[發明專利]一種平穩升降的無人機裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201610285173.1
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105691613B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 韋海成;張白;肖明霞;王淼軍;潘俊濤
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: B64C27/82
• 分類號: B64C27/82
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓

本發明公開了無人機領域，本發明提供一種平穩升降的無人機裝置及控制方法，本發明的平穩升降的無人機裝置包括多個輔助螺旋槳，所述輔助螺旋槳以十字形機架為中心，對稱布置于無人機機體周圍，輔助螺旋槳的旋轉平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉平面方向可調。本發明通過增加輔助螺旋槳的方式，有效解決了無人機受到來自水平面方向上的干擾而發生偏移的問題，實現了無人機在垂直方向上的平穩升降，同時減少了無人機升降時間，提高了無人機在惡劣環境下升降時抗干擾的能力，有效避免了無人機因受到干擾而發生的偏移甚至撞毀的問題。

技術領域

本發明涉及無人機領域，特別涉及一種平穩升降的無人機裝置及控制方法。

背景技術

無人機又稱為無人駕駛飛機、遠程遙控或自巡航飛機，是一種成本低、損耗小、機動性高的可攜帶負載飛行器，已被廣泛應用于軍事、科研、民用等多種領域。在軍事領域，無人機可應用于敵情偵查、通訊中繼、早期預警、靶機訓練等，甚至可直接組成無人機編隊進行對敵作戰；在科研領域，可用于飛行試驗的驗證、新設備及新方案的可行性模擬評估、航拍圖像的獲取、惡劣環境下的取樣及條件監測等；在民用領域，無人機可用于農業墑情監測、農業施肥、災情分析、工程監理、電網線路巡視等。在一些實際應用中，無人機技術已經取得了相當好的成果，人們已逐漸認識到它的巨大潛力與作用。

四旋翼無人機作為無人機的一種，通過安裝在十字形機架結構四個頂端的主螺旋槳，產生氣動力，控制四翼無人機的飛行動作，能實現垂直起降、自由懸停、 前進、倒退、超低空飛行等多種空中姿態。如圖1所示，四個主螺旋槳處在同一高度平面，第一螺旋槳1和第三主螺旋槳3逆時針旋轉，第二主螺旋槳2和第四主螺旋槳4順時針旋轉，無人機上設置有主控單元，主控單元通過控制主螺旋槳的轉速，即可實現對四翼無人機飛行姿態的控制。四旋翼無人機以其新穎的外形及緊湊的結構，被認為是一種最簡單、最直觀的穩定控制形式。

這種無人機技術雖具有研發成本低、可實施性強、使用范圍廣、操作要求低等優點，但在實際應用中，無人機卻普遍存在受升降環境影響的缺點，在升降時，由于主螺旋槳只提供向上的拉力，用以克服無人機自身的重力，牽引機體向上運動，在水平方向上的抗干擾能力較弱，無人機在水平面（機體的前、后、左、右）方向由于受到風力的影響，難以實現無人機垂直方向的平穩升降。尤其在惡劣環境下進行起飛和降落時，無人機的抗干擾能力更差，無人機往往受到來自水平面方向上的干擾而發生偏移甚至撞毀的現象。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的四旋翼飛行器在起飛和降落時，主螺旋槳只提供向上的拉力，在升降時抗干擾能力較弱，無人機受到來自水平面方向上風力等因素的干擾而發生偏移的問題，提供一種平穩升降的無人機裝置及控制方法，該無人機裝置在水平方向上的抗干擾能力較強，在垂直方向上實現平穩升降，而且減少了無人機的升降時間，增加了無人機在惡劣環境下升降時抗干擾的能力，有效避免了無人機受到干擾而發生偏移甚至撞毀的現象。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種平穩升降的無人機裝置，包括多個輔助螺旋槳，所述輔助螺旋槳以十字形機架為中心，對稱布置于無人機機體周圍，輔助螺旋槳的旋轉平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉平面方向可調。

無人機裝置上設置有控制各個系統單元工作的主控單元，通過主控單元控制主螺旋槳和輔助螺旋槳轉動，同時對螺旋槳的轉速進行調節，主螺旋槳提供向上的拉力，用以克服無人機自身的重力，牽引無人機機體向上運動，輔助螺旋槳用以克服水平方向上外界環境的干擾，增強無人機在水平方向上的抗干擾能力，通過主控單元對輔助螺旋槳的轉速控制，使無人機機身在水平面各方向的速度及加速度為零，確保無人機在垂直方向上完成升降動作，同時，輔助螺旋槳的旋轉平面的方向可調，使無人機裝置根據實際情況，可改變輔助螺旋槳的旋轉平面方向，使其提供的動力方向可調，不僅可以在水平面上提供動力，而且可以同時為無人機提供垂直方向上的作用力，減短無人機的升降時間，使無人機在較短時間內完成升降，減小了無人機受到外界干擾的幾率，增加了無人機抗干擾的能力。