[发明专利]一种无人机增稳的动态配重平衡系统及其平衡方法

摘要

本发明公开了一种无人机增稳的动态配重平衡系统及其平衡方法。本发明采用第一和第二金属齿轮环、微型直流电机、配重电机套筒、滚动套筒和连接杆共同构成可动配重；在正常使用时，实现无人机的重心自动平衡，从而降低飞控系统平衡机身的负担，增强无人机的飞控性能；同时它不需要依赖于外部传感器，通过高可靠性的机械装置实现自适应平衡，当无人机的飞控传感器系统失效后，仍然能够通过此平衡系统保持无人机姿态角平稳，使得无人机保持悬停状态，从而得以被安全回收。

主权项

1.一种无人机增稳的动态控制配重平衡系统，其特征在于，所述动态控制配重平衡系统包括：固定架、正极导电齿条、负极导电齿条、第一和第二金属齿轮环、微型直流电机、配重电机套筒、滑动电阻片、滑动电阻触点、连接杆和控制电路；其中，微型直流电机设置在配重电机套筒内，微型直流电机的转轴与配重电机套筒的中心轴重合，并且微型直流电机的外壁与配重电机套筒的内壁互相不接触，配重电机套筒采用绝缘材料，微型直流电机的转轴固定在配重电机套筒的底壁圆心上；第一和第二金属齿轮环分别嵌套在配重电机套筒外，第一和第二金属齿轮环同轴且与配重电机套筒共轴；固定架安装在无人机的底部；在固定架上，设置有互相平行的正极导电齿条、负极导电齿条和滑动电阻片；第一和第二金属齿轮环分别设置在正极导电齿条和负极导电齿条内，能够沿正极导电齿条和负极导电齿条滚动；连接杆的一端设置有滑动电阻触点，滑动电阻触点与滑动电阻片相接触，连接杆的另一端穿过配重电机套筒固定连接至微型直流电机的底座上；第一和第二金属齿轮环、微型直流电机、配重电机套筒和连接杆共同称为可动配重，第一和第二金属齿轮环、配重电机套筒以及微型直流电机整体沿正极导电齿条和负极导电齿条运动，并通过固定在微型直流电机上连接杆带动滑动电阻触点沿滑动电阻片同步运动；正极导电齿条和负极导电齿条分别连接至控制电路，并分别通过正极导线和负极导线连接至微型直流电机，为微型直流电机供电，正极导线和负极导线分别盘绕于配重电机套筒内；滑动电阻片的两个固定端和滑动电阻触点分别连接至控制电路；控制电路连接至无人机的主机；当无人机处于垂直起飞状态或者处于颠簸状态时，无人机的主机向控制电路发出开启控制信号，控制电路向微型直流电机输出解锁电压，微型直流电机解锁，控制电路实时检测可动配重的位置；如果无人机的基准平面水平，可动配重位置不变，控制电路检测到电压不变，则不对微型直流电机输出驱动电压，在锁定时间内微型直流电机没有接收到驱动电压则进行自锁；如果无人机的基准平面不水平，可动配重向下滑动；滑动电阻触点在滑动电阻片上的位置发生改变，控制电路检测到电压的变化，得到可动配重的位置，并结合前一时刻的位置和时间间隔得到可动配重的速度，进一步得到加速度，通过加速度得到倾角，根据倾角和无人机的重量，再结合可动配重的速度和位置以及前一时刻的微型直流电机的驱动电压值，解算出微型直流电机的驱动电压，动态调整可动配重至新的位置，直至可动配重的速度趋于零，达到基准平面回归水平，同时向微型直流电机施加的驱动电压处于自锁阈值范围之内，微型直流电机进行自锁，可动配重的位置固定，无人机重新实现静态配重平衡。