專利名稱：一種感應(yīng)式飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于飛行玩具，具體涉及一種感應(yīng)式飛行器，通過人體或 者其他障礙物的非接觸感應(yīng)實現(xiàn)飛行。
背景技術(shù)：
隨著航空技術(shù)的發(fā)展，航模從最古老的"竹蜻蜓"發(fā)展到現(xiàn)在各類遙 控或電動飛機模型，由遙控器作為控制中心發(fā)出指令的無線自由飛行飛機
已經(jīng)成為主流。2004年申請、專利號ZL03230187.1、名稱為"電動遙控 模型飛機"的實用新型公開一種電動遙控模型飛機，包括機身、主翼、機 身纖維管、尾翼、前輪、后輪及動力裝置和遙控裝置，主翼固定在機身上， 機身纖維管與機身固定，尾翼固定在機身纖維管的尾部，尾翼由左、右安 定面及左、右舵面組成，左舵面與左安定面之間及右舵面與右安定面之間、 上下表面粘接成薄片軟連接，尾翼成V字形結(jié)構(gòu)，這種模型飛機可通過接 受機接受信號并操縱飛機實現(xiàn)爬升、下降、轉(zhuǎn)向以及調(diào)整飛行速度等功能， 控制和操作方便，飛行性能良好，連接牢固，防撞和防風性能好等優(yōu)點。
市場上的遙控飛機各有千秋，但基本的組成很少脫離兩個模塊——飛 機模型本身和一個用來控制飛機動作的遙控器，遙控器利用無線通信，調(diào) 制和發(fā)射信號，飛機模型作為信號接收解調(diào)站和執(zhí)行裝置；但這類遙控器 裝置相對復(fù)雜，體積較大，不便于攜帶。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種感應(yīng)式飛行器，目的在于簡化結(jié)構(gòu)，更便于攜帶 和操作，通過人體或者其他障礙物與玩具的非接觸感應(yīng)實現(xiàn)玩具的飛行。本實用新型的一種感應(yīng)式飛行器，包括盒體、上旋翼、下旋翼以及盒 體內(nèi)的第一電機、第二電機和電池，上旋翼安裝于內(nèi)轉(zhuǎn)軸頂端，下旋翼安 裝于外轉(zhuǎn)軸中部，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸同軸，內(nèi)轉(zhuǎn)軸位于外轉(zhuǎn)軸內(nèi)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸伸 入盒體內(nèi)部，分別通過齒輪傳動機構(gòu)與第一電機和第二電機傳動連接，第 一電機和第二電機轉(zhuǎn)向相反，其特征在于
所述盒體外形為旋轉(zhuǎn)體，所述內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸中心線與盒體中軸線重合；
所述盒體內(nèi)裝設(shè)超聲波測距電路和電機驅(qū)動調(diào)速電路，超聲波測距電 路由超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭、信號調(diào)制放大電路和單片機電信號連 接組成，單片機控制信號經(jīng)過信號調(diào)制放大電路放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 發(fā)射超聲波信號，超聲波接收頭接受到反射回的超聲波時，通過信號調(diào)制 放大電路處理，送給單片機；單片機對超聲波自發(fā)射至接收往返時間計時， 產(chǎn)生控制信號送給電機驅(qū)動調(diào)速電路；
所述電機驅(qū)動調(diào)速電路包括信號放大電路和附加信號放大電路，信號 放大電路所放大的電壓達到第一、第二電機額定功率的1/2 2/3，附加 信號放大電路所放大的電壓達到第一、第二電機額定功率；
電池為超聲波測距電路和電機驅(qū)動調(diào)速電路提供電源，并通過電機驅(qū) 動調(diào)速電路為第一 電機和第二電機提供電源。
所述的感應(yīng)式飛行器，其特征在于-
所述單片機向電機驅(qū)動調(diào)速電路持續(xù)發(fā)送驅(qū)動控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動 調(diào)速電路中的信號放大電路放大，維持第一、第二電機低功率旋轉(zhuǎn)；單片 機同時控制超聲波發(fā)射頭每1.17ms 2.93ms發(fā)送一個超聲波，并檢測在 此時間段內(nèi)超聲波接收頭是否接收到超聲波，是則產(chǎn)生并維持0.5s ls的 高電平輸出脈沖，向電機驅(qū)動調(diào)速電路發(fā)送附加控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動調(diào) 速電路中的附加信號放大電路放大之后，驅(qū)動第一 電機和第二電機加速旋 轉(zhuǎn)；否則不產(chǎn)生高電平輸出脈沖。設(shè)定飛行器離障礙物的最小距離為200mm 500mm，設(shè)超聲波發(fā)射頭發(fā) 出的超聲波頻率為40Hz,下以空氣中的聲速為例來闡述這個運動過程。 空氣中聲音速度近似為340m/s，那么超聲波接收頭接收到超聲波的最短時 間為t=2X (200500) /340=1.17ms 2.93ms，利用單片機控制超聲波發(fā) 射頭每1.17ms 2.93ms發(fā)送一個超聲波，如果在下一個超聲波發(fā)出之前
沒有檢測到反射回的超聲波，則單片機不給電機驅(qū)動調(diào)速電路新的驅(qū)動控 制信號，而維持之前的低速運轉(zhuǎn)(速度能夠保證飛行器的緩慢下落)。如果
在下一個超聲波發(fā)出之前檢測到了反射回的超聲波，則產(chǎn)生并維持一段時 間T(TW.5 ls)的高電平脈沖，給電機驅(qū)動調(diào)速電路新的驅(qū)動控制信號， 電機驅(qū)動調(diào)速電路放大之后，驅(qū)動第一電機和第二電機，使之加速，帶動 飛行器上升。此過程中超聲波一直以每1.17ms 2.93ms發(fā)送一個的速率 進行發(fā)送。
正常工作時，本實用新型飛行器的運動狀態(tài)有兩種(1).在外界沒有 障礙物或者障礙物不在預(yù)先設(shè)定范圍的情況下。單片機控制電機驅(qū)動調(diào)速 電路維持兩個電機的低功率轉(zhuǎn)動，保證飛行器的緩慢下降或者停留在空中 的飛行。(2).在障礙物在限定范圍內(nèi)的情況下。比如將手掌(或類似障 礙物)非接觸地置于盒體底部通孔下方且距離在設(shè)定的感應(yīng)距離之內(nèi)時， 往控制電路中單片機輸出相應(yīng)高電平電信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路輸入到電機驅(qū) 動調(diào)速電路，成為驅(qū)動電機加速的動力，從而帶動旋翼加速旋轉(zhuǎn)，給飛行 器提供升力。而當飛行器上升的足夠高以至距障礙物的距離大于設(shè)定范圍 時，單片機不再輸出高電平信號，電機失去驅(qū)動力，原飛行器在其重力和 電機的低功率旋轉(zhuǎn)的合力下帶動螺旋槳，緩慢下落。當碰到類似手掌的障 礙物時，又會上升。如此循環(huán)往復(fù)。
本實用新型只具有一個主體模塊——即飛行器本身，結(jié)構(gòu)簡單，更便 于攜帶，操作更簡單，可以完全由人的手掌、身體的其他部分，或其他物體，在完全不接觸的情況下，控制其升降，并能在飛行過程中持續(xù)保持不 與地面接觸，適用于廣大航模愛好者。


圖1為本實用新型的主視圖2為本實用新型的俯視圖3為本實用新型的上半部分剖面局部放大圖4為本實用新型的盒體內(nèi)部局部放大圖5為單片機控制信號流程圖。
具體實施方式
如圖1 、圖3、圖4所示，本實用新型包括盒體3、上旋翼1、下旋翼 2以及盒體內(nèi)的第一電機13、第二電機14和電池22，上旋翼l安裝于內(nèi)轉(zhuǎn) 軸7頂端，下旋翼2安裝于外轉(zhuǎn)軸6中部，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸同軸，內(nèi)轉(zhuǎn)軸7位 于外轉(zhuǎn)軸6內(nèi)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸伸入盒體3內(nèi)部，分別通過齒輪傳動機構(gòu)與第 一電機13和第二電機14傳動連接，第一電機13和第二電機14轉(zhuǎn)向相反；
盒體3內(nèi)裝設(shè)超聲波測距電路18和電機驅(qū)動調(diào)速電路10，超聲波測 距電路18由超聲波發(fā)射頭19、超聲波接收頭20、信號調(diào)制放大電路和單 片機21電信號連接組成；
位于電池盒4中的電池22為超聲波測距電路18和電機驅(qū)動調(diào)速電路 10提供電源，并通過電機驅(qū)動調(diào)速電路10為第一電機13和第二電機14 提供電源。
一如圖2所示，上旋翼、下旋翼完全相同，均包含外圈8和與外圈成一 體的四片螺旋槳9，由于兩機翼轉(zhuǎn)向相反，故可以維持飛行器盒體本身的懸 空靜止。如圖3所示，上旋翼1裝在內(nèi)轉(zhuǎn)軸7上、下旋翼2裝在外轉(zhuǎn)軸6上，外轉(zhuǎn)軸6，內(nèi)轉(zhuǎn)軸7均為空心，內(nèi)轉(zhuǎn)軸7可以伸入外轉(zhuǎn)軸6，裝配時保證兩個轉(zhuǎn)軸共回轉(zhuǎn)中心線。
如圖4所示，第一電機13、第二電機14通過支架17固定于盒體3內(nèi)，分別與電機驅(qū)動和調(diào)速電路IO連接；第一電機13通過與其電機軸連接的第一小齒輪15,與第一大齒輪12嚙合，第一大齒輪12與內(nèi)轉(zhuǎn)軸7連接，驅(qū)動內(nèi)轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動遠離盒體的上旋翼l。第二電機14通過連接于其電機軸上的第二小齒輪16與第二大齒輪11嚙合，第二大齒輪11與外轉(zhuǎn)軸6連接，驅(qū)動外轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動靠近盒體的下旋翼2。
超聲波發(fā)射頭19、超聲波接收頭20、信號調(diào)制放大電路和單片機21電信號連接組成超聲波測距電路，單片機21控制信號經(jīng)過信號調(diào)制放大電路放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭19發(fā)射超聲波信號，超聲波接收頭20接受到反射回的超聲波時，通過信號調(diào)制放大電路處理，送給單片機21;單片機21對超聲波自發(fā)射至接收往返時間計時，產(chǎn)生控制信號送給電機驅(qū)動調(diào)速電路10;
其中單片機可選用8751,且片內(nèi)有4K的R0M，便于編程。信號調(diào)制放大電路將單片機而輸出的高電平信號進行處理，并作為驅(qū)動馬達電機加速旋轉(zhuǎn)的動力輸出。
當各電路經(jīng)電池22供電正常時，將手掌(或類似障礙物)非接觸地置于盒體3底部通孔下方且距離在設(shè)定的感應(yīng)距離之內(nèi)時，超聲波測距電路18將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電信號，經(jīng)過電機驅(qū)動和調(diào)速電路10成為驅(qū)動電機的原動力，從而帶動旋翼旋轉(zhuǎn)，給飛行器提供升力。而當飛行器上升的足夠高以至距障礙物的距離大于設(shè)定范圍時，超聲波測距電路18不再產(chǎn)生感應(yīng)信號，電機失去附加驅(qū)動力，飛行器在其重力作用和單片機控制的電機的低功率運轉(zhuǎn)下帶動螺旋槳，自然下落；當碰到類似手掌的障礙物時，又會上升。如此循環(huán)往復(fù)。如圖5所示，設(shè)定飛行器離障礙物的最小距離為300mm，設(shè)超聲波傳感器發(fā)出的超聲波頻率為40Hz，空氣中聲音速度近似為340m/s，傳感器能夠感應(yīng)到的最短時間為t=2X300/340=l. 76ms;
單片機向電機驅(qū)動調(diào)速電路持續(xù)發(fā)送驅(qū)動控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動調(diào)速電路中的信號放大電路放大，維持第一、第二電機低功率旋轉(zhuǎn)；單片機同時控制超聲波發(fā)射頭每1.76ms發(fā)送一個超聲波，并檢測在此時間段內(nèi)超聲波接收頭是否接收到超聲波，是則產(chǎn)生并維持一段時間T (T=0.5 ls)的高電平輸出脈沖，向電機驅(qū)動調(diào)速電路發(fā)送附加控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動調(diào)速電路中的附加信號放大電路放大之后，驅(qū)動第一電機和第二電機加速旋轉(zhuǎn)，帶動飛行器上升；否則不產(chǎn)生高電平輸出脈沖，第一、第二電機維持低功率旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式飛行器，包括盒體、上旋翼、下旋翼以及盒體內(nèi)的第一電機、第二電機和電池，上旋翼安裝于內(nèi)轉(zhuǎn)軸頂端，下旋翼安裝于外轉(zhuǎn)軸中部，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸同軸，內(nèi)轉(zhuǎn)軸位于外轉(zhuǎn)軸內(nèi)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸伸入盒體內(nèi)部，分別通過齒輪傳動機構(gòu)與第一電機和第二電機傳動連接，第一電機和第二電機轉(zhuǎn)向相反，其特征在于所述盒體外形為旋轉(zhuǎn)體，所述內(nèi)、外轉(zhuǎn)軸中心線與盒體中軸線重合；所述盒體內(nèi)裝設(shè)超聲波測距電路和電機驅(qū)動調(diào)速電路，超聲波測距電路由超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭、信號調(diào)制放大電路和單片機電信號連接組成，單片機控制信號經(jīng)過信號調(diào)制放大電路放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波信號，超聲波接收頭接受到反射回的超聲波時，通過信號調(diào)制放大電路處理，送給單片機；單片機對超聲波自發(fā)射至接收往返時間計時，產(chǎn)生控制信號送給電機驅(qū)動調(diào)速電路；所述電機驅(qū)動調(diào)速電路包括信號放大電路和附加信號放大電路，信號放大電路所放大的電壓達到第一、第二電機額定功率的1/2～2/3，附加信號放大電路所放大的電壓達到第一、第二電機額定功率；電池為超聲波測距電路和電機驅(qū)動調(diào)速電路提供電源，并通過電機驅(qū)動調(diào)速電路為第一電機和第二電機提供電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式飛行器，其特征在于 所述單片機向電機驅(qū)動調(diào)速電路持續(xù)發(fā)送驅(qū)動控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動調(diào)速電路中的信號放大電路放大，維持第一、第二電機低功率旋轉(zhuǎn)； 單片機同時控制超聲波發(fā)射頭每1.17ms 2.93ms發(fā)送一個超聲波，并 檢測在此時間段內(nèi)超聲波接收頭是否接收到超聲波，是則產(chǎn)生并維持高 電平輸出脈沖，向電機驅(qū)動調(diào)速電路發(fā)送附加控制信號，經(jīng)電機驅(qū)動調(diào) 速電路中的附加信號放大電路放大之后，驅(qū)動第一電機和第二電機加速 旋轉(zhuǎn)；否則不產(chǎn)生高電平輸出脈沖。
專利摘要一種感應(yīng)式飛行器，屬于飛行玩具，目的在于簡化結(jié)構(gòu)，更便于攜帶和操作，通過人體或者其他障礙物與玩具的非接觸感應(yīng)實現(xiàn)玩具的飛行。本實用新型包括盒體、上旋翼、下旋翼以及盒體內(nèi)的第一電機、第二電機和電池，第一電機和第二電機轉(zhuǎn)向相反，盒體外形為旋轉(zhuǎn)體，盒體內(nèi)裝設(shè)超聲波測距電路和電機驅(qū)動調(diào)速電路，超聲波測距電路由超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭、信號調(diào)制放大電路和單片機電信號連接組成；電機驅(qū)動調(diào)速電路包括信號放大電路和附加信號放大電路。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，更便于攜帶，操作更簡單，可以完全由人的身體或其他物體，在完全不接觸的情況下，控制其升降，并能在飛行過程中持續(xù)保持不與地面接觸，適用于廣大航模愛好者。
文檔編號A63H27/133GK201399243SQ200920084490
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者付高生, 吳一明, 沈文杰, 潘艷橋, 王宇翔, 甘志銀, 蔡綠蔭, 琴 魏, 婧 龍 申請人:華中科技大學(xué)