用屁股操控的氦气悬飘器及其操控方法与流程

本发明属于飘航技术领域，尤其涉及用屁股操控的氦气悬飘器及其操控方法。

背景技术：

飘航，是一种可在低空中和房间中悬浮、移动、作业的日常生活用品、工具、玩具、设备、仪表、飞行机器人等一大类空中物品的总称，根据功能、特点、用途，飘航行业内包括有消除了声音的静飘、房间内的屋飘、超低空中的近地飘、夜晚工作的光飘、快速飞行的飞飘、可载人的人飘、智能化程序高的智飘、可进入水中又可飘在空中的水飘、深入到洞穴井底的洞飘、不怕火烧和高温的火飘、在狭小空间中的微飘等等。飘航行业开创了将人们日常生活中的人和物搬上空中的一种新技术路线，飘航行业与通航、民航、航天行业的区别有三点：第一目的不同，通航、民航、航天行业以“行进”为目的，“悬空”只是手段，飘航行业以“悬空”为目的，“移动”只是手段；第二应用的领域不同，通航、民航、航天行业替代和发展的只是水平和垂直的运输行业，所以应用范围极其狭窄；飘航技术几乎可以应用于所有行业，几乎可以替代和发展所有行业，涉足的领域极其广泛，当一件物品让其“悬浮”在空中时，会产生很多意想不到的奇妙效果；第三文化不同，通航、民航、航天技术完全是以西方文化指导下产生的技术，死板、机械、无人性，飘航技术是以中华根文化指导下产生的技术，以人为本，其具有安静、安全、日常生活化、人性化的特性。

氦气球可以载人升空，但灵活性、控制性能不好，空中悬飘物在空中的灵活性、控制性良好，但载重量太小，如果增加载重量，其生产成本和技术难度将大大增加。

譬如：直径为5米的氦气球，具有600多牛顿的提升力，气球单层受到地球的引力是50牛顿，双层受到地球的引力是200牛顿，直径为5米的氦气球的提升力，减去自身的氦气球材料的地球引力，600牛顿减去50牛顿，或者减去200，就是550多牛顿，或者是400多牛顿，也就是说直径为5米的氦气球可以提起大约50公斤至40公斤的重物，这个重量比一个人的重量略轻一些，相当于一个人的重量。虽然氦气球能将一个人提升到空中，但人们却无法控制氦气球的飘行，尤其是当载人飞上去后，无法降到地面，人就处在非常危险的地步，目前的技术采用绳子拉下来的方式，失去了很多乐趣。

目前技术，空中悬飘物的机动部分，相邻的电机正反旋转，当旋转到一定的速度时，可以升空，在空中悬飘物平衡飘行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。通过姿态控制，空中悬飘物分别沿3个坐标轴作旋转和移动，在空中做全方位的飘行。为了保持空中悬飘物的稳定飞行，在空中悬飘物上装有陀螺仪和轴加速度传感器组成惯性导航模块，可以计算出空中悬飘物此时相对地面的姿态以及加速度、角速度。空中悬飘物的控制器通过算法计算保持运动状态时所需的旋转力和升力，通过电子调控器来保证电机输出合适的力。

因为速度、作用、重量等原因，空中悬飘物的机械结构远远比直升机和多旋翼无人机简单，维修和更换的开销也非常小，这让空中悬飘物的有了比直升机和无人机更大的应用优势，尤其是近年来一些重量相对于金属材料重量轻，又能替代金属材料的新材料的出现，以及电池技术的突飞猛进，使空中悬飘物除了无人机涉足的航拍领域、物流领域、电影制做领域、农作物喷洒农药领域、工程作业、军工领域之外，开始涉足所有的领域，随着电池技术的进一步突破，我们预测空中悬飘物将会广泛应用于更多的领域。

当空中悬飘物的载重量越大时，对电机的转速就要求非常高，相应地对其它另部件的要求也增加了难度，所以技术难度和生产成本都会随着载重量的增加而迅速增加，当载重量增加时，其操控性和灵活性的难度大大增加，更重要的是安全性，所以国内外用空中悬飘物在载人时，还只能在试验室和水面上试飞，而没有进入到市场。

现有的技术，要想让氦气球载人灵活飞行，是不可能的，要想让多旋翼飞行器载人飞行，难度大成本高，而且成本和安全性问题无法有效解决。

中国专利公开号为cn205287587u，发明创造的名称为一种用氦气仓克服重力的金色飞碟形载人飞行器，其特征在于，其包括，操作仓，氦气仓，飞行驱动部分，还包括碟架；所述操作仓上部与飞行驱动部分连接，并处于飞行驱动部分的正下方中心位置；所述飞行驱动部分的中空位置，与氦气仓连接，或者说氦气仓安装在飞行驱动部分的中空位置；所述操作仓，包括，可坐卧站的全方位旋转变形椅、全方位旋转变形操作员椅、操作控制面板；可坐卧站的全方位旋转变形椅通过旋转圆球旋转，所述旋转指可坐卧站的全方位旋转变形椅可以向前后左右上下方向旋转，可坐卧站的全方位旋转变形椅通过调节杆对可坐卧站的全方位旋转变形椅进行变形调节，所述变形指可坐卧站的全方位旋转变形椅，可在椅子、床、操作站台之间任意转变；全方位旋转变形操作员椅，由固定杆固定操作控制面板和操作员位置距离，操作控制面板始终在操作员的正前方的位置,操作控制面板随着全方位旋转变形操作员椅的旋转和变形而保持固定的位置，其依靠控制面板对多旋翼飞行器的飞行状态进行控制，但存在着两大问题：第一，整个装置上面是氦气球加飞行器，具有往上升的力量，下面是座仓、载重物、人体，具有向下的重力，就是说重心严重靠下，而且，载重量大时所用的氦气球都非常大，人体和重物离提供动力的螺旋桨就远，螺旋桨很难改变座仓、载重物、人体垂直向下的姿态，也就很难改变整个飞行器的姿态，电子陀螺仪和姿态控制器就失去了其意义。第二，人就两只手，如果用其操控飞行器，就无法做别的事情，设计一种技术方案将双手解放出来，是未来载人机械一个重要的先进性标志。

因此，在飘航行业发明一种用屁股操控的氦气悬飘器及其操控方法显得非常必要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用屁股操控的氦气悬飘器及其操控方法，以解决现有利用氦气仓克服重力的空中物品操作方式不便捷、姿态控制部件控制效果不显著、使用趣味性差、双手被占用的问题。

本发明采有以下技术技术方案。

用屁股操控的氦气悬飘器，包括氦气球，机动部分，载人仓，连接绳，缓冲软体，屁股控制装置和大气泡缓冲层，所述的氦气球设置在机动部分的中心位置；所述的载人仓设置在氢气球的正下方；所述的缓冲软体粘贴在氦气球的顶端；所述的连接绳按上述位置将氦气球、机动部分、载人仓连接在一起；所述的屁股控制装置安装在载人仓内部；所述的大气泡缓冲层固定在载人仓的底部；所述的屁股控制装置包括座椅主体，蓄电池，陀螺仪，安装板，转换器，智能控制芯片，输出调节器，油门拉线和指环，所述的座椅主体包括支腿和坐面；所述的蓄电池安装在座椅主体的支腿内并与输出调节器电性连接；所述的陀螺仪设置在坐面的底部并在上方连接安装板；所述的陀螺仪通过转换器与智能控制芯片电性连接；所述的输出调节器通过油门拉线与指环连接。

所述的机动部分包括机架，通过口，电机，螺旋翼，安装头和固定孔，所述的机架通过固定孔与安装头螺栓连接；所述的电机通过固定孔螺纹安装在安装头上并与螺旋翼电性连接；所述的通过口设置在机架上。

所述的安装头包括第一安装管和第二安装管，所述的第一安装管具体与所述的机架相连接；所述的电机和螺旋翼安装在第二安装管上；所述的第一安装管和第二安装管具体呈y型，通过在第二安装管上安装螺旋翼，避免螺旋翼碰撞氦气球，有利于保障飞行的顺利。

所述的陀螺仪具体采用mems陀螺仪，体积小，重量轻，可数字化输出，配合所述的智能控制芯片的设置，有利于智能控制电机的运转状态，灵活改变飞行姿态。

所述的安装板具体安装在座椅主体坐面的上表面并与所述的陀螺仪连接。

所述的输出调节器与蓄电池和电机电性连接；所述的输出调节器通过油门拉线与指环电性连接，使用者可将指环套接在手指上，拉紧或松开油门拉线来控制电机的功率，进而调节飞行速度，操作简单、便捷，使用趣味性更高。

所述的大气泡缓冲层具体采用epp泡沫材料层，具有高强度，高回弹性，耐冲击、耐腐蚀，不易破损等优异性能，有利于该氦气飞行器在降落时减轻震动，同时有利于延长使用寿命。

所述的连接绳采用尼龙绳，强度高，灵活性强，便于对所述的氦气球，机动部分以及载人仓进行固定。

所述的座椅主体上还设置有安全带。

用屁股操控的氦气悬飘器的操控方法包括以下步骤：

步骤一、检查设备、坐进载人仓、准备起飞；

步骤二、坐在安装板上用屁股控制飞行姿态和方向；

步骤三、通过指环控制电量的大小；

步骤四、最后通过安装板和指环的配合控制平稳着地。

在步骤一中，首先要检查氦气球，机动部分，载人仓，连接绳，缓冲软体，屁股控制装置和大气泡缓冲层的各个构件的完好性，如有问题及时检修，检查完好后驾驶员坐进载人仓、准备起飞。

在步骤二中，使用者在乘坐该用屁股操控的氦气悬飘器时，屁股坐在坐面上的安装板上，施加给安装板一定的作用力，在屁股左右前后移动时，施加给安装板的倾斜角不同，安装板将这个倾斜角度与陀螺仪自身转动角度的数据信息传递至智能控制芯片，智能控制芯片以此数据计算出使用者所需要的运行轨迹，进一步控制电机做不同速度、方向的转动来实现飞行姿态的改变，从而控制飞行器的垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、倾向运动，这样的设计有利于解放双手，飞行控制更简洁，使用趣味性更高。

在步骤三中，使用者将指环套接在手指上，控制电量、拉紧或松开油门拉线来控制电机的功率，进而调节飞行速度，操作简单、便捷，使用趣味性更高。

在步骤四中，通过施加给安装板一定的作用力，在屁股左右前后移动时，施加给安装板的倾斜角不同和指环的配合来控制慢慢拉紧油门，实现平稳着地。

本发明具有如下有益效果：本发明用屁股操控的氦气悬飘器及其操控方法可广泛应用于游乐器具技术领域和高空作业领域。同时，本发明还有以下的有益效果为：

1.本发明陀螺仪，安装板，转化器和智能控制芯片，设计在使用者的屁股下面，可用屁股来调整飞行姿态，操作更便捷，趣味性更高。

2.本发明缓冲软体和大气泡缓冲层的设置，可以减轻氦气球与连接绳之间的摩擦力，降低氦气球的磨损以及在降落时通过大气泡缓冲层过滤震动，提高乘坐者的舒适性。

3.本发明输出调节器，油门拉线和指环的配合设置，有利于灵活调整飞行速度，操作便捷，使用趣味性强。

4.飞行姿态控制部件设置在使用者的屁股下，并由屁股控制，油门拉线和指环设置在一根指头上，由一根指头的微下动作控制，这样就解放了人的双手双脚，可用双手双脚进行其它工作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明屁股控制装置结构示意图。

图3是本发明机动部分结构示意图。

图4是本发明机架与安装头位置关系结构示意图。

图5是本发明安装头结构示意图。

图6是本发明的操控方法流程图。

图中：

1-氦气球，2-机动部分，21-机架，22-通过口，23-电机，24-螺旋翼，25-安装头，251-第一安装管，252-第二安装管，26-固定孔，3-载人仓，4-连接绳，5-缓冲软体，6-屁股控制装置，61-座椅主体，611-安全带，612-支腿，613-坐面，62-蓄电池，63-陀螺仪，64-安装板，65-转换器，66-智能控制芯片，67-输出调节器，68-油门拉线，69-指环，7-大气泡缓冲层。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图6所示

本发明提供一种用屁股操控的氦气悬飘器，包括氦气球1，机动部分2，载人仓3，连接绳4，缓冲软体5，屁股控制装置6和大气泡缓冲层7，所述的氦气球1设置在机动部分2的中心位置；所述的载人仓3设置在氢气球的正下方；所述的缓冲软体5粘贴在氦气球1的顶端；所述的连接绳4按上述位置将氦气球1、机动部分2、载人仓3连接在一起；所述的屁股控制装置6安装在载人仓3内部；所述的大气泡缓冲层7固定在载人仓3的底部；所述的屁股控制装置6包括座椅主体61，蓄电池62，陀螺仪63，安装板64，转换器65，智能控制芯片66，输出调节器67，油门拉线68和指环69，所述的座椅主体61包括支腿612和坐面613；所述的蓄电池62安装在座椅主体61的支腿612内并与输出调节器67电性连接；所述的陀螺仪63设置在坐面613的底部并在上方连接安装板64；所述的陀螺仪63通过转换器65与智能控制芯片66电性连接；所述的输出调节器67通过油门拉线68与指环69连接。

所述的机动部分2包括机架21，通过口22，电机23，螺旋翼24，安装头25和固定孔26，所述的机架21通过固定孔26与安装头25螺栓连接；所述的电机23通过固定孔26螺纹安装在安装头25上并与螺旋翼24电性连接；所述的通过口22设置在机架21上。

所述的安装头25包括第一安装管251和第二安装管252，所述的第一安装管251具体与所述的机架21相连接；所述的电机23和螺旋翼24安装在第二安装管252上；所述的第一安装管251和第二安装管252具体呈y型，通过在第二安装管252上安装螺旋翼24，有利于避免螺旋翼24碰撞氦气球1，有利于保障飞行的顺利。

所述的陀螺仪63具体采用mems陀螺仪，体积小，重量轻，可数字化输出，配合所述的智能控制芯片66的设置，有利于智能控制电机23的运转状态，灵活改变飞行姿态。

所述的安装板64具体安装在座椅主体61坐面613的上表面并与所述的陀螺仪63连接。

所述的输出调节器67与蓄电池62和电机23电性连接；所述的输出调节器67通过油门拉线68与指环69电性连接。

所述的大气泡缓冲层7具体采用epp泡沫材料层，具有高强度，高回弹性，耐冲击、耐腐蚀，不易破损等优异性能，有利于该氦气飞行器在降落时减轻震动，同时有利于延长使用寿命。

所述的连接绳4采用尼龙绳，强度高，灵活性强，便于对所述的氦气球1，机动部分2以及载人仓3进行固定。

所述的座椅主体61上还设置有安全带611。

一种用屁股操控的氦气悬飘器的操控方法包括以下步骤：

s101、检查设备、坐进载人仓、准备起飞；

s102、坐在安装板上用屁股控制飞行姿态和方向；

s103、通过指环控制电量的大小；

s104、最后通过安装板和指环的配合控制平稳着地；

在s101中，首先要检查氦气球，机动部分，载人仓，连接绳，缓冲软体，屁股控制装置和大气泡缓冲层的各个构件的完好性，如有问题及时检修，检查完好后驾驶员坐进载人仓、准备起飞。

在s102中，使用者在乘坐该氦气飞行器时，屁股坐在坐面上的安装板上，施加给安装板一定的作用力，当屁股左右前后移动时，调整人体重心着力点，施加给安装板，施加给安装板的倾斜角发产变化，安装板将这个倾斜角度与陀螺仪自身转动角度的数据信息传递至智能控制芯片，智能控制芯片以此数据计算出使用者所需要的运行轨迹，进一步控制电机做不同速度、方向的转动来实现飞行姿态的改变，这样的设计有利于解放双手，飞行控制更简洁，使用趣味性更高。

在s103中，使用者将指环套接在手指上，控制电量、拉紧或松开油门拉线来控制电机的功率，进而调节飞行速度，操作简单、便捷，使用趣味性更高。

在s104中，通过施加给安装板一定的作用力，在屁股左右前后移动时，施加给安装板的倾斜角不同和指环的配合来控制慢慢拉紧油门，实现平稳着地。

工作原理

本发明在使用过程中氦气球1的浮力以及机动部分2螺旋翼24高速转动提供的升力带动该氦气飞行器实现升空，在飞行过程中，使用者可根据使用需求利用屁股在安装板64上做左右前后的位置移动，施加给安装板64不同倾斜角的力，安装板64将这个倾斜角度与陀螺仪63自身转动角度的数据信息传递至智能控制芯片66，智能控制芯片66以此数据计算出使用者所需要的运行轨迹，进一步控制各个电机23做不同速度、方向的转动来实现飞行姿态的控制，通过指环69拉紧或松动油门拉线68，控制输出调节器67来调整飞行速度。

本发明的控制方法如下，在s101中，首先要检查氦气球，机动部分，载人仓，连接绳，缓冲软体，屁股控制装置和大气泡缓冲层的各个构件的完好性，如有问题及时检修，检查完好后驾驶员坐进载人仓、准备起飞。

在s102中，使用者在乘坐该氦气飞行器时，屁股坐在坐面上的安装板上，施加给安装板一定的作用力，在屁股左右前后移动时，施加给安装板的倾斜角不同，安装板将这个倾斜角度与陀螺仪自身转动角度的数据信息传递至智能控制芯片，智能控制芯片以此数据计算出使用者所需要的运行轨迹，进一步控制电机做不同速度、方向的转动来实现飞行姿态的改变，有利于解放双手，飞行控制更简洁，使用趣味性更高；在s103中，使用者将指环套接在手指上，控制电量、拉紧或松开油门拉线来控制电机的功率，进而调节飞行速度，操作简单、便捷，使用趣味性更高；在s104中，通过施加给安装板一定的作用力，在屁股左右前后移动时，施加给安装板的倾斜角不同和指环的配合来控制慢慢拉紧油门，实现平稳着地。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。