一种控制精确的智能型四旋翼无人机的制作方法

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种控制精确的智能型四旋翼无人机。

背景技术：

无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念武器装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

现有的无人机作为一种飞行装置，通常存在控制精度低的问题，主要原因在于无人机在户外飞行过程中，通常会受到风力的干扰影响，风力在水平方向上，会对无人机产生作用力，影响无人机的前进、平移等操作，而在垂直方向上，风力对无人机产生向上的浮力或向下的作用力，使无人机难以保持水平角度的飞行操作，不仅如此，无人机飞行时通常依靠驱动电机带动桨叶转动产生浮力，现有的无人机通常为四旋翼无人机，通过控制四个方向上电机的转速从而实现无人机的垂直、俯仰、滚转、偏航、前后、侧向移动，但在电机驱动过程中，对电机的驱动精度存在较高的要求，需要精确控制旋翼的转速才能完成用户所需的动作，由于驱动电机难以正确保证旋翼的转速，从而在实际操作过程中，用户难以准确控制无人机的动作。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种控制精确的智能型四旋翼无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制精确的智能型四旋翼无人机，包括主体、设置在主体下方的偏向测量机构和若干飞行单元，所述飞行单元周向均匀分布在主体的外周；

所述偏向测量机构包括外壳，所述外壳内的底部设有水溶液，所述外壳内设有反光板和偏向测量组件，所述反光板漂浮在水溶液上，所述偏向测量组件设置在反光板的上方，所述偏向测量组件包括驱动单元、移动块、铰接块、转动杆、套管和第一光电传感器，所述铰接块固定在外壳的顶部，所述转动杆的顶端与铰接块铰接，所述第一光电传感器固定在转动杆的底端，所述套管套设在转动杆上且与移动块铰接，所述驱动单元与移动块传动连接；，

所述飞行单元包括侧杆、第一驱动电机、第一驱动轴和若干桨叶，所述侧杆固定在主体上，所述第一驱动电机固定在侧杆上且与第一驱动轴传动连接，所述桨叶周向均匀分布在第一驱动轴的外周，所述第一驱动轴上设有反光纸；

所述侧杆上设有辅助测速单元，所述辅助测速单元包括支杆、阻力杆、横杆和第二光电传感器，所述支杆的底端固定在侧杆上，所述阻力杆和横杆均固定在支杆的一侧且靠近第一驱动轴，所述横杆设置在支杆的顶端，所述第二光电传感器固定在横杆上，所述第二光电传感器的高度与反光纸的高度相同；

所述第一驱动轴上还设有减速单元，所述减速单元包括第三驱动电机、第三驱动轴、套管、第二框架和第二弹簧，所述第三驱动电机固定在第一驱动轴上且与第三驱动轴传动连接，所述套管套设在第三驱动轴上，所述第三驱动轴的外周设有第二外螺纹，所述套管内设有第二内螺纹，所述套管内的第二内螺纹与第三驱动轴上的第二外螺纹相匹配，所述第二框架的竖向截面的形状为U形，所述第二框架固定在套管上，所述第二弹簧设置在第二框架内，所述第二弹簧的两端分别与第二框架两侧的内壁连接。

作为优选，为了实现移动块的平移，所述驱动单元包括第二驱动电机、缓冲块和第二驱动轴，所述第二驱动电机和缓冲块分别固定在外壳两侧的内壁上，所述第二驱动轴设置在第二驱动电机和缓冲块之间，所述第二驱动电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周设有第一外螺纹，所述移动块套设在第二驱动轴上，所述移动块内设有第一内螺纹，所述第一移动块内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配。

作为优选，为了能够获取移动块的移动距离，从而获取转动杆转动的角度，所述移动块的上方设有挡板，所述缓冲块的上方设有距离传感器，所述挡板和距离传感器位于同一高度。

作为优选，为了能够检测各飞行单元方向上所受的风力大小，所述侧杆远离主体的一端设有风力测量单元，所述风力测量单元包括第一框架、压力传感器、第一弹簧、移动杆和挡风板，所述第一框架的竖向截面为U形，所述第一框架固定在侧杆上，所述压力传感器固定在第一框架内的底部，所述移动杆的一端通过第一弹簧与压力传感器连接，所述移动杆的另一端与挡风板固定连接。

作为优选，为了固定移动杆的移动方向，所述风力测量单元还包括限位环和两个限位杆，两个所述限位杆分别设置在限位环的两侧，所述限位环套设在移动杆上且通过限位杆与第一框架的内壁固定连接。

作为优选，为了保证移动杆在限位环顺利地平移，所述限位环的内径与移动杆的半径相等，所述限位环内涂有润滑油。

作为优选，利用黑色吸光能力强和白色反光能力强的特点，为了能够保证第二光电传感器的精确测量，所述第一驱动轴的颜色为黑色，所述反光纸的颜色为白色。

作为优选，为了保证无人机的续航能力，所述主体的上方设有太阳能板。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证飞行单元的飞行能力，所述第一驱动电机为直流伺服电机。

作为优选，为了固定套管的移动轨迹，所述减速单元还包括两个导向杆，两个所述导向杆分别设置在第三驱动轴的两侧且固定在第三驱动电机上，所述套管套设在导向杆上。

该无人机在飞行过程中，受风力影响，无人机发生倾斜，为了检测无人机的倾斜程度，方便其恢复水平角度，通过主体下方的偏向机构对整体的倾斜角度进行测量，通过第一光电传感器发射光信号，当挡板处于与转动杆垂直平面时，光信号返回到第一光电传感器。由于挡板位于外壳内的水溶液上，挡板始终处于水平角度，而第一光电传感器的角度随无人机的倾斜角度发生变化，当第一光电传感器接收不到光信号时，由驱动单元中的第二驱动电机带动第二驱动轴转动，使移动块在第二驱动轴上移动，通过铰接，使套环在转动杆上滑动，从而使转动杆发生转动，改变第一光电传感器角度，使其正对挡板，此时第一光电传感器接收到信号，通过距离传感器检测挡板距离，从而确定移动块的移动距离，进而通过分析能够确定转动杆的转动角度，从而确定无人机的倾斜角度。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过偏向测量机构能够精确测量无人机的倾斜角度。

在确定无人机倾斜角度后，各飞行单元中的第一驱动电机首先调节对桨叶的转速进行粗调，同时利用侧杆上的辅助测速单元对第一驱动轴的转速进行测量，第一驱动轴转动时，反光纸跟随转动，当反光纸正对第二光电传感器时，第二光电传感器检测到一个脉冲信号，光纸转过后，黑色的第一驱动轴吸收光信号，通过检测两个脉冲信号的时间间隔从而能够精确测量第一驱动轴的转速。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过辅助测速单元检测各个飞行单元中第一驱动轴的转速。

当某个飞行单元中第一驱动轴的相对转速过高时，为了精确调节第一驱动轴的转速，通过第一驱动轴上的减速单元降低转速，通过第三驱动电机带动第三驱动轴转动，在导向杆的限位作用下，使套管向远离第一驱动轴的方向移动，从而使带动第二框架移动，当第一框架内的第二弹簧与阻力杆接触时，阻力杆阻止第二弹簧沿第一驱动轴转动，由于此时第二弹簧的向心力与角速度的平方成正比，与和第一驱动轴的距离成反比，当逐渐远离第一驱动轴时，向心力越小，而克服第二弹簧的阻力固定不变，因此，当第二弹簧逐渐远离第一驱动轴时，减速效果越弱，通过控制第二弹簧的移动距离从而降低第一驱动轴的转速，通过调节各个飞行单元从而使无人机保持水平位置。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过减速单元降低转速，从而调节各飞行单元，使无人机保持水平。

当无人机恢复水平位置时，各侧杆上的风力检测单元检测各方向上的风力大小，风力吹动挡风板，通过移动杆，在限位环的作用下，移动杆压缩第二弹簧使压力传感器检测到压力数据，根据压力数据从而判断该方向上的风力大小，为实现无人机的相应操作提供参考数据，从而调节各飞行单元中桨叶的转速。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过风力检测单元检测各方向上的风力强弱，从而调节各飞行单元中桨叶的转速，保证无人机的精确操作。。

本发明的有益效果是，该控制精确的智能型四旋翼无人机通过偏向测量机构精确测量无人机的倾斜角度，由辅助测速单元检测各飞行单元中第一驱动轴的转速，利用减速单元进行不同程度的减速，从而调节各飞行单元，使无人机保持水平，通过风力检测单元检测各方向上的风力强弱，并再次调节各飞行单元中桨叶的转速，实现无人机的精确操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的结构示意图；

图2是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的俯视图；

图3是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的偏向测量机构的结构示意图；

图4是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的风力测量的结构示意图；

图5是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的辅助测速单元的结构示意图；

图6是本发明的控制精确的智能型四旋翼无人机的减速单元的结构示意图；

图中：1.主体，2.偏向测量机构，3.太阳能板，4.侧杆，5.第一驱动电机，6.第一驱动轴，7.桨叶，8.风力测量单元，9.反光纸，10.辅助测速单元，11.减速单元，12.飞行单元，13.外壳，14.反光板，15.第二驱动电机，16.缓冲块，17.第二驱动轴，18.移动块，19.铰接块，20.转动杆，21.套环，22.第一光电传感器，23.挡板，24.第二弹簧，25.距离传感器，26.第一框架，27.压力传感器，28.第一弹簧，29.移动杆，30.限位环，31.限位杆，32.挡风板，33.支杆，34.阻力杆，35.横杆，36.第二光电传感器，37.第三驱动电机，38.第三驱动轴，39.导向杆，40.套管，41.第二框架。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图6所示，一种控制精确的智能型四旋翼无人机，包括主体1、设置在主体1下方的偏向测量机构2和若干飞行单元12，所述飞行单元12周向均匀分布在主体1的外周；

所述偏向测量机构2包括外壳13，所述外壳13内的底部设有水溶液，所述外壳13内设有反光板14和偏向测量组件，所述反光板14漂浮在水溶液上，所述偏向测量组件设置在反光板14的上方，所述偏向测量组件包括驱动单元、移动块18、铰接块19、转动杆20、套管21和第一光电传感器21，所述铰接块19固定在外壳13的顶部，所述转动杆20的顶端与铰接块19铰接，所述第一光电传感器22固定在转动杆20的底端，所述套管21套设在转动杆20上且与移动块18铰接，所述驱动单元与移动块18传动连接；，

所述飞行单元12包括侧杆4、第一驱动电机5、第一驱动轴6和若干桨叶7，所述侧杆4固定在主体1上，所述第一驱动电机5固定在侧杆4上且与第一驱动轴6传动连接，所述桨叶7周向均匀分布在第一驱动轴6的外周，所述第一驱动轴6上设有反光纸9；

所述侧杆4上设有辅助测速单元10，所述辅助测速单元10包括支杆33、阻力杆34、横杆35和第二光电传感器36，所述支杆33的底端固定在侧杆4上，所述阻力杆34和横杆35均固定在支杆33的一侧且靠近第一驱动轴6，所述横杆35设置在支杆33的顶端，所述第二光电传感器36固定在横杆35上，所述第二光电传感器36的高度与反光纸9的高度相同；

所述第一驱动轴6上还设有减速单元11，所述减速单元11包括第三驱动电机37、第三驱动轴38、套管40、第二框架41和第二弹簧24，所述第三驱动电机37固定在第一驱动轴6上且与第三驱动轴38传动连接，所述套管40套设在第三驱动轴38上，所述第三驱动轴38的外周设有第二外螺纹，所述套管40内设有第二内螺纹，所述套管40内的第二内螺纹与第三驱动轴38上的第二外螺纹相匹配，所述第二框架41的竖向截面的形状为U形，所述第二框架41固定在套管40上，所述第二弹簧24设置在第二框架41内，所述第二弹簧24的两端分别与第二框架41两侧的内壁连接。

作为优选，为了实现移动块18的平移，所述驱动单元包括第二驱动电机15、缓冲块16和第二驱动轴17，所述第二驱动电机15和缓冲块16分别固定在外壳13两侧的内壁上，所述第二驱动轴17设置在第二驱动电机15和缓冲块16之间，所述第二驱动电机15与第二驱动轴17传动连接，所述第二驱动轴17的外周设有第一外螺纹，所述移动块18套设在第二驱动轴17上，所述移动块18内设有第一内螺纹，所述第一移动块18内的内螺纹与第二驱动轴17上的外螺纹相匹配。

作为优选，为了能够获取移动块18的移动距离，从而获取转动杆20转动的角度，所述移动块18的上方设有挡板23，所述缓冲块16的上方设有距离传感器25，所述挡板23和距离传感器25位于同一高度。

作为优选，为了能够检测各飞行单元12方向上所受的风力大小，所述侧杆4远离主体1的一端设有风力测量单元8，所述风力测量单元8包括第一框架26、压力传感器27、第一弹簧28、移动杆29和挡风板32，所述第一框架26的竖向截面为U形，所述第一框架26固定在侧杆4上，所述压力传感器27固定在第一框架26内的底部，所述移动杆29的一端通过第一弹簧28与压力传感器27连接，所述移动杆29的另一端与挡风板32固定连接。

作为优选，为了固定移动杆29的移动方向，所述风力测量单元8还包括限位环30和两个限位杆31，两个所述限位杆31分别设置在限位环30的两侧，所述限位环30套设在移动杆29上且通过限位杆31与第一框架26的内壁固定连接。

作为优选，为了保证移动杆29在限位环30顺利地平移，所述限位环30的内径与移动杆29的半径相等，所述限位环30内涂有润滑油。

作为优选，利用黑色吸光能力强和白色反光能力强的特点，为了能够保证第二光电传感器36的精确测量，所述第一驱动轴6的颜色为黑色，所述反光纸9的颜色为白色。

作为优选，为了保证无人机的续航能力，所述主体1的上方设有太阳能板3。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证飞行单元12的飞行能力，所述第一驱动电机5为直流伺服电机。

作为优选，为了固定套管40的移动轨迹，所述减速单元11还包括两个导向杆39，两个所述导向杆39分别设置在第三驱动轴38的两侧且固定在第三驱动电机37上，所述套管40套设在导向杆39上。

该无人机在飞行过程中，受风力影响，无人机发生倾斜，为了检测无人机的倾斜程度，方便其恢复水平角度，通过主体1下方的偏向机构2对整体的倾斜角度进行测量，通过第一光电传感器22发射光信号，当挡板23处于与转动杆20垂直平面时，光信号返回到第一光电传感器22。由于挡板23位于外壳13内的水溶液上，挡板23始终处于水平角度，而第一光电传感器22的角度随无人机的倾斜角度发生变化，当第一光电传感器22接收不到光信号时，由驱动单元中的第二驱动电机15带动第二驱动轴17转动，使移动块18在第二驱动轴17上移动，通过铰接，使套环21在转动杆20上滑动，从而使转动杆20发生转动，改变第一光电传感器22角度，使其正对挡板23，此时第一光电传感器22接收到信号，通过距离传感器25检测挡板23距离，从而确定移动块18的移动距离，进而通过分析能够确定转动杆20的转动角度，从而确定无人机的倾斜角度。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过偏向测量机构2能够精确测量无人机的倾斜角度。

在确定无人机倾斜角度后，各飞行单元12中的第一驱动电机5首先调节对桨叶7的转速进行粗调，同时利用侧杆4上的辅助测速单元10对第一驱动轴6的转速进行测量，第一驱动轴6转动时，反光纸9跟随转动，当反光纸9正对第二光电传感器36时，第二光电传感器36检测到一个脉冲信号，光纸9转过后，黑色的第一驱动轴6吸收光信号，通过检测两个脉冲信号的时间间隔从而能够精确测量第一驱动轴6的转速。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过辅助测速单元10检测各个飞行单元12中第一驱动轴6的转速。

当某个飞行单元12中第一驱动轴6的相对转速过高时，为了精确调节第一驱动轴6的转速，通过第一驱动轴6上的减速单元11降低转速，通过第三驱动电机27带动第三驱动轴38转动，在导向杆39的限位作用下，使套管40向远离第一驱动轴6的方向移动，从而使带动第二框架41移动，当第一框架41内的第二弹簧24与阻力杆34接触时，阻力杆34阻止第二弹簧24沿第一驱动轴6转动，由于此时第二弹簧24的向心力与角速度的平方成正比，与和第一驱动轴6的距离成反比，当逐渐远离第一驱动轴6时，向心力越小，而克服第二弹簧24的阻力固定不变，因此，当第二弹簧24逐渐远离第一驱动轴6时，减速效果越弱，通过控制第二弹簧24的移动距离从而降低第一驱动轴6的转速，通过调节各个飞行单元12从而使无人机保持水平位置。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过减速单元11降低转速，从而调节各飞行单元12，使无人机保持水平。

当无人机恢复水平位置时，各侧杆4上的风力检测单元8检测各方向上的风力大小，风力吹动挡风板31，通过移动杆29，在限位环30的作用下，移动杆29压缩第二弹簧24使压力传感器27检测到压力数据，根据压力数据从而判断该方向上的风力大小，为实现无人机的相应操作提供参考数据，从而调节各飞行单元12中桨叶7的转速。该控制精确的智能型四旋翼无人机通过风力检测单元8检测各方向上的风力强弱，从而调节各飞行单元12中桨叶7的转速，保证无人机的精确操作。

与现有技术相比，该控制精确的智能型四旋翼无人机通过偏向测量机构2精确测量无人机的倾斜角度，由辅助测速单元10检测各飞行单元12中第一驱动轴6的转速，利用减速单元11进行不同程度的减速，从而调节各飞行单元12，使无人机保持水平，通过风力检测单元8检测各方向上的风力强弱，并再次调节各飞行单元12中桨叶7的转速，实现无人机的精确操作。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。