基于视觉导航的微型多旋翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人飞行器和飞行控制领域；具体讲，涉及基于视觉导航的微型多旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002]具有垂直起降和悬停能力的多旋翼飞行器，较之传统单旋翼直升机，具有结构简单、维护容易，桨叶杀伤力小，操作安全的特点。不但在军事领域发挥着日益重要的作用，也在灾害救援、评估，危险环境调查，交通巡视及空中摄影等多个民用领域得到广泛的应用。
[0003]目前的多旋翼飞行器其机体长度(宽度)一般均超过300mm，重量超过1kg，其高速旋转的旋翼所具有相当高的动能，飞行时的其重力势能也不容忽视，因此一旦失控坠落，对地面人员财产将造成严重的危害，此类事故已经被媒体多次报道。
[0004]另一方面，现有多旋翼飞行器的自主飞行控制系统，不仅体积重量庞大，更严重的依赖于外界的GPS信号，而在GPS信号不稳定的复杂环境下，这一飞行控制系统无法保证飞行器的安全飞行。
[0005]视觉导航系统在有人驾驶的飞行器上已经得到了广泛的应用，如民航夜间降落所用的助降系统，用于修正惯性导航系统的地标系统等。但视觉导航系统在无人飞行器上，尤其是重量小于100克的微型无人飞行器上尚无报道。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的不足，降低无人飞行器对地面人员财物的安全威胁，在重量和体积上远小于之前的同类设备，为微型多旋翼飞行器的成功飞行及在复杂环境内的安全飞行提供保证，为此，本发明采取的技术方案是，基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，飞行时由小型电动动力单元提供升力，通过飞行控制系统对电动动力单元进行转速控制，从而实现对微型多旋翼飞行器的姿态控制，通过视觉导航系统提供的位置信息，由飞行控制系统对微型多旋翼飞行器的飞行高度与位置进行自主控制。
[0007]在十字型机架四角对称设置有电动动力单元。
[0008]十字型机架中心的上层中心板上安装有微型飞行控制系统。
[0009]十字型机架中心的下层中心板上安装有微型视觉导航系统。
[0010]上述技术方案中，所述机架与微型飞行控制系统间设有具有缓冲作用的固定装置。
[0011]上述技术方案中，所述动力单元包括:永磁直流电机、电机座和旋翼。
[0012]上述技术方案中，所述动力单元的旋翼叶片为对称翼型或非对称翼型。
[0013]上述技术方案中，所述十字型机臂上设有具有缓冲作用的起落装置。
[0014]与已有技术相比，本发明的技术特点与效果:
[0015]通过大幅的减小多旋翼飞行器的体积与重量(重量小于50g长度小于70_)，极大提高了本飞行器使用的安全性，即使因故坠落，对地面人员财物不会产生威胁。
[0016]通过微型化的、仅重数克的飞行控制系统，保证了微型多旋翼飞行器飞行的稳定性，轻量化的飞行控制系统还保证了飞行器本身拥有足够的续航能力与额外负载能力。
[0017]通过机载视觉导航系统，赋予本微型多旋翼飞行器自主飞行能力，使其在无GPS信号的复杂环境内具有自主飞行能力。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器的一种【具体实施方式】的结构示意图
[0019]图中附图标记表示为:
[0020]1、电动动力单元
[0021]2、微型飞行控制系统
[0022]3、十字型机架
[0023]4、机载视觉导航系统
[0024]5、具有缓冲作用的固定装置
【具体实施方式】
[0025]基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，飞行时由小型电动动力单元提供升力，通过飞行控制系统对电动动力单元进行转速控制，从而实现对微型多旋翼飞行器的姿态控制，通过视觉导航系统提供的位置信息，对微型多旋翼飞行器的飞行高度与位置进行自主控制。飞行器的总体重量小于50g，长度(宽度)小于70mm。
[0026]本发明的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器具体如下:
[0027]一种基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，包括:
[0028]在十字型机架3四角对称设置有电动动力单元I
[0029]十字型机架中心的上层中心板上安装有微型飞行控制系统2
[0030]十字型机架中心的下层中心板上安装有微型视觉导航系统4
[0031]上述技术方案中，所述机架与微型飞行控制系统2间设有具有缓冲作用的固定装置5
[0032]上述技术方案中，所述动力单元包括:永磁直流电机、电机座和旋翼；
[0033]上述技术方案中，所述动力单元的旋翼叶片为对称翼型或非对称翼型；
[0034]上述技术方案中，所述十字型机臂上设有具有缓冲作用的起落装置；
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]本发明中的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器的一种实例包括:
[0037]在十字型机架四角对称设置有电动动力单元；
[0038]动力单元包括:永磁直流电机、电机座和旋翼；
[0039]十字型机架上设有微型飞行控制系统；
[0040]十字型机架下设有视觉导航系统；
[0041]十字型机架与微型飞行控制系统间安装有缓冲作用的固定装置
[0042]机载视觉导航系统根据应用场景和任务可具有两种系统结构:
[0043]对于有人参与的飞行任务，机载视觉导航系统完全依赖机载的计算能力，对飞行器的速度进行估计，用以辅助操纵人员对飞机进行控制。
[0044]对于全自主飞行任务，机载视觉导航系统将图像数据发至地面计算机，并通过地面计算对整体飞行环境进行建图并实时自主控制飞行器的飞行轨迹。
[0045]显然，上述实例仅仅是为清楚的说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，飞行时由小型电动动力单元提供升力，通过飞行控制系统对电动动力单元进行转速控制，从而实现对微型多旋翼飞行器的姿态控制，通过视觉导航系统提供的位置信息，由飞行控制系统对微型多旋翼飞行器的飞行高度与位置进行自主控制。
2.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，在十字型机架四角对称设置有电动动力单元。
3.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，十字型机架中心的上层中心板上安装有微型飞行控制系统。
4.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，十字型机架中心的下层中心板上安装有微型视觉导航系统。
5.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，所述机架与微型飞行控制系统间设有具有缓冲作用的固定装置。
6.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，所述动力单元包括:永磁直流电机、电机座和旋翼。
7.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，所述动力单元的旋翼叶片为对称翼型或非对称翼型。
8.如权利要求1所述的基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，其特征是，所述十字型机臂上设有具有缓冲作用的起落装置。
【专利摘要】本发明涉及无人飞行器和飞行控制领域，为降低无人飞行器对地面人员财物的安全威胁，在重量和体积上远小于之前的同类设备，为微型多旋翼飞行器的成功飞行及在复杂环境内的安全飞行提供保证，为此，本发明采取的技术方案是，基于视觉导航的微型多旋翼飞行器，飞行时由小型电动动力单元提供升力，通过飞行控制系统对电动动力单元进行转速控制，从而实现对微型多旋翼飞行器的姿态控制，通过视觉导航系统提供的位置信息，由飞行控制系统对微型多旋翼飞行器的飞行高度与位置进行自主控制。本发明主要应用于无人飞行器和飞行控制。
【IPC分类】B64D27-24, B64C27-08, B64D43-00
【公开号】CN104590552
【申请号】CN201410746754
【发明人】鲜斌, 张旭
【申请人】天津大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月8日