一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制方法，所述方法包括步骤：S1，采集和存储当前机器人飞行数据；S2，根据当前的机器人飞行数据，判断机器人当前的飞行状态，根据当前的飞行状态确定目标姿态通过对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态。本发明专利技术还公开了一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，涉及机器人技术领域，机身传感模块和尾翼传感模块分别采集机身运动数据和尾翼运动数据，通过微控制器驱动PWM电机控制模块对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态，本发明专利技术控制装置结构简单，飞行方向角度更加精确。

Flapping wing robot flying control device and method with tail fin capable of swinging

The invention discloses a flapping flight control method for robot tail swing, the method includes the steps of: S1, collecting and storing the current robot flight data; S2, according to the current robot flight data, flight status judging robot current, according to the current state of flight target attitude by adjusting control of flapping wing and tail then, the flight attitude control robot. The invention also discloses a flapping wing robot flight control device with a tail, which relates to the technical field of robot, the fuselage and tail sensing module sensing module were collected body motion data and tail motion data, through the microcontroller PWM drive motor control module to adjust the control of flapping wing and tail, and then control the robot flight attitude, the invention controls the device has simple structure, the direction of flight angle is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制装置及方法
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于无线通信的扑翼机器人控制装置。
技术介绍
扑翼机器人又称为飞鸟仿生机器人，是一种有一对扑动扑翼和一个摆动尾翼的飞行器。扑翼飞行是一种通过靠模仿鸟类与昆虫扑动扑翼而实现飞行的飞行方式，这种方式区别与传统的固定翼和旋翼式飞行，其最大的特点就是仅仅通过一对扑翼有规律地扑动就可以同时产生飞行时所需要的升力和推力，以及用于调整飞行状态和身体平衡等所需的俯仰、偏航与滚转力矩，这种飞行方式也是自然界中数千种鸟类以及数十万种昆虫所采用的最基本的运动形式。一般的四旋翼控制装置主要由单片机控制，采用单个陀螺仪测量和采集飞行角度数据，测量精度不高，飞行机器人飞行方向角度存在偏差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单、飞行方向角度更加精确的尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制装置。为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单、飞行方向角度更加精确的尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，所述控制装置包括机载控制装置、遥控器和地面控制装置，所述机载控制装置包括微控制器、输入捕捉模块、程序下载模块、PWM电机控制模块、遥控接收机、第一无线数传模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器，所述输入捕捉模块、程序下载模块、PWM电机控制模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器与微控制器连接，所述遥控接收机分别与输入捕捉模块和PWM电极控制模块连接，所述第一无线数传与地面控制装置无线通信，所述遥控接收机与遥控器无线通信。作为上述方案的进一步改进，所述机载控制装置还包括供电电源，所述供电电源与微控制器连接用于给微控制器供电。作为上述方案的进一步改进，所述机载控制装置还包括低压警报模块，所述低压警报模块分别与所述微控制器和所述供电电源连接，所述低压警报模块用于检测供电电源电压且在低压时发出警报。作为上述方案的进一步改进，所述PWM控制模块包括扑翼扑动电机、尾翼摆动电机和扑翼角度电机。作为上述方案的进一步改进，所述机身传感模块是机身MPU6050传感器，所述机身MPU6050传感器包括机身陀螺仪和机身加速度计，所述尾翼传感模块是尾翼MPU6050传感器，所述尾翼MPU6050传感器包括尾翼陀螺仪和机身陀螺仪。作为上述方案的进一步改进，所述地面控制装置包括遥控器、第二无线数传模块、微控制板和控制终端，所述第二无线数传模块与微控制板连接，所述微控制板与控制终端连接，所述第二无线数传模块与第一无线数传模块无线通信。作为上述方案的进一步改进，所述第一无线数传模块和第二无线数传模块均是2.4G无线数传模块。作为上述方案的进一步改进，所述GPS模块用于获取机器人的位置信息包括经纬度、海拔高度和速度，所述霍尔传感器用于测算扑翼机器人扑翼拍动的频率。作为上述方案的进一步改进，所述控制终端是手机或平板电脑或笔记本电脑。作为上述方案的进一步改进，所述微控制器是STM32F103RCT6芯片。一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制方法，所述控制方法应用于上述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，所述方法包括步骤：S1，采集和存储当前机器人飞行数据；S2，根据当前的机器人飞行数据，判断机器人当前的飞行状态，根据当前的飞行状态确定目标姿态通过对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态。作为上述方案的进一步改进，所述步骤S1包括子步骤：S11，机身传感模块采集机身运动数据，并将机身运动数据传给微控制器，尾翼传感模块采集尾翼运动数据，并将尾翼运动数据传给微控制器，GPS模块采集扑翼机器人的位置信息传给微控制器，霍尔传感器采集扑翼拍动的频率传给微控制器；S12，微控制器将飞行数据通过第一无线数传模块发送给地面控制装置，地面控制装置存储飞行数据。作为上述方案的进一步改进，所述机身运动数据包括机身飞行方向的角度、角速度和加速度，所述尾翼运动数据包括尾翼的角度、角速度和加速度。作为上述方案的进一步改进，所述步骤S2包括子步骤：S21，地面控制装置对接收到的当前的机器人机身运动数据和尾翼运动数据进行解析，判断机器人当前的飞行状态；S22，地面控制装置和/或遥控器根据机器人当前的飞行状态发出控制命令发送到机载控制装置，机载控制装置的微控制器接收到控制命令后，根据控制命令驱动PWM电机控制模块，对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态。本专利技术的有益效果是：一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，机身传感模块和尾翼传感模块分别采集机身运动数据和尾翼运动数据，通过微控制器驱动PWM电机控制模块对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态，本专利技术控制装置结构简单，飞行方向角度更加精确。本专利技术一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，可以通过地面控制装置与扑翼机器人的机载控制装置无线通信，进而控制扑翼机器人，还可以通过遥控器对扑翼机器人进行控制，使用更加方便。本专利技术的另一个有益效果是：一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制方法，机身传感模块和尾翼传感模块分别采集机身运动数据和尾翼运动数据，通过微控制器驱动PWM电机控制模块对扑翼和尾翼进行调整控制，进而控制机器人的飞行姿态，本专利技术控制方法使飞行方向角度更加精确。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置整体结构示意图；图2是一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置地面控制装置具体实施例结构示意图；图3是地面、扑翼机器人、机身MPU6050传感器和尾翼MPU6050传感器的坐标系示意图；图4是机身MPU6050传感器坐标系与扑翼机器人坐标系的转换示意图；图5是机身MPU6050传感器坐标系与地面参考坐标系的转换示意图；图6是尾翼MPU6050传感器坐标系和扑翼机器人坐标系旋转示意图；图7是尾翼MPU6050传感器坐标系与扑翼机器人坐标系的转换示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图1是一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置整体结构示意图，如图1所示，一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，控制装置包括机载控制装置10、地面控制装置20和遥控器30，机载控制装置10包括微控制器1、低压警报模块2、输入捕捉模块3、程序下载模块4、PWM电机控制模块5、机载设备驱动扩展口6、第一无线数传模块7、遥控接收机8、供电电源9、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块12和霍尔传感器13，本实施例微控制器1是STM32F103RCT6芯片。其中，供电电源9的第一输出端与低压警报模块2的输入端连接，低压警报模块2与微控制器1连接，供电电源9的第二输出端与微控制器1的第九输入端连接用于给微控制器1提供工作电源，低压警报模块2用于检测电源电压，根据用电量以及当前电量预测到达低压时间，在接近低压时持续对地面控制装置20发出警报信号。遥控接收机8的第一输出端与输入捕捉模块3的输入端连接，遥控接收机8的第二输出端与PWM电机控制模块5的第二输入端连接，输入捕捉模块3的输出端与微控制器1第三输入端连接，程序下载模块4的输出端与微控制器1的第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述控制装置包括机载控制装置、遥控器和地面控制装置，所述机载控制装置包括微控制器、输入捕捉模块、程序下载模块、PWM电机控制模块、遥控接收机、第一无线数传模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器，所述输入捕捉模块、PWM电机控制模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器与微控制器连接，所述遥控接收机分别与输入捕捉模块和PWM电极控制模块连接，所述第一无线数传与地面控制装置无线通信，所述遥控接收机与遥控器无线通信。

【技术特征摘要】
1.一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述控制装置包括机载控制装置、遥控器和地面控制装置，所述机载控制装置包括微控制器、输入捕捉模块、程序下载模块、PWM电机控制模块、遥控接收机、第一无线数传模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器，所述输入捕捉模块、PWM电机控制模块、尾翼传感模块、机身传感模块、GPS模块和霍尔传感器与微控制器连接，所述遥控接收机分别与输入捕捉模块和PWM电极控制模块连接，所述第一无线数传与地面控制装置无线通信，所述遥控接收机与遥控器无线通信。2.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述机载控制装置还包括供电电源，所述供电电源与微控制器连接用于给微控制器供电。3.根据权利要求2所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述机载控制装置还包括低压警报模块，所述低压警报模块分别与所述微控制器和所述供电电源连接，所述低压警报模块用于检测供电电源电压且在低压时发出警报。4.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述PWM控制模块包括扑翼扑动电机、尾翼摆动电机和扑翼角度电机。5.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述机身传感模块是机身MPU6050传感器，所述机身MPU6050传感器包括机身陀螺仪和机身加速度计，所述尾翼传感模块是尾翼MPU6050传感器，所述尾翼MPU6050传感器包括尾翼陀螺仪和机身陀螺仪。6.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述地面控制装置包括第二无线数传模块、微控制板和控制终端，所述第二无线数传模块与微控制板连接，所述微控制板与控制终端连接，所述第二无线数传模块与第一无线数传模块无线通信。7.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置，其特征在于，所述第一无线数传模块和第二无线数传模块均是2.4G无线数传模块。8.根据权利要求1所述的一种带有尾翼的扑翼机器人飞行控制装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，陈廉锐，潘尔振，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44