无人机以及降落方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种无人机以及降落方法，该无人机包括，陀螺仪、控制模块、驱动装置、以及至少两个可调整脚架；所述陀螺仪，与所述控制模块电连接，用于采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块；所述控制模块，与所述驱动装置电连接，用于获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置；所述驱动装置，与所述可调整脚架相连接，用于根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。利用本发明实施例提供的无人机可以降低无人机在降落过程中发生飞行事故的风险。
【专利说明】
无人机以及降落方法
技术领域
[0001]本发明实施例涉及无人机制造技术，尤其涉及一种无人机以及降落方法。
【背景技术】
[0002]目前，无人机在飞行活动中飞行事故时有发生，其中在降落过程中事故发生率较高，并且在降落过程中事故发生的主要原因为:现有的无人机脚架，无论是收放式还是固定式，在降落的过程中，都是对称地固定在同一水平面上，而无人机的降落一般发生在户外，降落环境复杂多变，降落地面凹凸不平，以及降落过程中风速对无人机的影响等，都会导致无人机在降落过程中其自身失去平衡而发生意外侧翻，致使发生飞行事故。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种无人机以及降落方法，以实现降低无人机在降落过程中发生飞行事故的风险的目的。
[0004]第一方面，本发明实施例提供了一种无人机，该无人机包括，陀螺仪、控制模块、驱动装置、以及至少两个可调整脚架；
[0005]所述陀螺仪，与所述控制模块电连接，用于采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块；
[0006]所述控制模块，与所述驱动装置电连接，用于获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置；
[0007]所述驱动装置，与所述可调整脚架相连接，用于根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。
[0008]进一步地，所述控制模块包括滤波单元以及控制信号生成单元；
[0009]所述滤波单元，用于获取所述无人机的飞行姿态信号，并对所述飞行姿态信号进行滤波；
[0010]所述控制信号生成单元，用于基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。
[0011]进一步地，所述陀螺仪，具体用于以设定间隔时间采集所述无人机当前的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块；
[0012]所述控制模块，具体用于获取所述无人机当前的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述驱动装置。
[0013]进一步地，所述驱动装置包括电机以及可伸缩杆；
[0014]所述电机的控制端与所述控制模块电连接，用于在所述控制模块的控制作用下，驱动所述可伸缩杆伸缩，以调整所述可调整脚架。
[0015]第二方面，本发明实施例提供了一种适用于本发明实施例提供的任意一种无人机的降落方法，该降落方法包括:
[0016]所述陀螺仪采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块；
[0017]所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置；
[0018]所述驱动装置根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。
[0019]进一步地，所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置，包括:
[0020]所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，并对所述飞行姿态信号进行滤波；
[0021]所述控制模块基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。
[0022]进一步地，所述陀螺仪采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块，包括:所述陀螺仪以设定间隔时间采集所述无人机当前的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块；
[0023]所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置，包括:所述控制模块获取所述无人机当前的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述驱动装置。
[0024]本发明实施例利用控制模块基于陀螺仪采集无人机的飞行姿态信号生成控制信号，驱动装置根据该控制信号调整可调整脚架，以使无人机平稳降落。解决了现有的无人机脚架都是对称地固定在同一水平面上，在降落的过程中因降落地面凹凸不平以及降落时风速等的影响，造成在降落过程中无人机失去平衡而发生意外侧翻的问题，实现了降低无人机在降落过程中发生飞行事故的风险的目的。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例一提供的一种无人机的结构框图；
[0026]图2a和图2b为图1中提供的无人机在降落过程中不同状态下的结构示意图；
[0027]图3为本发明实施例二提供的一种降落方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0029]实施例一
[0030]图1为本发明实施例一提供的一种无人机的结构框图。参见图1，该无人机包括:陀螺仪110、控制模块120、驱动装置130、以及至少两个可调整脚架140。其中，陀螺仪110，与控制模块120电连接，用于采集无人机的飞行姿态信号，并将该飞行姿态信号发送至控制模块120;控制模块120，与驱动装置130电连接，用于获取该无人机的该飞行姿态信号，基于该飞行姿态信号，生成控制信号，并将该控制信号发送至驱动装置130;驱动装置130，与可调整脚架140相连接，用于根据该控制信号调整可调整脚架140，以使无人机平稳降落。可调整脚架140可以为能够通过沿脚架延伸方向伸缩以改变其自身长度的脚架。
[0031]当在空中飞行的无人机需要降落时，陀螺仪110以设定间隔时间采集无人机当前的飞行姿态信号，并将飞行姿态信号发送至控制模块120。这里，飞行姿态信号包括无人机的倾斜角度。这里，无人机的倾斜角度是指无人机的三轴相对于某条参考线或某个参考平面，或某参考坐标系的夹角。需要说明的是，无人机的三轴具体包括无人机的俯仰轴，横滚轴，偏航轴。无人机的倾斜角度具体可以为无人机的俯仰轴或横滚轴与水平面的夹角。间隔时间是指连续两次采集无人机当前的飞行姿态信号的时间间隔。该间隔时间可以预先指定任一时间长度作为间隔时间，也可以根据降落地面的具体情况选择特定的时间长度作为间隔时间。
[0032]无人机内控制模块120在获取无人机当前的飞行姿态信号后，基于飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将控制信号发送给驱动装置130。这里控制信号是指，用于控制驱动装置实现驱动功能的信号。该信号具体包括待调整的可调整脚架140的相关信息，以及具体控制该可调整脚架140进行调整的指示信号。由于在无人机中可调整脚架140的个数为至少两个，需要对无人机上的各可调整脚架140进行区分。可调整脚架140的相关信息即为用于区分并识别可调整脚架140的信息，例如可调整脚架140的编号。示例性地，若该可调整脚架140为能够通过沿脚架延伸方向伸缩以改变其自身长度的脚架，则该控制信号具体包括待调整脚架140的编号以及控制其伸长或缩短的指示信息。
[0033]驱动装置130在接收到该控制信号后，对其进行逻辑分析，以确定哪个可调整脚架140需要进行调整，以及如何调整，然后利用其驱动作用调整该可调整脚架140。
[0034]图2a和图2b为图1中提供的无人机在降落过程中不同状态下的结构示意图。该无人机包括无人机主体11、陀螺仪(图2a和图2b中未示出)、控制模块(图2a和图2b中未示出)、驱动装置130以及可调整脚架140。其中，陀螺仪以及控制模块设置于无人机主体101内，并且陀螺仪与控制模块电连接。驱动装置130设置于无人机主体101外侧，并且驱动装置130的控制信号输入端与控制模块电连接，此外驱动装置130与可调整脚架140机械连接。
[0035]下面结合图1、图2a和图2b，对该无人机降落时的工作原理进行说明。假设无人机在降落的过程中向右侧倾斜，如图2a所示，此时，陀螺仪采集到无人机当前倾斜角度α为15°，并将“右倾15°”作为无人机当前的飞行姿态信号发送至控制模块。控制模块在获取由陀螺仪发送来的无人机当前的飞行姿态信号后，根据该飞行姿态信号，实时计算并生成控制信号，然后将该控制信号发送给驱动装置130。示例性地，该控制信号为“右侧可调整脚架-伸展”。驱动装置130在获取该控制信号后，根据该控制信号控制可调整脚架140伸展。假设设定间隔时间为At，在时刻tl+At，陀螺仪再次对无人机当前倾斜角度进行采集。假设此次采集到无人机当前倾斜角度α为12°，将“右倾12°”作为无人机当前的飞行姿态信号发送至无人机内控制模块，……，如此反复，随着该可调整脚架140的不断伸展，无人机的倾斜角度逐渐减小。直至，在时刻tl+n At，陀螺仪采集到无人机当前倾斜角度为0，此时说明该无人机已平稳降落，如图2b，其中，η为大于等于I的整数。
[0036]进一步地，还可以预设一个倾斜角度阈值，示例性地，如5°。当无人机的倾斜角度小于该第一倾斜角度阈值，说明该无人机基本处于平稳状态，不需要对其可伸缩脚架进行调整，因此当无人机的倾斜角度小于该倾斜角度阈值时，控制模块不会根据该无人机的飞行姿态信号，生成控制信号。当无人机的倾斜角度大于或等于该倾斜角度阈值，说明该无人机存在因失去平衡而发生意外侧翻的风险，在此种情况下，控制模块根据该无人机的飞行姿态信号，生成控制信号，并将其发送至驱动装置。
[0037]在具体设计时驱动装置的结构有多种，只要能够达到根据控制信号调整可调整脚架140，以使无人机平稳降落的目的即可。图2a中示例性地给了一种驱动装置，该驱动装置包括电机131以及可伸缩杆132;电机131的控制端与所述控制模块电连接(图2a中未示出)，用于在控制模块的控制作用下，驱动可伸缩杆132伸缩，以调整可调整脚架140的长度。
[0038]进一步地，图2a中还示例性地给了一种可伸缩杆132与可调整脚架140的结构示意图。参见图2a，该伸缩杆132包括同轴设置第一部1321和第二部1322。其中伸缩杆132第一部1321的形状为中空的圆柱形，伸缩杆132第二部1322插入到伸缩杆132第一部1321的中空区域内。在电机131的驱动下，伸缩杆132第二部1322可以沿伸缩杆132第一部1321的轴向方向伸缩运动。
[0039]可调整脚架140的结构与伸缩杆132的结构类似。可调整脚架140包括同轴设置第三部141和第四部142。其中可调整脚架140的第三部141的形状为中空的圆柱形，可调整脚架140的第四部142插入到可调整脚架140的第三部141的中空区域内。
[0040]在电机131的驱动下，伸缩杆132的第二部1322可以沿伸缩杆132第一部1321的轴向方向伸缩运动。由于伸缩杆132第二部1322与可调整脚架140的第四部142相连接，当伸缩杆132的第二部1322沿伸缩杆132第一部1321的轴向方向伸缩运动时，会使得可调整脚架140的第四部分142沿可调整脚架140的第三部141的轴向方向伸缩运动。
[0041]本发明实施例利用控制模块基于陀螺仪采集无人机的飞行姿态信号生成控制信号，驱动装置根据该控制信号调整可调整脚架，以使无人机平稳降落。解决了现有的无人机脚架都是对称地固定在同一水平面上，在降落的过程中因降落地面凹凸不平以及降落时风速等的影响，造成在降落过程中无人机失去平衡而发生意外侧翻的问题，实现了降低无人机在降落过程中发生飞行事故的风险的目的。
[0042]需要说明的是，由于陀螺仪110采集的无人机的飞行姿态信号误差较大，可选地，控制模块120包括滤波单元以及控制信号生成单元;滤波单元，用于获取无人机的飞行姿态信号，并对飞行姿态信号进行滤波，示例性地，该滤波单元利用卡尔曼滤波算法对飞行姿态信号进行滤波;控制信号生成单元，用于基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将控制信号发送至驱动装置130。
[0043]实施例二
[0044]图3为本发明实施例二提供的一种降落方法的流程图。该降落方法适用于本发明实施例提供的无人机。该降落方法包括:
[0045]S210，所述陀螺仪采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块。
[0046]S220，所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。
[0047]S230，所述驱动装置根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。
[0048]本发明实施例技术方案利用控制模块基于陀螺仪采集无人机的飞行姿态信号生成控制信号，驱动装置根据该控制信号调整可调整脚架，以使无人机平稳降落。解决了现有的无人机脚架都是对称地固定在同一水平面上，在降落的过程中因降落地面凹凸不平以及降落时风速等的影响，造成在降落过程中无人机失去平衡而发生意外侧翻的问题，实现了降低无人机在降落过程中发生飞行事故的风险的目的。
[0049]进一步地，S220具体可以包括:
[0050]所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，并对所述飞行姿态信号进行滤波；
[0051]所述控制模块基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。
[0052]进一步地，S210具体可以包括:在无人机可调整脚架与降落地面相接触以后，所述陀螺仪以设定间隔时间采集所述无人机当前的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块;在此基础上，S220具体可以包括:所述控制模块获取所述无人机当前的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述驱动装置。
[0053]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种无人机，其特征在于，包括，陀螺仪、控制模块、驱动装置、以及至少两个可调整脚架； 所述陀螺仪，与所述控制模块电连接，用于采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块； 所述控制模块，与所述驱动装置电连接，用于获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置； 所述驱动装置，与所述可调整脚架相连接，用于根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述控制模块包括滤波单元以及控制信号生成单元； 所述滤波单元，用于获取所述无人机的飞行姿态信号，并对所述飞行姿态信号进行滤波； 所述控制信号生成单元，用于基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于， 所述陀螺仪，具体用于以设定间隔时间采集所述无人机当前的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块； 所述控制模块，具体用于获取所述无人机当前的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述驱动装置。4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于， 所述驱动装置包括电机以及可伸缩杆； 所述电机的控制端与所述控制模块电连接，用于在所述控制模块的控制作用下，驱动所述可伸缩杆伸缩，以调整所述可调整脚架。5.—种适用于权利要求1-4中任一所述的无人机的降落方法，其特征在于，包括: 所述陀螺仪采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块； 所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置； 所述驱动装置根据所述控制信号调整所述可调整脚架，以使所述无人机平稳降落。6.根据权利要求5所述的降落方法，其特征在于，所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置，包括: 所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，并对所述飞行姿态信号进行滤波； 所述控制模块基于滤波后的飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置。7.根据权利要求5所述的降落方法，其特征在于， 所述陀螺仪采集所述无人机的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块，包括:所述陀螺仪以设定间隔时间采集所述无人机当前的飞行姿态信号，并将所述飞行姿态信号发送至所述控制模块； 所述控制模块获取所述无人机的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述驱动装置，包括:所述控制模块获取所述无人机当前的飞行姿态信号，基于所述飞行姿态信号，实时生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述驱动装置。
【文档编号】B64C25/24GK106064670SQ201610404051
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月7日 公开号201610404051.X, CN 106064670 A, CN 106064670A, CN 201610404051, CN-A-106064670, CN106064670 A, CN106064670A, CN201610404051, CN201610404051.X
【发明人】郝祁, 兰功金
【申请人】南方科技大学