一种提升续航能力的双无人机控制系统的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及一种提升续航能力的双无人机控制系统。
[0003]【背景技术】:
[0004]多旋翼飞行器简称无人机，就是一个飞行器上同时具有多个正迎角旋翼来产生升力，并按照不同方向转动来克服反扭力的飞行器，因为多个旋翼向不同方向转动，这样扭距就是零，甚至可以实现撒手悬停，手控起来也操作自如，在缩短飞行员培训时间的同时，安定性也提高了，如果加装飞控的话，那么复杂的姿态控制程序就可以忽略掉，甚至能够将到处可以买到的固定翼飞控程序移置过来。
[0005]但目前的多旋翼飞行器也存在着缺点，首先，多旋翼无人机的续航时间十分令人堪忧，这已严重制约了无人机技术的发展。不管是目前世界上占有率最高的大疆无人机，还是一些行业应用的无人机，一般民用的无人机系统航时为20多分钟，行业应用的无人机系统航时也仅有1-2小时。而且，目前市面上完全没有续航很长，或者是无限续航的技术。大疆无人机飞行最多维持半小时，通常出门得携带三四块电池才行，国外媒体发布文章称，无人机的商业前景受限于短暂的电池续航和失联风险；另外，目前多旋翼飞行器的任务载荷非常的小，几百克就已经到达极限了，如果要提升负重指标的话，其飞行器的尺寸就要大的惊人了。
[0006]目前有一种无人机系统续航的专利技术，是让无人机在天上执行任务飞行到快要没电的时候，启动第二架无人机上天执行同样的任务，此时第一架无人机就开始自动返航到起飞地点或是到指定的充电地点，然后这一架无人机就要开始充电，充电完成之后继续起飞，接着第二架无人机再次下来充电，如此循环，达到延长续航时间的目的；当然，第一架无人机充电的时候，可以采取人工充电，也可以使用机器视觉来让无人机自动发现充电的准备位置，然后无人机返回地面停留在上面实现自动充电，可以采取接触充电或是非接触的无线充电。
[0007]但是，不管是上述提到的哪一种方式，在执行关键任务的时候，总是存在中断或者是接续性不连续的问题，因为第一架无人机和第二架无人机是脱离的，第一架无人机没电时的具体位置，并非第二架无人机过来就正好对应的位置。因此，这种续航技术存在无人机系统续航位置不精确的缺陷。
[0008]同时，还存在执行的任务分离的缺陷:比如，第一架无人机拍摄关键视频或是图片，此时第一架无人机没电，只能带着摄像机离开充电；第二架无人机带着另外的摄像机重新起飞执行任务；这里面的细节存在中断，或是回来之后必须进行合并处理，非常繁琐，容易遗漏关键信息。
[0009]另外，同样的载荷，使用上述的分离的两架无人机，是无法实现长航时的；如果是同样的航时，也是无法实现更大的载荷的。因此，现有无人机的载荷和航时不能灵活变化。
[0010]【实用新型内容】:
[0011]本实用新型的目的是提供一种提升续航能力的双无人机控制系统，它自动化程度高，易于操控，能将无人机系统的续航时间延长5-10倍；灵活控制两架无人机的对接与分离，实现工作过程连续且流畅的目的；并且其载荷和航时能灵活变化。
[0012]为了解决【背景技术】所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案:它包含母无人机、子无人机、对接装置，母无人机的中部为对接控制装置，对接控制装置的下端与子无人机的上端通过对接装置连接在一起；其中，对接装置采用圆锥形插接设计，且母无人机、子无人机通过对接装置的插接、分离实现双无人机对接与脱离；子无人机的下端安装有任务执行装置，比如，相机、云台等。
[0013]本实用新型中，母无人机的控制系统包含母无人机旋翼马达、电机速度控制模块一、电池电源一、母无人机CPU主板、电压电流传感器模块一、GPS接收器和罗盘模块一、光纤对接成功传感器模块、对接/释放线性驱动器马达控制模块、遥测无线电收发模块一、无线电控制接收器模块一、数个自动对焦摄像头模块、红外反射位置传感器模块、无人机定向电机控制模块，数个母无人机旋翼马达分别连接数个电机速度控制模块一，数个电机速度控制模块一相互并联后分别与母无人机CPU主板、电池电源一连接，电池电源一分别与母无人机CPU主板、电压电流传感器模块一连接，GPS接收器和罗盘模块一、遥测无线电收发模块一、无线电控制接收器模块一、数个自动对焦摄像头模块均与母无人机CPU主板连接，遥测无线电收发模块一、无线电控制接收器模块一分别与其相对应的天线连接，光纤对接成功传感器模块、齿轮减速箱伺服电机一、电位器位置传感器均与对接/释放线性驱动器马达控制模块连接，电位器位置传感器与齿轮减速箱伺服电机一连接，红外反射位置传感器模块、齿轮减速箱伺服电机二均与无人机定向电机控制模块连接，无人机定向电机控制模块与母无人机CPU主板连接。
[0014]本实用新型中，子无人机的控制系统包含子无人机旋翼马达、电机速度控制模块二、电池电源二、子无人机CPU主板、电压电流传感器模块二、GPS接收器和罗盘模块二、遥测无线电收发模块二、无线电控制接收器模块二、相机万向节控制模块、摄像头模块、视频信号发送模块，数个无人机旋翼马达分别连接数个电机速度控制模块二，数个电机速度控制模块二相互并联后分别与电池电源二、子无人机CPU主板连接，电池电源二分别与电压电流传感器模块二、相机万向节控制模块、摄像头模块连接，电压电流传感器模块二、相机万向节控制模块均与子无人机CPU主板连接，摄像头模块与视频信号发送模块连接，视频信号发送模块上连接有天线，遥测无线电收发模块二、无线电控制接收器模块二均与子无人机CPU主板连接，遥测无线电收发模块二、无线电控制接收器模块二上分别连接有天线。
[0015]本实用新型的原理为:任务进行过程中，母无人机与子无人机均通过遥测无线电收发模块、无线电控制接收器模块与地面的无线电控制器通讯。电压电流传感器模块实时监测母无人机、子无人机的电量，若电量低时，则发出低电量警告，便于地面驾驶员作出应对。GPS接收器和罗盘模块用于定位，该定位有两种作用:一、地面驾驶员能够得知两架飞机的位置；二、对接之前，母无人机可以通过GPS接收器和罗盘模块定位子无人机，并作出位置调整。对接之前，自动对焦摄像头模块帮助寻找子无人机，红外反射位置传感器模块用于确定母无人机与子无人机之间的对接位置。光纤对接成功传感器模块、对接/释放线性驱动器马达控制模块相配合，能够实现对接成功后给出信号，并驱动伺服电机进行锁紧，当两架飞机需要分离时，对接/释放线性驱动器马达控制模块用于释放锁紧机构。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]1、控制系统简单易实现、易操控，对驾驶员的培训更简单快捷。
[0018]2、控制系统自动化程度高，灵活控制两架无人机的对接与分离，实现工作过程连续且流畅的目的。
[0019]3、与双无人机结构相配合，实现了无人机的载荷和航时灵活多变的目的。
[0020]【附图说明】:
[0021]图1为本实用新型的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型中母无人机与子无人机对接的结构示意图；
[0023]图3为图2的右视图；
[0024]图4为本实用新型中母无人机的电路原理框图；
[0025]图5为本实用新型中子无人机的电路原理框图；
[0026]图6为本实用新型的工作流程图；
[0027]图7为实施例的电路原理图；
[0028]附图标记:
[0029]I—母无人机；2—子无人机；3—对接装置；4一对接控制装置；
[0030]SI一电位器位置传感器；M1—齿轮减速箱伺服电机一 ；M2—齿轮减速箱伺服电机二 ；n—母无人机旋翼马达仰一电机速度控制模块一 ；E1—电池电源一 ；U1—母无人机CPU主板；U2—电压电流传感器模块一 ；U3—GPS接收器和罗盘模块一 ；U4—光纤对接成功传感器模块；U5—对接/释放线性驱动器马达控制模块；U6—遥测无线电收发模块一 ；U7—无线电控制接收器模块一 ；U8—自动对焦摄像头模块一 ；U9—自动对焦摄像头模块二 ；U10—无人机定向电机控制模块；U11—红外反射位置传感器模块；T1 一天线一 ；T2—天线二 ；
[0031]ζ—子无人机旋翼马达；y—电机速度控制模块二 ；E2—电池电源二 ；U12—子无人机CPU主板；U13—电压电流传感器模块二 ；U14 — GPS接收器和罗盘模块二 ；U15—遥测无线电收发模块二 ；U16—无线电控制接收器模块二 ；U17—相机万向节控制模块；U18—摄像头模块；U19—视频信号发送模块；T3—天线三；Τ4一天线四；Τ5—天线五。
[0032]【具体实施方式】:
[0033]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及【具体实施方式】，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0034]参看图1-图3，本【具体实施方式】采用以下技术方案:它包含母无人机1、子无人机2、对接装置3，母无人机I的中部为对接控制装置4，对接控制装置4的下端与子无人机2的上端通过对接装置3连接在一起。所述的母无人机I选用六旋翼的较大飞机，子无人机2选用四旋翼的小飞机；母无人机1、子无人机2的旋翼是旋转方向相反或者一对一错开的；所以可以同时启动，也可以单独启动。如果双层无人机同时启动，则载荷就能提高，航时也能提高；如果仅启动其中的一架无人机，则载荷和航时就会变小，起到灵活多变的功效。
[0035]参看图4，所述的母无人机I中，对接控制装置4的控制电路包含母无人机旋翼马达η、电机速度控制模块一 m、电池电源一 E1、母无人机CPU主板Ul、电压电流传感器模块一U2、GPS接收器和罗盘模块一 U3、光纤对接成功传感器模块U4、对接/释放线性驱动器马达控制模块U5、遥测无线电收发模块一 U6、无线电控制接收器模块一 U7、无人机定向电机控制模块U10、天线一 Tl、天线二 T2，六个母无人机旋翼马达η分别连接六个电机速度控制模块一 m，数个电机速度控制模块一m相互并联后分别与母无人机CPU主板Ul、电池电源一 El连接，电池电源一 El分别与母无人机CPU主板Ul、电压电流传感器模块一 U2连接，GPS接收器和罗盘模块一 U3、遥测无线电收发模块一 U6、无线电控制接收器模块一 U7、自动对焦摄像头模块一 U8、自动对焦摄像头模块二 U9均与母无人机CPU主板Ul连接，遥测无线电收发模块一 U6、无线电控制接收器模块一 U7分别与天线一 Tl、天线二 T2连接，光纤对接成功传