CN111959769A - 一种通过气囊进行空中悬停的无人机和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过气囊进行空中悬停的无人机和控制方法，当无人机进行作业时，向位于无人机本体的正上方的气球充入低于空气密度的气体，并控制所述第一电机以使第一转轴转动，使气囊下沉并穿过植被开口，并向气囊充入空气，使气囊进行膨胀，以钩挂无人机本体下方的植被，以保证无人机不会被风吹走，也就是说，通过气球所提供的升力以及气囊与无人机本体下方的植被之间的钩挂，实现了无人机的悬停，此时，能降低或停止所述无人机本体的旋翼的转速以节省电量，实现了无人机的长时间的悬停，因此，有足够的悬停时间来使无人机完成作业，当完成作业时，将气囊进行放气以脱离与植被的钩挂，并启动旋翼且将气球进行放气，实现复飞。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种通过气囊进行空中悬停的无人机和控制方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机在国内外的各行业各领域当中会起到越来越重要的作用，具有广阔的应用前景，目前，由于无人机的蓄电池的电容量有限，导致无人机的续航时间段，当无人机在某一区域进行作业如拍摄作用时，须使无人机的旋翼持续转动，才能保证无人机在该区域进行悬停，并进行作业，但是由于旋翼持续转动，会使蓄电池中的电量持续减小，从而导致无人机不能进行长时间的停留，不能保证完成作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种通过气囊进行空中悬停的无人机和控制方法。
本发明的一种通过气囊进行空中悬停的无人机的技术方案如下：
包括无人机本体、识别装置和芯片，在所述无人机本体的正上方还设置有用于悬停的气球，在所述无人机本体的正下方还设置用于与植被钩挂的气囊，其中，充气后的所述气囊呈饼状；
所述气球与第一二位二通电磁阀的一端连接，所述第一二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气球还依次连接第二二位二通电磁阀和气瓶，其中，所述第一二位二通电磁阀、所述第二二位二通电磁阀和所述气瓶均固定在所述无人机本体上，且所述气瓶中所存储的气体的密度比空气的密度低；
所述气囊与软体的第一线状连接部的一端连接，所述第一线状连接部的另一端与所述无人机本体内的用于缠绕的第一转轴连接，所述第一转轴连接有第一电机；
所述识别装置用于采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊匹配的植被开口，所述植被开口为所述正下方的植被所形成的开口；
所述芯片用于：当所述识别装置检测到的所述正下方的植被存在与所述气囊匹配的植被开口时，控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊下沉并穿过所述植被开口，并控制与气囊连接的抽打气装置通过第一线状连接部对所述气囊进行充气，或当作业完成后，控制所述抽打气装置通过第一线状连接部对所述气囊进行放气；
所述芯片还用于控制所述第一二位二通电磁阀的打开或关闭，以及，控制所述第二二位二通电磁阀的打开或关闭。
本发明的一种通过气囊进行空中悬停的无人机的有益效果如下：
当无人机进行作业时，向位于无人机本体的正上方的气球充入低于空气密度的气体，并控制所述第一电机以使第一转轴转动，使气囊下沉并穿过植被开口，并向气囊充入空气，使气囊进行膨胀，以钩挂无人机本体下方的植被，以保证无人机不会被风吹走，也就是说，通过气球所提供的升力以及气囊与无人机本体下方的植被之间的钩挂，实现了无人机的悬停，此时，能降低或停止所述无人机本体的旋翼的转速以节省电量，实现了无人机的长时间的悬停，因此，有足够的悬停时间来使无人机完成作业，当完成作业时，将气囊进行放气以脱离与植被的钩挂，并启动旋翼且将气球进行放气，实现复飞。
在上述方案的基础上，本发明的一种通过气囊进行空中悬停的无人机还可以做如下改进。
进一步，所述第一线状连接部为硅胶气管或聚氨酯气管。
进一步，所述芯片还用于：当充气后的所述气囊与所述植被开口进行钩挂后，控制所述无人机本体的旋翼以提供预设阈值的升力，若充气后的所述气囊与所述植被开口保持钩挂，则调整转动所述无人机本体的旋翼的转速。
采用上述进一步方案的有益效果是：以保证充气后的气囊与植被开口之间有足够的力，进一步保证无人机不会被风吹走，当不能保持钩挂时，说明充气后的气囊与植被开口之间有没有足够的力，可更换其它的植被开口来实现无人机的悬停。
进一步，还包括托杆和固定所述无人机本体上的收纳室，所述收纳室内设有用于缠绕半刚性的第二线状连接部的第二转轴，所述第二转轴连接第二电机，所述托杆的两端分别连接所述第二线状连接部和所述气球；
所述芯片还用于控制所述第二电机以使第二转轴转动，使所述托杆将所述气球推出所述收纳室或/和将所述气球收入所述收纳室。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制第二转轴的转动，使托杆将所述气球推出收纳室或/和将所述气球收入收纳室，使本申请的无人机的结构更为紧凑。
进一步，所述识别装置具体用于获取所述正下方的植被所形成的至少一个开口，并用第一预设轮廓和第二预设轮廓分别与每个所述开口的第一轮廓进行比对，根据比对结果得到所述植被开口，其中，充气后的所述气囊在水平面上的投影为第一预设轮廓，放气后的所述气囊在水平面上的投影为第二预设轮廓，所述开口在水平面上的投影为第一轮廓。
进一步，所述抽打气装置为第三二位二通电磁阀和气泵，所述气囊与所述第三二位二通电磁阀的一端连接，所述第三二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气囊还与所述气泵的出气口连接，所述气泵的进气口与外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制所述气泵向所述气囊进行充气，或，控制第三二位二通电磁阀打开以对所述气囊进行放气。
进一步，所述抽打气装置为抽打两用气泵，所述抽打两用气泵固定所述无人机本体上，且所述抽打两用气泵的两端分别与所述气囊和外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制与所述抽打两用气泵对所述气囊进行充气或放气。
采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单，成本低。
进一步，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体上的激光雷达传感器获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
进一步，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体上的摄像头获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
本发明的一种实现无人机悬停的控制方法的技术方案如下：
应用于上述任一项所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，所述控制方法包括：
所述芯片控制所述识别装置采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊匹配的植被开口；
当所述识别装置检测到所述正下方的植被存在与所述气囊匹配的植被开口时，所述芯片控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊下沉并穿过所述植被开口，并控制所述抽打气装置通过第一线状连接部对所述气囊进行充气，并控制所述第二二位二通电磁阀打开，以使所述气瓶向所述气球进行充气。
本发明的一种实现无人机悬停的控制方法的有益效果如下：
当无人机进行作业时，向位于无人机本体的正上方的气球充入低于空气密度的气体，并控制所述第一电机以使第一转轴转动，使气囊下沉并穿过植被开口，并向气囊充入空气，使气囊进行膨胀，以钩挂无人机本体下方的植被，以保证无人机不会被风吹走，也就是说，通过气球所提供的升力以及气囊与无人机本体下方的植被之间的钩挂，实现了无人机的悬停，此时，能降低或停止所述无人机本体的旋翼的转速以节省电量，实现了无人机的长时间的悬停，因此，有足够的悬停时间来使无人机完成作业，当完成作业时，将气囊进行放气以脱离与植被的钩挂，并启动旋翼且将气球进行放气，实现复飞。
附图说明
图1为本发明实施例的一种通过气囊进行空中悬停的无人机的结构示意图；
图2为第一二位二通电磁阀的结构示意图；
图3为第一轮廓、第一预设轮廓和第二预设轮廓的示意图；
图4为本发明实施例的一种实现无人机悬停的控制方法的流程示意图；
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种通过气囊3进行空中悬停的无人机，包括无人机本体1、识别装置和芯片，在所述无人机本体1的正上方还设置有用于悬停的气球2，在所述无人机本体1的正下方还设置用于与植被钩挂的气囊3，充气后的所述气囊3呈饼状；
所述气球2与第一二位二通电磁阀的一端连接，所述第一二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气球2还依次连接第二二位二通电磁阀和气瓶，其中，所述第一二位二通电磁阀、所述第二二位二通电磁阀和所述气瓶均固定在所述无人机本体1上，且所述气瓶中所存储的气体的密度比空气的密度低；
所述气囊3与软体的第一线状连接部5的一端连接，所述第一线状连接部5的另一端与所述无人机本体1内的用于缠绕的第一转轴连接，所述第一转轴连接有第一电机；
所述识别装置用于采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊3匹配的植被开口，所述植被开口为所述正下方的植被所形成的开口；
所述芯片用于：当所述识别装置检测到的所述正下方的植被存在与所述气囊3匹配的植被开口时，控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊3下沉并穿过所述植被开口，并控制与气囊3连接的抽打气装置通过第一线状连接部5对所述气囊3进行充气，或当作业完成后，控制所述抽打气装置通过第一线状连接部5对所述气囊3进行放气；
所述芯片还用于控制所述第一二位二通电磁阀的打开或关闭，以及，控制所述第二二位二通电磁阀的打开或关闭。
当无人机进行作业时，向位于无人机本体1的正上方的气球2充入低于空气密度的气体，并控制所述第一电机以使第一转轴转动，使气囊3下沉并穿过植被开口，并向气囊3充入空气，使气囊3进行膨胀，以保证无人机不会被风吹走，也就是说，通过气球2所提供的升力以及气囊3与无人机本体1下方的植被如树枝4等之间的钩挂，实现了无人机的悬停，此时，能降低或停止所述无人机本体1的旋翼的转速以节省电量，实现了无人机的长时间的悬停，因此，有足够的悬停时间来使无人机完成作业，当完成作业时，将气囊3进行放气以脱离与植被的钩挂，并启动旋翼且将气球2进行放气，实现复飞，其中，无人机本体1指现有的各种型号的无人机。
其中，气囊3的内部沿第一线状连接部的方向上即竖直方向设有金属材料或工程塑料制成的支撑杆，保证充气后的气囊3呈饼状从而增大充气后的气囊3的面积，以便于与植被开口进行钩挂，在图1中用实线表示未充气时的气囊3，用虚线表示充气后的气囊3。
其中，第一二位二通电磁阀可选用二位二通常闭电磁阀或二位二通常开电磁阀，以第一二位二通电磁阀可选用二位二通常闭电磁阀为例进行说明，其结构，如图2所示，具有第一开口7和第二开口8，内部设有滑块6，在未对二位二通常闭电磁阀的滑块6施力时，由于滑块6的阻挡，使第一开口7和第二开口8之间不为通路，即二位二通常闭电磁阀的状态为关闭，当对二位二通常闭电磁阀的滑块6施力后，滑块6移动，使第一开口7和第二开口8之间为通路，即打开二位二通常闭电磁阀；
可以理解的是：当第一二位二通电磁阀为二位二通常开电磁阀时，在未对二位二通常开电磁阀的滑块6施力时，第一开口7和第二开口8之间为通路，即二位二通常闭电磁阀的状态为打开，当对二位二通常闭电磁阀的滑块6施力后，滑块6移动，由于滑块6的阻挡，使第一开口7和第二开口8之间不为通路，即关闭二位二通常闭电磁阀，其中，第二二位二通电磁阀也可选用二位二通常闭电磁阀或二位二通常开电磁阀。
以第一二位二通电磁阀为二位二通常闭电磁阀以及第二二位二通电磁阀也选用二位二通常闭电磁阀为例进行说明：
1)控制第二二位二通电磁阀打开，并控制第一二位二通电磁阀关闭以防止漏气，由于气瓶中的气压要大于外部环境中大气压，则气瓶中的气体会充入气球2中，实现对气球2进行充气，当气球2中的气压达到第一预设压强阈值时后，控制第二二位二通电磁阀关闭，停止充气，其中，可在气球2内设置压力传感器，实时监测气球2中的气压，或，预设第一充气时间，如预设第一充气时间为1分钟、3分钟等，从控制第二二位二通电磁阀打开的同时，开始计时，当计时时间达到1分钟、3分钟等时，停止充气；
2)控制第一二位二通电磁阀打开，由于第一二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，则气球2中的气体会自动泄露至外部环境中，以实现对气球2的放气；
可以理解的是：气瓶中的气体可选用氦气、氢气、氩气等，也可为多种密度比空气小的气体的混合气体，且，第一二位二通电磁阀、所述第二二位二通电磁阀和所述气瓶均可通过螺纹固定方式固定在所述无人机本体1上，其中，第一二位二通电磁阀的两端、第二二位二通电磁阀的两端均可先分别连接硅胶气管，然后通过硅胶气管来连接气球2和气瓶。
其中，第一线状连接部5为硅胶气管或聚氨酯气管，硅胶气管或聚氨酯气管的长度可根据实际情况进行调整，以第一线状连接部5为硅胶气管为例进行说明，可通过胶粘或热接的方式将硅胶气管的一端与第一转轴连接，其中，通过螺纹固定方式或焊接方式使第一转轴连接第一电机，第一电机为步进电机或伺服电机，通过控制第一电机的转动，实现第一转轴的转动，那么：
1)气囊3与植被开口进行钩挂的具体实现方式为：通过控制第一电机转动，使第一转轴同步进行转动，使缠绕在第一转轴的硅胶气管松动，并在气囊3的重力作用下，使硅胶气管在竖直方向上伸直，以便于气囊3下沉并穿过植被开口进行钩挂；
2)气囊3与植被开口之间的钩挂进行脱离的具体实现方式为：通过控制第一电机转动，使第一转轴同步进行转动，使硅胶气管缠绕在第一转轴上，同时，带动已放气的气囊3上升，使气囊3脱离与植被开口之间的钩挂。可以理解的是，抽打气装置可通过另外一段硅胶气管或聚氨酯气管与所述第一线状连接部5进行连通，以便于对气囊3进行充气。
较优地，在上述技术方案中，所述芯片还用于：当充气后的所述气囊3与所述植被开口进行钩挂后，控制所述无人机本体1的旋翼以提供预设阈值的升力，若充气后的所述气囊3与所述植被开口保持钩挂，则调整转动所述无人机本体1的旋翼的转速。
以保证充气后的气囊3与植被开口之间有足够的力，进一步保证无人机不会被风吹走，当不能保持钩挂时，说明充气后的气囊3与植被开口之间有没有足够的力，可更换其它的植被开口来实现无人机的悬停。
其中，可以理解的是，由于气球2提供升力，此时可降低或停止无人机本体的旋翼的转速以节省电量。
其中，由于影响无人机本体1的升力的因素如旋翼的转速、飞行角度等已为本领域技术人员所悉知，能精确计算出无人机本体1的升力，且可通过在每个旋翼上述设置传感器，以获取每个旋翼的升力，从而得到无人机本体1的升力，具体地：
1)在每个旋翼的下方且在无人机本体1上设置压电传感器，当旋翼在转动时，会产生向下的作用力，此时，该作用力会使压电传感器产生一个电信号，通过对电信号进行分析，得到每个旋翼的升力，且可在应用压电传感器之前，可通过多次对比实验，精确得到压力传感器所返回的电信号与升力之间的函数关系，当使用压电传感器时，可通过该函数关系精确得到每个旋翼的升力，进而得到无人机本体1的升力；
2)可在旋翼的下方且在无人机本体1上设置一个高精度压力传感器，如精确度为±0.05％FS、±0.025％FS等，当旋翼在转动时，会产生向下的作用力，通过高精度压力传感器能精确得到每个旋翼的升力，进而得到无人机本体1的升力；
3)可使用AERS-Midwest公司所研制的轻型压力传感器,监控流过无人机的旋翼的气流，计算出每个旋翼的升力，进而得到无人机本体1的升力。
较优地，在上述技术方案中，还包括托杆和固定所述无人机本体1上的收纳室，所述收纳室内设有用于缠绕半刚性的第二线状连接部的第二转轴，所述第二转轴连接第二电机，所述托杆的两端分别连接所述第二线状连接部和所述气球2；
所述芯片还用于控制所述第二电机以使第二转轴转动，使所述托杆将所述气球2推出所述收纳室或/和将所述气球2收入所述收纳室。
通过控制第二转轴的转动，使托杆将所述气球2推出收纳室或/和将所述气球2收入收纳室，使本申请的无人机的结构更为紧凑。
其中，半刚性的第二线状连接部可选用钢丝或平面涡卷弹簧等，其中，第二线状连接部之间与托杆之间可通过胶粘或热接方式进行固定，以第二线状连接部为钢丝为例进行说明，可通过焊接方式将钢丝的一端与第二转轴连接，其中，通过螺纹固定方式或焊接方式使第二转轴连接第二电机，第二电机为步进电机或伺服电机，通过控制第二电机的转动，实现第二转轴的转动，那么：
1)将气球2推出收纳室的具体方式为：通过控制第二电机转动，使第二转轴同步进行转动，使缠绕在第二转轴的钢丝松动，由于钢丝具有半刚性会推动托杆，以将所述气球2推出收纳室；
2)将气球2收回收纳室的具体方式为：通过控制第二电机转动，使第二转轴同步进行转动，使钢丝缠绕在第二转轴上，同时，带动托杆，以将气球2收回收纳室。
其中，收纳室可用4个非金属板或金属板合围而成，并将通过热接方式、螺纹固定方式固定在无人机本体1的正上方，然后在相对设置的两个非金属板或金属板之间设置第二转轴。可以理解的是：第二电机可设置在收纳室内或设置在收纳室之外，可通过螺纹固定方式将第二电机固定在非金属板或金属板上，或固定在无人机本体1上。
较优地，在上述技术方案中，所述识别装置具体用于获取所述正下方的植被所形成的至少一个开口，并用第一预设轮廓10和第二预设轮廓11分别与每个所述开口的第一轮廓9进行比对，根据比对结果得到所述植被开口，其中，充气后的所述气囊3在水平面上的投影为第一预设轮廓10，放气后的所述气囊3在水平面上的投影为第二预设轮廓11，所述开口在水平面上的投影为第一轮廓9，具体地：
如图3所示，正下方的植被所形成的开口可理解为：如图3所示，以植被中的三个树枝4为例进行说明，那么按照分别按照树枝4的最末端的点形成一个圆，即三点形成一个第一圆，则第一圆即为这三个树枝4所形成的开口，且由于该第一圆在水平面上的投影也是相同大小的圆，则可认为第一圆为第一轮廓9，由于充气后的气囊3为饼状，那么充气后的气囊3在水平面上投影后所形成的第一预设轮廓10为第二圆，放气后的气球2在水平面上投影后所形成的第二预设轮廓11可为第三圆或不规则形状，那么：
当对比结果为：第一圆能完全覆盖第三圆或不规则形状，以及，第二圆能完全覆盖第一圆，则第一圆即这三个树枝4所形成的开口为植被开口，因为：由于第一圆能完全覆盖第三圆或不规则形状，则保证未充气的气囊3能穿过第一圆，且由于第二圆能完全覆盖第一圆，则保证充气的气囊3能与植被开口进行钩挂。
其中，当存在多个树枝4时，也可按照上述方式获取第一轮廓9，并分别与第一预设轮廓10和第二预设轮廓11进行比较，由此得到对比结果，再根据比较结果确认植被开口。
其中，可以理解的是，当气囊3与该植被开口进行钩挂后，控制所述无人机本体1的旋翼以提供预设阈值的升力，若充气后的所述气囊3与所述植被开口保持钩挂，则停止转动所述无人机本体1的旋翼，以保证充气后的气囊3与植被开口之间有足够的力，进一步保证无人机不会被风吹走，当不能保持钩挂时，说明充气后的气囊3与植被开口之间有没有足够的力，可更换其它的植被开口来实现无人机的悬停。
较优地，在上述技术方案中，所述抽打气装置为第三二位二通电磁阀和气泵，所述气囊3与所述第三二位二通电磁阀的一端连接，所述第三二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气囊3还与所述气泵的出气口连接，所述气泵的进气口与外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制所述气泵向所述气囊3进行充气，或，控制第三二位二通电磁阀打开以对所述气囊3进行放气。
其中，第三二位二通电磁阀参考第一二位二通电磁阀或第一二位二通电磁阀，在此不做赘述，那么：
1)控制第三二位二通电磁阀关闭，以防止气囊3漏气，气泵可通过另外一段硅胶气管或聚氨酯气管与第一线状连接部5进行连通，然后控制所述气泵向所述气囊3进行充气，当气囊3中的气压达到第二预设压强阈值时后，控制气泵停止向气囊3充气，其中，可在气囊3中设置压力传感器，实时监测气囊3中的气压，或，预设第二充气时间，如第二充气时间为1分钟、3分钟等，从控制控制气泵停止向气囊3充气的同时，开始计时，当计时时间达到1分钟、3分钟等时，停止充气；
2)控制第三二位二通电磁阀打开，由于第三二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，则气囊3中的气体会自动泄露至外部环境中，以实现对气囊3的放气；其中，气泵首先连接硅胶气管，然后通过硅胶气管来连接气囊3。
较优地，在上述技术方案中，所述抽打气装置为抽打两用气泵，所述抽打两用气泵固定所述无人机本体1上，且所述抽打两用气泵的两端分别与所述气囊3和外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制与所述抽打两用气泵对所述气囊3进行充气或放气，具体地：
抽打两用气泵可通过另外一段硅胶气管或聚氨酯气管与第一线状连接部5进行连通，当抽气时，控制抽打两用气泵将气囊3中的空气抽出至外部环境中，当充气时，将外部环境中的空气充至气囊3中。
较优地，在上述技术方案中，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体1上的激光雷达传感器获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
通过在无人机本体1上安装激光雷达传感器，识别装置能实时获取通过激光雷达传感器所采集的正下方的植被的激光雷达点云，众所周知，激光雷达点云是一组三维坐标数据，具体地：
根据三维坐标数据获取三个树枝4的最末端的点对应的三维坐标，分别为(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)，那么忽略掉其z轴的坐标值，得到三个点的坐标分别为：(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)，根据(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)即可得到第一圆；
其中，可以理解的是，可对Z1、Z2和Z3设置范围阈值，以提高获取植被开口的效率，例如，可将范围阈值设置为0.05m，若Z1＝2m、Z2＝2.01m、Z3＝2.02m，则Z3-Z2＝0.02m，即Z1、Z2和Z3之间的最大偏差为0.02m，小于0.05m，则再进行处理得到对比结果；若Z1、Z2和Z3之间的最大偏差大于范围阈值时，此时会导致无人机悬停后为倾斜状态，不利于进行作业，也就是首，若Z1、Z2和Z3之间的最大偏差大于范围阈值时则重新选择开口，再与范围阈值进行比较。
较优地，在上述技术方案中，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体1上的摄像头获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
通过摄像头从不同角度拍摄包含正下方的植被的照片，然后根据多个照片计算出正下方的植被的三维坐标数据，具体计算过程为常规技术手段，在此不做赘述，然后参考上述方式得到正下方的植被所形成的至少一个开口。
如图4所示，本发明实施例的一种实现无人机悬停的控制方法，应用于上述任一实施例中所述的一种通过气囊3进行空中悬停的无人机，所述所述控制方法包括：
S1、所述芯片控制所述识别装置采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊3匹配的植被开口；
S2、当所述识别装置检测到所述正下方的植被存在与所述气囊3匹配的植被开口时，所述芯片控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊3下沉并穿过所述植被开口，并控制所述抽打气装置通过第一线状连接部5对所述气囊3进行充气，并控制所述第二二位二通电磁阀打开，以使所述气瓶向所述气球2进行充气。
当无人机进行作业时，向位于无人机本体1的正上方的气球2充入低于空气密度的气体，并控制所述第一电机以使第一转轴转动，使气囊3下沉并穿过植被开口，并向气囊3充入空气，使气囊3进行膨胀，以保证无人机不会被风吹走，也就是说，通过气球2所提供的升力以及气囊3与无人机本体1下方的植被如树枝4等之间的钩挂，实现了无人机的悬停，此时，能降低或停止所述无人机本体的旋翼的转速以节省电量，实现了无人机的长时间的悬停，因此，有足够的悬停时间来使无人机完成作业，当完成作业时，将气囊3进行放气以脱离与植被的钩挂，并启动旋翼且将气球2进行放气，实现复飞。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，包括无人机本体(1)、识别装置和芯片，在所述无人机本体(1)的正上方还设置有用于悬停的气球(2)，在所述无人机本体(1)的正下方还设置用于与植被钩挂的气囊(3)，其中，充气后的所述气囊(3)呈饼状；
所述气球(2)与第一二位二通电磁阀的一端连接，所述第一二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气球(2)还依次连接第二二位二通电磁阀和气瓶，其中，所述第一二位二通电磁阀、所述第二二位二通电磁阀和所述气瓶均固定在所述无人机本体(1)上，且所述气瓶中所存储的气体的密度比空气的密度低；
所述气囊(3)与软体的第一线状连接部(5)的一端连接，所述第一线状连接部(5)的另一端与所述无人机本体(1)内的用于缠绕的第一转轴连接，所述第一转轴连接有第一电机；
所述识别装置用于采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊(3)匹配的植被开口，所述植被开口为所述正下方的植被所形成的开口；
所述芯片用于：当所述识别装置检测到的所述正下方的植被存在与所述气囊(3)匹配的植被开口时，控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊(3)下沉并穿过所述植被开口，并控制与气囊(3)连接的抽打气装置通过第一线状连接部(5)对所述气囊(3)进行充气，或当作业完成后，控制所述抽打气装置通过第一线状连接部(5)对所述气囊(3)进行放气；
所述芯片还用于控制所述第一二位二通电磁阀的打开或关闭，以及，控制所述第二二位二通电磁阀的打开或关闭。
2.根据权利要求1所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述第一线状连接部(5)为硅胶气管或聚氨酯气管。
3.根据权利要求2所述的通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述芯片还用于：当充气后的所述气囊(3)与所述植被开口进行钩挂后，控制所述无人机本体(1)的旋翼以提供预设阈值的升力，若充气后的所述气囊(3)与所述植被开口保持钩挂，则调整所述无人机本体(1)的旋翼的转速。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，还包括托杆和固定所述无人机本体(1)上的收纳室，所述收纳室内设有用于缠绕半刚性的第二线状连接部的第二转轴，所述第二转轴连接第二电机，所述托杆的两端分别连接所述第二线状连接部和所述气球(2)；
所述芯片还用于控制所述第二电机以使第二转轴转动，使所述托杆将所述气球(2)推出所述收纳室或/和将所述气球(2)收入所述收纳室。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述识别装置具体用于获取所述正下方的植被所形成的至少一个开口，并用第一预设轮廓(10)和第二预设轮廓(11)分别与每个所述开口的第一轮廓(9)进行比对，根据比对结果得到所述植被开口，其中，充气后的所述气囊(3)在水平面上的投影为第一预设轮廓(10)，放气后的所述气囊(3)在水平面上的投影为第二预设轮廓(11)，所述开口在水平面上的投影为第一轮廓(9)。
6.根据权利要求4所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述抽打气装置为第三二位二通电磁阀和气泵，所述气囊(3)与所述第三二位二通电磁阀的一端连接，所述第三二位二通电磁阀的另一端与外部环境连通，所述气囊(3)还与所述气泵的出气口连接，所述气泵的进气口与外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制所述气泵向所述气囊(3)进行充气，或，控制第三二位二通电磁阀打开以对所述气囊(3)进行放气。
7.根据权利要求4所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述抽打气装置为抽打两用气泵，所述抽打两用气泵固定所述无人机本体(1)上，且所述抽打两用气泵的两端分别与所述气囊(3)和外部环境连通；
所述芯片具体用于：控制与所述抽打两用气泵对所述气囊(3)进行充气或放气。
8.根据权利要求5所述所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体(1)上的激光雷达传感器获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
9.根据权利要求5所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，其特征在于，所述识别装置具体用于：通过设置在无人机本体(1)上的摄像头获取正下方的植被的三维坐标数据，并根据所述三维坐标数据得到所述正下方的植被所形成的至少一个开口。
10.一种实现无人机悬停的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的一种通过气囊进行空中悬停的无人机，所述控制方法包括：
所述芯片控制所述识别装置采集并检测正下方的植被是否存在与所述气囊(3)匹配的植被开口；
当所述识别装置检测到所述正下方的植被存在与所述气囊(3)匹配的植被开口时，所述芯片控制所述第一电机以使所述第一转轴转动，使所述气囊(3)下沉并穿过所述植被开口，并控制所述抽打气装置通过第一线状连接部(5)对所述气囊(3)进行充气，并控制所述第二二位二通电磁阀打开，以使所述气瓶向所述气球(2)进行充气。
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Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3241145A (en) * | 1963-07-03 | 1966-03-15 | Us Industries Inc | Tethered hovering communication platform with composite tethering cable used for microwave and power trans-mission |
| EP0023843A2 (en) * | 1979-08-06 | 1981-02-11 | Frederick Ferguson | Aircraft having buoyant gas balloon |
| US4482110A (en) * | 1978-05-30 | 1984-11-13 | International Cyclo-Crane Licensing, A Virginia Partnership | Cyclorotor composite aircraft |
| JP2005271831A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 浮揚ガスを用いた無人飛行体 |
| CN102390518A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-03-28 | 胡书彬 | 高空悬停消防救援气球平台*** |
| US20120091259A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-04-19 | John William Morris | Towable air vehicle |
| CN102745347A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-24 | 西北工业大学 | 一种引射增稳的充气减速伞 |
| EP2774838A2 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-10 | The Boeing Company | Autonomous aircraft |
| JP2015059754A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | 株式会社日立製作所 | 気球型遠隔計測システム |
| CN204489202U (zh) * | 2015-03-30 | 2015-07-22 | 郑州电力高等专科学校 | 高空对地鸟瞰遥控照相*** |
| CN204507251U (zh) * | 2015-02-12 | 2015-07-29 | 中电科（德阳广汉）特种飞机***工程有限公司 | 一种旋翼与气球复合式飞行器 |
| CN106114811A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-11-16 | 无锡信大气象传感网科技有限公司 | 一种探空气球 |
| CN206068121U (zh) * | 2016-10-09 | 2017-04-05 | 华北水利水电大学 | 一种能够长时间置空的信息采集及监控装置 |
| CN106882395A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-23 | 张宏 | 飞机可浮式助降器 |
| JP2017165195A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 三菱電機株式会社 | 無人航空機補助装置および無人航空機 |
| CN108146634A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 北京化工大学 | 一种基于地面站和氦气球的无人机航母 |
| CN109229383A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-18 | 中国特种飞行器研究所 | 一种新型系留无人机 |
| US20190030447A1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-01-31 | Brian Zima | Lighter Than Air Hovering Drone |
-
2020
- 2020-07-09 CN CN202010656401.8A patent/CN111959769B/zh active Active
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3241145A (en) * | 1963-07-03 | 1966-03-15 | Us Industries Inc | Tethered hovering communication platform with composite tethering cable used for microwave and power trans-mission |
| US4482110A (en) * | 1978-05-30 | 1984-11-13 | International Cyclo-Crane Licensing, A Virginia Partnership | Cyclorotor composite aircraft |
| EP0023843A2 (en) * | 1979-08-06 | 1981-02-11 | Frederick Ferguson | Aircraft having buoyant gas balloon |
| JP2005271831A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 浮揚ガスを用いた無人飛行体 |
| US20120091259A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-04-19 | John William Morris | Towable air vehicle |
| CN102390518A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-03-28 | 胡书彬 | 高空悬停消防救援气球平台*** |
| CN102745347A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-24 | 西北工业大学 | 一种引射增稳的充气减速伞 |
| EP2774838A2 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-10 | The Boeing Company | Autonomous aircraft |
| JP2015059754A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | 株式会社日立製作所 | 気球型遠隔計測システム |
| CN204507251U (zh) * | 2015-02-12 | 2015-07-29 | 中电科（德阳广汉）特种飞机***工程有限公司 | 一种旋翼与气球复合式飞行器 |
| CN204489202U (zh) * | 2015-03-30 | 2015-07-22 | 郑州电力高等专科学校 | 高空对地鸟瞰遥控照相*** |
| JP2017165195A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 三菱電機株式会社 | 無人航空機補助装置および無人航空機 |
| CN106114811A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-11-16 | 无锡信大气象传感网科技有限公司 | 一种探空气球 |
| CN206068121U (zh) * | 2016-10-09 | 2017-04-05 | 华北水利水电大学 | 一种能够长时间置空的信息采集及监控装置 |
| CN108146634A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 北京化工大学 | 一种基于地面站和氦气球的无人机航母 |
| CN106882395A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-23 | 张宏 | 飞机可浮式助降器 |
| US20190030447A1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-01-31 | Brian Zima | Lighter Than Air Hovering Drone |
| CN109229383A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-18 | 中国特种飞行器研究所 | 一种新型系留无人机 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 晏磊;廖小罕;周成虎;樊邦奎;龚健雅;崔鹏;郑玉权;谭翔;: "中国无人机遥感技术突破与产业发展综述", 地球信息科学学报, no. 04, 24 April 2019 (2019-04-24), pages 476 - 495 * |
| 杨占锋;鹿麟;李浩: "系留气球自动解系控制技术研究", 机械与电子, no. 010, 31 December 2019 (2019-12-31), pages 33 - 36 * |
| 陈毅豪;冷俊男;: "一种氦气球无人机的设计", 湖北农机化, no. 11, 15 June 2020 (2020-06-15), pages 101 - 102 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111959769B (zh) | 2024-04-30 |
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