一種開源飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種開源飛行器,包括機架和位于機架外圍的多個機翼；機架上設有無線接收機、飛控單元以及多個用于安裝電機的電機座，無線接收機與飛控單元位于機架的中間，無線接收機與飛控單元連接；電機座位于無線接收機和飛控單元的外圍；飛控單元包括主控模塊以及與主控模塊連接的陀螺儀加速度傳感器；機翼設置在電機座上，該機翼包括螺旋槳以及螺旋槳外圍的螺旋槳護欄，螺旋槳與電機連接。螺旋槳外圍設置螺旋槳護欄保護，避免螺旋槳損壞；螺旋槳護欄呈流線型結構設計，前進過程中受到的阻力小。本實用新型結構簡單，控制程序開源，集游戲與學習于一體，有利于提高愛好者的學習興趣。
【專利說明】
一種開源飛行器
技術領域
[0001]本實用新型涉及飛行技術領域，尤其涉及一種集學習娛樂于一體開源飛行器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，小型的飛行器廣泛應用于航拍、檢測、搜救、資源勘查等領域，小型飛行器具有體積小、重量輕、費用低、操作靈活和安全性高等特點。市場上常見的小型飛行器，其控制系統主要以閉源控制系統為主，只能供消費者使用，無法使飛行器愛好者深入學習。且組裝麻煩，組裝時間長，接線復雜，結構缺乏可繼承性，只能獨立地使用在單一產品上;價格昂貴。
【實用新型內容】
[0003]為了克服上述現有的小型飛行器存在閉源系統的局限性等問題，本實用新型公開了一種集學習娛樂于一體的開源飛行器，其目的在于通過使用AVR單片機，配合MPU6050陀螺儀傳感器，構建了一種慣性導航系統。
[0004]為了解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0005]—種開源飛行器，其特征在于:包括機架和位于機架外圍的多個機翼；
[0006]所述機架上設有無線接收機、飛控單元以及多個用于安裝電機的電機座，無線接收機和飛控單元位于機架的中間位置，無線接收機與飛控單元連接；電機座位于無線接收機和飛控單元的外圍；
[0007]所述飛控單元包括主控模塊以及與主控模塊連接的陀螺儀加速度傳感器；
[0008]所述機翼設置在電機座頂部，該機翼包括螺旋槳以及螺旋槳外圍的螺旋槳護欄，螺旋槳與電機座內的電機連接。
[0009]更優選地，所述螺旋槳護欄呈流線型結構。
[0010]更優選地，所述電機座包括電機上座和電機下座，電機上座與電機下座外圍設有電機座護欄，電機安裝在電機上座和電機下座形成的腔體中；電機與主控模塊連接。
[0011]更優選地，所述機架所采用的材料為碳纖維材料。
[0012]更優選地，所述主控模塊采用型號為ATmega328p的單片機，通過運動控制算法和姿態解析對飛行器進行控制。
[0013]更優選地，所述陀螺儀加速度傳感器采用型號為MPU6050集成陀螺儀和加速度計于一體的傳感器。
[0014]采用本實用新型產生的有益效果:1、本實用新型的螺旋槳外圍設置螺旋槳護欄保護，避免螺旋槳損壞;螺旋槳護欄呈流線型結構設計，前進過程中受到的阻力小。
[0015]2、電機座設置在無線接收器和飛控單元的外圍，位于螺旋槳的下方，該電機座對飛行器上升和下降過程中起到緩沖的作用。
[0016]3、飛行器使用相對簡單的運動算法和姿態解析算法，主控模塊設置成開源控制程序，飛行器集游戲與學習于一體，有利于愛好者進行學習。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型飛行器的主視圖。
[0018]圖2為本實用新型飛行器的俯視圖。
[0019]圖3為本實用新型飛行器的左視圖。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型的開源飛行器為SUNF0UNDER開源飛行器，是以Arduino軟件作為開發平臺，基于Arduino的硬件設計的一款集學習娛樂于一體的科技類產品。對于SUNF0UNDER開源飛行器，愛好者和開發人員不僅可以體驗飛行的樂趣，還可以學到豐富的飛行器飛行的原理及編程實踐。為了使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型做進一步描述。
[0021]如圖1至圖3所示，本實用新型公開的一種開源飛行器，其主要包括機架I和位于機架I外圍的多個機翼2，機架I上設有無線接收機4、飛控單元5以及多個用于安裝電機的電機座6。線接收機4和飛控單元5位于機架I的中間位置，無線接收機4與飛控單元5連接;電機座6位于無線接收機4和飛控單元5的外圍。
[0022]上述機架I采用碳纖維材料制成，機架I的中間部分呈方形結構，無線接收機4和飛控單元5安裝在中間位置中。機架I的外圍呈沿著中間部分往外延伸的結構，電機座6設置在機架I的外圍。
[0023]無線接收機4用于接收使用者通過遙控器發送的控制命令，進而將控制指令傳送到飛控單元5，由飛控單元5控制飛行器飛行，本實施例采用2.4G RF遙控器，對飛行器進行方向和速度的調整和控制。
[0024]飛控單元5包括主控模塊以及與主控模塊連接的陀螺儀加速度傳感器，飛控單元5通過陀螺儀傳感器檢測角速度和水平基準。主控模塊是飛行器主要控制的部分，本實施例的主控模塊采用型號為ATmega328p的單片機，通過運動算法和姿態解析對飛行器進行控制。ATmegaSSSp有23個1接口，可以承接多個傳感器，其中，IIC接口可以進行復雜傳感器的數據傳輸。ATmega328p包含HVM接口、多路LED、UART接口等。其內部眾多的資源使飛行控制使用一片芯片即可完成。這是小型飛行器成本低和重量輕的重要原因。陀螺儀加速度傳感器采用型號為MPU6050集成陀螺儀和加速度計于一體的傳感器。陀螺儀是用于測量角速度，其反映的是自身角度的變化，而加速度計主要作用是利用重力效應給飛行器提供一個水平基準，完成飛行姿態感知。
[0025]上述電機座6內安裝電機，電機座6頂部安裝機翼2，該電機座6包括電機上座61和電機下座62，電機上座61與電機下座62外圍設有電機座護欄63，電機安裝在電機上座61和電機下座62形成的腔體中。每個電機座6上設置一個機翼2，即每個機翼2分別由不同的電機帶動旋轉，飛行器上其中一個電機損壞時不影響其他電機的工作，且電機座6的設計使得飛行器升降時，起到緩沖的作用。電機座護欄63設計呈沿垂直方向傾斜的結構(流線型)，在飛行器飛行中，其受力不在垂直方向，不會因受力產生剛性折斷，其電機座6采用軟硬度合適的材料，韌度好。
[0026]對于機翼2部分，本實施例優選的是機翼2包括螺旋槳21以及螺旋槳21外圍的螺旋槳護欄22。螺旋槳21旋轉時為飛行器提供升力，在飛行過程中，螺旋槳21的轉速高，容易被空中一些飛行物體損壞，因為在螺旋槳21外圍設置螺旋槳護欄22進行保護，可提高螺旋槳21的使用壽命。此外，螺旋槳護欄22設置呈流線型結構，能夠從各方位保護螺旋槳21。飛行器在飛行過程中，螺旋槳護欄22受到的阻力小，且流線型護欄在上升過程中，形成壓強差，產生氣動力，即為飛行器提供升力。
[0027]本實施例中，電機的輸出軸與螺旋槳21連接，而電機與主控模塊通過電線連接，由主控模塊控制電機旋轉，從而帶動螺旋槳旋轉。其中，連接電機和主控模塊的電線外圍設置有束線熱縮管3，通過束線熱縮管3保護電線，避免螺旋槳21旋轉時纏住散開的電線，這種電線內置方式，既安全，又達到外表美觀的效果。
[0028]本實用新型運動算法和姿態解析的原理:微型飛行器濾波算法結合了互補濾波和卡爾曼濾波兩者的優點，形成一種新的飛行器濾波算法，既擁有互補濾波的簡單性，同時也有卡爾曼濾波的穩定性，該算法既有利于初學者入門，同時也能保證較好的濾波效果。姿態算法用了旋轉矩陣法，相對簡單。電機控制使用PID閉環控制算法，保證了控制的穩定性。
[0029]算法上的改進和簡化，使得飛行器成為開源產品成為可能，和其它開源類產品一樣走向普遍，讓更多愛好者參與其中。
[0030]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，均屬本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種開源飛行器，其特征在于:包括機架(I)和位于機架(I)外圍的多個機翼(2); 所述機架(I)上設有無線接收機(4)、飛控單元(5)以及多個用于安裝電機的電機座(6)，無線接收機(4)和飛控單元(5)位于機架(I)的中間位置，無線接收機(4)與飛控單元(5)連接;電機座(6)位于無線接收機(4)和飛控單元(5)的外圍； 所述飛控單元(5)包括主控模塊以及與主控模塊連接的陀螺儀加速度傳感器； 所述機翼(2)設置在電機座(6)頂部，該機翼(2)包括螺旋槳(21)以及螺旋槳(21)外圍的螺旋槳護欄(22 )，螺旋槳(21)與電機座(6 )內的電機連接。2.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于:所述螺旋槳護欄(22)呈流線型結構。3.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于:所述電機座(6)包括電機上座(61)和電機下座(62)，電機上座(61)與電機下座(62)外圍設有電機座護欄(63)，電機安裝在電機上座(61)和電機下座(62)形成的腔體中；電機與主控模塊連接。4.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于:所述機架(I)所采用的材料為碳纖維材料。5.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于:所述主控模塊采用型號為ATmega328p的單片機，通過運動控制算法和姿態解析對飛行器進行控制。6.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于:所述陀螺儀加速度傳感器采用型號為MPU6050集成陀螺儀和加速度計于一體的傳感器。
【文檔編號】B64C27/08GK205469809SQ201620225505
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】陳偉兒, 賴春生, 吳金鈺, 黃漢川, 黃漢陽, 黃榮輝
【申請人】深圳市創客星河科技有限公司