一种微型四旋翼飞行器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种微型四旋翼飞行器，包括十字形设置的机身部分和遥控部分，机身部分包括主控芯片a，主控芯片a分别与供电及电压转换模块、飞行测量模块、飞行动力模块、晶振及复位电路a、无线通信模块a和LED指示模块a连接；遥控部分包括主控芯片b，主控芯片b分别与遥控控制模块、无线通信模块b、晶振及复位电路b和供电模块连接。本实用新型微型四旋翼飞行器体积小巧，可以实现在狭小空间飞行，适应飞行的环境更广；能够实时快速地自行调节飞行姿态，使飞行状态更为稳定。
【专利说明】
一种微型四旋翼飞行器
技术领域
[0001]本实用新型属于无人机技术领域，涉及一种微型四旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002]微型四旋翼飞行器特别适合在近地面环境(如室内、城区和丛林等)中执行监视、侦察等任务，同时因外形新颖、结构简单、性能卓越，可垂直起降和定点悬停，易操作等特点，可用于航拍、侦查、地质勘探、物品投放等军事、民用领域，具有广阔的应用前景。微小型四旋翼飞行器的基础理论与实际研究已经取得了较大进展，但距离成熟的实际应用还有很大的距离，许多关键技术还面临挑战，因此其研制不仅是对其自身问题的解决，还能推动其所涉及关键技术的发展。微小型四旋翼飞行器是一项涉及多门交叉学科的高、精、尖技术，对国防建设和民事应用具有重要的研究价值。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种微型四旋翼飞行器，具有成本低、体积小、飞行稳定性尚，且可控的特点。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是，一种微型四旋翼飞行器，包括十字形设置的机身部分和遥控部分，机身部分包括主控芯片a，主控芯片a分别与供电及电压转换模块、飞行测量模块、飞行动力模块、晶振及复位电路a、无线通信模块a和LED指示模块a连接;遥控部分包括主控芯片b，主控芯片b分别与遥控控制模块、无线通信模块b、晶振及复位电路b和供电模块连接。
[0005]本实用新型的特点还在于，
[0006]飞行测量模块由MPU6050传感器和HMC5885磁力计传感器组成。
[0007]飞行动力模块包括空心杯电机和正反桨，机身部分的四个顶角上均安装有空心杯电机和正反桨。
[0008]飞行动力模块由MOS管SI2302驱动电机和4路PffM波控制。
[0009]遥控部分包括按键模块和LED指示模块b，按键模块和LED指示模块b分别与主控芯片b连接。
[0010]按键模块包括MODE按键、传感器校正按键、锁定/解锁按键;LED指示模块a包括4个LED灯，4个LED灯分别位于机身部分的四个顶角;LED指示模块b包括4个LED灯，LED指示模块b的LED灯与LED指示模块a的LED灯一一对应。
[0011 ] 主控芯片a和主控芯片b型号均为STM32F103C8T6，。
[0012]供电及电压转换模块中升压芯片的型号为LM27313，降压芯片的型号为MIC5205-
3.3。
[0013]无线通信模块a和无线通信模块b均包括型号为NRF2401L的无线传感器和蓝牙
4.0。
[0014]遥控控制模块为两个推杆，分别控制四旋翼飞行器的油门及飞行方向。
[0015]本实用新型的有益效果是，一种微型四旋翼飞行器，体积小巧，可以实现在狭小空间飞行，适应飞行的环境更广;能够实时快速地自行调节飞行姿态，使飞行状态更为稳定。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型一种微型四旋翼飞行器的机身部分结构示意图；
[0017]图2是本实用新型一种微型四旋翼飞行器的遥控部分结构示意图。
[0018]图中，1.主控芯片a，2.供电及电压转换模块，3.飞行测量模块，4.飞行动力模块，
5.晶振及复位电路a，6.无线通信模块a，7.LED指示模块a，8.主控芯片b，9.遥控控制模块，10.无线通信模块b ,11.晶振及复位电路b ,12.供电模块，13.按键模块，14.LED指示模块b。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]本实用新型一种微型四旋翼飞行器，包括十字形设置的机身部分和遥控部分。
[0021 ]如图1所不，机身部分包括主控芯片al，主控芯片al分别与供电及电压转换模块2、飞行测量模块3、飞行动力模块4、晶振及复位电路a5、无线通信模块a6和LED指示模块a7连接。
[0022]飞行测量模块3由MPU6050传感器和HMC5885磁力计传感器组成。其中MPU6050传感器集成有三轴陀螺仪和三轴加速度计，其内部内部的DMP器件可以直接将三轴陀螺仪的角速度和三轴加速度计的加速度转换为四元数给主控芯片，减少了主控芯片的运算量。HMC5885磁阻传感器通过感测地磁场确定机身的航向角，与MPU6050模块结合，确定飞行航向角的偏移。
[0023]飞行动力模块4包括空心杯电机和正反桨，机身部分的四个顶角上均安装有空心杯电机和正反桨。飞行动力模块4由MOS管SI2302驱动电机和4路HVM波控制。其中4路HVM波由主控芯片产生并输出，MOS管SI2302的漏极接电源电压，Pmi输出到MOS管SI2302的栅极，控制MOS管SI2302的导通时间，从而控制4个空心杯电机的转速，进而控制飞行器的各种飞行姿态。
[0024]LED指示模块a7包括4个LED灯，4个LED灯分别位于机身部分的四个顶角。
[0025]如图2所示，遥控部分包括主控芯片b8，主控芯片b8分别与遥控控制模块9、无线通信模块b 1、晶振及复位电路b 11和供电模块12连接。遥控部分还包括按键模块13和LED指示模块b 14，按键模块13和LED指示模块b 14分别与主控芯片b8连接。
[0026]遥控控制模块9为两个推杆，分别控制四旋翼飞行器的油门及飞行方向。按键模块13包括MODE按键、传感器校正按键、锁定/解锁按键;LED指示模块bl4包括4个LED灯，LED指示模块b 14的LED灯与LED指示模块a7的LED灯一一对应。
[0027]其中主控芯片al和主控芯片b8型号为STM32F103C8T6，。
[0028]供电及电压转换模块2中升压芯片的型号为LM27313，降压芯片的型号为MIC5205-
3.3。
[0029]无线通信模块a6和无线通信模块blO均包括型号为NRF2401L的无线传感器和蓝牙
4.0。该无线通信模块的设置，能够实现通讯设备与飞行器的连接，使飞行的控制方式更为便捷。
[0030]本实用新型微型四旋翼飞行器飞行前，首先打开遥控部分和机身的开关，因遥控部分和机身上的LED灯一一对应，如果遥控器和机身上的LED由闪烁变为常亮，说明系统初始化正常可以进行无线通信模块之间的连接;然后任意推动遥控部分上的推杆对遥控部分进行推杆赋值，若相对应的一对指示灯一个熄灭，另一个闪烁，说明机身和遥控部分无线通信模块连接正常;最后再对飞行器上的MPU6050进行校正，这样操作可以防止因飞行器没有没有放稳，而对三轴倾角的初始值产生误差。校正全部完成之后，可以开始飞行，机身部分的LED灯会继续闪烁。
[0031]飞行开始，首先是要按锁定/解锁按键键解锁(再按一次就是锁定，飞行器在飞行时桨的转速非常快，很容易误伤操作者，加一个锁定指令，就可以解决这个问题)。解锁后，空心杯电机会带动正反桨转起来，但很快就会停下来，表示飞行器已经解锁，飞行器可以正式飞行。
[0032]控制飞行器起飞时，首先油门推杆向上推，命令经主控芯片b8通过无线通信模块blO和无线通信a6模块发送到主控芯片al，驱动空心杯电机。空心杯电机转速随着PWM占空比的增加而增加。当正反桨转速所产生的升力大于等于自生重力时，飞行器就可以飞起来。反之若要减少电机的转速，将推杆的推向下即可。在整个过程中，飞行器的姿态一直处于动态调整的过程中。飞行器要想平稳的飞行，空心杯电机的转速必须保持一致，否则飞行器会产生抖动，，因此需要通过飞行器的主控不停地调节四个电机的转速，而所需要的调节量来自于飞行测量模块3中传感器测量后的飞行姿态与目标飞行姿态之间的误差。例如，当飞行器产生翻滚时，传感器测到的数据为翻滚角的变化，将此时的翻滚角与目标翻滚角做差，就是整个系统的误差，将这个系统误差通过内部程序的PID调节，就可以使得倾斜电机的转速可以快、准、稳的变化以使得四旋翼的飞行姿态恢复到目标姿态。
[0033]当四旋翼平稳的起飞后，就可以通过遥控器的另一个推杆改变飞行器的飞行姿态了。飞行器可以进行6个维度的飞行。即前进、后退、向左、向右、上升、下降。
[0034]飞行器的降落过程，将遥控器上的油门推杆拉倒最低。这样飞行器电机的转速会迅速减少，飞行器的飞行高度会降下来，当其距离很接近地面时，迅速按一下锁定按键，这样飞行器就会降落在地面上。
[0035]飞行过程中，当机身部分的四个LED灯同时闪烁时表示电池电量低，这时需要使飞行器迅速降落，为其充电。
[0036]本实用新型微型四旋翼飞行器，体积小巧，可以实现在狭小空间飞行，适应飞行的环境更广;能够实时快速地自行调节飞行姿态，使飞行状态更为稳定。
【主权项】
1.一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，包括十字形设置的机身部分和遥控部分，所述机身部分包括主控芯片a( I)，主控芯片a(l)分别与供电及电压转换模块(2)、飞行测量模块(3)、飞行动力模块(4)、晶振及复位电路a(5)、无线通信模块a(6)和LED指示模块a(7)连接；遥控部分包括主控芯片b(8)，主控芯片b(8)分别与遥控控制模块(9)、无线通信模块b(10)、晶振及复位电路b (11)和供电模块(12)连接； 所述飞行动力模块(4)包括空心杯电机和正反桨，机身部分的四个顶角上均安装有空心杯电机和正反桨;飞行动力模块(4)由MOS管SI2302驱动电机和4路PffM波控制； 所述供电及电压转换模块(2)中升压芯片的型号为LM27313，降压芯片的型号为MIC5205-3.3； 所述无线通信模块a(6)和无线通信模块b(10)均包括型号为NRF2401L的无线传感器和蓝牙4.0。2.根据权利要求1所述的一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行测量模块(3)由MPU6050传感器和HMC5885磁力计传感器组成。3.根据权利要求1所述的一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，所述遥控部分包括按键模块(13)和LED指示模块b (14)，按键模块(13)和LED指示模块b (14)分别与主控芯片b (8)连接。4.根据权利要求3所述的一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，所述按键模块(13)包括MODE按键、传感器校正按键、锁定/解锁按键;LED指示模块a (7)包括4个LED灯，4个LED灯分别位于机身部分的四个顶角;LED指示模块b( 14)包括4个LED灯，LED指示模块b (14)的LED灯与LED指示模块a(7)的LED灯一一对应。5.根据权利要求1所述的一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，所述主控芯片a(l)和主控芯片b(8)型号均为STM32F103C8T6，。6.根据权利要求1所述的一种微型四旋翼飞行器，其特征在于，所述遥控控制模块(9)为两个推杆，分别控制四旋翼飞行器的油门及飞行方向。
【文档编号】G05D1/08GK205661656SQ201620311653
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】邵婷婷, 王卓, 刘巧平, 余嘉诚, 成毛, 史丰图
【申请人】延安大学