一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的制作方法

本发明涉及多旋翼无人机领域，具体涉及一种多旋翼无人机航母平衡控两级制装置。

背景技术：

无人机是一种处于迅速发展中的飞行器。多旋翼无人机作为无人机中的一种，多旋翼无人机具有操作简单、体积小、重量轻、费用低等特点，被广泛应用于航空拍摄、电力巡检、地理测绘、农药喷洒等。本专利提出的多旋翼无人机航母，实为一种给无人机群提供补给及信息中转的大型无人机平台。无人机飞行的实现，依靠电力驱动下的电机带动螺旋桨，获得升力，根据现有无人机控制技术，无人机姿态仅受到单独飞行控制器的控制，依据无人机的实时姿态，调整各电机电流输入的大小，改变升力，从而实现无人机的姿态调整。若无人机航母完全采用上述控制方式，任一桨叶或电机出现故障，都会使无人机航母难以保证平衡，出现高空坠落事故，极易造成人员受伤及财产损失。

技术实现要素：

本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置。利用子母式两级飞行控制器，多台子无人机辅助调整无人机航母姿态，本发明可有效避免无人机航母任意桨叶或电机故障时，飞行姿态失衡，航母急速坠落的恶性事故。

本发明的技术方案是：一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置，由停靠单元、辅助提升单元和控制系统组成。所述停靠单元包括航母机架、停机坪、电磁吸盘、固定架；所述辅助提升单元由子无人机、弹簧和吸附板构成；控制系统有航母飞行控制器、子无人机飞行控制器、信号发射器和信号接收器，子无人机飞行控制器和信号接收器位于子无人机上，航母飞行控制器和信号发射器位于航母机架上。辅助提升单元整体停在停靠单元的停机坪上。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的停靠单元中航母升降用的螺旋桨由固定架安装在航母机架端部，停机坪也固定在航母机架上，从停机坪的下端嵌入有电磁吸盘，需要时电磁吸盘通电可产生强大吸引力，停机坪水平固定并略高于航母螺旋桨旋转面，电磁吸盘上表面与停机坪上表面齐平。由于每个停机坪都安装有电磁吸盘，辅助提升单元可以根据提升需要任意停靠。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置辅助提升单元中吸附板是薄铁板经剪切、冲压而成的钣金件，由弹簧连接固定在子无人机的底端，与子无人机支腿形成的支承平面相平。弹簧起到子无人机本体与吸附板间的连接、牵引以及减震的作用。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置中辅助提升单元可以为一个，最好为两个，辅助提升单元为两个时，辅助提升单元在停靠单元上对称布置，工作中可以保证辅助提升力平衡。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置控制系统中本装置由成套的信号发射器和信号接收器完成控制信号的传输。如遇故障或其它原因导致航母某一侧升力不足或消失，航母的飞行控制器通过监测控制器中平衡陀螺仪记录的无人机航母空中姿态异常状况和电机扭矩监测异常状况进行系统自我监测，通过信号发射、接收器向子无人机传送相关对应救援指令，子无人机的飞行控制器既根据指令为航母提供所需升力，又依据自身实时的飞行姿态调整自身平衡。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制方法是(以下以四旋翼为例)：在正常工作状态下，无人机航母和子无人机的飞行状态都只通过自身飞行控制器控制，相互之间不受影响；无人机航母故障发生时，某一侧失去动力，即利用无人机航母所搭载的信号发射器，向其周围的带有吸附板的子无人机发送求救信号，距离最近的两架带有吸附板的无人机迅速动作前来救援，停靠在故障电机两侧的停机坪上。固定架将电磁吸盘固定在停机坪下方，无人机航母控制器为相应的电磁吸盘通电，电磁场中铁质吸附板被磁化，与电磁吸盘之间产生较大的吸力，子无人机与无人机航母之间保持相对固定，其吸力足以克服两机分离所需的拉力。无人机航母控制器的飞行控制器通过监测控制器中平衡陀螺仪记录的无人机航母空中姿态异常状况和电机扭矩监测异常状况进行系统自我监测，判断故障侧是否需增加升力，将无人机航母故障信号实时发送给子无人机。子无人机在得到航母信号后，结合自身实时的飞行姿态，调整各驱动电机的输出功率，一方面牵引无人机航母为其提供足够升力，另一方面维持自身飞行姿态的平稳。以此方法实现无人机航母在电机动力故障情况下，能够平稳飞行，避免无人机航母高空失衡坠落。

与传统仅依靠独立控制器控制的无人机相比，本发明通过无人机航母控制其它子无人机为自身提供升力，可实现无人机群等级控制，防止无人机航母故障坠落的功能，一定程度上提高了无人机群整体运行稳定性。

附图说明

图1是一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置系统整体示意图。

图2是一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的停靠单元结构示意图。

图3是一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的停靠单元中停机坪部分局部示意图。

图4是一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的辅助提升单元结构示意图。

图中：1-停靠单元；2-辅助提升单元；3-子无人机飞行控制器；4-信号接收器；5-停机坪；6-吸附板；7-弹簧；8-信号发射器；9-无人机航母飞行控制器；10-航母机架；11-电磁吸盘；12-固定架；13-子无人机。

具体实施方式

本发明提供了一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置，如图1所示，该装置由停靠单元1、辅助提升单元2和控制系统组成。所述停靠单元1包括航母机架10、停机坪5、电磁吸盘11和固定架12，如图2和图3所示；辅助提升单元2由子无人机13、吸附板6和弹簧7构成，如图4所示；控制系统有航母飞行控制器9、子无人机飞行控制器3、信号发射器8和信号接收器4。

本发明一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置的工作过程是当无人机航母因电机故障时或其他原因致使某侧升力不足，故障电机一侧所需的升力可通过两台子无人机13协同替代。航母飞行控制器9通过监测控制器中平衡陀螺仪记录的无人机航母空中姿态异常状况和电机扭矩监测异常状况进行系统自我监测，判断故障侧是否需增加升力，通过信号发射器8发送指令，当临近两台子无人机13的信号接收器4收到后，子无人机2受飞行控制器3控制，迅速前往故障电机两侧的停机坪5，电磁吸盘11由固定架12固定在停机坪底部，当子无人机临近停机坪，电磁吸盘供电工作，电磁吸盘吸引子无人机13上的吸附板6，使子无人机13与航母相对固定。航母控制器对当前故障一侧是否需要增加升力做出判断，实时发送给子无人机13。子无人机13飞行控制器实时接收信号，结合自身飞行姿态，调整子无人机13各驱动电机输出功率，为无人机航母提供升力的同时，调整自身飞行姿态。即利用子无人机13提供的升力，恢复无人机航母飞行姿态平稳。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种多旋翼无人机航母的两级平衡控制装置，由停靠单元、辅助提升单元和控制系统组成，停靠单元包括航母机架、停机坪、电磁吸盘、固定架；所述辅助提升单元由子无人机、弹簧和吸附板构成，吸附板位于子无人机的底面，吸附板与子无人机通过弹簧相连；控制系统有航母飞行控制器、子无人机飞行控制器、信号发射器和信号接收器，子无人机飞行控制器和信号接收器位于子无人机上，航母飞行控制器和信号发射器位于航母机架上，辅助提升单元停在停靠单元的停机坪上。与传统仅依靠独立控制器控制的无人机相比，本发明通过无人机航母控制其它子无人机为自身提供升力，可实现无人机群等级控制，防止无人机航母故障坠落，提高无人机群运行稳定性。

技术研发人员：杨卫民;马昊鹏;阎华;丁玉梅
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2017.06.08
技术公布日：2017.10.20