一种基于PX4的自主航行扑翼飞行器的制作方法

本实用新型涉及侦察、航拍和环境监测领域，尤其涉及一种基于px4的自主航行扑翼飞行器。

背景技术：

扑翼飞行器具有仿生的效果，稳定的飞行姿态、能够挑战高度的技术、具有良好的隐蔽效果，还有如同鸟类悄无声息、稳定飞行的特点，现已成为飞行器研究方面的热点，在现有技术中完成航拍及侦察任务的多数是固定翼以及多旋翼等无人飞行器，在侦察等一些飞行任务中不具备隐蔽性的特点，但是仿生扑翼飞行器具有良好的隐蔽性与灵活性，能够像鸟儿一样安静的飞行

现有的多旋翼及固定翼一部分可以完成自主航行，但是其在隐蔽性灵活性上与无人扑翼飞行器相比较还是有些不足，现有的扑翼飞行器需要人去操作，通过遥控器对飞行器发送指令，然而扑翼飞行器不同于普通的无人飞行器，其在操作上有一定的困难，需要注意力高度集中以保证飞行安全，若人工操作长时间还会出现疲劳等不利因素，影响飞行器的飞行安全不能保证飞行任务的成功率，还回增大扑翼飞行器的损坏率，提高成本。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本实用新型公开了一种基于px4的自主航行扑翼飞行器，包括：飞行控制器、gps、罗盘、433数传空中端、433数传地面端、pc机、无刷电机、舵机组、电源、主机翼、尾翼、减速齿轮组、主机翼可调连杆、曲柄机构、尾翼可调连杆、齿轮轴、电子调速器和稳压模块；

所述舵机组包括第一舵机、第二舵机和第三舵机；

所述飞行控制器采用的型号为pixhawk2的芯片，所述pixhawk2的rx引脚和tx引脚与所述433数传空中端相连接，所述pixhawk2的gnd引脚和+5v引脚通过所述稳压模块和所述电子调速器相连接，所述电子调速器与所述无刷电机相连接，所述pixhawk2的pwm1引脚与所述第一舵机相连接；所述pixhawk2的pwm2引脚与所述第二舵机相连接，所述pixhawk2的pwm3引脚与所述第三舵机相连接，所述pixhawk2的tx引脚和rx引脚与所述gps相连接，所述pixhawk2的sda引脚和scl引脚与所述罗盘相连接；

所述433数传地面端通过usb与所述pc机相连接；所述433数传地面端与所述数传空中端无线连接；

所述无刷电机通过所述减速齿轮组与所述曲柄机构相连接，所述曲柄机构与所述主机翼可调连杆通过球头连接，所述主机翼可调连杆通过球头与所述主机翼相连接，所述齿轮轴与所述曲柄机构相连接。

所述舵机组通过所述尾翼可调连杆与所述尾翼相连接；

所述电源与所述电子调速器及所述稳压模块相连接。

进一步地：所述电源采用锂电池。

进一步地：还包括蜂鸣器，所述pixhawk2的+引脚和-引脚与所述蜂鸣器相连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的一种基于px4的自主航行扑翼飞行器，具有体积小、灵活性高，重量轻、成本低、隐身性、稳定性好和随动性高的优点，在实际应用中可不受飞行环境的制约，适应性强等，可进入人员不能到达的危险地区，并且该飞行器可以自主航行，不需要人为的干预，对扑翼飞行器的飞行安全可靠性有了进一步的提高，能够更好的完成一些特殊的任务，该飞行器在实际应用中对工作环境要求较低，能够在没有人为因素的操作下完成一些特殊的飞行任务，减小了人的工作强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的模块图；

图2为本实用新型的动力结构示意图；

图3为本使用新型的飞行控制器电气图；

图4为本使用新型的地面控制系统图。

图中：1、飞行控制器，2、gps，3、罗盘，4、433数传空中端，5、433数传地面端，6、pc机，7、无刷电机，8、舵机组，9、电源，10、主机翼，11、尾翼，12、减速齿轮组，13、主机翼可调连杆，14、曲柄机构，15、尾翼可调连杆，16、齿轮轴，17、电子调速器，18、稳压模块，19、第一舵机，20、第二舵机，21、第三舵机，22、蜂鸣器。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

一种基于px4的自主航行扑翼飞行器，包括飞行控制器1、gps2、罗盘3、433数传空中端4、433数传地面端5、pc机6、无刷电机7、舵机组8、电源9、主机翼10、尾翼11、减速齿轮组12、主机翼可调连杆13、曲柄机构14、尾翼可调连杆15、齿轮轴16、电子调速器17和稳压模块18；

所述舵机组8包括第一舵机19、第二舵机20和第三舵机21；

所述飞行控制器1采用的型号为pixhawk2的芯片，所述pixhawk2的rx引脚和tx引脚与所述433数传空中端4相连接，所述pixhawk2的gnd引脚和+5v引脚通过所述稳压模块18和所述电子调速器17相连接，所述稳压模块18为飞行控制器以及附属模块供电,所述电子调速器17与所述无刷电机7相连接，所述电子调速器17调节所述无刷电机的转速，从而控制飞行器的飞行速度以及高度,所述pixhawk2的pwm1引脚与所述第一舵机19相连接；所述pixhawk2的pwm2引脚与所述第二舵机20相连接，所述pixhawk2的pwm3引脚与所述第三舵机21相连接，所述pixhawk2的tx引脚和rx引脚与所述gps2相连接，所述pixhawk2的sda引脚和scl引脚与所述罗盘3相连接；

所述433数传地面端5通过usb与所述pc机6相连接,方便操作人员对其飞行状态进行监测，保证飞行安全；所述433数传地面端5与所述433数传空中端4无线连接；

所述无刷电机7的动力通过减速齿轮组12传给所述曲柄机构14，然后，所述曲柄机构14与主翼可调连杆13通过球头连接，所述主机翼可调连杆13同样通过球头与主机翼10连接。所述减速齿轮组11中大齿轮采用尼龙材质，耐磨、噪音小且维护方便，提高了扑翼飞行器的稳定性、实用性以及操作的方便性。

将所述无刷电机7转动转变为所述主机翼10在上下方向的周期性运动，为所述尾翼11提供升力以及前进的动力。

所述舵机组8通过所述尾翼可调节连杆15带动所述尾翼11在平面内上下左右运动，改变所述尾翼11的受力，使飞行控制器1完成俯仰及转向运动，舵机组8与所述尾翼可调节连杆15、所述尾翼可调节连杆15与所述尾翼11均通过球头连接，以保证灵活性。

在扑翼飞行器飞行之前在电脑上设置好航线，所述433数传地面端5通过usb数据线与所述pc机6相连，将飞行航线的数据通过无线电的形式传送给所述433数传空中端4，所述433数传空中端4与所述飞行控制器1相连，然后将飞行的航线数据传给所述飞行控制器1的处理器。

初始时在人为参与的控制下使得扑翼飞行器起飞并飞到一定的高度，然后通过电脑将扑翼飞行器的控制模式由人工转为自动航行，自动航行时飞行控制处理器将接收到的飞行数据与飞行控制器内置的陀螺仪采集的飞行姿态数据进行整合处理并分配给执行机构。

在自动航行期间所述gps2、所述罗盘3为飞行控制器1提供方位数据以及方向信息，在需要转向的时候对尾部舵机发送指令，使其在左右方向上做出相应动作，以改变飞行方向。

同时飞行控制器1通过对gps2的数据判断飞行器在空间的高度，并于预设飞行数据中的高度信息进行对比，若不一致，则对电子调速器17发出指令，控制无刷电机7转速，从而改变了主机翼10上下运动的周期，以此调节扑翼飞行器飞行高度。

飞行控制器1内部自带陀螺仪，能够判断飞行过程中扑翼飞行器的飞行姿态，当陀螺仪检测到扑翼飞行器自身姿态不再水平时会对舵机组8发出指令，所述舵机组通过尾翼可调连杆15带动尾翼11做出相应的动作，以此调节飞行器飞行姿态，以保证扑翼飞行器能够在预设的轨迹上平稳的飞行。

整个飞行期间飞行控制器1会将所有飞行器的真实飞行数据以及处理过的摄像头的实时画面发送给所述433数传空中端4，所述433数传空中端4将这些信息通过无线电的方式实时传给所述433数传地面端5，然后通过电脑读取这些数据，进一步保障飞行器飞行过程中的安全性及可靠性。

所述舵机组8通过所述尾翼可调连杆15与所述尾翼11相连接；

所述电源9与所述电子调速器17及所述稳压模块18相连接。

进一步地：所述电源9采用锂电池。

进一步地：还包括蜂鸣器22，所述pixhawk2的+引脚和-引脚与所述蜂鸣器22相连接。

当预设的飞行路线完成后，扑翼飞行器会在飞行起始点上空以固定高度盘旋，然后将其飞行模式由自动飞行改为人工操作，在人的干预下完成降落，至此完成飞行任务。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。