本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼超声波自动避障无人机。
背景技术：
随着无人机技术的提升和成本的下降，无人机的应用领域越来越广。虽然各个领域对消费级无人机的需求都在逐渐增长，但在无人机的应用方面还比较单一，目前还是以航拍为主,在技术应用方面仍有很多路要走。在丛林或城市内飞行，如何让它们可以安全地起飞，并避开电线杆、广告牌等障碍物？很多用户不会经过太多的专业培训，如何让他们也能轻松地使用并将无人机应用于自己的领域？
这些都是现在依旧有待解决的问题，但无人机普及的路上，除了面向用户的简易化操作外，最重要的依旧是和安全息息相关的自动避障技术。因为如果连无人机和人员的安全都无法保障，其他一切都无从谈起了。而且消费级无人机体积小，其安全性反而更容易被忽视。
现在绝大部分民用无人机并没有配备自动避障技术，无人机一般只能由使用者实时操控，或按照预设航线和高度飞行，自身并没有能力对飞行路线上的障碍物进行感知和避让。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种多旋翼超声波自动避障无人机，以解决现有民用无人机没有配备自动避障技术，无法自动避障的问题。本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种多旋翼超声波自动避障无人机，包括飞控主板、若干旋翼和若干电机，各电机与各旋翼一一对应，分别用于驱动各自对应的旋翼，还包括第一控制器、若干超声波传感器和若干第二控制器；
各第二控制器与各超声波传感器一一对应，各超声波传感器与各自对应的第二控制器通信连接，各第二控制器与所述第一控制器通信连接，所述第一控制器与所述飞控主板通信连接，所述飞控主板与各电机通信连接；
各超声波传感器被配置为分别实时感测无人机不同方向的障碍物与所述无人机之间的距离，并将各自实时感测到的距离信号发送到各自对应的第二控制器；
各第二控制器用于对各自接收到的距离信号进行处理，得出无人机相应方向的障碍物与所述无人机之间的实时距离数据，并将各自得出的实时距离数据发送到所述第一控制器；
所述第一控制器根据接收到的所述无人机各方向的障碍物与所述无人机之间的实时距离数据，实时生成飞行控制指令，并将所述飞行控制指令实时发送到所述飞控主板；
所述飞控主板根据实时接收到的飞行控制指令控制相应电机的转速以改变相应电机所驱动的旋翼的转速，使所述无人机进行自动避障飞行。
进一步地，所述无人机包括四个旋翼、四个电机、四个超声波传感器和四个第二控制器；
所述不同方向包括前、后、左、右四个方向，每一超声波传感器感测所述无人机其中一个方向的障碍物与所述无人机之间的距离。
进一步地，所述无人机还包括高度传感器和第三控制器；
所述高度传感器与所述第三控制器通信连接，所述第三控制器分别与所述第一控制器和飞控主板通信连接；
所述高度传感器用于实时感测所述无人机的高度，并将实时感测到的高度信号发送到所述第三控制器；
所述第三控制器用于对所述高度信号进行处理，得出所述无人机的实时高度数据，并将所述无人机的实时高度数据发送到所述第一控制器和飞控主板；
所述第一控制器还根据所述无人机的实时高度数据发送高度调节指令到所述飞控主板，所述飞控主板根据所述高度调节指令控制各电机的转速，以调节所述无人机的飞行高度。
进一步地，所述高度传感器为超声波传感器。
进一步地，所述飞控主板上集成有气压计、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、电子罗盘中的至少一种。
进一步地，所述飞控主板上设置有遥控信号接收端口，所述第一控制器通过有线与所述遥控信号接收端口连接，并按照遥控通信协议将所述飞行控制指令发送到所述遥控信号接口，所述飞控主板通过所述飞控端口接收所述飞行控制指令。
进一步地，所述第一控制器和第二控制器均采用型号为Atmega328的处理器。
进一步地，所述第一控制器、各超声波传感器和各第二控制器集成在同一块控制板上。
进一步地，各超声波传感器与各自对应的第二控制器通过串口通信连接。
进一步地，所述超声波传感器为数字式超声波传感器。
与现有技术相比，本发明提供的多旋翼超声波自动避障无人机在传统无人机的基础上增设第一控制器、若干超声波传感器和若干第二控制器，利用各超声波传感器分别实时感测无人机不同方向的障碍物与无人机之间的距离，各第二控制器通过各自对应的超声波传感器检测出无人机相应方向的障碍物与无人机之间的实时距离数据，第一控制器根据无人机各方向的障碍物与无人机之间的实时距离数据实时生成飞行控制指令，无人机的飞控主板根据实时生成的飞行控制指令控制无人机相应电机的转速以改变相应电机所驱动的旋翼的转速，使无人机进行自动避障飞行。本发明还可应用于竞赛无人机等领域。
附图说明
图1：本发明实施例提供的多旋翼超声波自动避障无人机的组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供的多旋翼超声波自动避障无人机，包括飞控主板6、若干旋翼8和若干电机7，各电机7与各旋翼8一一对应，各电机7用于分别驱动各自对应的旋翼8。该无人机还包括第一控制器5、若干超声波传感器1和若干第二控制器3。
各第二控制器3与各超声波传感器1一一对应，各超声波传感器1与各自对应的第二控制器3通信连接，各第二控制器3与第一控制器5通信连接，第一控制器5与飞控主板6通信连接，飞控主板6与各电机7通信连接。
各超声波传感器1被配置为分别实时感测无人机不同方向的障碍物与无人机之间的距离，并将各自实时感测到的距离信号发送到各自对应的第二控制器3。
各第二控制器3用于对各自接收到的距离信号进行处理，得出无人机相应方向的障碍物与无人机之间的实时距离数据，并将各自得出的实时距离数据发送到第一控制器5。各第二控制器3可通过I2C总线与第一控制器5通信连接。
第一控制器5根据接收到的无人机各方向的障碍物与无人机之间的实时距离数据，实时生成飞行控制指令，并将飞行控制指令实时发送到飞控主板6。
飞控主板6根据实时接收到的飞行控制指令控制相应电机7的转速以改变相应电机7所驱动的旋翼8的转速，使无人机进行自动避障飞行。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机包括四个旋翼8、四个电机7、四个超声波传感器1和四个第二控制器3，不同方向包括前、后、左、右四个方向，每一超声波传感器1感测无人机其中一个方向的障碍物与无人机之间的距离。
作为本实施例的一个优选实施方式，无人机还包括高度传感器2和第三控制器4。高度传感器2与第三控制器4通信连接，第三控制器4分别与第一控制器5和飞控主板6通信连接。高度传感器2用于实时感测无人机的高度，并将实时感测到的高度信号发送到第三控制器4。第三控制器4用于对高度信号进行处理，得出无人机的实时高度数据，并将无人机的实时高度数据发送到第一控制器5和飞控主板6。第一控制器5还根据无人机的实时高度数据发送高度调节指令到飞控主板6，飞控主板6根据高度调节指令控制各电机7的转速，以调节无人机的飞行高度。可具有自稳模式、定高模式、自动降落等飞行功能。
作为本实施例的一个优选实施方式，高度传感器2为超声波传感器1。
作为本实施例的一个优选实施方式，飞控主板6上集成有气压计、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、电子罗盘中的至少一种。气压计用于测量无人机的海拔高度，三轴加速度传感器用于测量无人机的运动加速度，三轴陀螺仪用于测量无人机的运动角速度，电子罗盘用于测量无人机的航向。
作为本实施例的一个优选实施方式，飞控主板6上设置有遥控信号接收端口，第一控制器5通过有线与遥控信号接收端口连接，并按照遥控RF通信协议将飞行控制指令发送到遥控信号接口，飞控主板6通过飞控端口接收飞行控制指令或姿态控制遥控数据包。通过这种方式使对无人机的控制脱离了遥控器，实现了无人机姿态的自动控制。
作为本实施例的一个优选实施方式，第一控制器5和第二控制器3均采用型号为Atmega328的处理器。
作为本实施例的一个优选实施方式，第一控制器5、各超声波传感器1和各第二控制器3集成在同一块控制板上，通过将该控制板集成安装在普通的无人机上，通过有线与无人机的飞控主板6的遥控信号接收端口连接，就可使之具备自动避障功能，简单方便。
作为本实施例的一个优选实施方式，各超声波传感器1与各自对应的第二控制器3通过串口连接。
作为本实施例的一个优选实施方式，超声波传感器1为数字式超声波传感器1，具体可采用US-100型数字式高精度超声波传感器1。
以下为该多旋翼超声波自动避障无人机的一控制实例：
无人机上电后，通过各第二控制器3和第三控制器4连接的超声波传感器1及高度传感器2获取到无人机前、后、左、右四个方向上的障碍物的距离数据和无人机的高度数据。第一控制器5将各数据汇总后，分析判断无人机与各方向障碍物的位置关系和无人机的高度，判断无人机距离哪个方向的障碍物更近(偏前、偏后、偏左、偏右)，再判断距离障碍物较近的方向上的障碍物的距离是否小于预设的安全距离，如果小于安全距离，则对无人机进行相应调整。第一控制器5可生成相应调整指令，发送到飞控主板6，由飞控主板6控制相应电机7的转速，从而实现对无人机的调整。结合与各方向障碍物的距离数据和高度数据，对无人机的调整主要包括前进、后退、左移、右移、左转、右转、上升、下降等。
最后应说明的是：上述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。