CN106458324B - 无人飞行物体及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一目的是提供一种控制装置及具有所述控制装置的无人飞行物体，优选地具有防止坠落的功能，之后将说明机械失效的原因。本发明的控制装置是用以控制一个旋转叶片马达，且具有一运算设备、一存储设备、一数据输出设备及一电压传感设备。所述运算设备用以取得及输出各种信息，所述存储设备用以存储从所述运算设备接收的各种信息，所述数据输出设备将所述运算设备的信息输出至所述控制外部，所述电压传感设备用以取得电池的电压信息并供应至所述运算设备。

Description

无人飞行物体及其控制装置
技术领域
本发明是涉及一种用于旋转叶片马达的控制装置，特别是关于具有所述控制装置及旋转叶片的无人飞行物体。
背景技术
近年来，被称为无人驾驶飞机的无人飞行物体的发展盛行，一般的无人飞行物体包含制备有多个旋转叶片的多轴器。例如，通过将轴呈放射状配置的多个旋转叶片的无人飞行物体。所述飞行物体在飞行时，例如上升/下降是通过增加/减少所述旋转叶片的转速进行、前进/后退是通过倾斜机体及增加/减少所述旋转叶片的转速而完成。以往，固定速度的旋转叶片经常被使用，右旋 /左旋交替排列，使得旋转的反作用力被抵消。
关于多个旋转叶片的平衡，一般而言，无人飞行物体配置有一种称为飞行控制器的装置，所述无人飞行物体由所述装置进行控制。每个旋转叶片的转速/旋转方向由所述飞行控制器给定，被给定的转速/旋转方向被传送至每个旋转叶片。所述旋转叶片的每一个与对一旋转叶片的马达供应电力的控制装置被设置在一起。被所述飞行控制器给定的每个旋转叶片的转速/旋转方向的指令被输入至与所述旋转叶片设置在一起的控制装置，因此，所述旋转叶片的供应电力被给定，以执行所述指令。依照这种方式，考虑到所述无人飞行物体的整体平衡，关于旋转每个所述旋转叶片的指令从所述飞行控制器发出，发出的指令被转换成通过与每个旋转叶片设置在一起的控制装置向每个旋转叶片供应的电力。
发明内容
技术问题
由于每个旋转叶片的动作变得不稳定，无人飞行物体可能会遭遇出乎意料的坠落及失去控制。对于无人飞行物体的进一步改进，需要理解这种不良状态的原因，并采取所需的措施。另外，为了将伴随坠落所造成的人与财产的损伤降至最低限度，当轻微的故障产生时，可以及早发现。再者，优选的自动执行尽可能避免碰撞的动作。由此可知，本发明后续将说明机器异常的原因，优选地，本发明的目的是提供一种具有预先防止坠落功能的控制装置以及一种具有所述控制装置的无人飞行物体。
技术方案
本发明的发明人进行深入的研究，并完成本发明的以下内容。
(1)一种由备置在具多个旋转叶片的无人飞行物体上的旋转叶片马达所使用的控制装置，所述控制装置是用以控制一个旋转叶片马达，所述控制装置具有一运算设备、一存储设备、一数据输出设备及一电压传感设备，所述运算设备包含：
(A)从所述控制装置的一外部接收对应控制所述旋转叶片马达的一控制内容，执行所述控制内容的一电力供应至所述旋转叶片马达，所述供应的电力的一信息存储在所述存储设备；(B)从所述电压传感设备接收一电压信息，并将所述电压信息存储在所述存储设备；(C)存储在所述存储设备的任何信息被配置形成，通过操作所述输出设备而输出至所述控制装置的外部；
在所述控制装置中：所述存储设备被配置从所述运算设备接收存储的所述电力的信息及所述电压信息；所述数据输出设备被配置从所述运算设备输出信息至所述控制装置的外部；所述电压传感设备被配置能够与所述控制装置的外部的一电源装置连接，从所述电源装置取得所述电压信息，及供应所述电压信息至所述运算设备。
(2)在上述(1)的控制装置中，所述控制装置还具有一异常显示设备，当所述运算设备从所述电压传感设备接收的电压信息与一预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送信号，使所述异常显示设备形成一异常显示。
(3)在上述(2)的控制装置中，当所述运算设备从所述电压传感设备接收的电压信息与所述预定的异常状态匹配时，供应一预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
(4)在上述(2)的控制装置中，所述控制装置还具有一电流传感设备，被配置在每一个预定时间取得所述旋转叶片马达的一驱动电流，并发送所述驱动电流的一数据至所述运算设备，所述运算设备将从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据存储至所述存储设备，而且当从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送一信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。
(5)在上述(4)的控制装置中，当所述运算设备从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据与所述预定的异常状态匹配时，供应一预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
(6)在上述(2)-(5)的控制装置中，此外，所述控制装置还具有一温度传感设备，被配置在每一个预定时间取得一外部空气的温度及/或所述运算设备附近的温度，并发送所述温度的数据至所述运算设备，当所述运算设备从所述温度传感设备接收的所述温度的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送一信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。
(7)在请求项6的控制装置中，当所述运算设备从所述温度传感设备接收的所述温度的数据与所述预定的异常状态匹配时，供应一预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
(8)在上述(1)-(7)的控制装置中，所述运算设备还包含：(D) 存储所述控制装置的一累积使用时间，当停止供应所述电力至所述旋转叶片马达的所述累积使用时间超过一预定时间时，将不供应所述电力至所述旋转叶片马达。
(9)一种无人飞行物体，具有如上述(1)-(8)的控制装置，且包含多个旋转叶片，所述多个旋转叶片分别逐一相对连接所述控制装置。
有益效果
根据本发明，由于通过所述运算设备的的每个数据是存储在所述存储设备中，有利于之后对故障模式的分析，此外，通过所述数据输出设备，对提取个人计算机的外部数据分析手段的数据也容易。根据本发明的一优选实施例，在每个数据产生异常时，通过快速显示所述异常并规划及早解决，根据另一优选实施例，在不失去整体平衡的情况降低特定的所述旋转叶片在异常时的输出，尽可能避免突然坠落及无法控制的状态。根据其他优选实施例，所述控制装置的总使用时间被记录，当所述控制装置的使用寿命即将结束，将无法在进行新的飞行，对此，将可明显降低对于所述控制装置在飞行时的使用寿命是否结束的关注。
附图说明
图1是根据本发明的无人飞行物体的一实施例的一示意图；
图2是根据本发明的控制装置的一示意图。
符号说明
10：控制装置
20：旋转叶片
30：轴
40：飞行控制器
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明进行详细地说明，其中的附图的态样仅作为示例，并不用以限定本发明。
图1是根据本发明的无人飞行物体的一实施例的一示意图。本发明的无人飞行物体，被配置为不需人员搭乘而是以遥控操作飞行，其具有至少二个旋转叶片。本发明中，假定所述旋转叶片的动力源有电力，通常电力在每个旋转叶片的附近备置的蓄电池 (未绘示)中。
如图1所示的无人飞行物体，具有：由中心呈放射状延伸的 4根轴30；每个轴30的前端备置有一旋转叶片20；分别与每个旋转叶片20设置在一起的多个控制装置10；及设置在中心的一飞行控制器40。多个所述旋转叶片20的数量有限制，所述无人飞行物体的结构没有特别限定，其中轴及飞行物体的数量优选为 4至10个。
所述飞行控制器40随时给定每个旋转叶片20的转速及旋转方向，所述旋转叶片20的转速及旋转方向是根据上述无人飞行物体预期的行进方向及速度由所述飞行控制器40计算。通过所述飞行控制器40计算出的每个旋转叶片20的转速及旋转方向随时传送至相应的每个旋转叶片20。所述传送是通过所述控制装置10完成。主要利用所述控制装置10将所述飞行控制器40计算出的转速及旋转方向的指令转换成提供所述旋转叶片20的驱动马达(未绘示)的供应电力。根据使用射频电波的遥控操作，以供所述飞行控制器40及操作者之间的交流。
在本发明中，所述控制装置10及所述旋转叶片20是一般1 对1的对应。具体而言，一个控制装置10被设置用以控制一个旋转叶片20。所述控制装置10与所述飞行控制器40的连接、所述控制装置10与所述旋转叶片20的连接没有特别限定，能够利用通信电缆，在附图中省略其说明。
图2是根据本发明的控制装置的一示意图。
本发明的控制装置具有一运算设备，如图2所示的运算设备假定为一中央处理器芯片11。所述运算设备若具有的功能，其形态没有特别限定，例如：CPU(中央处理器)、IC(芯片)、FPGA(可编程逻辑阵列)及ASIC(专用集成电路设计)。
所述运算设备执行的一功能：(A)从所述控制装置10的一外部接收对应控制的旋转叶片马达的一控制内容，执行所述控制内容的电力供应至所述旋转叶片马达，所述供应的电力的一信息存储在所述存储设备。“对应控制的旋转叶片马达”是供控制对象的旋转叶片20的驱动马达，所述控制内容是所述驱动马达如何被驱动的指令，具体而言，为所述旋转叶片20的转速及旋转方向，所述控制内容如下述，如图1所示，从所述飞行控制器40 接收所述控制内容。“从所述控制装置10的外部”的意思如下述，所述飞行控制器40存在于所述控制装置10的外部。此外，所述控制内容随时可转换，如所述旋转叶片20的转速及旋转方向的控制内容，转换变成给所述驱动马达的供应电力，具体的计算内容可适当地参照马达控制的现有技术。
由本发明可知，对所述旋转叶片20的驱动马达供应电力的信息存储在所述存储设备，“电力的信息”可以是对所述驱动马达供应的电流、电压值的时间变化，也可以是所述旋转叶片20 的转速及旋转方向的信息。所述信息优选是在预定时间内，例如每隔1至5秒被存储在所述存储设备中。
所述运算设备执行的另一功能：(B)从所述电压传感设备接收一电压信息，并将所述电压信息存储在所述存储设备中，所述功能主要是监看作为所述旋转叶片20的动力源的电池50(主要是蓄电池)的电压。所述电压传感设备能够与所述控制装置10的外部的电源装置(电池50)连接，并从所述电源装置取得所述电压信息(电压检测14)，接着将取得的所述电压信息提供给所述运算设备。所述电压信息优选为每隔预定时间提供，例如每隔1至5秒。检测出的电压值之后，优选地存储在所述存储设备中。随着所述电池50的电力消耗，被确定电压值降低，能估计所述电池 50的剩余量。所述电池50是由多个电池单元的集合体组成。若其中一个或以上的电池单元故障，所述电压值会急剧下降。因此，当所述电压值急剧下降，可明显推测所述电池单元在当时发生故障。在所述无人飞行物体的异常检验之后，要了解所述电池单元发生故障，所述电压信息的数据是有帮助的。所述电压传感设备的具体结构可适当地参考现有技术，例如：一电压测量器。
所述运算设备执行的又一功能：(C)存储在所述存储设备的任何信息被配置形成，通过操作所述输出设备而输出至所述控制装置的外部。如上所述，由非易失性存储器15构成的存储设备，可存储任何信息。所述信息可通过USB端子从数据输出端子取出，能够提供至个人计算机的外部端子60也是所述运算设备执行的一功能。
所述运算设备优选地执行的一功能：(D)存储所述控制装置的一累积使用时间，当停止供应所述电力至所述旋转叶片马达的所述累积使用时间超过一预定时间时，将不供应所述电力至所述旋转叶片马达。简单而言，若超出所述控制装置10的使用寿命，将禁止开始新的飞行。所述控制装置配备的各种电子组件也有使用寿命。当所述无人飞行物体在飞行的时候，所述控制装置10 快到达使用寿命会很危险。关于所述控制装置10的累积使用时间的“预定时间”，例如：能够飞行一次的时间优选地会减少所述控制装置10的使用寿命的时间。若所述累积使用时间超出预定时间，将禁止开始新的飞行。具体而言，终止对于停止的所述旋转叶片马达的电力供应，然而，即使所述无人飞行物体在飞行中达到“预定时间”，立即终止所述电力供应会引起所述无人飞行物体坠落并不适当。关于所述累积使用时间的存储、中断电力供应的判断电路可适当地参考在电路设计技术中的公知技术。
所述控制装置10具有一存储设备，如图2所示的态样，非易失性存储器15为所述存储设备，所述存储设备被配置用以从所述运算设备接收所存储的所述电力的信息及电压信息，所述存储设备的具体结构可适当地参考存储器技术。“电力的信息”可以是对所述驱动马达供应的电流、电压值的时间变化，也可以是所述旋转叶片20的转速及旋转方向的信息。所述信息优选地被存储作为每个预定时间间隔的数据(例如1至5秒)。通过参考所述数据之后，特别是飞行时间或特定的时间，能够掌握所述旋转叶片20的供应电力的实际情况，例如：故障模式的分析是有帮助的。
“电压信息”是通过所述电池50的电压检测14取得的电压值的信息。所述电压信息优选地以每隔预定时间(例如1至5秒) 的数据被存储，通过参照所述数据之后，如特定的飞行时间或特定的时间，而能够掌握所述电池50的状态(特别是故障状态)。
所述控制装置10具有一数据输出设备。所述数据输出设备可以是例如USB端子的数据输出端子16。所述数据输出设备被配置从所述运算设备输出信息至所述控制装置10的外部。具体而言，“控制装置10的外部”是例如个人计算机的外部终端60。所述数据输出设备可以是有线，也可以是无线。通过所述数据输出设备，所述控制装置10取得的各种数据及所述存储设备存储的各种数据被取出至外部，有利于对发生不好的情况时的检验。
所述控制装置10优选地具有一异常显示设备。此时，当所述运算设备从所述电压传感设备接收的电压信息与一预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送信号，使所述异常显示设备形成一异常显示。“预定的异常状态”是例如：接近所述电池50的使用寿命的电压值，例如：多个电池单元的一个或以上损害，即检测到电压在短时间急剧降低。所述异常显示设备可以是LED(Light Emitting Diode)，但并不局限在灯。
在所述电压传感设备检测出的电压信息与“预定的异常状态”匹配，所述运算设备优选地强制降低对所述旋转叶片马达的供应电力。即所述电池50的使用寿命及故障在观察之后被推算的情况下，对所述旋转叶片马达供应在不坠落情况的最低限度的电力。在这种情况下，所述运算设备优选地被配置从飞行控制器 40接收地控制内容，对所述旋转叶片马达供应预定电力。“预定电力”是例如所述旋转叶片20假定的在不坠落情况的最低限度的可被驱动的电力。
所述控制装置10优选地具有一电流传感设备。所述电流传感设备每隔预定时间，例如1至5秒取得所述旋转叶片马达的驱动电流。所取得的驱动电流的数据被传送至所述运算设备。所述电流传感设备例如由一传感电路13所构成，用以检测所述旋转叶片马达的驱动电流。其中，所述运算设备将从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据存储至所述存储设备。此外，当从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送一信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。“预定的异常状态”为例如所述旋转叶片马达的一部分遭受损害的情况可能产生的异常电流值。或者，负载电流的平均值异常的增加或降低也可以作为“预定的异常状态”。所述异常显示设备可以与显示所述电池50异常的异常显示设备共同使用，也可以在另一设备使用。
由所述电流传感设备所检测出的驱动电流信息与“预定的异常状态”匹配时，所述运算设备优选地强制降低对所述旋转叶片马达的供应电力，即所述旋转叶片马达在观察之后被推算的情况下，对所述旋转叶片马达供应在不坠落情况的最低限度的电力。在这种情况下，所述运算设备优选地被配置从飞行控制器40接收地控制内容，对所述旋转叶片马达供应预定电力。“预定电力”是例如所述旋转叶片20假定的在不坠落情况的最低限度的可被驱动的电力。
所述控制装置10优选地具有一温度传感设备17。所述温度传感设备17在每个预定时间，例如1至5秒，取得一外部空气的温度及设备附近的温度的一个或两者。所取得的所述温度的数据被发送至所述运算设备。所述温度传感设的具体结构可适当地参照温度观测手段的现有技术。“设备附近的温度”是以监测所述装置配置有CPU及马达控制电路的热失控为目的，为此目的，适当地测量附近的温度是很重要的。具体而言，例如：CPU及马达控制电路的温度。对此，所述运算设备优选地将从所述温度传感设备17接收的温度的数据存储在所述存储设备。当所述运算设备从所述温度传感设备接收的所述温度的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送一信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。“预定的异常状态”是例如外部气温异常在高值、低值，在所述运算设备附近所述运算设备故障如预期的高温。所述异常显示设备可以与其他所述信息(电流、电压等)的异常显示的异常显示设备共同使用，也可以在另一设备使用。
在所述温度传感设备17检测出的温度信息与上述“预定的异常状态”匹配时，所述运算设备优选地强制降低对所述旋转叶片马达的供应电力，即异常的外部气温及所述运算设备的热失控在观察之后被推算的情况下，对所述旋转叶片马达供应在不坠落情况的最低限度的电力。在这种情况下，所述运算设备优选地被配置从飞行控制器40接收地控制内容，对所述旋转叶片马达供应预定电力。“预定电力”是例如所述旋转叶片20假定的在不坠落情况的最低限度的可被驱动的电力。
本发明的一实施例为配置有上述控制装置10的无人飞行物体。其中，所述控制装置10及所述旋转叶片20通常一对一相对应。具体而言，一个控制装置10被配置用以控制一旋转叶片20。
所述无人飞行物体可设置有GPS设备。所述无人飞行物体可提供“返家功能”。“返家功能”为事先确定“家”的位置，且接收“家”的归返指令会自动定向至“家”的位置的功能。
产业上的利用可能性
根据本发明，由于所述无人飞行物体在飞行中的各种的数据被存储，较容易在发生异常之后进行检验，对于无人飞行物体的改进有很大的帮助。此外，在异常的数据被检测时，通过强制以低负荷旋转的方式驱动所述旋转叶片，用以防止意外坠落，尽量减少人员及财产的损害。

Claims (8)

1.一种由备置在具多个旋转叶片的无人飞行物体上的旋转叶片马达所使用的控制装置，其特征在于：
所述控制装置是用以控制一个旋转叶片马达；
所述控制装置具有运算设备、存储设备、数据输出设备及电压传感设备；及
所述运算设备包含：
(A)从所述控制装置的外部接收对应控制所述旋转叶片马达的控制内容，执行所述控制内容的电力供应至所述旋转叶片马达，供应的电力的信息存储在所述存储设备；
(B)从所述电压传感设备接收电压信息，并将所述电压信息存储在所述存储设备；及
(C)存储在所述存储设备的任何信息被配置形成，通过操作所述数据输出设备而输出至所述控制装置的外部；
在所述控制装置中：
所述存储设备被配置从所述运算设备接收存储的电力的信息及所述电压信息；
所述数据输出设备被配置从所述运算设备输出信息至所述控制装置的外部；及
所述电压传感设备被配置能够与所述控制装置的外部的电源装置连接，从所述电源装置取得所述电压信息，及供应所述电压信息至所述运算设备；
所述控制装置还具有异常显示设备，当所述运算设备从所述电压传感设备接收的电压信息与预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送信号，使所述异常显示设备形成异常显示。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：当所述运算设备从所述电压传感设备接收的电压信息与所述预定的异常状态匹配时，供应预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还具有电流传感设备，被配置在每一个预定时间取得所述旋转叶片马达的驱动电流，并发送所述驱动电流的数据至所述运算设备，所述运算设备将从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据存储至所述存储设备，而且当从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。
4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于：当所述运算设备从所述电流传感设备接收的驱动电流的数据与所述预定的异常状态匹配时，供应预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还具有温度传感设备，被配置在每一个预定时间取得外部空气的温度及/或所述运算设备附近的温度，并发送所述温度的数据至所述运算设备，当所述运算设备从所述温度传感设备接收的所述温度的数据与所述预定的异常状态匹配时，向所述异常显示设备发送信号，使所述异常显示设备形成所述异常显示。
6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于：当所述运算设备从所述温度传感设备接收的所述温度的数据与所述预定的异常状态匹配时，供应预定的电力至所述旋转叶片马达，并忽略所述(A)接收的控制内容。
7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述运算设备还包含：(D)存储所述控制装置的累积使用时间，当停止供应所述电力至所述旋转叶片马达的所述累积使用时间超过预定时间时，将不供应所述电力至所述旋转叶片马达。
8.一种无人飞行物体，其特征在于：具有如上述权利要求1至7任一项所述的控制装置，且包含多个旋转叶片，所述多个旋转叶片分别逐一相对连接所述控制装置。
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