[發(fā)明專利]一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)、保護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011295521.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112373677B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鵬;謝雨;趙坤;劉蘇;劉帥
• 申請（專利權(quán)）人: 三生萬物（北京）人工智能技術(shù)有限公司
• 主分類號: B64C19/00
• 分類號: B64C19/00;B64D31/00;B64D45/00
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發(fā)明公開了一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)、保護(hù)方法；屬于無人駕駛飛機(jī)這一技術(shù)領(lǐng)域，其設(shè)計要點(diǎn)在于，將無人機(jī)提供的動力，分為保證高度、橫滾、俯仰、方位的動作，動作按優(yōu)先級劃分：1)將姿態(tài)中，橫滾、俯仰的優(yōu)先級保證最高；2)航向、高度優(yōu)先級次之，并設(shè)置航向允許的最小值；3)將該原則分配的每個電機(jī)量，在油門的約束下給定到每個電機(jī)。本發(fā)明旨在提供一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)、保護(hù)方法，能夠有效的防止無人機(jī)發(fā)生“炸機(jī)”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人駕駛飛機(jī)領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)、保護(hù)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段，無人機(jī)(旋翼機(jī))的應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，例如：電力巡檢、森林防火、海洋環(huán)境檢測、消防、噴灑農(nóng)藥等。

在上述應(yīng)用場景中，超視距作業(yè)是無人機(jī)運(yùn)行的常態(tài)，而在超視距作業(yè)時，系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要；特別的，若相關(guān)保護(hù)機(jī)制不夠健全，可能會帶來非常大的危害。

對于多旋翼無人機(jī)而言，其是依靠多個旋翼來完成飛行任務(wù)，槳葉的破損、電機(jī)的失控、電路的損害、或機(jī)臂的斷裂等，都有可能造成一個旋翼方向的動力缺失；從而使飛機(jī)喪失平衡性而失控，甚至發(fā)生墜機(jī)危害。雖然四旋翼，在缺失一個機(jī)臂動力的時候，無法完成飛機(jī)姿態(tài)的平穩(wěn)；但是對于六旋翼、八旋翼、四軸八槳、甚至更多旋翼的機(jī)型，當(dāng)缺失一個動力或多個動力時候，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上仍是一個可控模型。

針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行如下研究：

方式一：CN108341072A公開了一種無人機(jī)動力系統(tǒng)故障檢測的方法、裝置及無人機(jī)，其技術(shù)方案是：將動力缺失異常的情況當(dāng)作外部擾動處理，得到擾動的大小和方向，從而定位故障電機(jī)，讓飛控系統(tǒng)及時改變控制分配矩陣，讓余下的動力系統(tǒng)能夠保持無人機(jī)機(jī)體穩(wěn)定飛行，大大降低了多旋翼無人機(jī)因動力故障造成的墜機(jī)概率。

方式二：CN106628194A公開了一種無人機(jī)的降落傘系統(tǒng)、安全保護(hù)方法及裝置，其技術(shù)方案是：傳感器用于檢測無人機(jī)的飛行狀態(tài)，控制器用于從傳感器獲取無人機(jī)的飛行狀態(tài)，當(dāng)無人機(jī)處于失穩(wěn)狀態(tài)時控制開啟降落傘。該方案的缺點(diǎn)在于：①這種方案是被動的挽救方法；②降落傘只有在飛行高度大于100m時候才能起到很好保護(hù)作用；③當(dāng)環(huán)境中有風(fēng)的時候，無人機(jī)的墜落不可控，甚至起不到保護(hù)作用。

方式三：CN108646779A公開了一種無人機(jī)的保護(hù)方法，針對無人機(jī)飛行時飛行姿態(tài)和高度控制誤差超過設(shè)定閾值的情況提出的保護(hù)方法，該方法能自動檢測當(dāng)前飛行姿態(tài)和高度控制誤差，并與預(yù)先設(shè)定好的安全閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對超出閾值的情況進(jìn)行報警或控制自動回收；該保護(hù)措施具備響應(yīng)速度快，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，能夠有效提高靶機(jī)在姿態(tài)和高度差超限情況下的安全性和生存能力。

方式四：動力冗余方案：在一個機(jī)臂方向設(shè)計冗余動力結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一個損失動力后，另一個也可彌補(bǔ)該方向的動力；存在缺點(diǎn)：①增加了無人機(jī)的重量及空間；②增加了系統(tǒng)的成本；③降低了槳葉升力效率，使系統(tǒng)作業(yè)時間降低。

而如何解決上述問題，仍然值得深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)、保護(hù)方法。

一種六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng),所述的六旋翼無人機(jī)包括：6個漿葉，按照逆時針編號為：0、1、2、3、4、5號漿葉；0號漿葉與1號漿葉關(guān)于X軸對稱，2號漿葉與5號漿葉關(guān)于X軸對稱，3號漿葉與4號漿葉關(guān)于X軸對稱；1號漿葉與3號漿葉關(guān)于Y軸對稱，0號漿葉與4號漿葉關(guān)于Y軸對稱；其中，0、1號槳葉提供正的俯仰力矩，3、4號槳葉提供負(fù)的俯仰力矩；1、2、3號槳葉提供正的橫滾力矩，0、4、5號槳葉提供負(fù)的橫滾力矩；無人機(jī)通過槳葉的反扭矩提供航向的力矩，0、2、4號槳葉提供順時針的航向力矩，而1、3、5號槳葉提供逆時針的航向力矩；

六旋翼無人機(jī)動力缺失保護(hù)系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)雙向連接；