飛行器及其翻轉(zhuǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛行器及其翻轉(zhuǎn)方法，其包括一機身和一遙控器，該機身包括一馬達和一電源，該機身還包括一控制器和一六軸慣性傳感器；該遙控器用于供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360°；該六軸慣性傳感器用于檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器；該控制器用于計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一反轉(zhuǎn)電壓；該控制器還用于控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達。本發(fā)明摒棄了復雜的傳動機構(gòu)，并通過控制馬達的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)飛行器的自由翻轉(zhuǎn)飛行。
【專利說明】
飛行器及其翻轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種飛行器，特別涉及一種四旋翼飛行器、六旋翼飛行器或八旋翼飛行器及其翻轉(zhuǎn)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的四旋翼飛行器、六旋翼飛行器或八旋翼飛行器由于空氣動力學結(jié)構(gòu)的限制，只能實現(xiàn)簡單的飛行動作。當需要實現(xiàn)機體翻轉(zhuǎn)、“鐘擺”動作等復雜飛行動作時，需要增加許多額外的機械結(jié)構(gòu)，這將導致飛行器的機械結(jié)構(gòu)非常復雜。
[0003]例如，四旋翼飛行器使用四個螺旋槳為機體提供升力，通過對機體內(nèi)的傳感器讀出的數(shù)據(jù)進行實時運算，然后通過慣性導航算法估計飛行器姿態(tài)即飛行器相對于水平面的傾斜角度，進而根據(jù)當前機體的傾斜角度分別調(diào)控四個提供升力的電機轉(zhuǎn)速。當飛行器需要進行翻轉(zhuǎn)180°姿態(tài)飛行時，必須要求螺旋槳輸出和原先方向相反的推力。已有的技術(shù)方案一般是將螺旋槳設計成可以獨立活動的兩部分，通過舵機和若干傳動裝置改變螺旋槳的螺距，達到直接改變推力輸出反向的目的?，F(xiàn)有的這種實現(xiàn)方式需要增加復雜的傳動機構(gòu)，進而增加了飛行器的結(jié)構(gòu)復雜性；此外，在生產(chǎn)時需要手工調(diào)試傳動機構(gòu)，在使用時，輕微的碰撞都會影響復雜的傳動機構(gòu)的穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中需在飛行器中額外增加復雜的傳動機構(gòu)才能實現(xiàn)飛行器的翻轉(zhuǎn)，導致飛行器的機械結(jié)構(gòu)復雜的缺陷，提供一種無需增加復雜的傳動機構(gòu)而是利用電機正反轉(zhuǎn)原理就能夠?qū)崿F(xiàn)的飛行器及其翻轉(zhuǎn)方法。
[0005]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0006]本發(fā)明提供一種飛行器，其包括一機身和一遙控器，該機身包括一馬達和一電源， 其特點在于，該機身還包括一控制器和一六軸慣性傳感器；
[0007]該遙控器用于供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360° ;
[0008]該六軸慣性傳感器用于檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0009]該控制器用于計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一反轉(zhuǎn)電壓；
[0010]該控制器還用于控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達，使得該馬達反轉(zhuǎn)，進而使得飛行器以傾斜角度為180°或360°進行翻轉(zhuǎn)，即利用電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)飛行器的空中翻轉(zhuǎn)。
[0011]較佳地，該機身還包括一短接該馬達兩端的H橋芯片，該控制器還用于控制該H橋芯片產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達減速，在很短的時間(例如50毫秒)后，該馬達的速度已大幅度下降，然后馬達根據(jù)輸入的反轉(zhuǎn)電壓進行反轉(zhuǎn)。
[0012]較佳地，該控制器還用于控制該H橋芯片改變電源電壓的大小和方向以使該馬達加速或勻速運轉(zhuǎn)，即該馬達的穩(wěn)定運行以及加速運轉(zhuǎn)均是通過該H橋芯片控制實現(xiàn)的。 [〇〇13]較佳地，當該期望傾斜角度為360°時，設定i = 1:該遙控器用于接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器；
[0014]該六軸慣性傳感器用于檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度， 并將該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0015]該控制器用于計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；
[0016]該控制器還用于控制該電源輸出該電壓至該馬達；
[0017]該控制器還用于判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束，若否則將i的數(shù)值增加1，并調(diào)用該遙控器。
[0018]在本方案中，當希望飛行器實現(xiàn)360°的空中翻轉(zhuǎn)時，并不是直接通過遙控器輸入 360°進而達到飛行器空中翻轉(zhuǎn)360°，而是先輸入某一較小的傾斜角度例如45°，然后通過控制器輸出一電壓進而控制飛行器以45°的傾斜角度進行空中翻轉(zhuǎn)。之后，再輸入比前次輸入的傾斜角度大的傾斜角度例如90°，飛行器將在很短的時間內(nèi)以90°的傾斜角度進行空中翻轉(zhuǎn)。以此類推，用戶再依次輸入135°、180°、225°以及360°，使得飛行器最終以360°的傾斜角度進行空中翻轉(zhuǎn)。
[0019]上述將飛行器的360°翻轉(zhuǎn)目標分為6步執(zhí)行，這種實現(xiàn)方式具有以下優(yōu)點:一、 防止飛行器翻轉(zhuǎn)速度太快，導致用戶視覺感受不佳，覺得飛行器沒有翻轉(zhuǎn)，本方案使得飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)“優(yōu)雅”翻轉(zhuǎn)，視覺感受極佳；二、防止飛行器翻轉(zhuǎn)速度過快，導致飛行器翻轉(zhuǎn)過猛，從空中墜落。
[0020]較佳地，該飛行器為四旋翼飛行器、六旋翼飛行器或八旋翼飛行器。
[0021]本發(fā)明還提供一種飛行器的翻轉(zhuǎn)方法，其特點在于，其利用上述的飛行器實現(xiàn)，其包括以下步驟:
[0022]S1、該遙控器供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360° ;
[0023]S2、該六軸慣性傳感器檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0024]S3、該控制器計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一反轉(zhuǎn)電壓；
[0025]S4、該控制器控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達。
[0026]較佳地，該機身還包括一短接該馬達兩端的H橋芯片，在步驟S4*，該控制器控制該H橋芯片產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達減速。
[0027]較佳地，在該翻轉(zhuǎn)方法中，該控制器控制該H橋芯片改變電源電壓的大小和方向以使該馬達加速或勻速運轉(zhuǎn)。
[0028]較佳地，當該期望傾斜角度為360 °時，設定i = 1，該翻轉(zhuǎn)方法包括:
[0029]S/、該遙控器接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器；
[0030]S2’、該六軸慣性傳感器檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度， 并將該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0031]S3’、該控制器計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；
[0032]S4’、該控制器控制該電源輸出該電壓至該馬達；
[0033]S5’、該控制器判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束流程，若否則將i的數(shù)值增加1，并再次執(zhí)行Si’。
[0034]在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0035]本發(fā)明的積極進步效果在于:
[0036]本發(fā)明摒棄了復雜的傳動機構(gòu)，通過使得電機正反轉(zhuǎn)進而實現(xiàn)飛行器的空中翻轉(zhuǎn)，且飛行器批量生產(chǎn)時免調(diào)試，耐用程度和傳統(tǒng)的飛行器沒有區(qū)別。本發(fā)明的飛行器極大地發(fā)揮了傳統(tǒng)飛行器的動力性能，增加了飛行器作為航模運動器材的趣味性和經(jīng)濟性?！靖綀D說明】
[0037]圖1為本發(fā)明實施例1的飛行器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]圖2為本發(fā)明實施例1的飛行器的翻轉(zhuǎn)方法。
[0039]圖3為本發(fā)明實施例1的飛行器的翻轉(zhuǎn)方法。【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0041]實施例1
[0042]本實施例提供一種飛行器，該飛行器為四旋翼飛行器、六旋翼飛行器或八旋翼飛行器。如圖1所示，該飛行器包括一機身(圖中未示出)和一遙控器1，該機身包括一控制器2、一電源(例如鋰電池)3、一六軸慣性傳感器4、一馬達6和一短接該馬達6兩端的H橋芯片5。
[0043]下面具體介紹該飛行器包括的各部件所實現(xiàn)的功能:
[0044]該遙控器1用于供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該控制器2,其中該期望傾斜角度為180°或360° ;
[0045]該六軸慣性傳感器4用于檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器2 ;
[0046]該控制器2用于計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一反轉(zhuǎn)電壓；
[0047]該控制器2還用于控制該電源3輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達6,使得該馬達6反轉(zhuǎn)， 進而使得飛行器以傾斜角度為180°或360°進行翻轉(zhuǎn)，即利用電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)飛行器的空中翻轉(zhuǎn)。
[0048]該控制器2還用于控制該H橋芯片5產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達6減速，在很短的時間(例如50毫秒)后，該馬達的速度已大幅度下降，然后馬達根據(jù)輸入的反轉(zhuǎn)電壓進行反轉(zhuǎn)。
[0049]而且，該馬達6的穩(wěn)定運行以及加速運轉(zhuǎn)均是通過該H橋芯片5控制實現(xiàn)的，具體地，該控制器2控制該H橋芯片5改變電源電壓的大小和方向以使該馬達6加速或勻速運轉(zhuǎn)，例如控制該H橋芯片5增大電源電壓，使得該馬達6加速運行，又例如，控制該H橋芯片 5恒定電源電壓，使得該馬達6穩(wěn)定運行。
[0050]如圖2所示，本實施例還提供一種飛行器的翻轉(zhuǎn)方法，其利用上述的飛行器實現(xiàn)， 其包括以下步驟:
[0051]步驟101、該遙控器供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360° ;
[0052]步驟102、該六軸慣性傳感器檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0053]步驟103、該控制器計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一反轉(zhuǎn)電壓；
[0054]步驟104、該控制器控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達，并控制該H橋芯片產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達減速。
[0055]為了使得本領域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面舉一具體的例子進行說明:
[0056]當用戶想要飛行器在空中進行180°翻轉(zhuǎn)時，用戶在遙控器1上輸入180°或按下遙控器1上表示180°的按鍵，遙控器1在接收到用戶輸入的期望傾斜角度180°后，將期望傾斜角度180°傳輸至該控制器2,同時，六軸慣性傳感器4檢測飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度如30°，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器2。
[0057]該控制器2計算該期望傾斜角度180°與該實時傾斜角度30°的差值150°，并根據(jù)該差值150°計算出一反轉(zhuǎn)電壓，然后，該控制器2控制該電源3輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達6,使得該馬達6反轉(zhuǎn)，進而使得飛行器以傾斜角度為180°進行翻轉(zhuǎn)。
[0058]實施例2
[0059]本實施例的飛行器的結(jié)構(gòu)與實施例1中的飛行器的結(jié)構(gòu)相同，且在實現(xiàn)飛行器 180°空中翻轉(zhuǎn)的方式上完全相同，不同之處在于:在實現(xiàn)飛行器360°空中翻轉(zhuǎn)的方式上有所不同。
[0060]具體地，當該期望傾斜角度為360°時，設定i = 1:該遙控器用于接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器；
[0061]該六軸慣性傳感器用于檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度， 并將該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0062]該控制器用于計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；
[0063]該控制器還用于控制該電源輸出該電壓至該馬達；
[0064]該控制器還用于判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束，若否則將i的數(shù)值增加1，并調(diào)用該遙控器。
[0065]如圖3所示，本實施例還提供一種飛行器的翻轉(zhuǎn)方法，其利用上述結(jié)構(gòu)的飛行器實現(xiàn)，當該期望傾斜角度為360°時，設定i = 1，該翻轉(zhuǎn)方法包括:
[0066]步驟201、遙控器接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器；
[0067]步驟202、該六軸慣性傳感器檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；
[0068]步驟203、該控制器計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；
[0069]步驟204、該控制器控制該電源輸出該電壓至該馬達；
[0070]步驟205、該控制器判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束流程，若否則將 i的數(shù)值增加1，并再次執(zhí)行Si’。
[0071]為了使得本領域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面舉一具體的例子進行說明:
[0072]當用戶想要飛行器在空中進行360°翻轉(zhuǎn)時，用戶并不直接在遙控器1上輸入 360°或按下遙控器1上表示360°的按鍵，進而達到飛行器空中翻轉(zhuǎn)360°。而是，用戶先在遙控器1上輸入45°，遙控器1在接收到用戶輸入的傾斜角度45°后，將其傳輸至該控制器2,同時，六軸慣性傳感器4檢測飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時傾斜角度傳輸至該控制器2。
[0073]該控制器2計算該傾斜角度45°與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一電壓，然后，該控制器2控制該電源3輸出該電壓至該馬達6,該馬達6正轉(zhuǎn)，進而使得飛行器以傾斜角度為45°進行翻轉(zhuǎn)。
[0074]其后，用戶再次輸入傾斜角度90°，飛行器將在50毫秒內(nèi)以90°的傾斜角度進行空中翻轉(zhuǎn)。以此類推，用戶再依次輸入135°、180°、225°以及360°，使得飛行器最終以 360°的傾斜角度進行空中翻轉(zhuǎn)。
[0075]這種實現(xiàn)方式具有以下優(yōu)點:一、防止飛行器翻轉(zhuǎn)速度太快，導致用戶視覺感受不佳，覺得飛行器沒有翻轉(zhuǎn)，本方案使得飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)“優(yōu)雅”翻轉(zhuǎn)，視覺感受極佳；二、防止飛行器翻轉(zhuǎn)速度過快，導致飛行器翻轉(zhuǎn)過猛，從空中墜落。
[0076]本發(fā)明中的各個功能模塊均能夠在現(xiàn)有的硬件條件下結(jié)合現(xiàn)有的軟件編程手段加以實現(xiàn)，故在此對其具體實現(xiàn)方法均不做贅述。
[0077]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本領域的技術(shù)人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種飛行器，其包括一機身和一遙控器，該機身包括一馬達和一電源，其特征在于， 該機身還包括一控制器和一六軸慣性傳感器；該遙控器用于供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該 控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360° ;該六軸慣性傳感器用于檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時 傾斜角度傳輸至該控制器；該控制器用于計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一 反轉(zhuǎn)電壓；該控制器還用于控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達。2.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其特征在于，該機身還包括一短接該馬達兩端的H橋芯 片，該控制器還用于控制該H橋芯片產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達減速。3.如權(quán)利要求2所述的飛行器，其特征在于，該控制器還用于控制該H橋芯片改變該電 源電壓的大小和方向以使該馬達加速或勻速運轉(zhuǎn)。4.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其特征在于，當該期望傾斜角度為360°時，設定i =1:該遙控器用于接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器；該六軸慣性傳感器用于檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將 該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；該控制器用于計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計 算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；該控制器還用于控制該電源輸出該電壓至該馬達；該控制器還用于判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束，若否則將i的數(shù)值增 加1，并調(diào)用該遙控器。5.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其特征在于，該飛行器為四旋翼飛行器、六旋翼飛行器 或八旋翼飛行器。6.—種飛行器的翻轉(zhuǎn)方法，其特征在于，其利用如權(quán)利要求1所述的飛行器實現(xiàn)，其包 括以下步驟:51、該遙控器供用戶輸入該飛行器的一期望傾斜角度，并將該期望傾斜角度傳輸至該 控制器，其中該期望傾斜角度為180°或360° ;52、該六軸慣性傳感器檢測該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將該實時 傾斜角度傳輸至該控制器；53、該控制器計算該期望傾斜角度與該實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計算出一 反轉(zhuǎn)電壓；54、該控制器控制該電源輸出該反轉(zhuǎn)電壓至該馬達。7.如權(quán)利要求6所述的翻轉(zhuǎn)方法，其特征在于，該機身還包括一短接該馬達兩端的H橋 芯片，在步驟S4*，該控制器控制該H橋芯片產(chǎn)生電磁剎車力矩以使該馬達減速。8.如權(quán)利要求7所述的翻轉(zhuǎn)方法，其特征在于，在該翻轉(zhuǎn)方法中，該控制器控制該H橋 芯片改變電源電壓的大小和方向以使該馬達加速或勻速運轉(zhuǎn)。9.如權(quán)利要求6所述的翻轉(zhuǎn)方法，其特征在于，當該期望傾斜角度為360°時，設定i =1，該翻轉(zhuǎn)方法包括:S/、該遙控器接收第i個傾斜角度的輸入，并將該傾斜角度傳輸至該控制器； s2’、該六軸慣性傳感器檢測第i個該飛行器當前相對于水平面的實時傾斜角度，并將 該第i個實時傾斜角度傳輸至該控制器；S3’、該控制器計算該i個傾斜角度與該第i個實時傾斜角度的差值，并根據(jù)該差值計 算出一電壓，當該i個傾斜角度在90° -180°時，該電壓為反轉(zhuǎn)電壓；S4’、該控制器控制該電源輸出該電壓至該馬達；S5’、該控制器判斷該i個傾斜角度是否為360°，若是則結(jié)束流程，若否則將i的數(shù)值 增加1，并再次執(zhí)行Si’。
【文檔編號】B64C27/08GK106032166SQ201510108721
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月12日
【發(fā)明人】田瑜, 江文彥
【申請人】優(yōu)利科技有限公司