[发明专利]一种切割无人机姿态稳定机构及其控制方法

权利要求书

1.一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：包括：

上连接框，用于与无人机机身连接，在上连接框下部设置一个连接吊耳，通过连接吊耳吊装稳定机构主体；

下配重机构，用于连接配重，在下配重机构底部设置有用于采集配重部分加速度的加速度传感器和相对地面角度的方向传感器；

稳定驱动机构，连接于上连接框与下配重机构之间，包括绕X轴旋转驱动器、绕Y轴旋转驱动器，其中所述绕X轴旋转驱动器包括一个X轴旋转框，在X轴旋转框内设置有Y轴旋转驱动器，Y轴旋转驱动器包括一个位于X轴旋转框内的支撑块，支撑块与X轴旋转框之间转动连接；其中在X轴旋转框内设置有至少N组第一旋转驱动器，相邻第一旋转驱动器之间的夹角至多为180°，通过第一旋转驱动器驱动支撑块相对X轴旋转框旋转；在所述支撑块内设置有一个轴线垂直于支撑块轴线的旋转柱；Y轴旋转驱动器还包括一个转动连接于旋转柱外部的Y轴旋转框，在旋转柱内设置有至少两组第二旋转驱动器，相邻两组第二旋转驱动器的夹角至多为180°，通过第二旋转驱动器驱动旋转柱相对Y轴旋转框旋转；Y轴旋转框与上连接框固定连接，X轴旋转框与配重机构固定连接；

在所述无人机机身内内置有反馈控制器，反馈控制器通过收集无人机机身的摆动角度和摆动加速度控制X轴旋转驱动器和Y轴旋转驱动器进行旋转，使得下配重机构可以产生一个与无人机机身摆动角度和摆动加速度相反的重力分力，保证无人机的飞行稳定，配重机构的摆动速度和摆动加速度通过配重底部的加速度传感器和方向传感器进行采集。

2.如权利要求1所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：在所述X轴旋转框内壁设置有一个环形的支撑圈，支撑圈朝向X轴旋转框内壁凸起，在支撑块的环形外壁设置有一个环形的滑动圈，滑动圈表面设置有一个环形的滑动槽，支撑圈的内圆嵌入到支撑圈中。

3.如权利要求1所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：所述第一旋转驱动器包括N个内嵌于X轴旋转框内壁的第一驱动辊，其中N≥1，第一驱动辊上同轴固定有一根旋转轴，旋转轴通过传动齿轮组连接到一个内装于X轴旋转框中的第一减速电机的驱动轴上；在所述支撑块的外壁上同轴设置有N个环形的第一齿环，第一齿环与第一驱动辊之间齿轮啮合连接。

4.如权利要求1所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：所述旋转柱上加工有一个圆心在旋转柱轴线上的滑动槽，在所述Y轴旋转框的内壁上设置有嵌入到滑动槽内的凸起片，通过凸起片与滑动槽的嵌接实现旋转柱与Y轴旋转框的转动连接。

5.如权利要求1所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：所述第二旋转驱动器包括N个内嵌于旋转柱内部的第二驱动辊，其中N≥1，第二驱动辊连接到第二减速电机上；所述Y轴旋转框的内壁设置有一个环形的第二齿环，第二齿环与第二驱动辊之间啮合连接。

6.如权利要求1所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：所述下配重机构包括一个连接于X轴旋转框下的下储水箱，下储水箱的底部为开口结构，并设置一个密封盖，在密封盖的中部设置有一个连接栓，连接栓的端部通过螺纹连接到下储水箱内部的封闭端；通过连接栓在下储水箱内部设置有一个多孔结构的第一储水块，在密封盖内还设置有流动孔，流动孔上连接有流动管；下配重机构还配套有一组连接于上连接框上的上储水箱，在上储水箱内设置有一个多孔结构的第二储水块；上储水箱通过一个转接架连接到上连接框上，所述转接架内设置有一个驱动泵，驱动泵的一端连接到上储水箱的底部，另一端连接到流动管上。

7.如权利要求6所述的一种切割无人机姿态稳定机构，其特征是：所述第一储水块和第二储水块均包括若干层储水层，每层储水层由若干个塑料薄管阵列固定而成，相邻两个储水层之间的塑料薄管错列布置。

8.一种如权利要求6所述的切割无人机姿态稳定机构的控制方法：其特征是：起始状态下，通过驱动泵，将下储水箱中的配重液体吸入到上储水箱中，通过增大无人机自身的重量提高无人机的惯性，提高切割步骤时的冲击力，在无人机飞向树枝或者果实进行切割时，会因为旋翼打击树枝或者果实而产生一个反向作用力，此时可以通过无人机机身内的反馈控制器采集当前无人机摆动角度和摆动加速度的数据，并记录无人机在无人机标准方向的X轴的摆动角度为X、Y轴的摆动角度为Y，X轴方向的加速度为X’,Y轴方向的加速度为Y’;随后通过驱动泵将上储水箱中的配重液体排入到下储水箱中，通过降低无人机机身的重量降低机身反弹时的惯性，同时提升底部配重的重量以提高配重摆动时的惯性，反馈控制器驱动第一旋转驱动器和第二旋转驱动器运动，并令第一旋转驱动器和第二旋转驱动器加速旋转，直到下配重机构的加速度传感器和相对地面角度的方向传感器获得的数据达到要求，其中在X轴反方向产生数值为X’的加速度,在Y轴反方向产生数值Y’的加速度，驱动X轴旋转框旋转-Y的摆动角度，同时驱动Y轴旋转框旋转-X的摆动角度；一次切割结束，随后下储水箱的配重液体回流到上储水箱。