[發明專利]基于視覺導航的微型多旋翼飛行器

無效

• 申請號: 201410746754.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104590552A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鮮斌;張旭
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64D27/24;B64D43/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及無人飛行器和飛行控制領域；具體講，涉及基于視覺導航的微型多旋翼飛行器。

背景技術

具有垂直起降和懸停能力的多旋翼飛行器，較之傳統單旋翼直升機，具有結構簡單、維護容易，槳葉殺傷力小，操作安全的特點。不但在軍事領域發揮著日益重要的作用，也在災害救援、評估，危險環境調查，交通巡視及空中攝影等多個民用領域得到廣泛的應用。

目前的多旋翼飛行器其機體長度(寬度)一般均超過300mm，重量超過1kg，其高速旋轉的旋翼所具有相當高的動能，飛行時的其重力勢能也不容忽視，因此一旦失控墜落，對地面人員財產將造成嚴重的危害，此類事故已經被媒體多次報道。

另一方面，現有多旋翼飛行器的自主飛行控制系統，不僅體積重量龐大，更嚴重的依賴于外界的GPS信號，而在GPS信號不穩定的復雜環境下，這一飛行控制系統無法保證飛行器的安全飛行。

視覺導航系統在有人駕駛的飛行器上已經得到了廣泛的應用，如民航夜間降落所用的助降系統，用于修正慣性導航系統的地標系統等。但視覺導航系統在無人飛行器上，尤其是重量小于100克的微型無人飛行器上尚無報道。

發明內容

為了克服現有技術的不足，降低無人飛行器對地面人員財物的安全威脅，在重量和體積上遠小于之前的同類設備，為微型多旋翼飛行器的成功飛行及在復雜環境內的安全飛行提供保證，為此，本發明采取的技術方案是，基于視覺導航的微型多旋翼飛行器，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統對電動動力單元進行轉速控制，從而實現對微型多旋翼飛行器的姿態控制，通過視覺導航系統提供的位置信息，由飛行控制系統對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進行自主控制。

在十字型機架四角對稱設置有電動動力單元。

十字型機架中心的上層中心板上安裝有微型飛行控制系統。

十字型機架中心的下層中心板上安裝有微型視覺導航系統。

上述技術方案中，所述機架與微型飛行控制系統間設有具有緩沖作用的固定裝置。

上述技術方案中，所述動力單元包括：永磁直流電機、電機座和旋翼。

上述技術方案中，所述動力單元的旋翼葉片為對稱翼型或非對稱翼型。

上述技術方案中，所述十字型機臂上設有具有緩沖作用的起落裝置。

與已有技術相比，本發明的技術特點與效果：

通過大幅的減小多旋翼飛行器的體積與重量(重量小于50g長度小于70mm)，極大提高了本飛行器使用的安全性，即使因故墜落，對地面人員財物不會產生威脅。

通過微型化的、僅重數克的飛行控制系統，保證了微型多旋翼飛行器飛行的穩定性，輕量化的飛行控制系統還保證了飛行器本身擁有足夠的續航能力與額外負載能力。

通過機載視覺導航系統，賦予本微型多旋翼飛行器自主飛行能力，使其在無GPS信號的復雜環境內具有自主飛行能力。

附圖說明

圖1為本發明的基于視覺導航的微型多旋翼飛行器的一種具體實施方式的結構示意圖

圖中附圖標記表示為：

1、電動動力單元

2、微型飛行控制系統

3、十字型機架

4、機載視覺導航系統

5、具有緩沖作用的固定裝置

具體實施方式

基于視覺導航的微型多旋翼飛行器，飛行時由小型電動動力單元提供升力，通過飛行控制系統對電動動力單元進行轉速控制，從而實現對微型多旋翼飛行器的姿態控制，通過視覺導航系統提供的位置信息，對微型多旋翼飛行器的飛行高度與位置進行自主控制。飛行器的總體重量小于50g，長度(寬度)小于70mm。

本發明的基于視覺導航的微型多旋翼飛行器具體如下:

一種基于視覺導航的微型多旋翼飛行器，包括：

在十字型機架3四角對稱設置有電動動力單元1

十字型機架中心的上層中心板上安裝有微型飛行控制系統2

十字型機架中心的下層中心板上安裝有微型視覺導航系統4

上述技術方案中，所述機架與微型飛行控制系統2間設有具有緩沖作用的固定裝置5

上述技術方案中，所述動力單元包括：永磁直流電機、電機座和旋翼；

上述技術方案中，所述動力單元的旋翼葉片為對稱翼型或非對稱翼型；

上述技術方案中，所述十字型機臂上設有具有緩沖作用的起落裝置；

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實例，對本發明進行進一步詳細說明，應當理解，此處所述的具體實例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。