一种持续续航的互联网无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于遥控机器人技术领域，提供了一种持续续航的互联网无人机，包括飞行装置、续航电缆、具有收放线缆功能的卷线装置及遥控器，所述遥控器通过无线通信连接所述飞行装置，所述遥控器还通过无线通信连接所述卷线装置，所述飞行装置的供电装置的输入端连接所述续航电缆的一端，所述续航电缆的另一端连接所述卷线装置。该无人机能够持续续航，实现了持续供电，使得无人机能够一直处于工作状态，并且比多旋翼无人机更高的抗风能力，加上防雨防护，就能在除极其恶劣天气外的持续工作。该无人机结构简单，使用方便，实现了远程互联网操作，自动化智能收放电缆，节省人力，节省低成本地解决高空作业、监视等平时用有人飞机才能实现的难题。
【专利说明】
一种持续续航的互联网无人机
技术领域
[0001]本实用新型属于遥控机器人领域，尤其涉及一种持续续航的互联网无人机。
【背景技术】
[0002]善攻者，动于九天之上！空中的优势，远比地面更大。故无人机一时成为当今的热点，就是因为空中视野更广，可以保持绝对空中高位，建立空中指挥中心，全局把控。如无人机的高度1000米，记载各种设备，如3D建模，高倍相机，红外夜视，激光补光，可以对10公里半径区域进行监控。
[0003]如军用:军事侦查、情报收集、单兵作战侦查、边境巡逻、禁区；
[0004]警用:特警反恐、武警、消防监测、大型安保、交警、高速、森林公安、抢险救灾、海关、环保(如雾霾)、海洋、城管应用；
[0005]民用:气象、水利、电力、通讯、物流、仓库、国土、地产、矿业、石油、输油气管道、港口、测绘考古、影视、景区、渔场、农场、牧场、工业、农业、商业等应用；
[0006]多旋翼无人机小巧，成本低廉。但它有致命缺点，就是续航时间短，在10多分钟。另多旋翼的结构，导致它的抗风性太差，一旦天气大于如4级以上的风，就不能飞，没法适应大部分天气。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种持续续航的互联网无人机，旨在解决上述的技术问题。
[0008]本实用新型是这样实现的，一种持续续航的互联网无人机，所述无人机包括飞行装置、续航电缆、具有收放线缆功能的卷线装置及遥控器，所述遥控器通过无线通信连接所述飞行装置，所述遥控器还通过无线通信连接所述卷线装置，所述飞行装置的供电装置的输入端连接所述续航电缆的一端，所述续航电缆的另一端连接所述卷线装置。
[0009]本实用新型的进一步技术方案是:所述卷线装置包括控制系统、底座、卷线器、变速箱、线张力传感器及具有圆周旋转的接触导电接头，所述卷线器的一端设于底座上并置于所述变速箱内与齿轮连接，所述卷线器的另一端连接所述接触导电接头，所述线张力传感器设于所述底座上并置于所述卷线器的上方，所述控制系统设于所述底座上并与所述变速箱连接，所述接触导电接头的输出端电性连接所述续航电缆的另一端。
[0010]本实用新型的进一步技术方案是:所述控制系统包括电源单元、微处理器、第一通信单元、第一电子调速器、线张力传感器及电机(如步进电机)，所述微处理器的输出端通过所述第一电子调速器连接所述电机(如步进电机)的控制端，所述第一通信单元的输出端连接所述微处理器的输入端，所述第一通信单元通过无线通信连接所述飞行装置，所述线张力传感器的输出端连接所述微处理器的输入端，所述线张力传感器设于所述卷线器上，所述电源单元的输出端分别电性连接所述微处理器、第一通信单元、第一电子调速器及电机(如步进电机)，所述电源单元的输出端还连接所述接触导电接头的输入端。
[0011]本实用新型的进一步技术方案是:所述续航电缆的长度为10-3000米，所述续航电缆采用极低电阻率、线径小于3平方毫米的电缆。
[0012]本实用新型的进一步技术方案是:所述飞行装置包括机架、电气控制系统、垂直动力装置及若干旋翼动力装置，所述电气控制装置设于所述机架上，所述垂直动力装置设于所述机架的顶面，若干所述旋翼动力装置分别连接所述机架上，相邻的两个所述旋翼动力装置间的间距相等。
[0013]本实用新型的进一步技术方案是:所述垂直动力装置包括连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座，所述连接杆的一端连接所述机座，所述连接杆的另一端连接所述机架，所述同轴正反转电机设于所述机座上，所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。通过垂直动力装置来提升整体飞机的抗风能力。
[0014]本实用新型的进一步技术方案是:所述旋翼动力装置包括连接杆、安装机座、电机或舵机及螺旋桨，所述连接杆的一端连接所述安装机座，所述电机或舵机安装于所述安装机座上，所述螺旋桨设于所述电机或舵机的机轴上。
[0015]本实用新型的进一步技术方案是:所述电气控制系统包括中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统、第二通信单元、供电装置及若干电子调速器或通道，所述遥控器接收模块的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述卫星定位系统连接所述中央处理器双向通信，所述陀螺仪的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器连接所述第二通信单元双向通信，若干所述电子调速器或通道的一端分别连接所述中央处理器的输出端，若干所述电子调速器或通道的另一端分别连接所述电机或舵机的控制端。所述供电装置分别电性连接中央处理器、、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统及第二通信单元。
[0016]本实用新型的进一步技术方案是:所述供电装置包括电源分配单元及直流降压模块，所述电源分配单元的输入端连接所述直流降压模块的输出端;所述卫星定位系统包括定位单元及天线，所述定位单元的输入端连接所述天线的输出端;所述第二通信单元包括无线通信电路，连接互联网。
[0017]本实用新型的进一步技术方案是:所述第二通信单元还包括无线通信中继电路，所述无线通信中继电路通过无线通信连接所述无线通信电路，连接互联网；所述第一通信单元及第二通信单元均采用无线通讯;所述天线采用北斗卫星天线或GPS卫星天线。
[0018]本实用新型的有益效果是:该无人机能够持续续航，实现了持续供电，使得无人机能够一直处于工作状态，并且比多旋翼无人机更高的抗风能力，加上防雨防护，就能在除极其恶劣天气外的持续工作。该无人机结构简单，使用方便，实现了远程互联网操作，自动化智能收放电缆，低成本地解决高空作业、监视等平时只能用有人飞机才能实现的难题。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例提供的持续续航的互联网无人机的结构图。
[0020]图2是本实用新型实施例提供的电气控制的结构框图。
【具体实施方式】
[0021]附图标记:10-飞行装置20-卷线装置30-续航电缆101-垂直动力装置102-旋翼动力装置103-机架201-卷线器202-接触导电接头203-底座204-电源单元205-微处理器206-第一电子调速器207-变速箱208-线张力传感器
[0022]如图1-2所示，本实用新型提供的一种持续续航的互联网无人机，所述无人机包括飞行装置10、续航电缆30、具有收放线缆功能的卷线装置20及遥控器，所述遥控器通过无线通信连接所述飞行装置10，所述遥控器还通过无线通信连接所述卷线装置20，所述飞行装置10的供电装置的输入端连接所述续航电缆30的一端，所述续航电缆30的另一端连接所述卷线装置20。其中卷线装置20可以是自动化的，也可以是机械的，还可以是手动的。
[0023]所述卷线装置20包括控制系统、底座203、卷线器201、变速箱207、线张力传感器208及具有圆周旋转的接触导电接头202，所述卷线器201的一端设于底座203上并置于所述变速箱207内与齿轮连接，所述卷线器201的另一端连接所述接触导电接头202，所述线张力传感器208设于所述底座203上并置于所述卷线器201的上方，所述控制系统设于所述底座203上并与所述变速箱207连接，所述接触导电接头202的输出端电性连接所述续航电缆30的另一端。控制系统可以与遥控器通过无线通信，利用遥控器控制收放线，也可以与无人机的中央处理器进行通讯，获取中央处理器的数据信息来自动控制收放线缆，在实际应用总可以根据现场的需求来自由灵活的调整其采用何种类型来控制收放线缆的过程。
[0024]所述控制系统包括电源单元204、微处理器205、第一通信单元、第一电子调速器206、线张力传感器及电机(如步进电机)，所述微处理器205的输出端通过所述第一电子调速器206连接所述电机(如步进电机)的控制端，所述第一通信单元的输出端连接所述微处理器的输入端，所述第一通信单元通过无线通信连接所述飞行装置，所述线张力传感器的输出端连接所述微处理器的输入端，所述线张力传感器设于所述卷线器上，所述电源单元204的输出端分别电性连接所述微处理器205、第一通信单元、第一电子调速器206及电机(如步进电机)，所述电源单元204的输出端还连接所述接触导电接头202的输入端。
[0025]所述续航电缆的长度为10-3000米，所述续航电缆采用极低电阻率(如金、银等)、线径小于3平方毫米的电缆。
[0026]所述飞行装置包括机架103、电气控制系统、垂直动力装置101及若干旋翼动力装置102，所述电气控制装置设于所述机架103的顶面，所述垂直动力装置102设于所述机架103的顶面，若干所述旋翼动力装置102分别连接所述机架102，相邻的两个所述旋翼动力装置102间的间距相等。
[0027]所述垂直动力装置包括连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座，所述连接杆的一端连接所述机座，所述连接杆的另一端连接所述机架，所述同轴正反转电机设于所述机座上，所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。通过垂直动力装置来提升整体飞机的抗风能力。
[0028]所述垂直动力装置包括定位三角板101、三根连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座，三根所述连接杆截面呈三角形设置，三根所述连接杆的一端连接所述机座，三根所述连接杆的另一端连接所述机架，所述定位三角板的三个顶点分别与三根所述连接杆连接，所述同轴正反转电机设于所述机座上，所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。
[0029]所述旋翼动力装置包括连接杆、安装机座、电机或舵机及螺旋桨，所述连接杆的一端连接所述安装机座，所述电机或舵机安装于所述安装机座上，所述螺旋桨设于所述电机或舵机的机轴上。
[0030]所述电气控制系统包括中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统、第二通信单元、供电装置及若干电子调速器或通道，所述遥控器接收模块的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述卫星定位系统连接所述中央处理器双向通信，所述陀螺仪的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器连接所述第二通信单元双向通信，若干所述电子调速器或通道的一端分别连接所述中央处理器的输出端，若干所述电子调速器或通道的另一端分别连接所述电机或舵机的控制端。所述供电装置分别电性连接中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统及第二通信单元。
[0031]所述供电装置包括电源分配单元及直流降压模块，所述电源分配单元的输入端连接所述直流降压模块的输出端。
[0032]所述卫星定位系统包括定位单元及天线，所述定位单元的输入端连接所述天线的输出端。
[0033]所述第二通信单元包括无线通信电路，连接互联网。
[0034]所述第二通信单元还包括无线通信中继电路，所述无线通信中继电路通过无线通信连接所述无线通信电路。
[0035]所述第一通信单元及第二通信单元均采用无线通讯。
[0036]所述天线采用北斗卫星天线或GPS卫星天线。
[0037](一)、总体设计
[0038]—种持续续航的互联网无人机，充分考虑空气动力学和电机技术，具体为:
[0039]1、机身:增加载重，提高续航时间，必须降低本机的重量。首先机身框架设计，材料采用高强度碳纤维结构，航空铝材CNC，轻质材料。
[0040]2、能源:无人飞机动力大致可分为燃油动力、电动和其它三类。其它主要有喷气发动机、涡轮发动机和火箭发动机等几种;而燃油动力是指用汽油、煤油和甲醇等燃料发动机做动力；电动则是指以电池推动电动机做动力的动力系统。相比较而言，前两类是传统的动力系统，其发展几近百年，而电动则是最近几年才发展起来的而且是由于手机厂家为增加待机时间和减轻手机重量，不断推出容量大、体积小、重量轻的锂电池为前提而推广起来的。因此，基于蓄电池的基本特点优势和便捷的可再充电模式，可靠、方便，体积小，故选择蓄电池就是本实用新型设计所使用的一种动力，并给电机等部件工作提供能量。
[0041]3、动力系统:目前，微型飞行器的动力装置的机翼主要有:电动机或内燃机带动螺旋桨驱动、微型涡轮发动机驱动等。虽然内燃机具有燃料效率高、输出功率大等特点，但是它的调速不方便、启动困难等缺点限制了它在微型飞行器上的应用。微型涡轮发动机从理论上说是最理想的选择，但是世界上对微型涡轮发动机的研究还不足以达到实际应用的水平。而电动机虽然由于电池容量的限制、存在飞行时间短等特点，但是它具有极高的可靠性、低噪音和价格经济等优点，使电动机装螺旋桨在微型飞行器的动力装置的机翼中使用最为普遍。
[0042]4、飞行控制系统:由遥控(通过地面站遥控指令控制)和自主飞行控制(二维、三维或四维)两种。在遥控方式下，地面操作手根据无人机的状态信息和任务要求控制无人机的飞行。在自主控制方式下，飞行控制系统根据传感器获取的飞行器状态信息和任务规划信息自动控制无人机的飞行。在半自主控制方式下，飞行控制系统一方面根据传感器获取的飞行器状态信息和任务规划信息自主控制无人机的飞行，另一方面，接收地面控制站的遥控指令，改变飞行状态。
[0043](二)、分部设计
[0044]旋翼无人机是能量源自电池，经过电调、传给电机，直接带动较长的叶片高速旋转，使空气相对叶片快速气流，在翼面上下产生压力差从而获得升力，从而抵抗重力得到飞行。
[0045]1、螺旋桨:大载重的用碳纤维桨。载重很大的话可以选择榉木桨，不易变形。螺旋桨规格，一般由4位数字表示，前两位数表示直径，后两位表示螺距。以1060浆为例，10表示桨的直径是10英寸，60表示浆角(螺距，6.0英寸，也就是152.4mm) ο
[0046]根据流体力学，空气和水不一样，密度不同，水的密度是空气的800倍。空气密度小，为了加快空气向后流动对飞行器的推力，飞行器螺旋桨的空隙是比较大的。如果飞行器桨叶太密，向后的空气流动量就小了。三叶的效率会高，升力比同等两叶要大，但发动机马力要大，桨平衡也很难解决，两叶桨做一次平衡就能配好一对，三叶桨做两次平衡才能配好一组，8轴的话，两叶做8次平衡;太麻烦，故一般采用两叶桨。螺旋桨叶片表面积相对越大，产生推力越大、效率越高。但相对较大的螺旋桨，飞行器飞行起来会很耗电，因为螺旋桨产生的阻力会比较大。所以，选择什么型号的螺旋桨必须根据电机kV值和蓄电池提供的电压及容量进行搭配，尤其是不能选用较高kV值的电机，主要是避免电机连同电调烧掉。
[0047]螺旋桨拉力计算公式为:直径(米)X螺距(米)X浆宽度(米)X转速如P(转/秒)XI大气压力(I标准大气压)X经验系数(0.25)=拉力(公斤)，前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为I标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-
0.7。1000米以下基本可以取I。例如:100 X 50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得:100 X 50 X 10 X 50P X I X 0.00025=31.25公斤。如果转速达到6000转/分，那么拉力等于:100 X 50 X 10 X 100P X I X 0.00025=125公斤
[0048]3、电调:电调全称电子调速器，英文electronic speed controller，简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电子调速器和无刷电子调速器。它根据控制信号调节电动机的转速。本飞行器就是通过遥控对无刷电子调速器的控制以达到调整飞行器的各种飞行姿态和动作。电调参数:输出能力，例如:80A;电调的输出为三?四个舵机供电是没问题的
[0049]4、电池:模型动力的电池种类很多，镍氢(N1-MH)、镍锰(Ni0H-Mn02)、锂金属(Li)、锂聚合物(L1-Poly)等电池都行。但为了减少重量，提高电量，我们采用高性能锂离子聚合物电池组;它的参数:电压+容量+放电倍率，例如:33(11.1￥)，420011^，30〇
[0050 ] a、电池容量:举例5200mAh，意味着以5.2A电流放电，可以放I小时。
[0051 ] b、放电能力:30C电池，指的是电池的放电能力。对于30C电池，最大持续放电电流为:电池容量X放电C。例如:5200MA，30C电池，则最大的持续电流就是=5.2X30=156A(安培)。如果该电池长时间超过156安或以上电流工作，那么电池的寿命会变短。
[0052]C、电压:对于电池的单片电压，充满电时应为4.15-4.20较合适(3S电池，就是3个单片电压串接，就是4.20 V *3个，对应12.6V)，用后的最低电压为单片3.7以上(3S对应
11.1V，切记不要过放)，长期不用的保存电压最好为3.9(3S对应11.7V)。为了提高飞行器续航能力，我们会选择电池容量大的，但本身电池的重量太重，反而降低续航时间。需要注意的是，电池的串联和并联要求单节电池或电池组的性能一致，这是因为在电路中如果有个别电池的电压过低，其它电池就会为它充电，那总电压或总电流就会低于我们的要求，同时也会造成好电池的损坏，这也是为什么锂电池要用平衡充电的原因。充电过程对电池的寿命有相当大的影响。一般来说，电池的充电时间是和充电器的电流相关联的。所以，对于16000mAH的电池，充电电压是它的额定电压，充电器的电流是5000毫安，那么充电时间就等于16000+ 5000=3.2小时。但这只是说从零电压充起情况下的，属于理想状态，实际的充电时间还要看蓄电池的时间电量。但这不能说明使用大电流充电就能节约时间，实验证明，大电流充电会对电池的性能造成一定程度的破坏。
[0053]5、电机:传统的有刷直流电动机具有刷换方向设备、是以机械方式进行换向，存在噪声、火花及寿命短等缺点。微型无刷直流电动机采用的是电子换向，其输出功率和效率较高，同时噪音小、可控性强、寿命较长并无其他明显缺点，本次设计所选定的是无刷直流电机。它的参数:最大电流(A)，最大电压(V)，kV值.例如:2860，最大电流80A，最大电压17V, 3400kVo
[0054]相同的电机，不同的kV值，用的螺旋桨也不一样，每个电机都会有一个推荐的螺旋桨。相对来说螺旋桨配得过小，不能发挥最大推力;螺旋桨配得过大，电机会过热，会使电机退磁，造成电机性能的永久下降；
[0055]a、电机kV值:大kV配小桨，小kV配大桨。kV值是每IV的电压下电机每分钟空转的转速，例如kV800，在IV的电压下空转转速是800转每分钟。1V的电压下是8000转每分钟的空转转速。
[0056]绕线匝数多的，kV值低，最高输出电流小，但扭力大，可带更大的桨，震动也小；
[0057]绕线匝数少的，kV值高，最高输出电流大，但扭力小，只能带小桨，但效率高；
[0058]b、电机型号:定子粗的，力气大。电机型号，如2212，3508，4010，这些数字表示电机定子的直径和高度。前面两位是定子直径，后面两位是定子高度，单位是毫米。前两位越大，电机越肥，后两位越大，电机越高。又大又高的电机，力气大，效率高，价格贵，而且电机自重就会很大。为了驱动力增大，必须将每个单元输出的力a变为n*a，由安培力F=BIL可知，相当于增大了电流或者导线长度，考虑到硅钢片的磁化曲线，为了输出同样的转速和扭矩，缩小电机的半径，即使增加了响应的定子高度，也会造成硅钢片接近磁饱和导致的效率降低、电流增大导致效率降低和绕线困难等问题。所以我们设计采用盘式电机(又名铃铛电机)。电机的槽数在理论上是越多越好的。该电机的磁路长度非常短，采用扁平的外形，定子高度也非常小，这样有利于用较小的电流产生较大的扭矩和较低的转速，才能与大直径低转速螺旋桨匹配。
[0059]c、电机效率:3?5A，效率高；效率的标注方式是:g/W(克/每瓦)电机的功率和拉力并不是成正比的，也就是说50W的时候450g拉力，100W的时候就不是900g了，可能只有700g。具体效率查电机的效率表。
[0060]电机能耗管理:为了节约能耗，提高效率。我们使用比较大直径螺旋桨，从而提高螺旋桨效率和电机效率。现在行业使用的开环方案(飞行控制系统只管控制电调的PWM值，不管电机转速是否随之升高，只是由陀螺仪来判别飞行器的姿态)，电机频繁做变速运动引起的额外能量损耗。现在无人机多轴动力系统在微风的时候这部分损耗高达25%左右，风力风向如果剧烈变化这部分损耗则变得更大。为此我们设计电调输出的导线有6根，比较粗一点的应该是电源线，其余四根应为信号线，采用串口或者其他方式与飞行控制系统进行双向通信，飞行控制系统可以给电调发送指令，电调也可以将动力系统的信息(比如电机的转速)反馈给飞行控制系统，这样飞行控制系统对动力系统的控制就是闭环控制。
[0061 ] 6、推进系统各部件协调设计:
[0062]电池和电调的设计原则:
[0063]I)电池电压不能超过电调最高承载电压；
[0064]2)电池电流持续输出大于电调最大持续电流输出；
[0065]电机承受的电流由电机的负载决定，只要负载功率不超出电机额定，电机就不会有问题，而电池和电调仅提供到达这一负载的功率输出，其能力超过该功率即可，并不代表能力大于该功率的电池电调组合一定会输出最大功率。
[0066]电池和电机的原则:
[0067]I)电机工作电压由电调决定，而电调电压由电池输出决定，所以电池的电压要等于或小于电机的最大电压；
[0068]2)电调最大电压不能超过电机能承受的最大电压；
[0069]7、机架的设计:
[0070]2kg以下的无人机可以选玻纤机架;2kg以上的用3K碳纤维。
[0071]碳纤维复合材料在无人战斗机和直升机上主要应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。碳纤维应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强材料的迫切需求发展起来，它主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是继玻璃纤维之后出现的第二代纤维增强复合材料。碳纤维的含碳量在90%以上，具有优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。在2000°C以上高温惰性环境中，碳纤维是唯一的一种强度不下降的物质，更可贵的是，碳纤维与其它材料具有很高的相容性，兼备纺织纤维的柔软可加工性，并且容易复合，具有很大的设计自由度。
[0072]由桨长度，计算出机架轴距=(桨的英寸*25.4/0.8/根号2)*2。
[0073]机架轴距计算出桨的尺寸(英寸)=(机架轴距/2)*根号2*0.8/25.4。
[0074]下面是一些桨和轴距的搭配建议:
[0075]10寸桨搭配轴距450MM机架
[0076]11寸桨搭配轴距500丽机架
[0077]12寸桨搭配轴距550丽机架
[0078]13寸桨搭配轴距600丽机架
[0079]14寸桨搭配轴距650MM机架
[0080]15寸桨搭配轴距680丽机架[0081 ] 16寸桨搭配轴距720MM机架
[0082]17寸桨搭配轴距780MM机架
[0083]18寸桨搭配轴距820MM机架
[0084]19寸桨搭配轴距860MM机架
[0085]20寸桨搭配轴距900MM机架
[0086]机架的平衡设计:
[0087]特别是高脚架的无人机，一定要整机的重心落入到飞行器的几何中心。
[0088]8、旋翼无人机的动力驱动及平衡设计(按四轴举例说明:)
[0089]四轴飞行器其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼，由电机分别带动，叶片可以正转，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3轴加速度传感器组成惯性导航模块，它还通过电调来保证其快速飞行。四个电机轴距几何中心的距离相等，当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的平衡，四轴不会向任何一个方向倾转；而四个电机一对正转，一对反转，使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡，保证了四轴航向的稳定。根据四个输入力和六个坐标输出的欠驱动动力学，四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴横向、纵向、竖直方向和偏航方向上的运动；飞行器实现空间6个自由度(分别沿3个坐标轴作平移和旋转运动)的运动。在实际使用情况下，有用的主要运动为沿3个坐标轴作平移运动和绕垂直轴的旋转运动，俯仰运动和翻滚运动为水平运动的诱导运动。四个桨产生的推力，超过或者低于四轴本身重力的时候能够实现竖直方向上升与下降的运动，当桨的升力与四轴本身的重力相等的时候即实现悬停。
[0090]9、陀螺仪的原理就是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，用它来保持方向，制造出来的仪器就叫陀螺仪。例如，骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。遥控飞机陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
[0091]多旋翼无人机是一种安装根据几何对称图形来确定数量的动力轴和螺旋桨的可垂直起降的无人飞行系统，也叫多轴飞行器，常见的有4轴、6轴、8轴等无人机。决定多旋翼飞行器旋翼个数的，就是飞行器稳定性、几何尺寸和单发动力性能三者的平衡。数量越多越稳定，而且可以承受双发/单发失效，但相比较旋翼直径的缩小，旋翼中心与飞行器几何中心的距离增加得更快，飞行器的尺寸也就会做得越大。此飞行器可以外挂很多设备、仪器、工具、武器等用于各种用途。当然也可以外挂我们的载体，如各类运输物资、药水等。
[0092]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种持续续航的互联网无人机，其特征在于，所述无人机包括飞行装置、续航电缆、具有收放线缆功能的卷线装置及遥控器，所述遥控器通过无线通信连接所述飞行装置，所述遥控器还通过无线通信连接所述卷线装置，所述飞行装置的供电装置的输入端连接所述续航电缆的一端，所述续航电缆的另一端连接所述卷线装置。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述卷线装置包括控制系统、底座、卷线器、变速箱、线张力传感器及具有圆周旋转的接触导电接头，所述卷线器的一端设于底座上并置于所述变速箱内与齿轮连接，所述卷线器的另一端连接所述接触导电接头，所述线张力传感器设于所述底座上并置于所述卷线器的上方，所述控制系统设于所述底座上并与所述变速箱连接，所述接触导电接头的输出端电性连接所述续航电缆的另一端。3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述控制系统包括电源单元、微处理器、第一通信单元、第一电子调速器、线张力传感器及电机，所述微处理器的输出端通过所述第一电子调速器连接所述电机的控制端，所述第一通信单元的输出端连接所述微处理器的输入端，所述第一通信单元通过无线通信连接所述飞行装置，所述线张力传感器的输出端连接所述微处理器的输入端，所述线张力传感器设于所述卷线器上，所述电源单元的输出端分别电性连接所述微处理器、第一通信单元、第一电子调速器及电机，所述电源单元的输出端还连接所述接触导电接头的输入端。4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述续航电缆的长度为10-3000米，所述续航电缆采用极低电阻率、线径小于3平方毫米的电缆。5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述飞行装置包括机架、电气控制系统、垂直动力装置及若干旋翼动力装置，所述电气控制装置设于所述机架上，所述垂直动力装置设于所述机架的顶面，若干所述旋翼动力装置分别连接所述机架上，相邻的两个所述旋翼动力装置间的间距相等。6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述垂直动力装置包括连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座，所述连接杆的一端连接所述机座，所述连接杆的另一端连接所述机架，所述同轴正反转电机设于所述机座上，所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述旋翼动力装置包括连接杆、安装机座、电机或舵机及螺旋桨，所述连接杆的一端连接所述安装机座，所述电机或舵机安装于所述安装机座上，所述螺旋桨设于所述电机或舵机的机轴上。8.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述电气控制系统包括中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统、第二通信单元、供电装置及若干电子调速器或通道，所述遥控器接收模块的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述卫星定位系统连接所述中央处理器双向通信，所述陀螺仪的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器连接所述第二通信单元双向通信，若干所述电子调速器或通道的一端分别连接所述中央处理器的输出端，若干所述电子调速器或通道的另一端分别连接所述电机或舵机的控制端，所述供电装置分别电性连接中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统及第二通信单元。9.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于，所述供电装置包括电源分配单元及直流降压模块，所述电源分配单元的输入端连接所述直流降压模块的输出端;所述卫星定位系统包括定位单元及天线，所述定位单元的输入端连接所述天线的输出端;所述第二通信单元包括无线通信电路。10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述第二通信单元还包括无线通信中继电路，所述无线通信中继电路通过无线通信连接所述无线通信电路;所述第一通信单元及第二通信单元均采用无线通讯;所述天线采用北斗卫星天线或GPS卫星天线。
【文档编号】G05D1/10GK205608525SQ201620209934
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】吴李海
【申请人】吴李海