串列翼無人機的操控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)，包括控制裝置(4)和由該控制裝置驅(qū)動的執(zhí)行裝置(6)，該串列翼無人機設有副翼(2)，該副翼包括分別形成在四個舵面(1)上的左前副翼(21)、右前副翼(22)、左后副翼(23)和右后副翼(24)，執(zhí)行裝置用于分別與副翼的驅(qū)動裝置(7)電連接，副翼的驅(qū)動裝置設置在無人機機體中，以使無人機具有：第一工作狀態(tài)，無人機平飛；第二工作狀態(tài)，無人機進行俯仰動作；第三工作狀態(tài)，無人機進行翻滾動作；以及第四工作狀態(tài)，無人機進行俯仰與翻滾混合動作。這樣，四片副翼分別完成動作，可以使無人機具有平飛、俯仰、翻滾以及俯仰與翻滾混合動作。
【專利說明】
串列翼無人機的操控系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及無人機技術領域，具體地，涉及一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]串列翼無人機采用前后兩組，四半機翼組成。每個機翼上均具有副翼舵面，總計具有四個操縱舵面。四個操縱舵面需要配合才能完成俯仰，滾轉(zhuǎn)飛行操作。在現(xiàn)有技術中，飛行操縱者的操縱輸入只有滾轉(zhuǎn)和俯仰兩個操縱輸入變量，飛機無法同時進行翻滾和俯仰操作。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人機的平飛、俯仰和/或翻滾動作。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)，包括控制裝置和由該控制裝置驅(qū)動的執(zhí)行裝置，所述串列翼無人機設有副翼，該副翼包括分別形成在四個舵面上的左前副翼、右前副翼、左后副翼和右后副翼，所述執(zhí)行裝置用于分別與所述副翼的驅(qū)動裝置電連接，所述副翼的驅(qū)動裝置設置在所述無人機機體中，以使所述無人機具有:第一工作狀態(tài)，所述無人機平飛;第二工作狀態(tài)，所述無人機進行俯仰動作;第三工作狀態(tài)，所述無人機進行翻滾動作；以及第四工作狀態(tài)，所述無人機進行俯仰與翻滾混合動作。
[0005]可選地，所述執(zhí)行裝置設置在所述無人機機體中，包括:第一執(zhí)行器，與左前副翼的驅(qū)動裝置電連接;第二執(zhí)行器，與右前副翼的驅(qū)動裝置電連接;第三執(zhí)行器，與左后副翼的驅(qū)動裝置電連接;第四執(zhí)行器，與右后副翼的驅(qū)動裝置電連接，所述控制裝置分別控制所述第一執(zhí)行器、第二執(zhí)行器、第三執(zhí)行器以及第四執(zhí)行器同步執(zhí)行動作。
[0006]可選地，所述控制裝置包括:操縱器，設置在所述無人機的遙控機上，用于提供輸出動作;控制模塊，設置在所述無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)所述操縱器的輸出動作輸出俯仰和/或翻滾指令，或輸出空指令;輸出模塊，設置在所述無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)所述俯仰和/或翻滾指令向所述執(zhí)行裝置輸出俯仰和/或翻滾信號，或根據(jù)所述空指令向所述執(zhí)行裝置輸出空信號。
[0007]可選地，所述操縱器具有空輸入位置、俯沖輸入位置、爬升輸入位置、左橫滾輸入位置以及右橫滾輸入位置，以使所述操縱器具有:第一控制狀態(tài)，所述操縱器執(zhí)行所述空輸入位置，所述無人機處于所述第一工作狀態(tài);第二控制狀態(tài)，所述操縱器執(zhí)行所述俯沖輸入或爬升輸入位置，所述無人機處于所述第二工作狀態(tài);第三控制狀態(tài)，所述操縱器執(zhí)行所述左橫滾輸入或右橫滾輸入位置，所述無人機處于所述第三工作狀態(tài)；以及第四控制狀態(tài)，所述操縱器執(zhí)行所述俯沖輸入或爬升輸入位置的同時還執(zhí)行所述左橫滾輸入或右橫滾輸入位置，所述無人機處于所述第四工作狀態(tài)。
[0008]可選地，所述操縱器為遙桿，該遙桿底部固定安裝在所述遙控機的基座上，頂部可繞圓周旋轉(zhuǎn)，在所述頂部的旋轉(zhuǎn)過程中，所述頂部位于所述圓周的圓心，執(zhí)行空輸入位置；所述頂部推動至第一點，執(zhí)行俯沖輸入位置;所述頂部推動至所述第一點相對于所述圓周的圓心反方向的第二點，執(zhí)行爬升輸入位置;所述頂部推動至所述第一點繞所述圓周的圓心旋轉(zhuǎn)90°方向的第三點，執(zhí)行右橫滾輸入位置;所述頂部推動至所述第三點相對于所述圓周的圓心反方向的第四點，執(zhí)行左橫滾輸入位置。
[0009]可選地，在所述基座上，從所述圓周的圓心朝向所述第一點、第二點、第三點以及第四點的方向分別設有刻度，以確定所述遙桿的推動量。
[0010]可選地，所述執(zhí)行裝置包括:接收模塊，用于接收所述控制裝置輸出的俯仰和/或翻滾信號;確定模塊，用于根據(jù)所述接收模塊接收的俯仰和/或翻滾信號分別確定所述副翼的目標轉(zhuǎn)角；以及驅(qū)動模塊:用于根據(jù)所述副翼的目標轉(zhuǎn)角驅(qū)動所述副翼的驅(qū)動裝置運動，以使所述副翼轉(zhuǎn)動到目標轉(zhuǎn)角。
[0011]通過上述技術方案，控制裝置控制執(zhí)行裝置，執(zhí)行裝置分別與串列翼無人機的副翼的驅(qū)動裝置電連接，以驅(qū)動四片副翼分別完成動作，可以使無人機具有平飛、俯仰、翻滾以及俯仰與翻滾混合動作。
[0012]本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0013]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0014]圖1是本實用新型中的串列翼無人機的俯視圖。
[0015]圖2是圖1中無人機航面的側(cè)視圖。
[0016]圖3是本實用新型提供的遙控機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本實用新型的一個實施方式提供的操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖5是本實用新型的優(yōu)選實施方式提供的操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖6是本實用新型的一個實施方式中控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖7是本實用新型的一個實施方式中操縱器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021 ]圖8是本實用新型的一個實施方式中執(zhí)行裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]I舵面2副翼
[0024]21 左前副翼22 右前副翼
[0025]23 左后副翼24 右后副翼
[0026]3 遙控機4控制裝置
[0027]41 操縱器42 控制模塊
[0028]43 輸出模塊410 空輸入位置
[0029]411 俯沖輸入位置412 爬升輸入位置
[0030]413 右橫滾輸入位置414 左橫滾輸入位置
[0031]5 基座6執(zhí)行裝置
[0032]61 第一執(zhí)行器62 第二執(zhí)行器
[0033]63 第三執(zhí)行器64 第四執(zhí)行器
[0034]601 接收模塊602 確定模塊
[0035]603 驅(qū)動模塊7驅(qū)動裝置
[0036]71 左前副翼的驅(qū)動裝置72 右前副翼的驅(qū)動裝置
[0037]73 左后副翼的驅(qū)動裝置74 右后副翼的驅(qū)動裝置
【具體實施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0039]本實用新型提供一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)，包括控制裝置4和由該控制裝置4驅(qū)動的執(zhí)行裝置6，如圖1和圖2所示，串列翼無人機設有副翼2，該副翼2包括分別形成在四個舵面I上的左前副翼21、右前副翼22、左后副翼23和右后副翼24，執(zhí)行裝置6用于分別與副翼的驅(qū)動裝置7電連接，副翼的驅(qū)動裝置7設置在無人機機體中，以使無人機具有:第一工作狀態(tài)，該無人機平飛;第二工作狀態(tài)，該無人機進行俯仰動作;第三工作狀態(tài)，該無人機進行翻滾動作；以及第四工作狀態(tài)，該無人機進行俯仰與翻滾混合動作。其中需要說明的是，上述的前、后、左、右是指無人機在平飛狀態(tài)下相對機身方向的前后左右。圖4示出了本實用新型提供的串列翼無人機的操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0040]如圖2所示，在副翼的驅(qū)動裝置7的驅(qū)動下，相對于圖面方向而言，四片副翼可以分別正轉(zhuǎn)動，即向上轉(zhuǎn)動形成正轉(zhuǎn)角，或反轉(zhuǎn)動，即向下轉(zhuǎn)動形成負轉(zhuǎn)角，也可以不轉(zhuǎn)動，即轉(zhuǎn)角為零。這樣，通過四片副翼不同的轉(zhuǎn)角配合，可以使無人機具有平飛、俯仰、翻滾以及俯仰和翻滾混合動作。
[0041]優(yōu)選地，執(zhí)行裝置6設置在無人機機體中，包括:第一執(zhí)行器61，與左前副翼的驅(qū)動裝置71電連接;第二執(zhí)行器62，與右前副翼的驅(qū)動裝置72電連接;第三執(zhí)行器63，與左后副翼的驅(qū)動裝置73電連接;第四執(zhí)行器64，與右后副翼的驅(qū)動裝置74電連接，控制裝置4分別控制第一執(zhí)行器61、第二執(zhí)行器62、第三執(zhí)行器63以及第四執(zhí)行器64同步執(zhí)行動作。這樣，將每片副翼分別對應不同的執(zhí)行器，可以最大程度地保證飛機操縱的穩(wěn)定性，避免因為執(zhí)行裝置故障導致整個系統(tǒng)癱瘓。圖5示出了本實施方式下的系統(tǒng)流程框圖。
[0042]優(yōu)選地，控制裝置4包括:操縱器41，設置在無人機的遙控機3上，用于提供輸出動作;控制模塊42，設置在無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)操縱器的輸出動作輸出俯仰和/或翻滾指令，或輸出空指令;輸出模塊43，設置在無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)俯仰和/或翻滾指令向執(zhí)行裝置6輸出俯仰和/或翻滾信號，或根據(jù)空指令向執(zhí)行裝置6輸出空信號。即控制裝置4一部分設置在無人機機體內(nèi)，另部分設置在遙控機3上，在本實施方式中，操縱器41與控制模塊42電連接。圖6示出了本實施方式中的控制裝置4的結(jié)構(gòu)框圖。
[0043]相應地，執(zhí)行裝置6可以包括:接收模塊601，用于接收控制裝置4輸出的俯仰和/或翻滾信號；確定模塊602，用于根據(jù)接收模塊601接收的俯仰和/或翻滾信號分別確定副翼2的目標轉(zhuǎn)角；以及驅(qū)動模塊603:用于根據(jù)副翼2的目標轉(zhuǎn)角驅(qū)動副翼的驅(qū)動裝置7運動，以使副翼2轉(zhuǎn)動到目標轉(zhuǎn)角，進而通過副翼2的不同轉(zhuǎn)角的配合完成無人機的不同動作。圖8示出了本實施方式中的執(zhí)行裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0044]具體地，操縱器41具有空輸入位置410、俯沖輸入位置411、爬升輸入位置412、左橫滾輸入位置414以及右橫滾輸入位置413，以使操縱器41具有:第一控制狀態(tài)，操縱器41執(zhí)行空輸入位置410，無人機處于第一工作狀態(tài);第二控制狀態(tài)，操縱器41執(zhí)行俯沖輸入或爬升輸入位置，無人機處于第二工作狀態(tài);第三控制狀態(tài)，操縱器41執(zhí)行左橫滾輸入或右橫滾輸入，無人機處于第三工作狀態(tài)；以及第四控制狀態(tài)，操縱器41執(zhí)行俯沖輸入或爬升輸入的同時還執(zhí)行左橫滾輸入或右橫滾輸入，無人機處于第四工作狀態(tài)。圖7示出了本實施方式中各個工作狀態(tài)下對應的操縱器41的輸入位置。
[0045]具體的，操縱器41可以為遙桿，該遙桿底部固定安裝在遙控機3的基座5上，頂部可繞圓周旋轉(zhuǎn)，在頂部的旋轉(zhuǎn)過程中，頂部位于圓周的圓心，執(zhí)行空輸入位置410;頂部推動至第一點，執(zhí)行俯沖輸入位置411;頂部推動至第一點相對于圓周的圓心反方向的第二點，執(zhí)行爬升輸入位置412;頂部推動至第一點繞圓周的圓心旋轉(zhuǎn)90°方向的第三點，執(zhí)行右橫滾輸入位置413;頂部推動至第三點相對于圓周的圓心反方向的第四點，執(zhí)行左橫滾輸入位置414。
[0046]即如圖3所示，針對圖面方向而言，遙桿不動作，執(zhí)行空輸入位置410;向上推動遙桿，執(zhí)行俯沖輸入位置411;向下推動搖桿，執(zhí)行爬升輸入位置412;向右推動遙桿，執(zhí)行右橫滾輸入位置413;向左推動遙桿，執(zhí)行左橫滾輸入位置414。當遙桿向右上方推動時，即在執(zhí)行俯沖輸入位置411的同時還執(zhí)行右橫滾輸入位置413，無人機在進行俯沖動作的同時還進行右橫滾動作，其他的翻滾與俯仰混合動作的操作方式此處不再贅述。本實用新型中使用單一操縱桿進行對無人機的各個工作狀態(tài)操控，最大程度地避免了誤操作的可能。
[0047]進一步地，在基座5上，從圓周的圓心朝向第一點、第二點、第三點以及第四點的方向分別設有刻度，以確定遙桿的推動量，從而可以精確地控制無人機的動作。即，俯沖、爬升、左橫滾和右橫滾的輸入量可調(diào)，以調(diào)整無人機的動作幅度，具體地，俯沖輸入位置411的量為O至最大俯沖閾值之間的任一值;爬升輸入位置412的量為O至最大爬升閾值之間的任一值;左橫滾414輸入位置的量為O至最大左橫滾閾值之間的任一值;右橫滾輸入位置413的量為O至最大右橫滾閾值之間的任一值。即在圖3中，將遙桿向上推動至極限位置，俯沖輸入位置的量為最大俯沖閾值，其他情況此處不再贅述。需要說明的是，上述的最大俯沖閾值，最大爬升閾值，最大左橫滾閾值和最大右橫滾閾值均為正數(shù)。
[0048]具體地，在本實施方式的系統(tǒng)中，最大俯沖閾值、最大爬升閾值、最大左橫滾閾值和最大右橫滾閾值相同，左前副翼、右前副翼、左后副翼和右后副翼的目標轉(zhuǎn)角與操縱器41的輸入位置的量的關系為:
[0049]Ui = 0.5Ulon-0.5Ulat；
[0050]U2 = 0.5Ulon+0.5Ulat；
[0051 ] U3 = -0.5Ulon-0.5Ulat；
[0052]U4=-0.5Ulon+0.5Ulat,
[0053]其中，U1為左前副翼的目標轉(zhuǎn)角相對于該左前副翼最大正轉(zhuǎn)角的比例;U2為右前副翼的目標轉(zhuǎn)角相對于該右前副翼最大正轉(zhuǎn)角的比例;U3為左后副翼的目標轉(zhuǎn)角相對于該左后副翼最大正轉(zhuǎn)角的比例；U4為右后副翼的目標轉(zhuǎn)角相對于該右后副翼最大正轉(zhuǎn)角的比例;Ul on為俯沖輸入位置的量與最大俯沖閾值的比例或為爬升輸入位置的量與最大爬升閾值的比例的相反數(shù);Ulat為右橫滾輸入位置的量與最大右橫滾閾值的比例或為左橫滾輸入位置的量與最大左橫滾閾值的比例的相反數(shù)。這樣，U1Hd^Ulat和Ulon的值均在-1至I之間，并且在混控函數(shù)中，Ulon與Ulat的系數(shù)的絕對值相同，保證了其二者的量對副翼轉(zhuǎn)角影響程度相同，操作更加穩(wěn)定。采用該混控函數(shù)，可以為串列式無人機提供較大的俯仰和翻滾力矩，保證飛機控制響應的快速性。
[°°54] 具體地，如圖3所示，當遙桿向上推動至極限位置時，Ulon為I，Ulat為O，Ui = 0.5，U2= 0.5，U3 = -0.5，U4 = -0.5，即左前副翼21和右前副翼22正轉(zhuǎn)動，左后副翼23和右后副翼23反轉(zhuǎn)動，飛機進行俯沖動作；當遙桿向右上推動至極限位置時，Ulon為I，Ulat為I，Ui = 0，U2= 1，U3 = -1，U4 = 0，即右前副翼22正轉(zhuǎn)動，左后副翼23反轉(zhuǎn)動，左前副翼21和右后副翼24不轉(zhuǎn)動，飛機進行俯沖動作的同時進行右橫滾動作。
[0055]以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0056]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0057]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，包括控制裝置(4)和由該控制裝置(4)驅(qū)動的執(zhí)行裝置(6)，所述串列翼無人機設有副翼(2)，該副翼(2)包括分別形成在四個舵面(I)上的左前副翼(21)、右前副翼(22)、左后副翼(23)和右后副翼(24)，所述執(zhí)行裝置(6)用于分別與所述副翼的驅(qū)動裝置(7)電連接，所述副翼的驅(qū)動裝置(7)設置在所述無人機機體中，以使所述無人機具有: 第一工作狀態(tài)，所述無人機平飛； 第二工作狀態(tài)，所述無人機進行俯仰動作； 第三工作狀態(tài)，所述無人機進行翻滾動作；以及 第四工作狀態(tài)，所述無人機進行俯仰與翻滾混合動作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置(6)設置在所述無人機機體中，包括: 第一執(zhí)行器(61)，與左前副翼的驅(qū)動裝置(71)電連接； 第二執(zhí)行器(62)，與右前副翼的驅(qū)動裝置(72)電連接； 第三執(zhí)行器(63)，與左后副翼的驅(qū)動裝置(73)電連接； 第四執(zhí)行器(64)，與右后副翼的驅(qū)動裝置(74)電連接， 所述控制裝置(4)分別控制所述第一執(zhí)行器(61)、第二執(zhí)行器(62)、第三執(zhí)行器(63)以及第四執(zhí)行器(64)同步執(zhí)行動作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括: 操縱器(41)，設置在所述無人機的遙控機(3)上，用于提供輸出動作； 控制模塊(42)，設置在所述無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)所述操縱器(41)的輸出動作輸出俯仰和/或翻滾指令，或輸出空指令； 輸出模塊(43)，設置在所述無人機的機體內(nèi)，用于根據(jù)所述俯仰和/或翻滾指令向所述執(zhí)行裝置(6)輸出俯仰和/或翻滾信號，或根據(jù)所述空指令向所述執(zhí)行裝置(6)輸出空信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，所述操縱器(41)具有空輸入位置(410)、俯沖輸入位置(411)、爬升輸入位置(412)、左橫滾輸入位置(414)以及右橫滾輸入位置(413)，以使所述操縱器具有: 第一控制狀態(tài)，所述操縱器(41)執(zhí)行所述空輸入位置(410)，所述無人機處于所述第一工作狀態(tài)； 第二控制狀態(tài)，所述操縱器(41)執(zhí)行所述俯沖輸入或爬升輸入位置，所述無人機處于所述第二工作狀態(tài)； 第三控制狀態(tài)，所述操縱器(41)執(zhí)行所述左橫滾輸入或右橫滾輸入位置，所述無人機處于所述第三工作狀態(tài)；以及 第四控制狀態(tài)，所述操縱器(41)執(zhí)行所述俯沖輸入或爬升輸入位置的同時還執(zhí)行所述左橫滾輸入或右橫滾輸入位置，所述無人機處于所述第四工作狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，所述操縱器(41)為遙桿，該遙桿底部固定安裝在所述遙控機(3)的基座(5)上，頂部可繞圓周旋轉(zhuǎn)，在所述頂部的旋轉(zhuǎn)過程中， 所述頂部位于所述圓周的圓心，執(zhí)行空輸入位置(410); 所述頂部推動至第一點，執(zhí)行俯沖輸入位置(411); 所述頂部推動至所述第一點相對于所述圓周的圓心反方向的第二點，執(zhí)行爬升輸入位置(412)； 所述頂部推動至所述第一點繞所述圓周的圓心旋轉(zhuǎn)90°方向的第三點，執(zhí)行右橫滾輸入位置(413)； 所述頂部推動至所述第三點相對于所述圓周的圓心反方向的第四點，執(zhí)行左橫滾輸入位置(414)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，在所述基座(5)上，從所述圓周的圓心朝向所述第一點、第二點、第三點以及第四點的方向分別設有刻度，以確定所述遙桿的推動量。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串列翼無人機的操控系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置(6)包括: 接收模塊(601)，用于接收所述控制裝置(4)輸出的俯仰和/或翻滾信號； 確定模塊(602)，用于根據(jù)所述接收模塊(601)接收的俯仰和/或翻滾信號分別確定所述副翼(2)的目標轉(zhuǎn)角；以及 驅(qū)動模塊(603):用于根據(jù)所述副翼(2)的目標轉(zhuǎn)角驅(qū)動所述副翼的驅(qū)動裝置(7)運動，以使所述副翼(2)轉(zhuǎn)動到目標轉(zhuǎn)角。
【文檔編號】B64C13/50GK205615709SQ201620276753
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】劉長春, 蔣本忠, 沙俊汀
【申請人】沈陽上博智拓科技有限公司