智能航天模型及其发射系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种智能航天模型发射系统及智能航天模型。所述发射系统用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，该发射系统包括灰度传感器、风速传感器、控制器、驱动装置、转动装置和点火装置。本实用新型通过设置灰度传感器和风速传感器，控制器通过灰度传感器的运动轨迹信号而将航天模型本体运动至预设位置，通过转动装置使得发射架自动起竖，并在起竖后通过风速传感器感测的风速信号而选择发射窗口，在风速信号等于发射窗口时产生点火指令，所以，本实用新型能够自动行驶至预设位置（比赛指定的位置）、选择发射窗口和自动起竖和点火，整个过程全部自动化。
【专利说明】智能航天模型及其发射系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发射系统，尤其涉及航天模型的智能航天模型发射系统，还涉及具有该发射系统的智能航天模型。
【背景技术】
[0002]我是区青少年科技活动中心航天模型组与机器人组的成员，在多年参加航天模型竞赛的经历中，我发现有许多的初学者在赛场上会因为心理紧张造成手忙脚乱，而在赛场上，一个细微的疏忽便会影响最终成绩。如果能有一套自动化的系统能使整套发射动作方便、快捷，那会给初学者带来许多益处。为此我对航天模型的发射系统产生了兴趣，通过翻阅有关航天模型的相关文献和资料，我发现目前航天模型发射的一般方法都是在人工组装好发射架后用点火控制器手动点燃模型火箭发动机后使火箭升空，而点火时的风速则会极大地影响模型火箭的飞行高度从而影响滞空时间，而这么重要的一点却经常被选手遗忘。所以，目前还没有能用于竞赛的，能自动行驶至安全半径、选择发射窗口、再实现发射架自动起竖、点火的发射系统。
【发明内容】
[0003]本实用新型解决的问题是目前的航天模型发射系统不能自动行驶至预设位置、选择发射窗口和自动起竖和点火的问题。
[0004]为解决上述问题，本实用新型提供一种智能航天模型发射系统，用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，该发射系统包括灰度传感器、风速传感器、控制器、驱动装置、转动装置和点火装置，其中，所述灰度传感器感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器；所述风速传感器感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器；所述控制器处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置接收该行进控制信号带动所述航天模型本体沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器还接收风速传感器的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生发射架控制信号，所述转动装置接收该控制信号而驱动发射架相对于航天模型本体转动，所述发射架转动至预设角度时触动所述点火装置而点火。
[0005]作为一种改进方案,所述点火装置包括与火箭发动机连接的点火头、与点火头连接的电池组和两片铜片，所述发射架上设置有长螺杆，在发射架转动至预设角度时，该长螺杆接触铜片而连通电池组和点火头而点火。
[0006]作为一种改进方案，所述转动装置包括连接控制器的具有伺服电机的舵机和与发射架连接的支撑块，支撑块由所述舵机带动而带动所述发射架转动至预设角度。
[0007]作为一种改进方案，所述支撑块是U形块，包括与所述舵机连接的连接部和位于连接部相对两端的支撑臂，该两支撑臂分别与发射架连接。
[0008]本实用新型还公开智能航天模型发射系统，用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，该发射系统包括灰度传感器、风速传感器、控制器、驱动装置、转动装置和点火装置，其中，所述灰度传感器感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器；所述风速传感器感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器；所述控制器处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置接收该行进控制信号带动所述航天模型本体沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器在航天模型本体运动至预设位置后产生发射架控制信号，所述转动装置接收该控制信号而驱动发射架相对于航天模型本体转动，所述控制器在发射架转动至预设角度后还接收风速传感器的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生用于控制所述点火装置点火的点火指令。
[0009]作为一种改进方案,所述转动装置包括步进电机和转动机构,该转动机构由步进电机驱动而转动发射架转动，所述控制器记录用于驱动步进电机转动的脉冲个数，根据脉冲个数、预设角度和步进电机的步距角之间的关系而产生所述触发信号，所述控制器由该触发信号控制而比较风速传感器感测的风速信号和发射窗口。
[0010]本实用新型还公开智能航天模型，该航天模型包括航天模型本体、发射架和前述任何一项所述的智能航天模型发射系统。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0012]本实用新型通过设置灰度传感器和风速传感器，控制器通过灰度传感器的运动轨迹信号而将航天模型本体运动至预设位置，通过转动装置使得发射架自动起竖，并在起竖后通过风速传感器感测的风速信号而选择发射窗口，在风速信号等于发射窗口时产生点火指令，所以，本实用新型能够自动行驶至预设位置(比赛指定的位置)、选择发射窗口和自动起竖和点火，整个过程全部自动化。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型智能航天模型发射系统第一种实施方式的原理框图；
[0014]图2是本实用新型智能航天模型的结构示意图，该图着重示意发射架相对于航天模型本体转动以及长螺杆连接铜片；
[0015]图3是本实用新型智能航天模型发射系统第二种实施方式的原理框图。
【具体实施方式】
[0016]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0017]请参阅图1和图2，本实用新型智能航天模型包括航天模型本体1、发射架2和发射系统3。所述航天模型本体I用于承载发射架2及航天模型的其他零部件。所述发射架2放置于所述航天模型本体I上。所述发射系统3包括灰度传感器31、风速传感器32、控制器33、驱动装置34、转动装置35和点火装置36。所述灰度传感器31感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器33。所述灰度传感器31有两个，所述运动轨迹是贴在场地上的黑色线，该黑色线位于两个灰度传感器31之间。所述风速传感器32感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器33。所述控制器33可以是AVR单片机，处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置34接收该行进控制信号带动所述航天模型本体I沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器33还接收风速传感器32的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生发射架控制信号，所述转动装置35接收该控制信号而驱动发射架2相对于航天模型本体I转动，所述发射架2转动至预设角度时触动所述点火装置36而点火。在本实施方式中，所述转动装置35包括连接控制器33的具有伺服电机的舵机351和与发射架连接的支撑块152，支撑块352由所述舵机351带动而带动所述发射架2转动至预设角度。作为支撑块352的【具体实施方式】，所述支撑块352是U形块，包括与所述舵机351连接的连接部和位于连接部相对两端的支撑臂，该两支撑臂分别与发射架2连接。在本实施方式中，所述点火装置36包括与火箭发动机连接的点火头、与点火头连接的电池组和两片铜片361，所述发射架2上设置有长螺杆21，在发射架2转动至预设角度时，该长螺杆21接触铜片361而连通电池组和点火头而点火。
[0018]请继续参阅图1和图2，上述的智能航天模型发射系统的工作过程如下:
[0019]首先，灰度传感器31感测运动轨迹，将该运动轨迹信号传输至控制器33，控制器33根据该轨迹信号而产生行进控制信号，该行进控制信号控制驱动装置34运动而带动航天模型本体I运动至预设位置，在航天模型本体I运动过程中，由于灰度传感器31设置有两个且运动轨迹(黑色线)位于两个灰度传感器31之间，所以，控制器33还可以根据两个灰度传感器31的轨迹信号而调整航天模型本体I的运动状态，使得航天模型本体I始终沿着运动轨迹运动。
[0020]接着，在航天模型本体I运动至预设位置(预设位置是比赛规定的位置)后，控制器33接收风速传感器32感测的风速信号，在风速信号等于发射窗口时产生发射架控制信号，在风速信号不等于发射窗口时，控制器33继续等待直至风速信号等于发射窗口，发射架控制信号使得转动装置35的舵机351转动，舵机351转动而使得支撑块352 (U形块)转动，进而，发射架2顺时针转动直至起竖，发射架2的转动状态如图2所示。在发射架2起竖后，发射架2上的长螺栓21抵靠在点火装置36的铜片361上，这样，铜片361、点火头、火箭发动机和电池组被该长螺栓连接为通路而点火，由此，所述发射架转动至预设角度时触动所述点火装置而点火，点火后，火箭被发射。
[0021 ] 综上所述，本实用新型通过设置灰度传感器31和风速传感器32，控制器33通过灰度传感器31的运动轨迹信号而将航天模型本体I运动至预设位置，通过风速传感器32感测的风速信号而选择发射窗口，还通过转动装置35使得发射架2自动起竖，并在起竖后触头点火装置36而点火，所以，本实用新型能够自动行驶至预设位置()、选择发射窗口和自动起竖和点火，整个过程全部自动化。
[0022]请参阅图3，以上述第一种实施方式的技术思路为基础，本实用新型还公开第二种智能航天模型发射系统，该智能航天模型发射系统用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，包括灰度传感器31、风速传感器32、控制器33、驱动装置34、转动装置35和点火装置36。所述灰度传感器31感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器33。所述风速传感器32感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器33。所述控制器33处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置34接收该行进控制信号带动所述航天模型本体I沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器33在航天模型本体I运动至预设位置后产生发射架控制信号，所述转动装置35接收该控制信号而驱动发射架2相对于航天模型本体I转动直至发射架2转动到预设角度，所述控制器33在发射架2转动至预设角度后接收风速传感器32的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生用于控制所述点火装置36点火的点火指令。此种情况下，该点火装置36是一个开关，该点火指令直接使得火箭发动机、电池组和点火头连通。在该实施方式中，点火指令的发出需要在发射架2起竖和风速传感器32的风速信号等于发射窗口时才产生，实现的具体方式如下:所述转动装置35包括步进电机和转动机构,该转动机构由步进电机驱动而转动发射架2转动，转动机构可以采用现有技术中的任何一种转动机构，只要能够实现发射架2的起竖即可。所述控制器33记录用于驱动步进电机转动的脉冲个数，根据脉冲个数、预设角度和步进电机的步距角之间的关系而产生所述触发信号，所述控制器33由该触发信号控制而比较风速传感器32感测的风速信号和发射窗口。
[0023]综上所述，本实用新型通过设置灰度传感器31和风速传感器32，控制器33通过灰度传感器31的运动轨迹信号而将航天模型本体I运动至预设位置，通过转动装置35使得发射架2自动起竖，并在起竖后通过风速传感器32感测的风速信号而选择发射窗口，在风速信号等于发射窗口时产生点火指令，所以，本实用新型能够自动行驶至预设位置(比赛指定的位置)、选择发射窗口和自动起竖和点火，整个过程全部自动化。
[0024]本实用新型还公开一种智能航天模型，该智能航天模型能够实现自动行驶至预设位置、自动选择发射窗口、自动起竖和自动点火，包括航天模型本体、发射架和前述任何一种发射系统，在实际应用时，只需要将上述发射系统装配于航天模型本体I并相应与发射架2连接即可。至于如何装配，可以采用现有技术，在此不再赘述。
【权利要求】
1.智能航天模型发射系统，用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，其特征是:该发射系统包括灰度传感器、风速传感器、控制器、驱动装置、转动装置和点火装置，其中， 所述灰度传感器感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器； 所述风速传感器感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器； 所述控制器处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置接收该行进控制信号带动所述航天模型本体沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器还接收风速传感器的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生发射架控制信号，所述转动装置接收该控制信号而驱动发射架相对于航天模型本体转动，所述发射架转动至预设角度时触动所述点火装置而点火。
2.根据权利要求1所述的智能航天模型发射系统，其特征是:所述点火装置包括与火箭发动机连接的点火头、与点火头连接的电池组和两片铜片，所述发射架上设置有长螺杆，在发射架转动至预设角度时，该长螺杆接触铜片而连通电池组和点火头而点火。
3.根据权利要求1所述的智能航天模型发射系统，其特征是:所述转动装置包括连接控制器的具有伺服电机的舵机和与发射架连接的支撑块，支撑块由所述舵机带动而带动所述发射架转动至预设角度。
4.根据权利要求3所述的智能航天模型发射系统，其特征是:所述支撑块是U形块，包括与所述舵机连接的连接部和位于连接部相对两端的支撑臂，该两支撑臂分别与发射架连接。
5.智能航天模型发射系统，用于控制具有航天模型本体和发射架的航天模型，其特征是:该发射系统包括灰度传感器、风速传感器、控制器、驱动装置、转动装置和点火装置，其中， 所述灰度传感器感测场地的运动轨迹，传输感测到运动轨迹信号至所述控制器； 所述风速传感器感测场地的环境风速，传输感测到的风速信号至所述控制器； 所述控制器处理运动轨迹信号而行进控制信号，所述驱动装置接收该行进控制信号带动所述航天模型本体沿着场地的运动轨迹运动至预设位置；所述控制器在航天模型本体运动至预设位置后产生发射架控制信号，所述转动装置接收该控制信号而驱动发射架相对于航天模型本体转动，所述控制器在发射架转动至预设角度后还接收风速传感器的风速信号，在该风速信号等于发射窗口时产生用于控制所述点火装置点火的点火指令。
6.根据权利要求5所述的智能航天模型发射系统，其特征是:所述转动装置包括步进电机和转动机构，该转动机构由步进电机驱动而转动发射架转动，所述控制器记录用于驱动步进电机转动的脉冲个数，根据脉冲个数、预设角度和步进电机的步距角之间的关系而产生触发信号，所述控制器由该触发信号控制而比较风速传感器感测的风速信号和发射窗□。
7.智能航天模型，包括航天模型本体和发射架，其特征是:还包括权利要求1至6中任何一项所述的智能航天模型发射系统。
【文档编号】G05B19/418GK203673311SQ201320260190
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】李懿德 申请人:李懿德