飞行器及其闪避控制系统、方法与流程

本发明涉及一种飞行器及其闪避控制系统、方法。
背景技术：
：随着无人机的发展，无人机的飞行安全问题受到越来越多的关注。如果无人机在空中碰到障碍物时，由于距离问题或操作问题，操作人员无法准确地判断出如何闪避，有可能因为误操作而造成持续撞击障碍物，导致无人机坠机。现有避障技术中，通常是基于视觉或雷达等传感器，通过高性能处理器完成复杂的识别算法对周围障碍进行预估，提前进行避障动作，以防止碰撞。然而，视觉、雷达等传感器价格昂贵，对与之配套的处理器性能有严格要求，同时对环境要求较高。例如，在障碍物表面存在吸波或者镜面反射材料时，雷达很难收到信号进而无法对周围障碍进行准确地估计；在外部光照强或者较暗时，采集回来的图像无法进行正常的处理，从而对环境很难进行预估，无法准确地对周围障碍进行预估，达不到理想的避障效果。技术实现要素：鉴于以上内容，有必要提供一种能够方便有效地作出相应闪避动作的飞行器及其闪避控制系统、方法。一种闪避控制方法，应用于飞行器中，该飞行器包括多个旋翼电机，该方法包括：在所述飞行器运行时，确认是否有发生堵转的旋翼电机；当确认有发生堵转的电机时，根据发生堵转的电机确定障碍方向；控制所述飞行器往与所述障碍方向相反的方向运动。在一些实施例中，所述飞行器具有对应于所述旋翼电机的多个机臂以及与多个所述旋翼电机电性连接的电调装置。在一些实施例中，所述飞行器包括多个电调装置，其中所述飞行器的每一个所述机臂上设置有一个所述电调装置及与该机臂上的所述电调装置电性连接的一个旋翼电机。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，以及所述确认是否有发生堵转的旋翼电机的步骤包括：从多个所述电调装置获取各旋翼电机的工作电流，并将各旋翼电机的工作电流值与其预设的电流阈值进行比较；若该旋翼电机的工作电流值大于其预设的电流阈值时，确定该旋翼电机处于堵转状态。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，并在判定其所对应的旋翼电机的工作电流大于其预设的电流阈值时，发送该旋翼电机发生堵转的信息至所述飞行器的处理器；以及所述确认是否有发生堵转的旋翼电机的步骤包括:当接收到所述旋翼电机发生堵转的信息时，确定有发生堵转的旋翼电机。在一些实施例中，所述存储装置中预先存储的各电调装置对应的端口信息、各端口信息所对应的机臂的标识信息以及各机臂标识信息所对应的该各机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述根据发生堵转的旋翼电机确定障碍方向的步骤包括：根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定发生堵转的旋翼电机所在的机臂，再确认该机臂的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述存储装置预先存储有各电调装置对应的端口信息，以及各端口信息所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述根据发生堵转的旋翼电机确定障碍方向的步骤包括：根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定该通信端口所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述飞行器为多旋翼无人机。一种闪避控制系统，运行于飞行器上，该飞行器包括多个旋翼电机，该系统包括：检测模块，用于在多个所述飞行器运行时，确认是否有发生堵转的旋翼电机；确定模块，用于当确认有发生堵转的旋翼电机时，根据发生堵转的旋翼电机确定障碍方向；控制模块，用于控制所述飞行器往与所述障碍方向相反的方向运动。在一些实施例中，所述飞行器具有对应于所述旋翼电机的多个机臂以及与多个所述旋翼电机电性连接的电调装置。在一些实施例中，所述飞行器包括多个电调装置，其中所述飞行器的每一个所述机臂上设置有一个所述电调装置及与该机臂上的所述电调装置电性连接的一个旋翼电机。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，以及所述检测模块被配置为从多个所述电调装置获取各旋翼电机的工作系统，并将各旋翼电机的工作电流值与其预设的电流阈值进行比较，以及在该旋翼电机的工作电流值大于其预设的电流阈值时，确定该旋翼电机处于堵转状态。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，并在判定其所对应的旋翼电机的工作电流大于其预设的电流阈值时，发送该旋翼电机发生堵转的信息至所述飞行器的处理器；以及所述检测模块被配置为在接收到旋翼电机发生堵转的信息时，确定有发生堵转的旋翼电机。在一些实施例中，所述存储装置中预先存储的各电调装置对应的端口信息、各端口信息所对应的机臂的标识信息以及各机臂标识信息所对应的该各机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述确定模块被配置为根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定发生堵转的旋翼电机所在的机臂，再确认该机臂的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述存储装置预先存储有各电调装置对应的端口信息，以及各端口信息所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述确定模块配置为根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定该通信端口所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述飞行器为多旋翼无人机。一种飞行器，该飞行器包括相互电性连接的至少一个处理器、多个旋翼电机，以及与多个所述旋翼电机电性连接的电调装置，所述至少一个处理器被配置为用于：在多个所述飞行器运行时，确认是否有发生堵转的旋翼电机；当确认有发生堵转的旋翼电机时，根据发生堵转的旋翼电机确定障碍方向；以及控制所述飞行器往与所述障碍方向相反的方向运动。在一些实施例中，所述飞行器具有对应于所述旋翼电机的多个机臂，每一个所述机臂上设置有一个旋翼电机。在一些实施例中，所述飞行器包括多个电调装置，其中所述飞行器的每一个所述机臂上设置一个与所述旋翼电机电连接的电调装置。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，以及所述至少一个处理器被配置为从多个所述电调装置获取各旋翼电机的工作系统，并将各旋翼电机的工作电流值与其预设的电流阈值进行比较；以及在该旋翼电机的工作电流值大于其预设的电流阈值时，确定该旋翼电机处于堵转状态。在一些实施例中，多个所述电调装置用于分别检测其所对应的旋翼电机的工作电流，并在判定其所对应的旋翼电机的工作电流大于其预设的电流阈值时，发送该旋翼电机发生堵转的信息至所述飞行器的处理器；以及所述至少一个处理器被配置为在接收到旋翼电机发生堵转的信息时，确定有发生堵转的旋翼电机。在一些实施例中，所述飞行器还包括存储装置，所述存储装置中预先存储的各电调装置对应的端口信息、各端口信息所对应的机臂的标识信息以及各机臂标识信息所对应的该各机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述至少一个处理器被配置为根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定发生堵转的旋翼电机所在的机臂，再确认该机臂的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述飞行器还包括存储装置，所述存储装置预先存储有各电调装置对应的端口信息，以及各端口信息所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以及所述至少一个处理器被配置为根据发送工作电流或堵转信息的电调装置所对应的通信端口确定该通信端口所对应的机臂在所述飞行器上的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在一些实施例中，所述飞行器为多旋翼无人机。与现有技术相比较，本发明所述的闪避控制系统无需增加额外的传感器，利用对旋翼电机的堵转进行识别，并针对该堵转信息作出相应的闪避动作，有效地防止在碰到障碍物候由于误操作而造成的连续撞击，避免了飞行器的进一步地损坏或坠落。附图说明图1为本发明飞行器较佳实施例的功能模块示意图。图2为本发明一种飞行器的示意图。图3为本发明闪避控制系统较佳实施例的功能模块示意图。图4为本发明闪避控制方法较佳实施例的流程图。主要元件符号说明飞行器1处理器11存储装置12闪避控制系统120机臂13电调装置130旋翼电机131动力装置14检测模块122确定模块124控制模块126如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。参见图1，是本发明飞行器较佳实施例的功能模块示意图。在一实施例中，所述飞行器1可为旋翼飞行器、固定翼飞行器或固定翼与旋翼混合的飞行器。其中所述旋翼可为单旋翼、双旋翼、三旋翼、四旋翼、六旋翼及八旋翼等。在本实施例中，所述飞行器1为多旋翼无人飞行器（UnmannedAerialVehicle,UAV）。所述飞行器1包括，但不限于，相互电性连接的处理器11、存储装置12、闪避控制系统120、多个电调装置130、多个旋翼电机131，以及用于驱动所述飞行器1飞行的多个动力装置14。应说明的是，所述飞行器1还可以包括控制系统、壳体、传感器、电源、通信单元以及实现各种功能的电路模块（图中未示出）等关键部件。所述处理器11用于控制所述飞行器1的飞行，包括但不限于，控制所述飞行器1的飞行速度、高度、姿态等。在本较佳实施例中，所述处理器11还用于执行所述闪避控制系统120中各功能模块的功能。所述闪避控制系统120以软件程序或指令的形式安装在所述存储装置12中，并由该处理器11执行。在一实施例中，所述处理器11可以是通用处理器、数字信号处理器或者其他专用处理器。所述存储装置12用于存储所述飞行器1的各类信息，例如所述飞行器1的飞行数据，包括但不限于，高度，加速度（俯仰、滚动，及偏航），姿势，地理位置，速度，外部空气温度，及/或气压等。所述存储装置12可以是所述飞行器1的内存，还可以是可外接于该飞行器1的存储卡，如SM卡（SmartMediaCard，智能媒体卡）、SD卡（SecureDigitalCard，安全数字卡）等。多个所述电调装置130及旋翼电机131可以分别设置于所述飞行器1的多个机臂13内，即，每个机臂13内设置有一个电调装置130和一个旋翼电机131。参见图2所示，多个所述机臂13可呈中空的臂状等合适形状。所述电调装置130为电子调速器，用于控制其相应的旋翼电机131的转速，可以驱动其对应的旋翼电机131从怠速到满速运行。在本较佳实施例中，多个所述电调装置130可以通过I/O总线与所述处理器11电性连接，每一个电调装置130具有各自对应的通信端口，以利用该通信端口与所述处理器11进行数据传输。在其他较佳实施例中，多个所述电调装置130也可以通过其他方式分别所述处理器11电性连接。在一实施例中，每一个电调装置130可以分别从所述处理器11获取对应的控制数据，例如、俯仰数据、横滚数据、航向角数据、高度数据以及其他数据等，以控制其所对应的旋翼电机131的转速。可以理解，所述电调装置130也可设置在飞行器1的机体或机架等其他位置。所述电调装置130也可为一个，用于接收所有电机131的信息，并对所有电机131进行控制。所述动力装置14为带动所述飞行器1飞行的装置。在本较佳实施中，所述动力装置14为旋翼，所述旋翼可以使两桨、三桨等。参见图2所示，所述动力装置14为两桨旋翼。所述动力装置14固定连接于所述旋翼电机131，在所述旋翼电机131的带动下控制所述飞行器1飞行。所述动力装置14的数量、所述电调装置130的数量及所述旋翼电机131的数量可以与所述机臂13的数量相等。当然，所述机臂13和所述动力装置14的数量也可以根据实际情况进行相应增减设置。在本较佳实施例中，所述闪避控制系统120可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储装置12中并被配置成由一个或多个处理器（本实施例为一个处理器11）执行，所述飞行器1利用该闪避控制系统120可以准确地在飞行器在受到撞击的时候自动判断并针对该撞击作出相应的闪避动作。参阅图3所示，是本发明闪避控制系统120的较佳实施例的功能模块图。所述闪避控制系统120至少包括，但不限于，检测模块122、确定模块124以及控制模块126。上述各功能模块是完成特定功能的各个程序段，比软件程序本身更适合于描述软件在计算机中的执行过程，如在飞行器1的处理器11中执行，因此本发明对软件程序的描述都以模块描述。另外，上述各功能模块亦可以由硬件、韧件（firmware）方式实现。所述检测模块122用于在所述飞行器1运行时（即多个所述旋翼电机131正常运行），定期或实时确认是否有发生堵转的旋翼电机131。应说明的是，所述旋翼电机131在正常运行时，所述旋翼电机131正常运行时的电流处于一稳定的范围值内。在本较佳实施例中，当所述飞行器1的一个动力装置14的运动路径（螺旋桨的旋转路径）受阻而不能完整旋转一周时，即碰撞到障碍物时，连接该动力装置14的旋翼电机131就会发生堵转，此时所述旋翼电机131的转速为0时，但仍有输出转矩。当所述旋翼电机131堵转时，所述旋翼电机131的定子绕组（图中未示出）会流过5-10倍的额定电流。在第一较佳实施例中，各电调装置130可以包括能够检测其所对应的旋翼电机131的工作电流的检测电路，所述检测模块122利用通信端口定期或实时从所述各电调装置130获取各旋翼电机131的工作电流，并将各旋翼电机131的工作电流值与其预设的电流阈值进行比较，若该旋翼电机131的工作电流值大于其预设的电流阈值时，所述检测模块122确定该旋翼电机131处于堵转状态。在第二较佳实施例中，所述电调装置130可以包括控制器、电流传感器等元件，以检测其对应的旋翼电机131的工作电流，并利用控制器自行判断其对应的旋翼电机131是否发生堵转。所述电调装置130在确定其所对应的旋翼电机131的工作电流大于其预设的电流阈值时，判定其对应的旋翼电机131发生堵转。该电调装置130通过通讯端口将该旋翼电机131发生堵转的信息发送至所述处理器11。当所述处理器11接收到旋翼电机131发生堵转的信息时，所述检测模块122确定有发生堵转的旋翼电机131。所述确定模块124用于当确认有发生堵转的旋翼电机131时，根据发生堵转的旋翼电机131确定障碍方向。在本较佳实施例中，所述存储装置12中可以预先存储有各电调装置130对应的端口信息，各端口信息所对应的机臂13的标识信息，以及各机臂13标识信息所对应的该各机臂13在所述飞行器1上的方位信息（即，所述各机臂13相对于所述飞行器1的主体部（图中未示出）方位信息）。所述确定模块124根据发送所述工作电流或堵转信息的所述电调装置130的所对应的通信端口，确定发生堵转的旋翼电机131所在的机臂13，然后再确认该机臂13的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在另一较佳实施例中，所述存储装置12中可以预先存储各电调装置130对应的端口信息，以及各端口信息所对应的机臂13在所述飞行器1上的方位信息。所述确定模块124根据发送所述工作电流或堵转信息的所述电调装置130的所对应的通信端口，确定该通信端口所对应的机臂13在所述飞行器1上的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。所述控制模块126用于控制所述飞行器1往与所述障碍方向相反的方向运动。所述控制模块126确定与所述障碍方向相反的运动方向，然后控制所述飞行器1向所确定的运动方向飞行，以有效地闪避所述障碍物所造成的碰撞。参阅图4，是本发明闪避控制方法较佳实施例的流程图400。应说明的是，本发明所述闪避控制方法并不限于图4所示流程图中的步骤及顺序。根据不同的实施例，图4所示流程图中的步骤可以增加、移除、或者改变顺序。在本较佳实施例中，所述方法400可以从步骤S401开始。步骤S401，在所述飞行器1运行时，所述检测模块122定期或实时确认是否有发生堵转的旋翼电机131。应说明的是，所述旋翼电机131在正常运行时，所述旋翼电机131正常运行时的电流处于一稳定的范围值内。在本较佳实施例中，当所述飞行器1的一个动力装置14的运动路径（螺旋桨的旋转路径）受阻而不能完整旋转一周时，即碰撞到障碍物时，连接该动力装置14的旋翼电机131就会发生堵转，此时所述旋翼电机131的转速为0时，但仍有输出转矩。当所述旋翼电机131堵转时，所述旋翼电机131的定子绕组（图中未示出）会流过5-10倍的额定电流。在第一较佳实施例中，各电调装置130可以包括能够检测其所对应的旋翼电机131的工作电流的检测电路，所述检测模块122利用通信端口定期或实时从所述各电调装置130获取各旋翼电机131的工作电流，并将各旋翼电机131的工作电流值与其预设的电流阈值进行比较，若该旋翼电机131的工作电流值大于其预设的电流阈值时，所述检测模块122确定该旋翼电机131处于堵转状态。在第二较佳实施例中，所述电调装置130可以包括控制器、电流传感器等元件，以检测其对应的旋翼电机131的工作电流，并利用控制器自行判断其对应的旋翼电机131是否发生堵转。所述电调装置130在确定其所对应的旋翼电机131的工作电流大于其预设的电流阈值时，判断其对应的旋翼电机131发生堵转。该电调装置130通过通讯端口将该旋翼电机131发生堵转的信息发送至所述处理器11。当所述处理器11接收到旋翼电机131发生堵转的信息时，所述检测模块122确定有发生堵转的旋翼电机131。步骤S402，当确认有发生堵转的旋翼电机131时，所述确定模块124根据发生堵转的旋翼电机131确定障碍方向。在本较佳实施例中，所述存储装置12中可以预先存储有各电调装置130对应的端口信息，各端口信息所对应的机臂13的标识信息，以及各机臂13标识信息所对应的该各机臂13在所述飞行器1上的方位信息（即，所述各机臂13相对于所述飞行器1的主体部（图中未示出）方位信息）。所述确定模块124根据发送所述工作电流或堵转信息的所述电调装置130的所对应的通信端口，确定发生堵转的旋翼电机131所在的机臂13，然后再确认该机臂13的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。在另一较佳实施例中，所述存储装置12中可以预先存储各电调装置130对应的端口信息，以及各端口信息所对应的机臂13在所述飞行器1上的方位信息。所述确定模块124根据发送所述工作电流或堵转信息的所述电调装置130的所对应的通信端口，确定该通信端口所对应的机臂13在所述飞行器1上的方位信息，以该方位信息确定为障碍方向。步骤S403，所述控制模块126控制所述飞行器1往与所述障碍方向相反的方向运动。所述控制模块126确定与所述障碍方向相反的运动方向，然后控制所述飞行器1向所确定的运动方向飞行，以有效地闪避所述障碍物所造成的碰撞。可以理解，所述电调装置130也可设置在飞行器1的机体或机架等其他位置。所述电调装置130也可为一个，用于接收所有电机131的信息，并对所有电机131进行控制。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3