本發(fā)明涉及一種適于避免影響航空安全的無人機(jī)及其工作方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的無人機(jī)通過遙控器遙控飛行，若在機(jī)場(chǎng)附近飛行，必然影響航空安全。而現(xiàn)有的監(jiān)控措施，往往較滯后，不能有效控制無人機(jī)在機(jī)場(chǎng)附近飛行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能有效控制無人機(jī)在機(jī)場(chǎng)附近飛行、適于避免影響航空安全的無人機(jī)及其工作方法。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)采用的無人機(jī)的工作方法，無人機(jī)包括：中央控制單元，與該中央控制單元相連的gps模塊、無線通信模塊，以及用于與無線通信模塊進(jìn)行通訊的遙控器；中央控制單元中存儲(chǔ)有禁飛區(qū)的gps信息；所述的工作方法包括：當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測(cè)得當(dāng)前無人機(jī)所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息。

上述無人機(jī)還包括用于驅(qū)動(dòng)該無人機(jī)飛行的驅(qū)動(dòng)器；該驅(qū)動(dòng)器包括：殼體，左、右側(cè)飛行翼；其中，左、右側(cè)飛行翼從殼體兩側(cè)窗口伸出；左、右側(cè)飛行翼通過相應(yīng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)撲翼動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼的x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：分別通過端部連接左、右飛行翼的兩活動(dòng)板，且兩活動(dòng)板的中部設(shè)有活動(dòng)設(shè)置在一轉(zhuǎn)軸上；鄰近各活動(dòng)板的兩端均設(shè)有一永磁鐵作為動(dòng)磁極，且各永磁鐵兩磁極的連線與相應(yīng)活動(dòng)板垂直，且各永磁鐵的兩磁極分布方式相同；所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：用于分別與兩活動(dòng)板配合的兩個(gè)靜磁單元組；各靜磁單元組包括用于分別與一活動(dòng)板上的兩永磁鐵配合的且上、下對(duì)稱設(shè)置的靜磁單元；所述靜磁單元包括：磁極磁芯和繞于磁極磁芯上的線圈；工作時(shí)，同一靜磁單元組中，左、右相鄰分布的兩個(gè)靜磁單元的瞬間磁極分布相反；同時(shí)，上、下相對(duì)分布的兩個(gè)靜磁單元瞬間磁極分布相同；各靜磁單元組中，各靜磁單元工作時(shí)的磁極極性同步交替變換，以使得在各活動(dòng)板的兩端的永磁鐵上產(chǎn)生相反的、同步交替變換的作用力，進(jìn)而使得兩活動(dòng)板繞所述轉(zhuǎn)軸同步、反向且反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，即控制飛行翼動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述磁極磁芯采用傾斜磁極設(shè)計(jì)，即所述磁極磁芯的與活動(dòng)板上的動(dòng)磁極的接觸面為斜面，且動(dòng)磁極與接觸面接觸時(shí)二者平行，且接觸面上覆蓋有減震墊。

進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選的方案，左、右相鄰分布的兩個(gè)磁極磁芯通過相應(yīng)磁路相連，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動(dòng)電流的方向、脈寬和幅度。作為另一種替代方案，左、右相鄰分布的兩個(gè)磁極磁芯彼此獨(dú)立，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動(dòng)電流的方向、脈寬和幅度。

其次，本發(fā)明還提供了一種x形仿生驅(qū)動(dòng)器的工作方法。

所述x形仿生驅(qū)動(dòng)器的工作方法包括：左、右側(cè)飛行翼從殼體兩側(cè)窗口伸出，并通過相應(yīng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)撲翼動(dòng)作。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)，其采用上述驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

（1）本發(fā)明的中央控制單元中存儲(chǔ)有禁飛區(qū)的gps信息；當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測(cè)得當(dāng)前無人機(jī)所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息。

（2）從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上看充分利用了電磁鐵有效資源，動(dòng)磁極與作用它的電磁極的空氣隙接近零，理論值作用力趨于無窮大（電磁力與8乘以空氣隙的平方成反比），這時(shí)動(dòng)磁極將獲得最大的排斥力離開電磁極；因此使用較小的電流就能獲得較大的作用力；從另一個(gè)角度看，當(dāng)動(dòng)磁極受排斥作用離開電磁極后排斥力雖然減小，但是又受到對(duì)過磁極的吸力作用而迅速移動(dòng)到吸力磁極，而本發(fā)明每次作用都充分利用兩個(gè)磁極，因此具有較高的工作效率，獲得更大輸出功率。本發(fā)明的x形仿生驅(qū)動(dòng)器及其工作方法與傳統(tǒng)方式不同的電磁振動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用電磁驅(qū)動(dòng)特性，充分挖掘動(dòng)力資源，提高能源利用率，以及提高承載能力的基礎(chǔ)上減輕裝置的重量，以提高小型和超小型仿生飛行器續(xù)航能力；本發(fā)明采用的技術(shù)方案，合理設(shè)計(jì)磁極，合理運(yùn)用磁極資源，優(yōu)化固定磁極和運(yùn)動(dòng)磁極的結(jié)構(gòu)組合，使利用較小的電力資源達(dá)到驅(qū)動(dòng)力的最大化，從而使飛行器在有限能源的基礎(chǔ)上遠(yuǎn)距離飛行。本x形仿生驅(qū)動(dòng)器，其動(dòng)磁極無論在那個(gè)位置，在移動(dòng)的過程中，開始移動(dòng)和結(jié)束移動(dòng)之前都可以獲得最大的作用力，使得運(yùn)動(dòng)過程比利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)通過偏心輪變成往復(fù)運(yùn)動(dòng)更合理，更節(jié)省能源，結(jié)構(gòu)也更簡(jiǎn)單，而對(duì)比文件通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用。

（3）本x形仿生驅(qū)動(dòng)器能在驅(qū)動(dòng)電流較小的情況下就能夠獲得很大的推進(jìn)力，減少了電感線圈的充放電時(shí)間，因此可以實(shí)現(xiàn)更高頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，更接近昆蟲的撲翼頻率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的x形仿生驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的磁極磁芯及磁路的立體圖；

圖3是本發(fā)明的活動(dòng)板的結(jié)構(gòu)示圖；

圖4是本發(fā)明的活動(dòng)板的側(cè)面視圖；

圖5是本發(fā)明的左、右側(cè)飛行翼分別對(duì)應(yīng)的靜磁單元布置示意圖；

圖6是對(duì)應(yīng)圖1中x形仿生驅(qū)動(dòng)器在a-a位置的剖面視圖；

圖7（a）和圖7（b）分別是活動(dòng)板向上或向下活動(dòng)示意圖；

圖8是實(shí)施例3的無人機(jī)用生驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9（a）和圖9（b）分別是是實(shí)施例1中的活動(dòng)板的兩活動(dòng)位置的示意圖；

圖10是實(shí)施例1的無人機(jī)的電路框圖。

圖中：殼體1、窗口101、飛行翼2、x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)3、活動(dòng)板301、轉(zhuǎn)軸302、永磁鐵303、靜磁單元4、磁極磁芯401、線圈402、磁路403、減震墊5。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實(shí)施例1

如圖10所示，本實(shí)施例的無人機(jī)包括：中央控制單元，與該中央控制單元相連的gps模塊、無線通信模塊、高度傳感器、速度傳感器、紅外攝像機(jī)、陀螺儀、雷達(dá)探測(cè)器、交變電流控制電路、綠色led驅(qū)動(dòng)電路、紅色led驅(qū)動(dòng)電路，以及用于與無線通信模塊進(jìn)行通訊的遙控器；中央控制單元中存儲(chǔ)有禁飛區(qū)的gps信息；所述無人機(jī)的工作方法，包括：當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測(cè)得當(dāng)前無人機(jī)所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息（采用語音或遙控器上的顯示屏顯示），并使遙控器無法控制無人機(jī)起飛，或限制無人機(jī)的飛行高度、速度等。

此外，在無人機(jī)正常飛行時(shí)，中央控制單元通過雷達(dá)探測(cè)器探測(cè)前方是否存在障礙，若存在障礙，則根據(jù)障礙物的大小、移動(dòng)狀態(tài)等自動(dòng)避開（包括調(diào)整飛行高度、和/或左右避讓方式，和/或懸停等方式）。

無線通信模塊選用wifi模塊，或zigbee模塊，中央控制單元采用arm處理器或單片機(jī)，或驍龍801處理器。

如圖1所示，上述無人機(jī)用生驅(qū)動(dòng)器，包括：殼體1，左、右側(cè)飛行翼2；其中左、右側(cè)飛行翼2從殼體1兩側(cè)窗口101伸出；以及左、右側(cè)飛行翼2通過相應(yīng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)撲翼動(dòng)作。

其中，窗口101的開口寬度不阻礙飛行翼2的上下運(yùn)動(dòng)。

如圖2至圖6所示，所述驅(qū)動(dòng)器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼2的x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)3；所述x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括：分別連接左、右飛行翼2的活動(dòng)板301，且兩活動(dòng)板301的中部活動(dòng)設(shè)于一轉(zhuǎn)軸302上；以及位于一活動(dòng)板301的兩端均設(shè)有一永磁鐵303作為動(dòng)磁極，且兩側(cè)永磁鐵303的磁極分布方式相同（圖例為上方s極，下方n極）；如圖1、3至6，所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：用于分別與兩活動(dòng)板配合的兩個(gè)靜磁單元組；各靜磁單元組包括用于分別與相應(yīng)活動(dòng)板上的兩永磁鐵303配合的且上、下對(duì)稱設(shè)置的靜磁單元4；所述靜磁單元4包括左、右對(duì)稱設(shè)置的磁極磁芯401和繞于磁極磁芯401的線圈402，即磁極磁芯401與對(duì)應(yīng)的線圈402構(gòu)成一靜磁極，因此，本x形仿生驅(qū)動(dòng)器具有八個(gè)靜磁極，其中左、右分布的磁極磁芯401通過相應(yīng)磁路403相連，以及兩線圈402異名端串聯(lián)；當(dāng)上、下分布的靜磁單元4同時(shí)輸入同向線圈402驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，其對(duì)應(yīng)的同一靜磁單元組中的左、右分布的磁極均產(chǎn)生相反磁場(chǎng)，以使活動(dòng)板301的兩側(cè)永磁鐵303分別產(chǎn)生相吸、相斥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)板301繞轉(zhuǎn)軸302轉(zhuǎn)動(dòng)，即控制飛行翼2動(dòng)作。

其中，所述活動(dòng)板301例如采用塑料結(jié)構(gòu)件，也可采用非磁性金屬如銅、鋁、鎂及其合金等；所述磁路403采用坡莫合金板粘結(jié)而成。其他可選的方案是：永磁鐵303與磁路403為一體件。

所述磁極磁芯401采用傾斜磁極設(shè)計(jì)，即與活動(dòng)板301的接觸面為斜面，且接觸面覆蓋有減震墊5（優(yōu)選橡膠墊、硅膠墊或彈簧）。本x形仿生驅(qū)動(dòng)器采用傾斜磁極和移動(dòng)磁極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在不干涉移動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情況下獲得最大電磁力，又可以讓移動(dòng)磁極有較大的轉(zhuǎn)角，使飛行翼2獲得較大的展幅。實(shí)現(xiàn)大幅度仿生翼的驅(qū)動(dòng)。

所述殼體1內(nèi)設(shè)有上述交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)線圈402驅(qū)動(dòng)電流的方向、脈寬和幅度；其中，交變電流控制電路包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，以及用于產(chǎn)生pwm信號(hào)的處理器模塊，所述pwm信號(hào)通過開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行放大，以控制x形仿生驅(qū)動(dòng)器的飛行功率輸出。

一種無人機(jī)，其采用上述驅(qū)動(dòng)器。

實(shí)施例2

如圖1至圖6所示，在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，本實(shí)施例2存在如下變型：

一種無人機(jī)的x形仿生驅(qū)動(dòng)器的工作方法，其中左、右側(cè)飛行翼2從殼體1兩側(cè)窗口101伸出，并通過相應(yīng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)撲翼動(dòng)作。

所述x形仿生驅(qū)動(dòng)器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼2的x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)3；所述x形連動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括：分別連接左、右飛行翼2的活動(dòng)板301，且兩活動(dòng)板301的中部設(shè)有一轉(zhuǎn)軸302；以及位于一活動(dòng)板301的兩側(cè)均設(shè)有一永磁鐵303作為動(dòng)磁極，且兩側(cè)永磁鐵303的磁極相同；所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：與兩永磁鐵303配合的且上、下對(duì)稱設(shè)置的靜磁單元4；所述靜磁單元4包括左、右對(duì)稱設(shè)置的磁極磁芯401和繞于磁極磁芯401的線圈402，即構(gòu)成靜磁極，其中左、右分布的磁極磁芯401通過相應(yīng)磁路403相連，以及兩線圈402異名端串聯(lián)；當(dāng)上、下靜磁單元4同時(shí)輸入同向線圈402驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，其對(duì)應(yīng)的左、右分布的磁極均產(chǎn)生相反磁場(chǎng)，以使活動(dòng)板301的兩側(cè)永磁鐵303分別產(chǎn)生相吸、相斥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)板301繞轉(zhuǎn)軸302轉(zhuǎn)動(dòng)，即控制飛行翼2動(dòng)作。

所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)線圈驅(qū)動(dòng)電流的方向、脈寬和幅度。

本x形仿生驅(qū)動(dòng)器及其工作方法的工作原理如下：

對(duì)于一側(cè)飛行翼對(duì)應(yīng)的靜磁單元4的線圈402通入正向電流，如圖7（a）所示，此時(shí)無論初始狀態(tài)動(dòng)磁極在什么位置（如虛線表示的活動(dòng)板301）都會(huì)因?yàn)榇艠O磁芯a的吸引作用和磁極磁芯b的排斥作用而停留在圖7（a）所示的位置上（實(shí)線表示的活動(dòng)板301）；

更進(jìn)一步地，將線圈402通入反向電流，如圖7（b）所示，由于磁極磁芯b的吸引作用和磁極磁芯a的排斥作用,動(dòng)磁極將從如虛線表示的活動(dòng)板位置離開磁極磁芯a，即停留在圖7（b）所示的位置上（實(shí)線表示的活動(dòng)板301）；

若在線圈402上加上交變電流，定磁極就會(huì)周而復(fù)始的上下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)飛行翼2上下振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)仿生飛行。

實(shí)施例3

在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例具有如下變型：

如圖8，左、右相鄰分布的兩個(gè)磁極磁芯彼此獨(dú)立，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動(dòng)電流的方向、脈寬和幅度。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。