四旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛行器，尤其涉及一種四旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]微小型四旋翼飛行器的自主飛行是當(dāng)前研宄的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。但是由于微小型四旋翼飛行器的有效載荷低，而一般的高性能的板載計(jì)算機(jī)重量都會(huì)超過(guò)其最大負(fù)載，低性能的板載計(jì)算機(jī)雖然重量低但其處理性能無(wú)法滿足其自主飛行的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種四旋翼飛行器，其采用重量較低的板載計(jì)算機(jī)，而且能滿足其自主飛行。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:一種四旋翼飛行器，其包括機(jī)體、電機(jī)和電路板；
[0005]所述電路板固定于所述機(jī)體上；所述電機(jī)的數(shù)量為4個(gè)，所述四個(gè)電機(jī)分別固定于所述機(jī)體的四個(gè)角部上，所述電機(jī)的輸出軸上安裝有螺旋槳葉片；
[0006]所述電路板上設(shè)置有飛行控制系統(tǒng)，所述飛行控制系統(tǒng)包括主控計(jì)算機(jī)、姿態(tài)控制器、光流傳感器、慣性測(cè)量單元、紅外測(cè)距儀、遙控器和電子調(diào)速器；
[0007]所述主控計(jì)算機(jī)為板載計(jì)算機(jī)；
[0008]所述姿態(tài)控制器包括處理器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、脈沖捕獲單元、PWM模塊、第一串行通信接口、第二串行通信接口和第三串行通信接口 ；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、脈沖捕獲單元、PWM模塊、第一串行通信接口、第二串行通信接口和第三串行通信接口均與所述處理器信號(hào)連接;
[0009]所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)所述第三通信接口與所述姿態(tài)控制器信號(hào)連接；
[0010]所述光流傳感器通過(guò)所述第一串行通信接口與所述處理器信號(hào)連接；
[0011]所述慣性測(cè)量單元通過(guò)第二串行通信接口與所述處理器信號(hào)連接；
[0012]所述紅外測(cè)距儀通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述姿態(tài)控制器的處理器信號(hào)連接；
[0013]所述遙控器通過(guò)所述脈沖捕獲單元與所述姿態(tài)控制器的處理器信號(hào)連接；
[0014]所述電機(jī)通過(guò)電子調(diào)速器與所述PWM模塊連接。
[0015]可選的，所述機(jī)體呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且其包括碳纖維板、碳纖維桿和起落架，所述碳纖維板的形狀為方形，其四個(gè)角部分別與四根圓形碳纖維桿相連，起落架固定于所述碳纖維板的底部；所述四個(gè)電機(jī)分別固定于所述四個(gè)碳纖維桿的另一端。
[0016]可選的，所述起落架采用工程塑料制備。
[0017]可選的，所述起落架包括兩個(gè)半圓形的緩沖桿和四個(gè)橫桿；所述兩個(gè)半圓形的緩沖桿之間相互平行，所述兩根橫桿固定于所述兩個(gè)半圓形的緩沖桿的中部，所述碳纖維板固定于所述緩沖桿中部的兩根橫桿上，并使得所述碳纖維板位于所述機(jī)體中央，另兩根橫桿分別固定于所述兩個(gè)緩沖桿的底端，且所述四根橫桿之間相互平行。
[0018]可選的，所述四旋翼飛行器還包括GPS模塊、W1-Fi模塊和攝像頭；所述GPS模塊、W1-Fi模塊和攝像頭均通過(guò)USB接口與所述主控計(jì)算機(jī)連接。
[0019]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明通過(guò)在四旋翼飛行器的姿態(tài)控制器上加裝一塊低性能板載計(jì)算機(jī)，由其通過(guò)W1-Fi模塊連接無(wú)線路由器組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)搭建一個(gè)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)的網(wǎng)絡(luò)框架，再將各類飛行數(shù)據(jù)發(fā)送到ROS網(wǎng)絡(luò)中，再傳輸?shù)降孛嬲綪C，由地面站PC處理大量的數(shù)據(jù)，并計(jì)算出相應(yīng)的控制指令控制四旋翼的飛行，因此，所述板載計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量較小，能滿足所述四旋翼飛行器的自主飛行要求。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的四旋翼飛行器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中標(biāo)記示意為:1_機(jī)體；2_電機(jī)；3_電路板；4_主控計(jì)算機(jī)；5_光流傳感器；6-慣性測(cè)量單元；7_紅外測(cè)距儀；8_遙控器；9_電子調(diào)速器；10_處理器；11-A/D轉(zhuǎn)換模塊；12-脈沖捕獲單元；13-PWM模塊；14-第一串行通信接口 ；15_第二串行通信接口 ；16-第三串行通信接口 ；17-GPS模塊；18-W1-Fi模塊；19_攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例提供了一種四旋翼飛行器，其包括機(jī)體1、電機(jī)2和電路板3。
[0026]所述機(jī)體呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且其包括碳纖維板、碳纖維桿和起落架，所述碳纖維板為兩層，所述碳纖維板的形狀為方形，其四個(gè)角部分別與四根圓形碳纖維桿相連，起落架固定于所述碳纖維板的底部，本實(shí)施例中，所述起落架可以采用工程塑料制備，而且采用工程塑料制備的起落架重量很輕，柔韌性好，可以承受很大形變，在降落時(shí)緩解了大量的沖擊力。
[0027]所述起落架包括兩個(gè)半圓形的緩沖桿和四個(gè)橫桿；所述兩個(gè)半圓形的緩沖桿之間相互平行，所述兩根橫桿固定于所述兩個(gè)半圓形的緩沖桿的中部，所述碳纖維板固定于所述緩沖桿中部的兩根橫桿上，并使得所述碳纖維板位于所述機(jī)體中央，另兩根橫桿分別固定于所述兩個(gè)緩沖桿的底端，且所述四根橫桿之間相互平行。
[0028]所述電機(jī)為四個(gè)，所述四個(gè)電機(jī)分別固定于所述四個(gè)碳纖維桿的另一端，且所述電機(jī)的輸出軸上均固定有螺旋槳葉片。
[0029]所述電路板固定于所述碳纖維板上，且所述電路板上設(shè)置有飛行控制系統(tǒng)，所述飛行控制系統(tǒng)包括主控計(jì)算機(jī)4、姿態(tài)控制器、光流傳感器5、慣性測(cè)量單元6、紅外測(cè)距儀7、遙控器8和電子調(diào)速器9。
[0030]所述主控計(jì)算機(jī)為BeagleBone Black板載計(jì)算機(jī)，當(dāng)然所述主控計(jì)算機(jī)也可以為樹莓派；所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)串行通信接口與所述姿態(tài)控制器進(jìn)行通信，即所述主控計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)串行通信接口，所述姿態(tài)控制器包括第三串行通信接口，所述計(jì)算機(jī)串行通信接口與所述第三串行通信接口信號(hào)連接。本實(shí)施例中，為了開發(fā)四旋翼飛行器的自主飛行能力，所述主控計(jì)算機(jī)接收以MAVLink協(xié)議封裝的飛行數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸至所述姿態(tài)控制器的處理器。
[0031]所述姿態(tài)控制器包括處理器10、A/D轉(zhuǎn)換模塊11、脈沖捕獲單元12、PWM模塊13、第一串行通信接口 14、第二串行通信接口 15和第三串行通信接口 16;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、脈沖捕獲單元、PWM模塊、第一串行通信接口、第二串行通信接口和第三串行通信接口均與所述處理器信號(hào)連接。
[0032]所述光流傳感器通過(guò)所述第一串行通信接口與所述處理器信號(hào)連接，所述光流傳感器可以采用PX4FL0W智能光流傳感器，其基于ARM Cortex M4，使用一個(gè)CMOS機(jī)器視覺(jué)傳感器以64X64的像素分辨率捕捉圖像，并以每秒最高250幀的采樣頻率計(jì)算光流值；所述光流傳感器通過(guò)第一串行通信接口與所述姿態(tài)控制器的處理器連接，輸出四旋翼飛行器的平移速度分量(測(cè)量當(dāng)前機(jī)體的平移速度分量(X軸、y軸方向))，能用于克服慣性測(cè)量單元漂移造成的懸停不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0033]所述慣性測(cè)量單元通過(guò)第二串行通信接口與所述處理器信號(hào)連接，所述慣性測(cè)量單元可以選用荷蘭Xse