[发明专利]一种嵌入式四轴飞行器实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是一种嵌入式四轴飞行器实验装置。

背景技术

智能嵌入式四轴飞行器是典型的嵌入式产品，其核心技术主要包括嵌入式技术、自动控制技术、计算机技术、飞行器飞行动力学、碟形飞行器半自主飞行控制系统。由于采用碟形飞行器，由于使用了多个旋翼，旋翼之间不仅存在特性差异，而且相互之间存在扰动，是一个极其发散的系统，因此在控制系统中同时引入角度传感器和角速率陀螺姿态稳定内回路，智能嵌入式四轴飞行器一方面具有多个旋翼，另一方面属于微型飞行器，与常规飞行器存在很大差异，而目前对低雷诺数下的微型飞行器尚无数学模型。

发明内容

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种嵌入式四轴飞行器实验装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种嵌入式四轴飞行器实验装置,包括飞行器、辅助配件和摇控器，所述飞行器包括第一控制电路板和四个用于垂直起降的旋翼，所述第一控制电路板包括微控制器、电源模块、角度传感器模块、角速度传感器模块、电动机驱动模块和无线接收模块，所述无线接模块、角度传感器模块、角速度传感器模块和电动机驱动模块均与微控制器 连接，所述电源模块分别为微控制器、角度传感器模块、角速度传感器模块、电动机驱动模块和无线接收模块提供电能；

所述遥控器包括第二控制电路板，所述第二控制电路板包括无线发射模块、显示屏、功能按键、指示灯、开关键和端口，所述飞行器与遥控器间通过无线发射模块和无线接收模块间无线通讯连接。

优选地，所述遥控器内还设置有电池组，所述电池组为第二控制电路板提供电源，所述第一控制电路板上还设置有、电动机总开关、第一调试口和第一下载口。

优选地，所述端口包括第二调试口、第二下载口和USB接口，所述辅助配件包括TTL串口、充电器和下载器。

由于采用上述技术方案，本发明存在多个旋翼,多个旋翼可以提升飞行器的起飞力,通过各旋翼间的调控,可确保飞行器的稳定性,另外飞行器的硬件微型,可以减轻飞行器自身重量，减少能源消耗，所以需要采用体积小，质量轻的元器件，并尽最大可能提高系统集成度,同时具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明的构示意图；

图2是本发明实施例的控制系统原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2所示,包括飞行器1、辅助配件和摇控器，所述飞行器1包括第一控制电路板2和四个用于垂直起降的旋翼3，所述第一控制电路板2包括微控制器4、电源模块5、角度传感器模块 6、角速度传感器模块7、电动机驱动模块8和无线接收模块9，所述无线接模块9、角度传感器模块6、角速度传感器模块7和电动机驱动模块8均与微控制器4连接。

微控制器4的主要功能是将接收到的遥控指令、角度信息、以及角速率信号，经PID及模糊控制运算，得出电动机驱动模块8控制率，以PWM的方式输出并驱动电机。由于飞行器空间有限，考虑到安装方便。

电源模块5分别为微控制器4、角度传感器模块6、角速度传感器模块7、电动机驱动模块8和无线接收模块9提供电能；主要提供的电压有2.5V,3.3V,5.0 V和7.5V,其中2.5V电压为信号放大器提供电源，3.3V为微控制器4提供电源，5.0V为角度传感器模块6和角速度传感器模块7及无线接收模块9提供电源，7.5V为电动机驱动模块8提供电源。

所述遥控器包括第二控制电路板，所述第二控制电路板包括无线发射模块、显示屏、功能按键、指示灯、开关键和端口，所述飞行器与遥控器间通过无线发射模块和无线接收模块9间无线通讯连接，其中显示屏可以显示模拟飞行界面，可显示出相关参数。

无线接收模块9主要用来实现人的遥操作，共有四个通道的信号，分别为飞行器1提供升降、前后飞、左右飞、及旋转指令。为了提高飞行器的智能度和可操作性，因此为飞行器安装角度传感器模块6作为姿态反馈传感器，通过角度传感器模块6采集到的角度信号，可以感知到飞行器1当前姿态，并与目标姿态比较，形成闭环控制。由于四桨碟形飞行器1是一个极其发散的系统，为提高其飞行稳定性，因此加入角速率陀螺反馈环。

进一步的，所述遥控器内还设置有电池组，所述电池组为第二控制电路板提供电源，所述第一控制电路板上还设置有电动机总开关、第一调试口和第一下载口；第一调试口和第一下载口用来传输数据。