[发明专利]穿戴式单手无人机控制器

说明书

一种穿戴式单手无人机控制器，将显示设备与操作设备佩戴在同一手臂上，使用以四自由度摇杆为核心的控制模块控制无人机及载荷。该控制器不仅只用单手就能实现无人机全部的飞行动作，还可以迅速地在操作与携行状态间切换，适合在复杂、危险的环境下使用。

技术领域

本发明涉及一种操作无人机控制装置，尤其是将操作和显示设备佩戴在手臂上，只用单手就可以实现无人机全自由度机动及机载设备操控的设备。

背景技术

无人机技术随着电传和数控操作科技的革命性进步而在过去二十年间获得了飞速的发展。时至今日，以多旋翼无人直升机为代表的微型无人飞行器已经发展成为一种一般市民都可以简单地购买和使用的消费类电子产品。而更加大型、复杂的无人机则被广泛用于航拍、测绘、监控巡查、植物保护等专业领域。

无人机技术不仅仅在民用领域得到了广泛应用，军队和执法部门同样在积极地应用无人机技术拓展自己的业务领域并提升效率。与更加普遍的民用无人机不同，军队和执法部门因为其任务的特殊性，也产生了相应的独特需求，其中对操控方式的要求就是其与民用无人机应用区别显著的一个方面。

目前，除去触屏操作、运动感应操作等看似简便但是却乏精确性、及时性和可靠性的新型操控方法，民用无人机最常见的操控方式依然是使用摇杆。一个常见的模拟信号摇杆（也被称为类比摇杆）可以提供2个自由度的有效操控；一些摇杆还可以按下并触发微动开关，提供一个额外的按键功能。

然而，要完全地操作一架固定翼飞机需要4个自由度——前进方向上的速度（对固定翼飞机而言即油门）、滚转、俯仰和左右偏航。即使将通常以节流阀形式控制的前进速度独立出来，其余的3个自由度的操控依然要求控制器具备2个摇杆才能够实现。对于直升机而言，可操作的自由度更多，但是通常简化到4个即可满足绝大多数需要，这同样意味着需要2个摇杆。因此，常见的无人机控制装置都是需要双手握持，每只手负责一个摇杆和若干功能按键的控制。

在通常的无人机民用情景中，或将显示设备安装在双摇杆控制器上，或佩戴头戴式显示设备（如VR头盔、眼镜），双手握持控制器进行操作是一种自然而舒适的操作方式。但是对于军队和执法部门而言，这样的操作方式则常常是难以实现的。这是因为民用无人机操作人员通常可以专注地在一个固定位置操作无人机，但是军队和执法部门则经常需要在陌生、复杂，随时可能遭遇突发状况的环境下，于移动中进行无人机操控，同时还需要保持一只手随时可用，以握持枪械等其他装备，或用于攀爬、翻滚等战术动作。

因此，理想的军队与执法部门使用的无人机操控设备，特别是在外勤情况下使用的操控装置，必须具备以下特点：可以极其迅速地在操作无人机的状态与执行其他战术动作或操作其他装备的状态间自由切换，即操作与携行状态的切换；操控无人机时只完全占用一只手，同时保持另一只手随时可用，以应对突发状况。

发明内容

为了克服现有无人机操控装置占用双手，操作与携行状态转换缓慢的问题，本发明提供一种穿戴式单手无人机控制器，该控制器不仅只用单手就能实现无人机操作，还可以迅速地在操作与携行状态间切换，适合在复杂、危险的环境下使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将显示设备与操作设备佩戴在同一手臂上，用另一只手进行操作；操作设备由单摇杆控制器和若干控制按钮、旋钮、开关组成；其摇杆具备4个操作自由度，不仅可以像传统摇杆一样在平面上全向摇动，还可以绕摇杆中轴线旋转，进行逆时针、顺时针旋扭，还能对摇杆进行垂直方向上的上拉、下压的操作；在操作无人机时，摇杆左扭、右扭对应无人机在水平方向上的航向调节操作，上拉、下压则控制无人机在垂直方向上的运动；具体操控方式可以在控制界面中定义和调整。

附图说明

附图1所示为本发明的一种可能的具体实施方案。所示方案采用显示设备模块与操控设备模块刚性结合的布局。

附图1中零部件名称：