本发明涉及一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置，属于飞行器创新技术领域。
背景技术：
随着现代科技的进步发展，无人机技术的发展也得到很大突破，无人机已在各个领域均有深入广泛的研究和应用，在现代军事领域和民用领域，无人机发挥了很大的作用，尤其是民用领域的航拍方面，无人机取得了很好的应用效果，在无人机发展应用前景好的同时，无人机在航拍过程中往往存在机身，云台抖动导致拍摄效果差，无人机降落不平稳，电池工作时间短的问题，因此抖动问题和续航问题成为了无人机发展过程中两个迫切需要解决的问题。
在无人机的飞行工作中会存在机身受风力因素发生机身，云台抖动的情况，在降落过程中也会存在因受力不平衡或地面不平衡发生机身侧翻，在现有的无人机减震技术中大多通过弹簧设置减震装置，然而，弹簧减震装置的技术要求性高，维护困难，使用寿命短，这些因素在很大程度上制约了减震效果，因此设计出一种能在很大程度上达到很好的减震效果又能减轻蓄电池的续航问题的装置是现代无人机发展迫切需要的。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明需要解决的技术问题是旨在由机身、支架、云台、磁悬浮组件、数据检测模块、单片机控制模块，太阳能板、蓄电池设计的一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置。通过采用磁悬浮组件设计的无人机的四根支架来降低无人机飞行过程和降落过程中的抖动和不平衡性；通过设计在无人机的云台和机身处的磁悬浮组件来降低云台的抖动来使云台处的相机更好的拍摄；通过数据检测模块来检测无人机受外力作用抖动时的各项飞行数据来使单片机模块将控制信号转变为电流信号来对磁悬浮组件进行调节来使机身达到平衡，达到减震效果；通过磁悬浮组件内部设置的能量回收装置和机身上方的太阳能电池板来为蓄电池不断供电。
本发明采用的技术方案是：一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置，其特征在于包括：无人机机身、无人机支架、云台、磁悬浮组件、数据检测模块、单片机控制模块、太阳能电池板、蓄电池、控制盒，磁悬浮组件和数据检测模块与单片机控制模块连接，数据检测模块、单片机控制模块、太阳能电池板、蓄电池均放置在控制盒内；通过将磁悬浮组件设计在无人机的四个支架处和无人机的云台与机身连接处，使用数据检测模块检测到无人机飞行过程和无人机降落过程中的相关数据信息，通过控制模块来实时调节磁悬浮组件来使无人机的飞行过程和降落过程更加稳定，同时促使云台更加稳定以使相机更好的拍摄，进而达到无人机的减震效果；采用磁悬浮组件内部的能量回收装置和太阳能电池板来为无人机的蓄电池供电来减轻续航问题。
进一步的，磁悬浮组件设计采用的物理原理是“同名磁极相互排斥”，该磁悬浮组件包括两块磁极大小相同的磁铁和磁铁、套筒、线圈、连接推杆、热解石墨板、铜丝组件，在套筒的两个端口将两块同名磁极的磁铁对立放置，上方的磁铁的上面设置了热解石墨板，热解石墨板的下方板上设置了3cm厚的铜线组件，热解石墨板的上方与连接推杆相连，下方的磁铁上设置了线圈，此时两块磁铁形成了磁悬浮组件，下方磁铁不会移动，而上方磁铁与连接推杆间接相连可在套筒内移动。
进一步的，磁悬浮组件中设置了热解石墨板来隔离铜线组件与连接推杆，可隔绝铜线组件产生的电流传到推杆上对无人机和磁悬浮组件产生影响，由于热解石墨板与磁铁之间表现为抗磁性能，因此磁铁实际上也是悬浮着的，铜线组件的抗磁性远小于热解石墨，因此热解石墨与磁铁之间的抗磁力可保持不变。
进一步的，数据检测模块包括风速传感器、三轴陀螺仪、震动检测装置、位移传感器，风速传感器可对无人机所受风速数据进行实时检测，三轴陀螺仪可对无人机的角度偏移量进行实时检测，震动检测装置可对无人机的震动数据进行检测，位移传感器主要检测磁悬浮组件的上方磁铁的移动位移量。
进一步的，无人机的支撑支架采用磁悬浮组件来设计，包括四根相同的磁悬浮组件设计的支架，其四根磁悬浮组件设计的支架的连接推杆的上方与机身连接，四根支架中的磁悬浮力刚好与机身同重，此时无人机机身通过连接推杆与磁悬浮组件的上方磁铁间接接触，而与下方磁铁并无接触，无人机机身处于悬浮状态。
进一步的，在无人机的云台处设置了磁悬浮组件，磁悬浮组件的连接推杆与机身连接，磁悬浮组件的下方磁铁通过连接件与云台连接。
进一步的，当无人机在飞行过程中，机身或云台因外界因素产生震动时，风速传感器将检测出此时无人机所受的风速数据，陀螺仪会检测出此时无人机的角位移偏转量，震动检测装置会检测出无人机的震动量，此时磁悬浮组件的上部磁铁与连接推杆会因外部作用力在套筒内发生位移，位移传感器检测出磁铁偏离原来位置的位移量，以上数据检测装置会将检测到的这些数据传输到单片机控制模块。
进一步的，控制模块会接收到数据检测模块的各项飞行系数，控制模块将综合无人机受到的风速数据、震动数据、角度偏移量以及磁悬浮组件的上部磁铁与连接推杆的位移量，通过功率放大器将这些控制信号转换为实时电流，该实时电流会通过环绕在磁铁上的线圈，此时电流会执行磁铁产生磁力，该磁力大小刚好足与平衡外部风力和震动量，进而使陀螺仪的角度量平衡，使震动检测装置的震动平衡，使位移传感器的位移大小平衡，于是上部磁铁与连接推杆又会回到原来位置，进而消除云台和机身的震动，达到减震效果。
进一步的，在无人机降落时，无人机的四脚支架会接触到地面，此时四脚支架会因降落时的受力不平衡性或地面的不平衡性而促使支架的磁悬浮组件的推杆在套筒内发生移动，四根磁悬浮组件组成的支架均能根据具体降落受力情况相互作用，若无人机会产生向右的倾斜，此时四脚支架的右边两支支架会产生一个缓冲力来使机身保持平衡，同理其它情况的受力不平衡性，磁悬浮组件的支架均能根据受力产生相应的磁力来使机身保持平衡，进而使无人机平稳安全降落地面。
进一步的，为实现对能量的回收利用，在磁悬浮组件上还设置了能量回收装置，磁铁在上下移动过程中，由于磁铁周围存在着变化磁场，因此在磁铁上方设置的3cm的铜线组件可以在磁场的运动中做切割磁感线运动，进而通过磁生电的原理在铜线组件中产生感应电动势，进而产生感应电流，该部分电流会通过导线装置传输到蓄电池中充电，此外在无人机的机身的上方也设置了一块可对蓄电池充电的太阳能电池板，通过两部分产生的电能更好的减轻了无人机的续航问题。
一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置，其控制方法包括如下步骤：
步骤1：无人机在飞行过程中由于外界作用力尤其是风力作用导致机身发生了抖动，此时数据检测模块的风速传感器检测到风速大小数据，震动检测装置检测到机身以及云台的震动，陀螺仪检测到机身和云台角度偏移量。
步骤2：四根磁悬浮支架或云台处的磁悬浮组件因外部作用力导致与机身相连的连接推杆在套筒内发生了移动，位移量由位置传感器检测出来。
步骤3：单片机控制模块接收到来自风速传感器的数据、震动检测装置的检测数据、陀螺仪的检测数据、位移传感器的数据，单片机控制模块将这些数据通过控制信号传输到放大器。
步骤4：放大器接收到单片机控制模块的各项数据，对数据进行综合分析，将控制信息转换为电流信号作用在磁悬浮组件下方磁铁的线圈上。
步骤5：电流在磁铁的线圈上会通过电生磁原理在磁铁上产生磁力，该部分磁力刚好可以与无人机的外部受力和震动平衡。
步骤6：磁悬浮组件的下方的磁铁因改变的磁力会驱动上方磁铁回到原来的位置，再次达到了机身的平衡和云台的平衡。
步骤7：无人机降落时，磁悬浮组件设计的支架可以互相工作，若机身因受力不平衡或地面不平衡时，机身会发生抖动，此时磁悬浮组件支架的上方磁铁与连接推杆会在套筒内发生移动，数据检测装置将降落时的各项数据传送给单片机模块后，磁悬浮组件支架会给予机身降落地面的缓冲力，此时无人机可安全平稳降落到地面。
步骤8：在整个磁悬浮工作期间，在磁悬浮组件上设置的能量回收装置会将磁铁工作产生的机械能通过电能转换的形式进行回收，在整个磁铁运动过程中推杆推动磁铁运动，在磁铁周围产生了变化的磁场，此时铜线组件会通过切割磁感线产生感应电流给蓄电池充电。
步骤9：无论无人机工作与否，太阳能电池板可对蓄电池充电，与磁悬浮能量回收装置结合进一步减轻无人机的续航问题。
本发明的工作原理是：由机身、支架、云台、磁悬浮组件、数据检测模块、单片机控制模块，太阳能板、蓄电池、控制盒设计的一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置。无人机的四个支架通过磁悬浮组件来降低无人机的飞行抖动及降落不平衡性；在无人机的云台与机身连接处设置磁悬浮组件来降低云台的抖动进而使相机的拍摄效果更好；通过数据检测模块检测无人机所受外力时的各项飞行数据来使单片机控制模块调节磁悬浮组件来使机身的抖动消减进而更好的使无人机的飞行效果和拍摄效果达到更好；通过磁悬浮组件的能量回收装置和太阳能板给蓄电池连续供电。结构设计简单，安全耐用，环保性能好，比一般的减震装置更有效。
本发明中利用了“电磁感应”原理和“同名磁极相互排斥”的原理进行设计。将两块同名磁铁通过对立放置设计实现了磁悬浮的设计效果；将磁悬浮组件的上方磁铁再与热解石墨板之间通过抗磁性力实现了磁铁悬浮，进一步通过切割磁感线实现了磁铁运动的磁能到机械能到电能的转换，进而为蓄电池充电，实现了能量的回收利用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、通过磁悬浮组件设计的减震装置结构设计简单，安全耐用，比一般的减震装置减震效果更好；2、通过设置在支架和云台处的磁悬浮组件同时来对无人机的飞行抖动和降落不平衡问题进行处理，避免了只对一方实现减震而达不到减震最佳效果的弊端；3、通过对无人机受外力作用时的风力大小检测和震动检测以及角度检测和位移检测，多项数据检测处理来调节磁悬浮组件来控制无人机的平衡性能，数据结构设计严谨，可靠性能高；4、通过设计在磁悬浮内部的能量回收装置实现了能量的再利用，同时还设置了太阳能电池板来对蓄电池充电，节约能源，环保性能好。
附图说明
图1为本发明装置的整体装置结构图。
图2为本发明装置中太阳能为蓄电池充电的电路图；图3为本发明装置的系统电路图。
图中各标号为1-机身；2-支架；3-云台；4-磁悬浮组件装置；5-数据检测模块；6-控制器；7-太阳能电池板；8-蓄电池；9-控制盒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明作进一步说明。应该理解，这些描述只是实例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1，一种多旋翼式无人机磁悬浮减震装置包括：机身1、支架2、云台3、磁悬浮组件4、数据检测模块5、单片机控制模块6、太阳能电池板7、蓄电池8、控制盒9，磁悬浮组件4和数据检测模块5与单片机控制模块6连接，数据检测模块5、单片机控制模块6、太阳能电池板7、蓄电池8均放置在控制盒9内；通过将磁悬浮组件4设计在无人机的四个支架2处和无人机的云台3与机身1连接处，使用数据检测模块5检测到无人机飞行过程和无人机降落过程中的相关数据信息，通过单片机模块6来实时调节磁悬浮组件来使无人机的飞行过程和降落过程更加稳定，同时促使云台3更加稳定以使相机更好的拍摄，进而达到无人机的减震效果；采用磁悬浮组件4内部的能量回收装置和太阳能电池板7来为无人机的蓄电池供电来减轻续航问题。
磁悬浮组件4设计采用的物理原理是“同名磁极相互排斥”，该磁悬浮组件4包括两块磁极大小相同的磁铁401和磁铁402、套筒403、线圈404、连接推杆405、热解石墨板406、铜丝组件407，在套筒403的两个端口将两块同名磁极的磁铁对立放置，上方的磁铁401的上面设置了热解石墨板406，热解石墨板406的下方板上设置了3cm厚的铜线组件407，热解石墨板406的上方与连接推杆405相连，下方的磁铁402上设置了线圈404，此时两块磁铁形成了磁悬浮组件4，下方磁铁402不会移动，而磁铁401与连接推杆405间接相连可在套筒403内移动。
磁悬浮组件4中设置了热解石墨板406来隔离铜线组件407与连接推杆405，可隔绝铜线组件407产生的电流传到推杆405上对无人机和磁悬浮组件4产生影响，由于热解石墨板406与磁铁之间表现为抗磁性能，因此磁铁401实际上也是悬浮着的，铜线组件407的抗磁性远小于热解石墨406，因此热解石墨406与磁铁401之间的抗磁力可保持不变。
数据检测模块5包括风速传感器501、三轴陀螺仪502、震动检测装置503、位移传感器504，风速传感器501可对无人机所受风速大小数据进行实时检测，三轴陀螺仪502可对无人机的角度偏移量进行实时检测，震动检测装置503可对无人机的震动数据进行检测，位移传感器504主要检测磁悬浮组件4的上方磁铁401的移动位移量。
无人机的支撑支架2采用磁悬浮组件4来设计，包括四根相同的磁悬浮组件4设计的支架2，其四根磁悬浮组件4设计的支架2的连接推杆405的上方与机身连接，四根支架2中的磁悬浮力刚好与机身同重，此时无人机机身1通过连接推杆405与磁悬浮组件4的上方磁铁401间接接触，而与下方磁铁402并无接触，无人机机身1处于悬浮状态。
在无人机的云台3处设置了磁悬浮组件4，磁悬浮组件4的连接推杆405与机身1连接，磁悬浮组件4的下方磁铁402通过连接件与云台3连接。
当无人机在飞行过程中，机身1或云台3因外界因素产生震动时，风速传感器501将检测出此时无人机所受的风速大小，陀螺仪502会检测出此时无人机的角位移偏转量，震动检测装置503会检测出无人机的震动量，此时磁悬浮组件4的磁铁401与连接推杆405会因外部作用力在套筒403内发生位移，位移传感器504检测出磁铁401偏离原来位置的位移量，以上数据检测装置5会将检测到的这些数据传输到单片机控制模块6。
单片机模块6会接收到数据检测模块5的各项飞行系数，单片机模块6将综合无人机受到的风速大小数据、震动数据、角度偏移量以及磁悬浮组件4的上部磁铁401与连接推杆403的位移量，通过功率放大器将这些控制信号转换为实时电流，该实时电流会通过环绕在磁铁402上的线圈404，此时电流会执行磁铁402产生磁力，该磁力大小刚好足与平衡外部风力和震动量，进而使陀螺仪502的角度量平衡，使震动检测装置503的震动平衡，使位移传感器504的位移大小平衡，于是上部磁铁401与连接推杆405又会回到原来位置，进而消除云台3和机身1的震动，达到减震效果。
在无人机降落时，无人机的四脚支架2会接触到地面，此时四脚支架2会因降落时的受力不平衡性或地面的不平衡性而促使支架2的磁悬浮组件4的推杆405在套筒403内发生移动，四根磁悬浮组件4组成的支架2均能根据具体降落受力情况相互作用，若无人机会产生向右的倾斜，此时四脚支架2的右边两支支架2会产生一个缓冲力来使机身保持平衡，同理其它情况的受力不平衡性，磁悬浮组件4的支架2均能根据受力产生相应的磁力来使机身保持平衡，进而使无人机平稳安全降落地面。
为实现对能量的回收利用，在磁悬浮组件4上还设置了能量回收装置，磁铁401在上下移动过程中，由于磁铁401周围存在着变化磁场，因此在磁铁401上方设置的3cm的铜线组件407可以在磁场的运动中做切割磁感线运动，进而通过磁生电的原理在铜线组件407中产生感应电动势，进而产生感应电流，该部分电流会通过导线装置传输到蓄电池8中充电，此外在无人机的机身1的上方也设置了一块可对蓄电池8充电的太阳能电池板7，通过两部分产生的电能更好的减轻了无人机的续航问题。
请参阅图2、图3，本发明的系统电路图包括：起震电路、数据检测模块5（震动检测器503、位移传感器504、风速传感器501、陀螺仪502）、磁悬浮减震装置4、单片机控制模块6、太阳能电池板7、蓄电池8。与xtal1，xtal2，相接的电路为单片机6工作所必须的起震电路。rst相接的是单片机6开关，可通过按键控制整个电路的开关。图中芯片的型号为lt1073，a为太阳能电池板7。图中太阳能电池板7提供6v电压。lt1073经由电阻r6检测充电电流，在蓄电池8中维持16毫安的充电电流。lt1073内有低电压测定器，在太阳能板7的输出电压将至4v时，lt1073将断开充电电路。太阳能电池板7与锂电池板8相接，为整个电路提供电能。与p0.0相接的是风速传感器ec9-1，风进入传感器501转动格雷码盘，生成格雷码转换成电信号后将信号传给单片机6。与p0.1相接的是位移传感器504，测量磁铁偏离原来位置的位移偏转量。与p0.5相接的是震动检测装置503，传感器503采用压电陶瓷片作为振动检测器件，检测出无人机的震动量。与p0.6、p0.7相接的是三轴陀螺仪l3g4200d，可以测量出物体绕x、y、z三轴角速度的变化。与p1.7相接的是磁悬浮减震装置4。单片机型号为at89c51。
系统电路工作原理为：锂电池8通过太阳能电池板7和磁悬浮组件4的能量储能装置来蓄电，锂电池8为整个系统供电，无人机在飞行过程中，风速传感器器501检测出实时无人机所受的风速大小，陀螺仪502会检测出无人机的角位移偏移量，震动检测装置503检测出无人机的震动量，位移传感器504检测出磁铁偏离原来位置的偏移量，这些数据收集后传给单片机6进行计算，将信号传给磁悬浮减震装置4产生磁力来平衡机身，达到减震的效果。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。