一种无人飞行器的体感控制手柄及其控制方法与流程

本发明涉及飞行控制技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的体感控制手柄及其控制方法。

背景技术：

随着无人飞行器的需求越来越大，现在已出现了大量的无人飞行器制造商，这些无人飞行器主要包括：螺旋浆式、四旋翼式等，现有的无人飞行器都需要利用控制端与飞行器建立飞行控制连接，操作者在地面也就是控制端用于控制飞行器的飞行姿态。

特别是对于四旋翼飞行器来说，现有的控制方式往往是控制手柄，利用其摇杆与电位器的配合来实现加速、转弯等基本动作，当需要将控制四旋翼飞行器保持连续侧飞状态时，则往往需要非常熟练的操作者才能间断式完成，显然，对于非熟练或熟练的操作人员来说，均难以达到连续侧飞状态的保持，有鉴于此，发明人作出了新的发明创造。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无人飞行器的体感控制手柄，本控制手柄具有结构简单、容易操作和控制的优点；本发明还提供了一种无人飞行器的控制手柄控制方法，利用本控制方法，可以使无人机保持连续侧飞的状态。

为实现上述目的，本发明的一种无人飞行器的体感控制手柄，包括壳体和设置于壳体的电池仓，所述壳体设置有开关控制装置、信号处理装置和遥杆控制装置，所述开关控制装置、遥杆控制装置均与信号处理装置电性连接，信号处理装置设置有用于检测壳体姿态的电子水平仪，所述信号处理装置与电池仓电性连接。

进一步的，所述开关控制装置包括第一PCB板，所述第一PCB板设置有电源开关和体感触发开关，所述壳体的顶部设置有供电源开关伸出的第一通孔，所述壳体的前部设置有供体感触发开关伸出的第二通孔，所述第一PCB板与信号处理装置电性连接。

优选的，所述第一PCB板还设置有相机控制开关，所述壳体的前部设置有供相机控制开关伸出的和三通孔。

进一步的，所述信号处理装置包括第二PCB板，所述第二PCB板连接有MCU、信号接收装置和用于将编译的信号发送给飞行器的信号发送装置，所述信号接收装置与电子水平仪电性连接，所述信号接收装置通过第二PCB板与MCU电性连接，所述信号发送装置通过第二PCB板与MCU电性连接。

进一步的，所述信号处理装置还连接有用于使壳体振动的振动马达。

优选的，所述遥杆控制装置包括控制座和与控制座活动连接的控制杆，所述控制座与信号处理装置电性连接，所述壳体的顶部设置有第四通孔，所述控制杆穿过第四通孔。

进一步的，所述信号处理装置还设置有用于控制飞行器的马达转速的微调装置。

优选的，所述微调装置包括第一微调按钮、第二微调按钮、第三微调按钮和第四微调按钮，所述壳体的顶部设置有供第一微调按钮、第二微调按钮、第三微调按钮和第四微调按钮的第五通孔。

本发明的一种无人飞行器的控制手柄控制方法，当体感按键开启时，电子水平仪检测当前手柄的姿态，

如当前手柄为左侧倾斜状态，则电子水平仪将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置，由信号处理装置处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器为左侧倾斜状态；

如当前手柄为右侧倾斜状态，则电子水平仪将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置，由信号处理装置处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器为右侧倾斜状态；

如当前手柄为前端下倾斜状态，则电子水平仪将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置，由信号处理装置处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器向前飞行；

如当前手柄为前端上倾斜状态，则电子水平仪将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置，由信号处理装置处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器向后飞行；

当体感按键关闭时，飞行器当前飞行状态恢复为悬停状态。

进一步改进的，当手柄启动体感控制时，手柄至少发生一次振动。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的一种无人飞行器的体感控制手柄，本控制手柄利用电子水平仪检测当前手柄的姿态，从而将这种姿态信号发送到信号处理装置处理为飞行器接收的控制信号，操作者完全可以利用自身的手部握部手柄，再通过手部直接控制手柄的当前姿态，随即被电子水平仪所侦测，将将对应的信号发送到信号处理装置处理为对应的飞行器控制信号，这种利用手部直接进行倾斜手柄的方式来控制飞行器以获得飞行器对应的姿态，本发明的手柄不但结构简单、而且适用于初学者操控飞行器，操作容易，控制更加简单；而本发明还提供了一种无人飞行器的控制手柄控制方法，本控制方法可使飞行器保持连续的侧飞状态，使飞行器在临时通过倾斜障碍时，显得更加容易。

附图说明

图1是本发明手柄的主视图。

图2是本发明手柄的结构分解示意图。

图3是本发明手柄的俯视图。

图4是本发明手柄的全剖视图。

附图标记：

壳体--1， 底壳--11， 面壳--12，

电池仓--13， 开关控制装置--2， 第一PCB板--21，

电源开关--22， 体感触发开关--23， 相机控制开关--24，

信号处理装置--3，第二PCB板--31， 遥杆控制装置--4，

控制座--41， 控制杆--42， 电子水平仪--5，

振动马达--6， 微调装置--7， 第一微调按钮--71，

第二微调按钮--72， 第三微调按钮--73， 第四微调按钮--74。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

参见图1至图4，本发明提供一种无人飞行器的体感控制手柄，包括壳体1和设置于壳体1的电池仓13，电池仓13用于安装普通的电池，其中，壳体1包括底壳11和面壳12，面壳12与底壳11通过螺钉等固定，而电池仓13可较佳的设置于底壳11的底面，所述壳体1设置有开关控制装置2、信号处理装置3和遥杆控制装置4，所述开关控制装置2、遥杆控制装置4均与信号处理装置3电性连接，信号处理装置3设置有用于检测壳体1姿态的电子水平仪5，所述信号处理装置3与电池仓13电性连接。本体感控制手柄的工作原理是：开关控制装置2主要用于控制手柄的电源，以及控制体感控制功能的开启或关闭等，当体感控制功能处于开启状态时，电子水平仪5检测当前手柄的姿态，例如：当前手柄为左侧倾斜状态时，电子水平仪5传送信号给信号处理装置3，信号处理装置3将电子水平仪5的电信号处理为飞行器所能接收的遥控信号，并且由信号发送装置将遥控信号发送，由飞行器接收而得以改变飞行器的当前姿态为左侧倾斜状态。

由此可以看出，本控制手柄利用电子水平仪5检测当前手柄的姿态，从而将这种姿态信号发送到信号处理装置3处理为飞行器接收的控制信号，操作者完全可以利用自身的手部握部手柄，再通过手部直接控制手柄的当前姿态，随即被电子水平仪5所侦测，将将对应的信号发送到信号处理装置3处理为对应的飞行器控制信号，这种利用手部直接进行倾斜手柄的方式来控制飞行器以获得飞行器对应的姿态，本发明的手柄不但结构简单、而且适用于初学者操控飞行器，操作容易，控制更加简单。

通常，飞行器在准备飞行前，需要使控制手柄的相关控制得到限制，在本技术方案中，所述开关控制装置2包括第一PCB板21，所述第一PCB板21设置有电源开关22和体感触发开关23，所述壳体1的顶部设置有供电源开关22伸出的第一通孔，所述壳体1的前部设置有供体感触发开关23伸出的第二通孔，所述第一PCB板21与信号处理装置3电性连接。电源开关22的作用在于控制整个手柄的电源，当飞行器需要起飞时，打开该电源开关22，利用手柄的遥杆控制装置4使飞行器起飞升起处于悬停状态，当需要调整飞行器的姿态或进行水平飞行时，使用者可直接利用手指按下体感触发开关23，这时，本手柄的体感控制被启动，电子水平仪5检测当前手柄的姿态，操作者需要飞行器进行左侧倾斜飞行时，操作者只需要将手柄向左侧倾斜，同时前手柄的前端向下倾斜，这时，电子水平仪5即将对应的信号送由信号处理装置3进行处理，并由信号发送装置发送，由飞行器接收从而同步实现飞行器的左侧倾斜姿态，以及飞行器向前飞行，而当使用者释放体感触发开关23时，由电子水平仪5不再侦测当前手柄的姿态，飞行器自动处于预设的悬停状态。

同样的原理是：当需要调整飞行器以右侧倾斜姿态向前飞行时，使用者可直接利用手指按下体感触发开关23，这时，本手柄的体感控制被启动，电子水平仪5检测当前手柄的姿态，操作者需要飞行器进行右侧倾斜飞行，操作者只需要将手柄向右侧倾斜，同时前手柄的前端向下倾斜，这时，电子水平仪5即将对应的信号送由信号处理装置3进行处理，并由信号发送装置发送，由飞行器接收从而同步实现飞行器的右侧倾斜姿态，同时飞行器向前飞行。

如果需要飞行器以右侧倾斜姿态或左侧倾斜姿态向后飞行时，即倾斜状态下的倒飞，使用者可直接利用手指按下体感触发开关23，这时，本手柄的体感控制被启动，电子水平仪5检测当前手柄的姿态，操作者需要飞行器进行右侧倾斜或左侧倾斜飞行，操作者只需要将手柄向右侧倾斜或左侧倾斜，同时前手柄的前端向上倾斜，这时，电子水平仪5即将对应的信号送由信号处理装置3进行处理，并由信号发送装置发送，由飞行器接收从而同步实现飞行器的右侧倾斜或左侧倾斜姿态，同时飞行器向后飞行，即倾斜状态下的倒飞。

现在，大部分的无人飞行器均会安装相机，本技术方案中，所述第一PCB板21还设置有相机控制开关24，所述壳体1的前部设置有供相机控制开关24伸出的和三通孔。所述相机控制开关24并不必然只控制相机，其也可以直接控制摄像机等成像设备，且将该相机控制开关24设置于壳体1的前部，有利于手部在握持手柄时，利用手指即可方便的按压该相机控制开关24，亦符合人体工学的设计。

在本技术方案中，所述信号处理装置3包括第二PCB板31，所述第二PCB板31连接有MCU、信号接收装置和用于将编译的信号发送给飞行器的信号发送装置，所述信号接收装置与电子水平仪5电性连接，电子水平仪5可以利用第二PCB板31进行固定，所述信号接收装置通过第二PCB板31与MCU电性连接，所述信号发送装置通过第二PCB板31与MCU电性连接。信号接收装置对电子水平仪5的电信号进行中继传送给MCU，信号发送装置的作用是将 MCU处理的2.4GHz的遥控信号发送出手柄外，以使飞行器能够接收到到该遥祝控信号，信号接收装置与信号发送装置均直接采用现有的成熟技术方案，因此，本发明不再累述。

在大多数情况下，人们在操作各种控制端时，容易遗忘是否有按下某些功能按键，这样，经常会发生重复性的操作，以导致飞行上的失误，因此，在本技术方案中，所述信号处理装置3还连接有用于使壳体1振动的振动马达6。当信号处理装置3接收到各种开关按钮信号时，信号处理装置3均发出信号，控制振动马达6工作0.5~2秒，这样，可以达到提醒控制者的作用。

在本技术方案中，所述遥杆控制装置4包括控制座41和与控制座41活动连接的控制杆42，所述控制座41与信号处理装置3电性连接，所述壳体1的顶部设置有第四通孔，所述控制杆42穿过第四通孔。控制座41内为单个电位器，本遥杆控制装置4主要是飞行器需要起飞时，推动控制杆42向前，从而使飞行器升起处于悬停状态；当飞行器需要降落时，推动控制杆42向后，从而使飞行器减速降回地面；当飞行器在处于悬停状态需要左转弯时，推动控制杆42向左，从而使飞行器实现向左转向；当飞行器在处于悬停状态需要右转弯时，推动控制杆42向右，从而使飞行器实现向右转向；而无论是控制杆42向前、向后、向左或向右之后，均可自动进行复位。

对于四旋翼飞行器来说，具有的四个马达的转速控制显得尤其重要，要实现飞行器的平稳飞行，需要四个马达的额定转速公差值达到最小，通常情况下，四个马达的额定转速均具有不同的公差大小，为了使在控制四个马达时，取得更加准确的转速控制；在本方案中，所述信号处理装置3还设置有用于控制飞行器的马达转速的微调装置7。利用该微调装置7可以分别对不同马达的额步转速进行调节，特别有利于飞行器在倾斜飞行时，马达输出的转速的稳定以提高飞行器倾斜姿态的保持。

对于微调装置7，所述微调装置7包括第一微调按钮71、第二微调按钮72、第三微调按钮73和第四微调按钮74，所述壳体1的顶部设置有供第一微调按钮71、第二微调按钮72、第三微调按钮73和第四微调按钮74的第五通孔。第一微调按钮71、第二微调按钮72、第三微调按钮73和第四微调按钮74均对应控制一个飞行器的马达控制，例如：假设第一马达的额定转速需要电压为预设电压V的95%、第二马达的额定转速需要电压为预设电压V的90%、第三马达的额定转速需要电压为预设电压V的105%、第四马达的额定转速需要电压为预设电压V的100%，则利用第一微调按钮71调节、第二微调按钮72、第三微调按钮73和第四微调按钮74分别对其进行微调即可，这样，即可使马达的初始转速能够最大限度的接近，然后再通过控制电压的百分比来实现马达的精确操控，以达到飞行器的精确控制。

本发明的一种无人飞行器的控制手柄控制方法，当体感按键开启时，电子水平仪5检测当前手柄的姿态，

当操控者需要飞行器以左侧倾斜状态时，将当前手柄置为左侧倾斜状态，则电子水平仪5将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置3，由信号处理装置3处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器为左侧倾斜状态；

当操控者需要飞行器以右侧倾斜状态时，将当前手柄置为右侧倾斜状态，则电子水平仪5将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置3，由信号处理装置3处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器为右侧倾斜状态；

当飞行器处于悬停状态，而操控者需要飞行器向前飞行时，将当前手柄置为前端下倾斜状态，则电子水平仪5将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置3，由信号处理装置3处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器向前飞行；

当操控者需要飞行器向后飞行时，将当前手柄置为前端上倾斜状态，则电子水平仪5将左侧倾斜信号L发送给信号处理装置3，由信号处理装置3处理信号并由信号发送装置发送给飞行器，飞行器向后飞行。

而更加重要的是，需要飞行器以左侧倾斜或右侧倾斜状态向前飞行时，如将当前手柄置为左侧倾斜状态，同时，使手柄的前端置为向下倾斜状态，此时，飞行器为左侧倾斜状态并且保持向前飞行状态，这种保持倾斜向前飞行的状态具有连续性，而且可以临时操控使飞行器实现倾斜；如将当前手柄置为右侧倾斜状态，同时，使手柄的前端置为向下倾斜状态，此时，飞行器为右侧倾斜状态并且保持向前飞行状态，这种保持倾斜向前飞行的状态具有连续性，而且可以临时操控使飞行器实现倾斜。

当需要操控飞行器以左侧倾斜或右侧倾斜状态向后飞行时，如将当前手柄置为左侧倾斜状态，同时，使手柄的前端置为向上倾斜状态，此时，飞行器为左侧倾斜状态并且保持向后飞行状态，即左侧倾斜倒飞；如将当前手柄置为右侧倾斜状态，同时，使手柄的前端置为向上倾斜状态，此时，飞行器为右侧倾斜状态并且保持向后飞行状态，即右侧倾斜倒飞，这种保持倾斜向后飞行的状态具有连续性，而且可以临时操控使飞行器实现倾斜，使飞行器在临时通过倾斜障碍时，显得更加容易。

当体感按键关闭时，飞行器当前飞行状态恢复为悬停状态。

当然，为了使操控者获得更佳的操作体验，作为更优的控制方法，

当手柄启动体感控制时，手柄至少发生一次振动。这样，操作者即可在振动的提示下，能够准确的知晓当前已切换为体感控制状态下。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。