【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机折叠翼，尤其是涉及具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机及控制方法。
技术介绍
1、无人机用途广泛，成本低、效率较高、无人员伤亡风险、生存能力强，机动性能好、使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。
2、目前市场上的无人机的机翼多采用固定翼，这种结构虽然在强度、刚度等方面有些优点，但是随着无人机在民用领域的发展，其在包装、运输等方面带来的不便性越来越突出。
3、因此，市面上出现了可是折叠机翼的折叠翼无人机，采用可以折叠收纳的设计思路来减小在运输和包装时的无人机占用面积。
4、对于一些狭小空间的任务场景下，折叠翼还有着可以缩小飞行半径的作用，公开号为cn115743644a的专利技术专利公开一种双刚度被动折叠的无人机及地下管廊勘探方法；提供的无人机包括主体支架、飞行驱动电机、翻转支臂、滑轮、拉线、弹簧、双目视觉相机、电磁铁、螺旋桨翼和主动导向轮。本专利技术通过碰撞进入狭小通道，并利用撞击力实现被动折叠，实现了对狭小通道的穿越；并且，本专利技术在两个翻转支臂在弹簧作用下能够抵住通道的侧壁，使得无人机在狭小通道中形成悬架结构，能够利用两个主动导向轮的转动实现通道内的前进，使得螺旋桨翼在通道内能够停止转动，避免螺旋桨翼与地形相碰撞而导致损坏。
5、然而这种折叠翼的设计思路被应用到狭小空间的任务场景中时，由于是采用被动式的折叠翼结构，因此在一些狭小空间的被动折叠情形下，利用撞击力实现被动折叠，虽然设置了两个主动导向轮的转动实现通道内的前进，使得螺旋桨
技术实现思路
1、为了解决无人机任务中通过狭小空间的技术问题，本专利技术提供具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机及控制方法。采用如下的技术方案：
2、具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，包括无人机机体、可折叠悬臂组件、主动折叠翼组件、多个旋翼组件、主动折叠翼自动控制器和飞控系统，所述可折叠悬臂组件包括多个主悬臂和多个主悬臂折叠机构，多个主悬臂折叠机构的分别安装在无人机机体的上端部，多个主悬臂的一端分别安装在多个主悬臂折叠机构的活动折叠部，所述主动折叠翼组件包括多个旋转悬臂和多个主动折叠机构，多个主动折叠机构分别设置在多个主悬臂的另一端，多个旋转悬臂的一端分别设置在多个主动折叠机构的活动折叠部，多个旋翼组件分别安装在多个旋转悬臂的另一端，所述主动折叠翼自动控制器包括基于芯片的无人机通过性检测模块和主动折叠控制器，所述无人机通过性检测模块基于视觉信息对无人机是否安全通过进行判断，若判断不能通过则通过主动折叠控制器分别控制多个主悬臂折叠机构的执行折叠动作，所述飞控系统与主动折叠翼自动控制器通信连接，并分别控制多个旋翼组件执行器的执行动作。
3、通过采用上述技术方案，为了减小整个多旋翼无人机的收纳体积，采用可折叠悬臂组件的设计，在收纳状态时可以通过多个主悬臂折叠机构的折叠，将多个主悬臂贴近无人机机体，从而实现更小的收纳体积；
4、在飞行过程中，如果在飞行轨迹方向上有狭窄的位置需要通过，则通过性检测模块基于拍摄的视觉信息对无人机是否安全通过进行判断，若判断可以安全通过则保持主动折叠翼组件的多个旋转悬臂当前状态，若判断不能安全通过则通过主动折叠控制器分别控制主动折叠翼组件动作实现多个旋转悬臂的同时主动折叠来减小多旋翼无人机的飞行半径，从而增加多旋翼无人机的通过性能，解决了现有技术采用被动式折叠翼通过狭小空间带来的碰撞风险，飞控系统在主动折叠翼组件进行主动折叠时，还可以同时分别对多个旋翼组件的执行器进行减速控制，从而减小在空中进行主动折叠对飞行姿态的影响。
5、可选的，无人机机体端部外围均匀设置与主悬臂数量一致的折叠槽，主悬臂折叠机构包括主悬臂折叠轴和锁紧机构，所述主悬臂的一端通过主悬臂折叠轴可转动安装在折叠槽处，并通过锁紧机构锁紧。
6、通过采用上述技术方案，无人机机体的端部外围均匀设置与主悬臂数量一致的折叠槽，可以在主悬臂折叠机构进行折叠时将主悬臂收入折叠槽，减小收纳体积，锁紧机构可以是卡箍、锁紧销等结构，由于无人机的主悬臂的折叠在无人机领域有不同的实现形式，这里不作赘述。
7、可选的，无人机机体设置折叠槽一侧的端部中心处设置折叠靠柱。
8、可选的，当多个主悬臂均处于折叠状态时，多个主悬臂一侧紧靠折叠靠柱的外侧，多旋翼无人机整体呈柱状，多个主悬臂的外围不超过无人机机体外围。
9、通过采用上述技术方案，折叠靠柱的作用是为折叠提供限位，避免过度折叠，且在折叠后多旋翼无人机整体呈柱状，大大减小了多旋翼无人机的收纳体积，折叠靠柱还可以设置天线装置，为多旋翼无人机提供更好的无线通信。
10、可选的，主动折叠机构包括主动折叠电机和连接块，所述主动折叠电机的壳体安装在主悬臂上，所述连接块一侧安装在主动折叠电机的动力输出端，旋转悬臂的一端安装在连接块的另一侧，并跟随连接块旋转，多个旋翼组件分别安装在旋转悬臂的另一端。
11、可选的，所述主动折叠电机是微型伺服电机。
12、通过采用上述技术方案，主动折叠机构的实现主要是基于微型伺服电机的控制，由于各个旋转悬臂需要精准的同时控制来实现空中旋转过程中尽量的保持飞行姿态，采用微型伺服电机尽可能的减小体积和重量的同时可以满足多个主动折叠机构的主动旋转的控制，可以实现精度达到0.1°的折叠控制。
13、可选的，还包括载荷挂载平台，所述载荷挂载平台设置在无人机机体底部，用于挂载任务载荷。
14、通过采用上述技术方案，载荷挂载平台的底部可以挂载各种任务传感器，可用于测绘，巡逻，探测，侦察等任务；还可外接其他载荷模块，无人机可通过载荷挂载平台为相关载荷模块驱动供电。
15、可选的，无人机通过性检测模块包括一对视觉相机、视觉分析芯片和基于ai芯片的电路板，一对视觉相机分别挂载于载荷挂载平台底部，用于拍摄多旋翼无人机前进方向的视觉画面，并传输给视觉分析芯片，所述视觉分析芯片基于双目视觉算法分析得到前方通道的通过尺寸，所述电路板分别与主动折叠控制器和飞控系统通信连接，电路板基于多旋翼无人机完全暂开状态飞行半径与视觉分析芯片分析得到前方通道的通过尺寸进行对比，得到通过安全概率，设定通过安全概率阈值，若通过安全概率低于通过安全概率阈值，则通过主动折叠控制器分别控制主动折叠电机动作，使旋转悬臂旋转执行收缩动作，整个旋转悬臂呈半折叠状态，并重新基于半折叠状态的多旋翼无人机飞行半径进行通过安全概率分析，若通过安全概率低于通过安全概率阈值，则放弃通过前方通道，并传输给飞控系统重新规划飞行轨迹，若通过安全概率高于通过安全概率阈值，则以半折叠状态通过前方通道。
16、通过采用上述技术方案，无人机通过性检测模块主要基于一对视觉相机的视觉分析结果，视觉分析芯片基于双目视觉算法分析本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：包括无人机机体(1)、可折叠悬臂组件、主动折叠翼组件、多个旋翼组件(7)、主动折叠翼自动控制器(10)和飞控系统(100)，所述可折叠悬臂组件包括多个主悬臂(2)和多个主悬臂折叠机构(3)，多个主悬臂折叠机构(3)分别安装在无人机机体(1)的上端部，多个主悬臂(2)的一端分别安装在多个主悬臂折叠机构(3)的活动折叠部，所述主动折叠翼组件包括多个旋转悬臂(4)和多个主动折叠机构(5)，多个主动折叠机构(5)分别设置在多个主悬臂(2)的另一端，多个旋转悬臂(4)的一端分别设置在多个主动折叠机构(5)的活动折叠部，多个旋翼组件(7)分别安装在多个旋转悬臂(4)的另一端，所述主动折叠翼自动控制器(10)包括基于芯片的无人机通过性检测模块(11)和主动折叠控制器(12)，所述无人机通过性检测模块(11)基于视觉信息对无人机是否安全通过进行判断，若判断不能通过则通过主动折叠控制器(12)分别控制多个主悬臂折叠机构(3)的执行折叠动作，所述飞控系统(100)与主动折叠翼自动控制器(10)通信连接，并分别控制多个旋翼组件(7)执行器的执行动作。
2.根据权利要求1所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：无人机机体(1)端部外围均匀设置与主悬臂(2)数量一致的折叠槽，主悬臂折叠机构(3)包括主悬臂折叠轴(31)和锁紧机构，所述主悬臂(2)的一端通过主悬臂折叠轴(31)可转动安装在折叠槽处，并通过锁紧机构锁紧。
3.根据权利要求2所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：无人机机体(1)设置折叠槽一侧的端部中心处设置折叠靠柱(6)。
4.根据权利要求3所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：当多个主悬臂(2)均处于折叠状态时，多个主悬臂(2)一侧紧靠折叠靠柱(6)的外侧，多旋翼无人机整体呈柱状，多个主悬臂(2)的外围不超过无人机机体(1)外围。
5.根据权利要求4所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：主动折叠机构(5)包括主动折叠电机(51)和连接块(52)，所述主动折叠电机(51)的壳体安装在主悬臂(2)上，所述连接块(52)一侧安装在主动折叠电机(51)的动力输出端，旋转悬臂(4)的一端安装在连接块(52)的另一侧，并跟随连接块(52)旋转，多个旋翼组件(7)分别安装在旋转悬臂(4)的另一端。
6.根据权利要求5所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：所述主动折叠电机(51)是微型伺服电机。
7.根据权利要求5所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：还包括载荷挂载平台(8)，所述载荷挂载平台(8)设置在无人机机体(1)底部，用于挂载任务载荷。
8.根据权利要求7所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：无人机通过性检测模块(11)包括一对视觉相机(111)、视觉分析芯片(112)和基于AI芯片的电路板(113)，一对视觉相机(111)分别挂载于载荷挂载平台(8)底部，用于拍摄多旋翼无人机前进方向的视觉画面，并传输给视觉分析芯片(112)，所述视觉分析芯片(112)基于双目视觉算法分析得到前方通道的通过尺寸，所述电路板(113)分别与主动折叠控制器(12)和飞控系统(100)通信连接，电路板(113)基于多旋翼无人机完全暂开状态飞行半径与视觉分析芯片(112)分析得到前方通道的通过尺寸进行对比，得到通过安全概率，设定通过安全概率阈值，若通过安全概率低于通过安全概率阈值，则通过主动折叠控制器(12)分别控制主动折叠电机(51)动作，使旋转悬臂(4)旋转执行收缩动作，整个旋转悬臂(4)呈半折叠状态，并重新基于半折叠状态的多旋翼无人机飞行半径进行通过安全概率分析，若通过安全概率低于通过安全概率阈值，则放弃通过前方通道，并传输给飞控系统(100)重新规划飞行轨迹，若通过安全概率高于通过安全概率阈值，则以半折叠状态通过前方通道。
9.根据权利要求8所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：当旋转悬臂(4)旋转执行收缩动作时，飞控系统(100)控制多个旋翼组件(7)的旋翼电机转速降低30％，且主动折叠控制器(12)分别控制多个主动折叠机构(5)的主动折叠电机(51)同时执行收缩动作。
10.根据权利要求9所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：旋转悬臂(4)的半折叠状态时旋转悬臂(4)与主悬臂(2)的夹角为70°到90°。
...【技术特征摘要】
1.具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：包括无人机机体(1)、可折叠悬臂组件、主动折叠翼组件、多个旋翼组件(7)、主动折叠翼自动控制器(10)和飞控系统(100)，所述可折叠悬臂组件包括多个主悬臂(2)和多个主悬臂折叠机构(3)，多个主悬臂折叠机构(3)分别安装在无人机机体(1)的上端部，多个主悬臂(2)的一端分别安装在多个主悬臂折叠机构(3)的活动折叠部，所述主动折叠翼组件包括多个旋转悬臂(4)和多个主动折叠机构(5)，多个主动折叠机构(5)分别设置在多个主悬臂(2)的另一端，多个旋转悬臂(4)的一端分别设置在多个主动折叠机构(5)的活动折叠部，多个旋翼组件(7)分别安装在多个旋转悬臂(4)的另一端，所述主动折叠翼自动控制器(10)包括基于芯片的无人机通过性检测模块(11)和主动折叠控制器(12)，所述无人机通过性检测模块(11)基于视觉信息对无人机是否安全通过进行判断，若判断不能通过则通过主动折叠控制器(12)分别控制多个主悬臂折叠机构(3)的执行折叠动作，所述飞控系统(100)与主动折叠翼自动控制器(10)通信连接，并分别控制多个旋翼组件(7)执行器的执行动作。
2.根据权利要求1所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：无人机机体(1)端部外围均匀设置与主悬臂(2)数量一致的折叠槽，主悬臂折叠机构(3)包括主悬臂折叠轴(31)和锁紧机构，所述主悬臂(2)的一端通过主悬臂折叠轴(31)可转动安装在折叠槽处，并通过锁紧机构锁紧。
3.根据权利要求2所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：无人机机体(1)设置折叠槽一侧的端部中心处设置折叠靠柱(6)。
4.根据权利要求3所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：当多个主悬臂(2)均处于折叠状态时，多个主悬臂(2)一侧紧靠折叠靠柱(6)的外侧，多旋翼无人机整体呈柱状，多个主悬臂(2)的外围不超过无人机机体(1)外围。
5.根据权利要求4所述的具有可折叠旋翼臂结构的多旋翼无人机，其特征在于：主动折叠机构(5)包括主动折叠电机(51)和连接块(52)，所述主动折叠电机(51)的壳体安装在主悬臂(2)上，所述连接块(52)一侧安装在主动折叠电机(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：储瑞忠，成斌，梁德祥，杨长健，张舰远，朱莹，曾娅红，薛仲临，
申请(专利权)人：北京瀚科智翔科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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