[发明专利]一种平稳升降的无人机装置及控制方法

说明书

本发明公开了无人机领域，本发明提供一种平稳升降的无人机装置及控制方法，本发明的平稳升降的无人机装置包括多个辅助螺旋桨，所述辅助螺旋桨以十字形机架为中心，对称布置于无人机机体周围，辅助螺旋桨的旋转平面垂直于水平面，且辅助螺旋桨的旋转平面方向可调。本发明通过增加辅助螺旋桨的方式，有效解决了无人机受到来自水平面方向上的干扰而发生偏移的问题，实现了无人机在垂直方向上的平稳升降，同时减少了无人机升降时间，提高了无人机在恶劣环境下升降时抗干扰的能力，有效避免了无人机因受到干扰而发生的偏移甚至撞毁的问题。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种平稳升降的无人机装置及控制方法。

背景技术

无人机又称为无人驾驶飞机、远程遥控或自巡航飞机，是一种成本低、损耗小、机动性高的可携带负载飞行器，已被广泛应用于军事、科研、民用等多种领域。在军事领域，无人机可应用于敌情侦查、通讯中继、早期预警、靶机训练等，甚至可直接组成无人机编队进行对敌作战；在科研领域，可用于飞行试验的验证、新设备及新方案的可行性模拟评估、航拍图像的获取、恶劣环境下的取样及条件监测等；在民用领域，无人机可用于农业墒情监测、农业施肥、灾情分析、工程监理、电网线路巡视等。在一些实际应用中，无人机技术已经取得了相当好的成果，人们已逐渐认识到它的巨大潜力与作用。

四旋翼无人机作为无人机的一种，通过安装在十字形机架结构四个顶端的主螺旋桨，产生气动力，控制四翼无人机的飞行动作，能实现垂直起降、自由悬停、 前进、倒退、超低空飞行等多种空中姿态。如图1所示，四个主螺旋桨处在同一高度平面，第一螺旋桨1和第三主螺旋桨3逆时针旋转，第二主螺旋桨2和第四主螺旋桨4顺时针旋转，无人机上设置有主控单元，主控单元通过控制主螺旋桨的转速，即可实现对四翼无人机飞行姿态的控制。四旋翼无人机以其新颖的外形及紧凑的结构，被认为是一种最简单、最直观的稳定控制形式。

这种无人机技术虽具有研发成本低、可实施性强、使用范围广、操作要求低等优点，但在实际应用中，无人机却普遍存在受升降环境影响的缺点，在升降时，由于主螺旋桨只提供向上的拉力，用以克服无人机自身的重力，牵引机体向上运动，在水平方向上的抗干扰能力较弱，无人机在水平面（机体的前、后、左、右）方向由于受到风力的影响，难以实现无人机垂直方向的平稳升降。尤其在恶劣环境下进行起飞和降落时，无人机的抗干扰能力更差，无人机往往受到来自水平面方向上的干扰而发生偏移甚至撞毁的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的四旋翼飞行器在起飞和降落时，主螺旋桨只提供向上的拉力，在升降时抗干扰能力较弱，无人机受到来自水平面方向上风力等因素的干扰而发生偏移的问题，提供一种平稳升降的无人机装置及控制方法，该无人机装置在水平方向上的抗干扰能力较强，在垂直方向上实现平稳升降，而且减少了无人机的升降时间，增加了无人机在恶劣环境下升降时抗干扰的能力，有效避免了无人机受到干扰而发生偏移甚至撞毁的现象。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种平稳升降的无人机装置，包括多个辅助螺旋桨，所述辅助螺旋桨以十字形机架为中心，对称布置于无人机机体周围，辅助螺旋桨的旋转平面垂直于水平面，且辅助螺旋桨的旋转平面方向可调。

无人机装置上设置有控制各个系统单元工作的主控单元，通过主控单元控制主螺旋桨和辅助螺旋桨转动，同时对螺旋桨的转速进行调节，主螺旋桨提供向上的拉力，用以克服无人机自身的重力，牵引无人机机体向上运动，辅助螺旋桨用以克服水平方向上外界环境的干扰，增强无人机在水平方向上的抗干扰能力，通过主控单元对辅助螺旋桨的转速控制，使无人机机身在水平面各方向的速度及加速度为零，确保无人机在垂直方向上完成升降动作，同时，辅助螺旋桨的旋转平面的方向可调，使无人机装置根据实际情况，可改变辅助螺旋桨的旋转平面方向，使其提供的动力方向可调，不仅可以在水平面上提供动力，而且可以同时为无人机提供垂直方向上的作用力，减短无人机的升降时间，使无人机在较短时间内完成升降，减小了无人机受到外界干扰的几率，增加了无人机抗干扰的能力。