無(wú)人機(jī)機(jī)架、無(wú)人機(jī)及增穩(wěn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，特別地，涉及一種無(wú)人機(jī)機(jī)架、無(wú)人機(jī)及增穩(wěn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人駕駛飛機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)人機(jī)，是利用無(wú)線電遙控裝置和自身的程序控制裝置操縱飛行的不載人飛機(jī)，可包括無(wú)人直升機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)等等。
[0003]目前，無(wú)人機(jī)應(yīng)用比較廣泛，比如在航拍、農(nóng)業(yè)植保、測(cè)繪等領(lǐng)域，以旋翼無(wú)人機(jī)為例，旋翼無(wú)人機(jī)通常包括機(jī)架和旋翼組件，機(jī)架可包括機(jī)身、連接旋翼組件的中間軸等，為了進(jìn)行航拍，現(xiàn)有旋翼無(wú)人機(jī)多在機(jī)身外部連接有攝像設(shè)備，以用于拍攝飛行環(huán)境的圖像或視頻，當(dāng)然，為了節(jié)省無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)空間且減輕整體重量，也有將攝像設(shè)備集成于機(jī)身的無(wú)人機(jī)。
[0004]使用上述無(wú)人機(jī)在航拍的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到飛行狀態(tài)不穩(wěn)定的情況，在此情況下很容易產(chǎn)生圖像或視頻的拍攝方向被動(dòng)地發(fā)生轉(zhuǎn)向、震動(dòng)等，造成航拍圖片或視頻的質(zhì)量不理想，而影響航拍效果，比如，攝像頭的鏡頭方向會(huì)隨著機(jī)身前進(jìn)時(shí)的前傾或后退而隨著前傾或后退，因此，上述無(wú)人機(jī)僅能粗略的拍攝出圖片或視頻，無(wú)法應(yīng)用于對(duì)航拍圖片或視頻質(zhì)量要求較高的情況。
[0005]因此，如何解決上述現(xiàn)有由于無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)不穩(wěn)定而造成無(wú)人機(jī)航拍圖片或視頻質(zhì)量不理想的缺點(diǎn)，成為目前最需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)機(jī)架、無(wú)人機(jī)及增穩(wěn)控制方法，機(jī)身不會(huì)隨著機(jī)臂的轉(zhuǎn)向、振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，從而保證了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程的穩(wěn)定性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種無(wú)人機(jī)機(jī)架，包括機(jī)身及機(jī)臂的兩個(gè)中間軸，機(jī)身包括機(jī)身頭部和機(jī)身尾部，機(jī)身頭部?jī)蓚?cè)的中心位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有機(jī)臂連接孔，兩個(gè)中間軸分別安裝于機(jī)臂連接孔中，機(jī)身內(nèi)還包括驅(qū)動(dòng)部和動(dòng)力傳動(dòng)部，其中，驅(qū)動(dòng)部用于根據(jù)機(jī)臂的俯仰狀態(tài)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力至動(dòng)力傳動(dòng)部，動(dòng)力傳動(dòng)部相對(duì)機(jī)身可樞轉(zhuǎn)，用于將驅(qū)動(dòng)力傳送至兩個(gè)中間軸、以調(diào)整兩個(gè)中間軸在機(jī)臂連接孔的中軸線方向的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀
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[0008]進(jìn)一步地，中間軸包括第一臂體和轉(zhuǎn)軸，第一臂體的一端安裝于機(jī)臂連接孔中，第一臂體的另一端經(jīng)由轉(zhuǎn)軸與無(wú)人機(jī)的各個(gè)旋翼組件相連接。
[0009]進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)部為第一電機(jī)，第一電機(jī)的輸出軸上設(shè)置有第一嗤合結(jié)構(gòu)；動(dòng)力傳動(dòng)部包括第二嚙合結(jié)構(gòu)和連接組件，其中，第二嚙合結(jié)構(gòu)與第一嚙合結(jié)構(gòu)相嚙合，連接組件連接第二嚙合結(jié)構(gòu)與兩個(gè)機(jī)臂，其中，第一電機(jī)的輸出軸輸出的運(yùn)動(dòng)經(jīng)第一嚙合結(jié)構(gòu)、第二嚙合結(jié)構(gòu)和連接組件傳動(dòng)至兩個(gè)中間軸。
[0010]進(jìn)一步地，第一嚙合結(jié)構(gòu)為蝸桿；第二嚙合結(jié)構(gòu)為渦輪；連接組件包括連桿和連接框，連桿一端與渦輪固定連接，連桿的另一端和連接框固定連接，連接框與兩個(gè)中間軸固定連接。
[0011]進(jìn)一步地，連接框?yàn)榄h(huán)形框，環(huán)形框的第一側(cè)連接連桿，與第一側(cè)相鄰的第二側(cè)和第三側(cè)分別連接一個(gè)中間軸。
[0012]進(jìn)一步地，第一臂體包括:設(shè)置于機(jī)臂連接孔內(nèi)的第一連接結(jié)構(gòu)；
[0013]設(shè)置于機(jī)臂連接孔外的、與第一連接結(jié)構(gòu)相匹配且可拆卸連接的第二連接結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，第一連接結(jié)構(gòu)為快捷插頭的母頭，第二連接結(jié)構(gòu)為快捷插頭的公頭，以使得中間軸、機(jī)臂連接孔通過(guò)快捷插頭的母頭、公頭實(shí)現(xiàn)可拆卸的連接。
[0015]進(jìn)一步地，第一電機(jī)設(shè)置于機(jī)身尾部的中軸線位置；兩快捷插頭的母頭通過(guò)連接框相連接，連接框固定于兩快捷插頭母頭的外周，連接框通過(guò)設(shè)置于其對(duì)稱(chēng)中心位置的連桿連接渦輪，其中，渦輪的圓心位置與機(jī)臂連接孔同軸；當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)根據(jù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一電機(jī)將轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)由渦輪、連接框、快捷插頭母頭、快捷插頭公頭傳動(dòng)至兩機(jī)臂，以通過(guò)調(diào)整機(jī)臂在機(jī)臂連接孔的中軸線方向的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀態(tài)而使機(jī)身保持水平。
[0016]此外，本發(fā)明還提出了一種無(wú)人機(jī)，包括本申請(qǐng)?zhí)峁┑娜我庖环N無(wú)人機(jī)機(jī)架，還包括至少兩個(gè)旋翼組件，每個(gè)旋翼組件包括與機(jī)臂的中間軸相連接的第二臂體、設(shè)置于第二臂體遠(yuǎn)端的第二電機(jī)和設(shè)置于第二電機(jī)上的旋槳；慣性測(cè)量模塊，用于檢測(cè)機(jī)臂的俯仰狀態(tài)信息并將檢測(cè)結(jié)果傳送至飛行控制模塊，其中，俯仰狀態(tài)信息包括俯仰角度信息及俯仰加速度信息；飛行控制模塊，用于對(duì)接收到的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)置處理并根據(jù)處理結(jié)果向驅(qū)動(dòng)部發(fā)送使機(jī)身保持水平的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使驅(qū)動(dòng)部根據(jù)接收到的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)部使機(jī)身保持水平。
[0017]進(jìn)一步地，該無(wú)人機(jī)還包括:一個(gè)或多個(gè)攝像頭，設(shè)置于機(jī)身表面的預(yù)設(shè)位置。
[0018]進(jìn)一步地，該無(wú)人機(jī)還包括:照明燈，照明燈為L(zhǎng)ED燈或LED燈陣列；以及設(shè)置于機(jī)身的多個(gè)散熱孔。
[0019]進(jìn)一步地，該無(wú)人機(jī)還包括:激光發(fā)射器，其中，激光發(fā)射器中的第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)稱(chēng)的第二臂體遠(yuǎn)端。
[0020]本發(fā)明另外還提出了一種增穩(wěn)控制方法，該方法應(yīng)用于本申請(qǐng)?zhí)峁┑娜我庖环N無(wú)人機(jī)上，該方法包括:慣性測(cè)量模塊測(cè)量機(jī)臂的俯仰狀態(tài)信息并將檢測(cè)結(jié)果傳送至飛行控制模塊，其中，俯仰狀態(tài)信息包括俯仰角度信息及俯仰加速度信息；飛行控制模塊對(duì)接收到的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)置處理并根據(jù)處理結(jié)果向驅(qū)動(dòng)部發(fā)送使機(jī)身保持水平的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)部根據(jù)接收到的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)部使機(jī)身保持水平。
[0021]進(jìn)一步地，飛行控制模塊對(duì)接收到的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)置處理并根據(jù)處理結(jié)果向驅(qū)動(dòng)部發(fā)送使機(jī)身保持水平的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)，包括:若飛行控制模塊接收到機(jī)臂的俯仰角度為α，俯仰加速度為Φ時(shí)，則對(duì)α和Φ進(jìn)行預(yù)置處理以得到α 1和Φ1，并向驅(qū)動(dòng)部發(fā)送逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰角度α 1及逆時(shí)針調(diào)整俯仰加速度Φ1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中，α = α 1/ Θ，Φ = Φ1/Θ，Θ為驅(qū)動(dòng)部和動(dòng)力傳動(dòng)部的傳動(dòng)比。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無(wú)人機(jī)機(jī)架，包括機(jī)身及機(jī)臂的兩個(gè)中間軸，機(jī)身包括機(jī)身頭部和機(jī)身尾部，機(jī)身頭部?jī)蓚?cè)的中心位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有機(jī)臂連接孔，兩個(gè)中間軸分別連接于機(jī)臂連接孔中，機(jī)身內(nèi)還包括驅(qū)動(dòng)部和動(dòng)力傳動(dòng)部，其中，驅(qū)動(dòng)部用于根據(jù)機(jī)臂的俯仰狀態(tài)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力至動(dòng)力傳動(dòng)部，動(dòng)力傳動(dòng)部相對(duì)機(jī)身可樞轉(zhuǎn)，用于將驅(qū)動(dòng)力傳送至兩個(gè)中間軸、以調(diào)整兩個(gè)中間軸在機(jī)臂連接孔的中軸線方向的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀態(tài)。此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種無(wú)人機(jī)，包括上述無(wú)人機(jī)機(jī)架、至少兩個(gè)旋翼組件、慣性測(cè)量模塊、飛行控制模塊等，基于上述結(jié)構(gòu)的無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，機(jī)身不會(huì)隨著機(jī)臂的轉(zhuǎn)向、振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，從而保證了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程的穩(wěn)定性。
[0023]尤其是當(dāng)使用上述包含攝像頭的無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍，可保證設(shè)置于機(jī)身的攝像頭的拍攝方向及拍攝的畫(huà)面質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，且在無(wú)人機(jī)機(jī)臂的中間軸水平的情況下，機(jī)身還可被驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)到一定的傾斜角度，以穩(wěn)定地拍攝固定角度的圖像或視頻。
[0024]另一方面，還提出了一種應(yīng)用于上述無(wú)人機(jī)的增穩(wěn)控制方法，可包括慣性測(cè)量模塊測(cè)量機(jī)臂的俯仰狀態(tài)信息并將檢測(cè)結(jié)果傳送至飛行控制模塊，然后飛行控制模塊對(duì)所述檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)置處理并向驅(qū)動(dòng)部發(fā)送使機(jī)身保持水平的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)部再根據(jù)接收到的調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)部使機(jī)身保持水平，以此保證無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，機(jī)身不會(huì)隨著機(jī)臂的轉(zhuǎn)向、振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，從而保證了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖(二)；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)機(jī)架內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；
[0029]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的局部剖視示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖(二)；
[0031]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的增穩(wěn)控制方法的流程示意圖，
[0032]附圖中:
[0033]1-機(jī)身，11-機(jī)身頭部，110-機(jī)臂連接孔，12-機(jī)身尾部，13-動(dòng)力傳動(dòng)部，131-渦輪，132-連桿，133-連接框，14-驅(qū)動(dòng)部，141-第一電機(jī)，142-蝸桿；
[0034]2-機(jī)臂，21-第一臂體，211-母頭，212-公頭，22-轉(zhuǎn)軸，23-第二臂體；
[0035]3-第二電機(jī)；
[0036]4-旋槳；
[0037]5-攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體