(shí)也僅有1-2小時(shí)。而且，目前市面上完全沒有續(xù)航很長(zhǎng)，或者是無(wú)限續(xù)航的技術(shù)。大疆無(wú)人機(jī)飛行最多維持半小時(shí)，通常出門得攜帶三四塊電池才行，國(guó)外媒體發(fā)布文章稱，無(wú)人機(jī)的商業(yè)前景受限于短暫的電池續(xù)航和失聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)；另外，目前多旋翼飛行器的任務(wù)載荷非常的小，幾百克就已經(jīng)到達(dá)極限了，如果要提升負(fù)重指標(biāo)的話，其飛行器的尺寸就要大的驚人了。
[0004]目前有一種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)續(xù)航的專利技術(shù)，是讓無(wú)人機(jī)在天上執(zhí)行任務(wù)飛行到快要沒電的時(shí)候，啟動(dòng)第二架無(wú)人機(jī)上天執(zhí)行同樣的任務(wù)，此時(shí)第一架無(wú)人機(jī)就開始自動(dòng)返航到起飛地點(diǎn)或是到指定的充電地點(diǎn)，然后這一架無(wú)人機(jī)就要開始充電，充電完成之后繼續(xù)起飛，接著第二架無(wú)人機(jī)再次下來充電，如此循環(huán)，達(dá)到延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間的目的；當(dāng)然，第一架無(wú)人機(jī)充電的時(shí)候，可以采取人工充電，也可以使用機(jī)器視覺來讓無(wú)人機(jī)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)充電的準(zhǔn)備位置，然后無(wú)人機(jī)返回地面停留在上面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電，可以采取接觸充電或是非接觸的無(wú)線充電。
[0005]但是，不管是上述提到的哪一種方式，在執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的時(shí)候，總是存在中斷或者是接續(xù)性不連續(xù)的問題，因?yàn)榈谝患軣o(wú)人機(jī)和第二架無(wú)人機(jī)是脫離的，第一架無(wú)人機(jī)沒電時(shí)的具體位置，并非第二架無(wú)人機(jī)過來就正好對(duì)應(yīng)的位置。因此，這種續(xù)航技術(shù)存在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)續(xù)航位置不精確的缺陷。
[0006]同時(shí)，還存在執(zhí)行的任務(wù)分離的缺陷:比如，第一架無(wú)人機(jī)拍攝關(guān)鍵視頻或是圖片，此時(shí)第一架無(wú)人機(jī)沒電，只能帶著攝像機(jī)離開充電；第二架無(wú)人機(jī)帶著另外的攝像機(jī)重新起飛執(zhí)行任務(wù)；這里面的細(xì)節(jié)存在中斷，或是回來之后必須進(jìn)行合并處理，非常繁瑣，容易遺漏關(guān)鍵信息。
[0007]另外，同樣的載荷，使用上述的分離的兩架無(wú)人機(jī)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)的；如果是同樣的航時(shí)，也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)更大的載荷的。因此，現(xiàn)有無(wú)人機(jī)的載荷和航時(shí)不能靈活變化。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種提升續(xù)航能力的雙無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，它自動(dòng)化程度高，易于操控，能將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)5-10倍；靈活控制兩架無(wú)人機(jī)的對(duì)接與分離，實(shí)現(xiàn)工作過程連續(xù)且流暢的目的；并且其載荷和航時(shí)能靈活變化。
[0009]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它包含母無(wú)人機(jī)、子無(wú)人機(jī)、對(duì)接裝置，母無(wú)人機(jī)的中部為對(duì)接控制裝置，對(duì)接控制裝置的下端與子無(wú)人機(jī)的上端通過對(duì)接裝置連接在一起；其中，對(duì)接裝置采用圓錐形插接設(shè)計(jì)，且母無(wú)人機(jī)、子無(wú)人機(jī)通過對(duì)接裝置的插接、分離實(shí)現(xiàn)雙無(wú)人機(jī)對(duì)接與脫離；子無(wú)人機(jī)的下端安裝有任務(wù)執(zhí)行裝置，比如，相機(jī)、云臺(tái)等。
[0010]本發(fā)明中，母無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)包含母無(wú)人機(jī)旋翼馬達(dá)、電機(jī)速度控制模塊一、電池電源一、母無(wú)人機(jī)CPU主板、電壓電流傳感器模塊一、GPS接收器和羅盤模塊一、光纖對(duì)接成功傳感器模塊、對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊、遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊一、無(wú)線電控制接收器模塊一、數(shù)個(gè)自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊、紅外反射位置傳感器模塊、無(wú)人機(jī)定向電機(jī)控制模塊，數(shù)個(gè)母無(wú)人機(jī)旋翼馬達(dá)分別連接數(shù)個(gè)電機(jī)速度控制模塊一，數(shù)個(gè)電機(jī)速度控制模塊一相互并聯(lián)后分別與母無(wú)人機(jī)CPU主板、電池電源一連接，電池電源一分別與母無(wú)人機(jī)CPU主板、電壓電流傳感器模塊一連接，GPS接收器和羅盤模塊一、遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊一、無(wú)線電控制接收器模塊一、數(shù)個(gè)自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊均與母無(wú)人機(jī)CPU主板連接，遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊一、無(wú)線電控制接收器模塊一分別與其相對(duì)應(yīng)的天線連接，光纖對(duì)接成功傳感器模塊、齒輪減速箱伺服電機(jī)一、電位器位置傳感器均與對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊連接，電位器位置傳感器與齒輪減速箱伺服電機(jī)一連接，紅外反射位置傳感器模塊、齒輪減速箱伺服電機(jī)二均與無(wú)人機(jī)定向電機(jī)控制模塊連接，無(wú)人機(jī)定向電機(jī)控制模塊與母無(wú)人機(jī)CPU主板連接。
[0011]本發(fā)明中，子無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)包含子無(wú)人機(jī)旋翼馬達(dá)、電機(jī)速度控制模塊二、電池電源二、子無(wú)人機(jī)CPU主板、電壓電流傳感器模塊二、GPS接收器和羅盤模塊二、遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊二、無(wú)線電控制接收器模塊二、相機(jī)萬(wàn)向節(jié)控制模塊、攝像頭模塊、視頻信號(hào)發(fā)送模塊，數(shù)個(gè)無(wú)人機(jī)旋翼馬達(dá)分別連接數(shù)個(gè)電機(jī)速度控制模塊二，數(shù)個(gè)電機(jī)速度控制模塊二相互并聯(lián)后分別與電池電源二、子無(wú)人機(jī)CPU主板連接，電池電源二分別與電壓電流傳感器模塊二、相機(jī)萬(wàn)向節(jié)控制模塊、攝像頭模塊連接，電壓電流傳感器模塊二、相機(jī)萬(wàn)向節(jié)控制模塊均與子無(wú)人機(jī)CPU主板連接，攝像頭模塊與視頻信號(hào)發(fā)送模塊連接，視頻信號(hào)發(fā)送模塊上連接有天線，遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊二、無(wú)線電控制接收器模塊二均與子無(wú)人機(jī)CPU主板連接，遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊二、無(wú)線電控制接收器模塊二上分別連接有天線。
[0012]本發(fā)明的原理為:任務(wù)進(jìn)行過程中，母無(wú)人機(jī)與子無(wú)人機(jī)均通過遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊、無(wú)線電控制接收器模塊與地面的無(wú)線電控制器通訊。電壓電流傳感器模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母無(wú)人機(jī)、子無(wú)人機(jī)的電量，若電量低時(shí)，則發(fā)出低電量警告，便于地面駕駛員作出應(yīng)對(duì)。GPS接收器和羅盤模塊用于定位，該定位有兩種作用:一、地面駕駛員能夠得知兩架飛機(jī)的位置；二、對(duì)接之前，母無(wú)人機(jī)可以通過GPS接收器和羅盤模塊定位子無(wú)人機(jī)，并作出位置調(diào)整。對(duì)接之前，自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊幫助尋找子無(wú)人機(jī)，紅外反射位置傳感器模塊用于確定母無(wú)人機(jī)與子無(wú)人機(jī)之間的對(duì)接位置。光纖對(duì)接成功傳感器模塊、對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊相配合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接成功后給出信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行鎖緊，當(dāng)兩架飛機(jī)需要分離時(shí)，對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊用于釋放鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、易操控，對(duì)駕駛員的培訓(xùn)更簡(jiǎn)單快捷。
[0014]2、控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，靈活控制兩架無(wú)人機(jī)的對(duì)接與分離，實(shí)現(xiàn)工作過程連續(xù)且流暢的目的。
[0015]3、與雙無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)相配合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)的載荷和航時(shí)靈活多變的目的。
[0016]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中母無(wú)人機(jī)與子無(wú)人機(jī)對(duì)接的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的右視圖；
圖4為本發(fā)明中母無(wú)人機(jī)的電路原理框圖；
圖5為本發(fā)明中子無(wú)人機(jī)的電路原理框圖；
圖6為本發(fā)明的工作流程圖；
圖7為實(shí)施例的電路原理圖；
附圖標(biāo)記:
I一母無(wú)人機(jī)；2—子無(wú)人機(jī)；3—對(duì)接裝置；4一對(duì)接控制裝置；
SI一電位器位置傳感器；M1—齒輪減速箱伺服電機(jī)一 ；M2—齒輪減速箱伺服電機(jī)二 ；η一母無(wú)人機(jī)旋翼馬達(dá)；m—電機(jī)速度控制模塊一 ；E1—電池電源一 ；U1—母無(wú)人機(jī)CPU主板；U2—電壓電流傳感器模塊一 ；U3—GPS接收器和羅盤模塊一 ；U4—光纖對(duì)接成功傳感器模塊；U5—對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊；U6—遙測(cè)無(wú)線電收發(fā)模塊一 ；U7—無(wú)線電控制接收器模塊一 ；U8—自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊一