一种具有热成像系统的无人机系统的制作方法_2

文档序号:9986486阅读:来源:国知局
031]请参阅图1,本实用新型提供一种具有热成像系统的无人机系统5,其用于电力巡检及森林防火等领域,该具有无人机的监控系统5包括空中设备和地面设备,空中设备包括无人机1,其工作时飞行在空中并进行拍摄,地面设备包括遥控终端2、地面站3和图传一体接收机4,遥控终端2主要用于操控无人机I的飞行和拍摄,地面站3内部设置一无线收发模块31,图传一体接收机4用来显示视频画面。
[0032]请参阅图2、图3和图4,空中设备:无人机I包括一机身11和一红外热像仪15,红外热像仪15搭载在机身11的下面且朝向前方,该红外热像仪15下面进一步设置一路由器107,该机身11包括一机架111、八个电机121、电池114和八个螺旋桨112,电池114位于红外热像仪15上方,八个螺旋桨112等间距分布在机身11周围,该八个螺旋桨112包括四个正桨(未标号)和四个反桨(未标号),适合顺时针旋转的叫正桨,适合逆时针旋转的是反浆,正反桨的风都向下吹,之所以设置正桨和反桨是为了抵消螺旋桨的自旋产生的扭力,相隔的螺旋桨112旋转方向是不一样的,所以需要正反桨。八个电机121分别位于八个螺旋桨112处,该八个电机121为高导磁电机,高导磁具有磁阻小、效率高的优点,从而使涡流损耗大大降低。电池114为聚合物锂电池,其位于机身11和红外热像仪15之间,用来为无人机I飞行以及红外热像仪15的拍摄提供电能,之所以选用锂电池是因为同样电池容量锂电池最轻,飞行效率最高。整个无人机I的机身11采用碳纤维材质,由于碳纤维为轻质材质,所以其重量得到很大的减轻,使得无人机I的能量消耗大大降低。机架111包括中心板1111、保护罩1112、外围1115、八个折叠翼1113和两个起落架1114,保护罩1112内设置一GPS天线和多个传感器组合模块106,外围1115处等距离间隔连接着八个折叠翼1113,中心板1111为圆形的碳纤维板,之所以采用碳纤维材质,是因为其拉伸强度高、耐腐蚀性强且具有很好的抗震性,其质量仅为钢的1/5,且有较高的韧性。该中心板1111位于保护罩1112内,该中心板1111集成了无人机I内所有模块,其上设置有电子罗盘、陀螺仪、GPSJt号灯124、八个电调122、分线器123和一飞控系统113,分线器123位于中心板1111的正中间位置,电池114通过该分线器123,并联八组输出,分别给八个电调122供电,用于驱动电机121和螺旋桨112,分开后的电压分别给八个电调122供电,电调122用来接收飞控信号,控制电机121的运行。电机121、电调122、螺旋桨112和折叠翼1113的数量不作限定,其可以为多个,电机121、电调122和螺旋桨112的数量和折叠翼1113相对应。
[0033]分线器123的上方设置一起落架控制器105,无人机I的两个起落架1114通过无人机I内部的该起落架控制器105来操控,该两个起落架1114分别对称的位于红外热像仪15的左右两侧(在所有实施例中,上、下、左、右等位置限定词仅限于指定视图上的相对位置,而非绝对位置),每个起落架1114包括一竖轴171和一横轴173,竖轴171以横轴173的中点为起点向上垂直于该横轴173且该两者一体相连。横轴173的两端部分别设置一橡胶胶圈1731,该橡胶胶圈1731为橡胶材质,其包括三段凸出环体,该凸出环体凸出于橡胶胶圈1731的外表面,该橡胶胶圈1731起到缓冲和减震的作用,该凸出环体使橡胶胶圈1731的缓冲和减震效果更好,这样的减震结构提升了无人机I内部传感器的监测稳定性,从而实现抗干扰功能。作为一种变形,该橡胶胶圈1731上的突出环体的段数不作限定,其可以为任意多个。除此之外,无人机I的左右两侧对称设置第一横杆161、第二横杆162和第三横杆163,该三根横杆从上至下平行排列,第一横杆161与第二横杆162之间通过两根细杆(未标号)连接,第二横杆162与第三横杆163通过两根细杆连接,其在第二横杆162处的连接位置分别设置橡胶胶圈1731。除此之外,机架111内部多个连接处也同时设置该橡胶胶圈1731,该无人机I通过在起落架1114两端和多个连接处设置橡胶胶圈1731,起到了缓冲作用,使无人机I在降落时不至于给整个机体造成硬伤。
[0034]中心板1111上设置有第一电调61、第二电调62、第三电调63、第四电调64、第五电调65、第六电调66、第七电调67和第八电调68,该八个电调122等距离间隔分布在中心板的四周,每个电调对应着一根折叠翼1113和螺旋桨112,每个螺旋桨112处设置一电机121。第二电调62和第三电调63之间设置2.4G频率收发电台101,第三电调63和第四电调64之间设置遥控信号收发器102,第四电调64和第五电调65之间设置飞控系统113,第五电调65和第六电调66之间设置信号灯124,第六电调66和第七电调67之间设置图传信号收发模块160和降压模块103,降压模块103位于第六电调66和图传信号收发模块160之间。2.4G频率发射收发电台101、遥控信号收发器102、飞控系统113、信号灯124、图传信号收发模块160、降压模块103、八个电机121、八个电调122、以及无人机I上的路由器107、电池114、热成像系统150、分线器123、起落架控制器105、多个传感器组合模块106和GPS天线109,这些模块与元件之间都是彼此独立分开封装的,且彼此间互相屏蔽,这样可以使数字电路与模拟电路的模块、信号发射模块与信号接收模块、大电流电路模块和小电流电路模块都彼此分开,从而降低了模块间的电磁干扰,且使整个电路布局更加安全。
[0035]请进一步参阅图5,为了使无人机I的螺旋桨112能够得到很大的升力,需要将该螺旋桨112设置为大桨,但相对应的,大桨的重量会增加,就需要更大的力量来驱动,除此之外,螺旋桨112的桨叶与旋转平面有一个倾角,假设螺旋桨112在一种不能流动的介质中旋转,那么螺旋桨每转一圈,就会向前进一个距离,连续旋转就形成一段螺旋,同一片桨叶旋转一圈所形成的螺旋的距离,称为桨距,桨叶的角度越大,桨距也越大,所以桨距指螺旋桨112旋转一周360度,向上或向前行走的距离(理论上的),通常可以通过测量桨叶的攻角(迎风角度)大小来体现桨距的大小和变化幅度,螺旋桨112的攻角会对其阻力产生一定的影响,所以实际生产中选择恰当尺寸和攻角的螺旋桨112很重要。每个电机121有一KV值,即在每电压伏值下所得的转速,每个电机121所得的转速V = KV值*电压值,电机121的KV值越小,其转动力量就越大,但是此时转速V就会减小,同时升力会随之降低。螺旋桨112产生的转动力量单位时间对无人机I所做的功为螺旋桨112的有效功率N,N =Pv, P为转动力量,V为转速。转动力量P与KV值成反比,而V与KV值成正比,有效功率N会随着转速V产生抛物线式的变化,即在v0范围内,螺旋桨112的有效功率N随着转速V的增大而增大当V大于v0时,有效功率N则随着转速V的增大而减小。当转速为v0时,该螺旋桨112的有效功率N为最佳值,由于该螺旋桨112的效率正比于该有效功率N,所以此时螺旋桨112的效率也最高。当考虑到上述因素,通过采用不同KV值的电机121和不同尺寸与攻角的螺旋桨112并将油门开到最大来进行不断的实验对比,当KV值介于100?450之间、螺旋桨112的尺寸介于16?29英寸之间、攻角介于3?5之间时,螺旋桨112的效率最高,KV最佳值为400,螺旋桨112最佳尺寸为16英寸,其攻角最佳值为4或5。
[0036]请进一步参阅图6、图7和图8,该飞控系统113包括遥控信号收发模块132、无人机飞控模块133和执行机构134,遥控信号收发模块132内设置2.4G频率接收器(图未示),执行机构134内部设置一避障模块1340,该避障模块1340包括预警模块1341、四个超声波传感器1342和多个传感器组合模块106,该多个传感器组合模块106包括气压计、三轴磁力计、空速计、加速度计、陀螺计、GPS/北斗导航系统、电压电流计等,其设置在起落架控制器105上面,该四个超声波传感器1342和多个传感器组合模块106由飞控芯片(未标号)控制,其所采集的信号和数据也由该飞控芯片内部的信息处理模块(未标号)综合处理。三轴磁力计用于指示无人机I的航向,空速计用于为无人机I测速,加速度计和陀螺仪主要用于控制无人机I的姿态,GPS/北斗导航系统主要用于导航,空压计用于测量无人机I的飞行高度,超声波传感器1342用于无人机I的避障,保证空中的无人机I在遥控模式与GPS导航模式飞行时保持稳定,尤其不要撞上不可预见的障碍物,每个超声波传感器1342分别位于两个折叠翼1113之间,八个折叠翼1113分别为第一折叠翼1131、第二折叠翼1132、第三折叠翼1134、第四折叠翼1134、第五折叠翼1135、第六折叠翼1136、第七折叠翼1137和第八折叠翼1138,第一折叠翼1131和第二折叠翼1132之间、
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