[发明专利]一种扑翼飞行器自主起飞控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种扑翼飞行器自主起飞控制系统及方法，系统包括：遥控小车、支架、应变测量装置、车速测量装置、车载控制板、机载控制板；本发明利用车速测量装置进行遥控小车速度的精确控制，利用应变测量装置测得受力状态，并借用这些数据准确得到扑翼飞行器起飞前的状态信息，摆脱传统扑翼飞行器起飞需要手持、不自主的困境，实现扑翼飞行器自主起飞。本发明能够获得更好的扑翼飞行器飞行初始状态；在合适的扑翼频率下，小车系统和飞行器系统结合之后能够降低功率，提高效率。本发明的辅助系统结构紧凑，重量轻，易于携带，便于安装，适合应用在扑翼飞行器的自主起飞控制中。

技术领域

本发明属于扑翼飞行器技术领域，具体涉及一种扑翼飞行器自主起飞控制系统及方法。

背景技术

近年扑翼飞行器(Flapping-wing aerial vehicles)作为一种新兴的仿生飞行器，是一种通过模仿昆虫以及鸟类的飞行方式而制造的仿生机器人，具有效率高、质量轻、机动性强、能耗低等显著优点，在国防军事以及民用领域都具有广阔的应用前景。然而，由于扑翼飞行器无法像现实中的鸟类一样原地振翅起飞。通过对扑翼飞行器的受力分析，在静止条件下飞行器的重量比自身所能提供的最大升力还要大10mN，也就是说机身在地面上从静止状态直接起飞难以产生足够的升力来实现飞行。因此，扑翼飞行器的投放和起飞过程，必须给扑翼飞行器提供另外的支撑。

现有技术中，扑翼飞行器通常是依靠人来手持进行投放，并赋予初速度，以完成起飞过程，无法进行自主起飞。

发明内容

本发明实施例的目的是解决现有技术中扑翼飞行器必须依靠手持进行投放并赋予初速度的问题，提出了一种扑翼飞行器自主起飞辅助系统及自主起飞控制方法，摆脱传统扑翼飞行器起飞不自主的困境，利用编码器进行精确的运载小车速度控制，利用应变测量装置测得扑翼飞行器的受力状态，并借用这些数据准确得到扑翼飞行器起飞前的状态信息，实现扑翼飞行器的自主起飞，使扑翼飞行器获得更好的飞行初始状态。

根据本发明的一个方面，提供一种扑翼飞行器自主起飞辅助系统，所述自主起飞辅助系统包括：遥控小车、支架、应变测量装置、车速测量装置、车载控制板、机载控制板；其中，

所述遥控小车，用来搭载支架、应变测量装置、车速测量装置、车载控制板；。

所述支架，用来支撑起飞前的自主起飞扑翼飞行器；

所述应变测量装置，用来采集所述遥控小车行驶过程中扑翼飞行器对所述支架的作用力，以此来反推扑翼飞行器所受到的阻力和升力，根据这些数据来设定合理的起飞条件；

所述车速测量装置，用来测量小车行驶的实时速度；

所述车载控制板与所述应变测量装置和车速测量装置相连，用于采集车速和应变测量装置的测量信号，还用于根据指令驱动遥控小车调整其运行速度；当所述车速信号达到起飞阀值时，车载控制板还用于向机载控制板发送信号，触发自主起飞动作；

所述机载控制板安装于搭载的扑翼飞行器上，用于接收车载控制板的自主起飞信号，驱动所述扑翼飞行器启动自主起飞过程。

上述方案中，所述支架，由支架杆、横梁和支架底座组成；其中，

所述支架底座固定在遥控小车上，支撑起整个支架的上部；

所述支架杆垂直安装于所述支架底座上，连接横梁和支架底座，呈宽长条型，使搭载的扑翼飞行器有一个离地距离，支架杆的长度参数由扑翼飞行器的尺寸决定；

所述横梁和支架杆之间采用螺丝连接，可根据需求调整横梁的角度，所述横梁的端部设置有微型电磁铁，直接与搭载的扑翼飞行器接触，通电后微型电磁铁产生磁性，与扑翼飞行器的相应部位接触，将扑翼飞行器固定在横梁上。

上述方案中，所述应变测量装置由应变片与信号放大模块组成；其中，