[发明专利]一种陆空两用旋翼飞行器的控制方法

摘要

本发明公开了一种陆空两用旋翼飞行器的控制方法。空中侦查无人机无法详细了解底面情况，地面侦查机器人的机动性和规避障碍物的能力较差。本发明采用的陆空两用旋翼飞行器，包括载体板和旋翼变形臂。旋翼变形臂包括第一变形块、第二变形块、第三变形块、第四变形块、电机底座、两用轮翼、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、轮翼电机、控制器、摄像头和陀螺仪。两块载体板上下平行设置，且均呈矩形状。旋翼变形臂共有四根；四根旋翼变形臂的第一变形块顶面与位于上部载体板底面的四个角分别固定。本发明能够控制所用陆空两用旋翼飞行器在飞行和陆行两种模式下稳定运行。

主权项

1.一种陆空两用旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：采用的陆空两用旋翼飞行器，包括载体板(19)和旋翼变形臂；所述的旋翼变形臂包括第一变形块(1)、第二变形块(2)、第三变形块(3)、第四变形块(4)、电机底座(5)、两用轮翼(6)、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、轮翼电机(18)、控制器、摄像头和陀螺仪；所述的第一变形块(1)与第二变形块(2)的内端构成公共轴线平行于载体板(19)顶面的第一转动副，第二变形块(2)由第一驱动件驱动；第二变形块(2)的外端与第三变形块(3)的内端构成第二转动副，第三变形块(3)由第二驱动件驱动；第三变形块(3)的外端与第四变形块(4)的内端构成第三转动副，第四变形块(4)由第三驱动件驱动；第四变形块(4)的外端与电机底座(5)的内端构成第四转动副，电机底座(5)由第四驱动件驱动；所述的第一转动副的公共轴线与第二转动副的公共轴线不共面且垂直；第二转动副的公共轴线与第三转动副的公共轴线共面且垂直；第三转动副的公共轴线与第四转动副的公共轴线垂直；所述的轮翼电机(18)固定在电机底座(5)的外端，轮翼电机(18)的输出轴轴线与第四转动副的公共轴线垂直；所述的两用轮翼(6)由旋翼和行进轮组成；所述的旋翼由轮毂和n片叶片组成，3≤n≤10；所述的轮毂与轮翼电机(18)的输出轴固定；所述的n片叶片的内端均与轮毂外圆周面固定；n片叶片沿轮毂的周向均布；n片叶片的外端均与呈圆筒状行进轮的内壁固定；所述的第一转动副公共轴线与第二转动副公共轴线的距离为a，40mm≤a≤60mm；所述的第二转动副公共轴线与第四转动副公共轴线的距离为b，70mm≤b≤90mm；所述行进轮外圆周的半径为r，所述的行进轮内端面与第四转动副公共轴线的距离为d，40mm≤d≤60mm；两块载体板(19)上下平行设置，且均呈矩形状；所述的旋翼变形臂共有四根；四根旋翼变形臂的第一变形块(1)顶面与位于上部载体板(19)底面的四个角分别固定；四根旋翼变形臂的第一变形块(1)底面与位于下部载体板(19)顶面的四个角分别固定；所述的四个第一转动副的公共轴线与位于下部载体板(19)底面的距离均为c，6mm≤c≤10mm；所述的四根旋翼变形臂分别为左前旋翼变形臂、右前旋翼变形臂、左后旋翼变形臂和右后旋翼变形臂；所述左前旋翼变形臂内第一转动副的公共轴线与右前旋翼变形臂内第一转动副的公共轴线重合；所述左后旋翼变形臂内第一转动副的公共轴线与右后旋翼变形臂内第一转动副的公共轴线重合；所述左前旋翼变形臂内第二转动副公共轴线与右前旋翼变形臂内第二转动副公共轴线的间距为e，e＞2r‑b；所述左后旋翼变形臂内第二转动副公共轴线与右后旋翼变形臂内第二转动副公共轴线的间距为e；左前旋翼变形臂的两用轮翼(6)外端面与左后旋翼变形臂的两用轮翼(6)外端面共面；右前旋翼变形臂的两用轮翼(6)外端面与右后旋翼变形臂的两用轮翼(6)外端面共面；其中一块载体板(19)上对中固定有两个摄像头，两个摄像头均设置在左前旋翼变形臂与右前旋翼变形臂之间；陀螺仪及控制器均固定在其中一块载体板(19)上；摄像头及陀螺仪均与控制相连；该方法具体如下：该陆空两用旋翼飞行器的控制方法采用的陆空两用旋翼飞行器具有两种工作模式，分别为陆行模式和飞行模式；陆行模式下，四个轮翼电机(18)输出轴轴线与对应第一转动副的公共轴线分别平行；四个第三转动副的公共轴线与对应轮翼电机(18)输出轴轴线的夹角大小均为θ；左前旋翼变形臂内两用轮翼(6)与右前旋翼变形臂内两用轮翼(6)的轮距f＝2b·cosθ+2d+e；四个第二转动副的公共轴线与下部载体板(19)底面所成角的大小均为α；位于下部载体板(19)底面与地面的距离h＝r‑c+(a+bsinθ)cosα；在陆行模式下，若四个第一转动副的公共轴线与对应第三转动副的公共轴线分别垂直，四个第二转动副的公共轴线均与位于下部载体板(19)底面垂直，则处于陆行模式的初始姿态；两个摄像头拍摄前方图像并传输给控制器，控制器计算出前方通道的宽度s；若2d+e＜0.8s＜f，则四根旋翼变形臂内第二电机(15)、第四电机(17)转动；使得θ增大，f减小，直至f等于0.8s；若f＜0.8s＜2b+2d+e，则四根旋翼变形臂内第二电机(15)、第四电机(17)转动；使得θ减小，f增大，直至f等于0.8s；若0.8s＞2b+2d+e，则四根旋翼变形臂内第二电机(15)、第四电机(17)转动，将θ调节至0°，使得f＝2b+2d+e；两个摄像头拍摄前方图像并传输给控制器，控制器计算出前方是否有障碍物；若有障碍物，则计算出障碍物宽度p，障碍物的高度q；若p＜0.8f且h＜1.1q＜r‑c+a+bsinθ，则四根旋翼变形臂内第一电机(14)转动；使得α减小，h增大，直至h等于1.1q；位于下部的载体板(19)直接从障碍物上方通过；若p＞0.8f或1.1q＞r‑c+a+bsinθ，则绕过该障碍物；飞行模式下，四个轮翼电机(18)输出轴轴线及四个第二转动副的公共轴线均与位于下部载体板(19)底面垂直；四个第三转动副公共轴线与对应第一转动副公共轴线的夹角大小均为β，0°≤β≤60°；左前旋翼变形臂内轮翼电机(18)输出轴轴线与右前旋翼变形臂内轮翼电机(18)输出轴轴线的间距l＝e+2b·cosβ；陀螺仪检测到陀螺仪所在载体板(19)顶面与水平面的夹角γ；若γ＞10°，则四根旋翼变形臂内第二电机(15)均转动；使得β减小，l增大，飞行稳定性增强，γ减小，直至5°＜γ＜10°；若γ＜5°，则四根旋翼变形臂内第二电机(15)均转动；使得β增大，l减小，飞行速度增大，γ增大，直至5°＜γ＜10°；在陆行模式下需要飞行时，首先通过四根旋翼变形臂内第一电机(14)、第二电机(15)和第四电机(17)的转动，调节至陆行模式的初始姿态；然后通过四根旋翼变形臂内第一电机(14)、第二电机(15)和第三电机(16)的转动，从陆行模式的初始姿态转换为飞行模式；在飞行模式下需要陆行时，通过第一电机(14)、第二电机(15)和第三电机(16)的转动，从飞行模式转换为陆行模式的初始姿态。