一种监测勘探飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于单片机嵌入式领域，具体涉及一种监测勘探飞行器。
【背景技术】
[0002]随着现代科技的进步，微型机器人在生产和军事领域得到迅猛发展。低成本低功耗的要求也越来越苛刻。作为一种小体积、低功耗、高机动性的飞行装置，飞艇鱼可以利用浮力减少一定的功耗，实现对要求作业时间长、范围广以及人进出不易的场所进行检测和勘探，如应用于地理监控、军事侦查等方面，特别是在军用和娱乐方面。在军用方面，由于飞艇鱼成本低、体积小、机动性好，可以实现大量生产、成群作业，此外由于飞艇鱼具有体积小、不易被探测等特点，平时化整为零悬浮在空中，当遇到敌方目标时可快速集结、重点攻击，可以笼罩军舰、航母、飞机场等重要战略场所，因而在侦查、攻击等方面将发挥巨大作用，具有重要战略价值。在娱乐方面，目前机器人更多地用于高端玩具业，国外的相关企业及其产品，例如日本索尼公司推出的“Aibo”机器狗和日本三菱重工业推出的观赏性机器鲤鱼等，都在市场占有一定份额，而国内市场仍处于起步阶段，因而具有极高的商业应用价值。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种能够作为地理勘测娱乐飞行器的监测勘探飞行器。
[0004]为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为:包括具有浮力的气囊，气囊的尾部设置有舵机和动力电机，舵机能够控制飞行方向，动力电机上设置有尾部螺旋桨，动力电机带动尾部螺旋桨能够产生前进的动力；所述的气囊上设置有单片机，所述的舵机连接至单片机，单片机能够控制舵机的打角从而控制飞行方向；所述的单片机连接有GPS模块和无线串口模块，GPS模块能够向单片机发送定位信息，单片机通过无线串口模块能够向上位机发送飞行状态和定位信息，并接收上位机发送的控制命令；所述的单片机、GPS模块和动力电机均连接有电源。
[0005]所述的气囊的下端设置有浮力电机，浮力电机上设置有浮力螺旋桨，浮力电机带动浮力螺旋桨能够克服重力。
[0006]所述的浮力电机连接至单片机，单片机能够控制浮力电机的转速和吹风方向。
[0007]所述的浮力电机通过电机驱动模块连接至单片机。
[0008]所述的电机驱动模块为BTS7970驱动模块。
[0009]所述的浮力电机设置有4个，采用M20微型直流电机。
[0010]所述的单片机采用STM32F103ZET6单片机。
[0011]所述的无线串口模块采用NRF2401无线模块。
[0012]所述的GPS模块采用U-blox GPS模块。
[0013]所述的气囊呈鱼形，内充有氦气。
[0014]与现有技术相比，本实用新型以单片机为主控制器，舵机和GPS模块为控制对象，上位机和单片机之间通过无线串口模块进行无线通信，对气囊进行遥控控制，实现自由飞行的功能。单片机通过使用C语言进行编程，实现对气囊的速度、高度和方向的控制，用上位机实现向单片机发送控制命令，并显示气囊的飞行状态和定位信息等功能。舵机和动力电机放置在气囊尾部，其中通过单片机控制舵机打角，从而控制气囊的飞行方向，动力电机带动一个螺旋桨提供前进动力。本实用新型结构简单，能够适用于地理勘测或者娱乐等方面，适于推广。
[0015]进一步，由于飞艇鱼自身浮力有限，因此采用浮力电机带动浮力螺旋桨产生向上的作用力，克服整个飞行器自身的重力，浮力螺旋桨放置在气囊端面，采用浮力电机带动，通过控制转速和吹风方向来改变浮力分量和动力分量。
[0016]更进一步，利用单片机控制浮力电机的转速和吹风方向，能够更加精确的进行控制，并采用电机驱动模块进行更精准的控制。
[0017]更进一步，采用四个浮力电机，最大的保证了克服浮力，通过改变转速，控制飞行器的不同的飞行状态。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为浮力电机驱动的原理图；
[0020]图3为无线串口模块与单片机的外部连接图；
[0021]图4为控制系统软件设计流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023]参见图1，本实用新型包括具有浮力的气囊，气囊呈鱼形，内充有氦气。气囊的尾部设置有舵机和动力电机，舵机能够控制飞行方向，动力电机上设置有尾部螺旋桨，动力电机带动尾部螺旋桨能够产生前进的动力；气囊上设置有单片机，单片机采用STM32F103ZET6单片机，舵机连接至单片机，单片机能够控制舵机的打角从而控制飞行方向；单片机连接有GPS模块和无线串口模块，无线串口模块采用NRF2401无线模块，GPS模块采用U_blox GPS模块，GPS模块能够向单片机发送定位信息，单片机通过无线串口模块能够向上位机发送飞行状态和定位信息，并接收上位机发送的控制命令；单片机、GPS模块和动力电机均连接有电源，7.4V直流电源通过稳压装置稳压后为5V，供给单片机、动力电机和GPS模块。
[0024]气囊的下端设置有浮力电机，浮力电机上设置有浮力螺旋桨，浮力电机带动浮力螺旋桨能够克服重力，浮力电机通过电机驱动模块连接至单片机，单片机能够控制浮力电机的转速和吹风方向，电机驱动模块为BTS7970驱动模块。浮力电机设置有4个，采用M20微型直流电机。
[0025]本实用新型包括充有氦气的鱼形气囊(鱼体)、STM32F103ZET6单片机、产生克服浮力的浮力电机、浮力螺旋桨、动力电机、改变鱼体飞行方向的舵机、用于无线控制的NRF2401无线串口模块和用于定位的GPS模块。
[0026]通讯部分使用VB编程的上位机与单片机进行通信。其中，单片机给上位机发送的数据包括:当前电机控制占空比、定位信息经度值、定位信息玮度值、当前时间、当前日期、航速。上位机给单片机发送的控制命令包括:舵机打角的增加、舵机打角的减小、电机转速的增加、电机转速的减小、直行、左转、右转。
[0027]单片机采用STM32F103ZET6单片机，浮力电机为M20微型直流电机，电机驱动选用BTS7970，舵机选用最小型号的9g舵机，动力电机选用9*15的永磁直流电机和配套螺旋桨，转速达到20000r/min。无线串口模块采用的是NRF2401。GPS模块采用体积和重量都比较小的U-blox GPS模块。
[0028]本实用新型以STM32F103Z单片机为主控制器，舵机、佩带浮力螺旋桨的浮力电机和GPS模块为控制对象，上位机和单片机之间进行无线通信，对充有氦气的鱼体气囊进行遥控控制，实现自由飞行的功能。飞行器是以0.4立方米的鱼形气囊为鱼体，内充氦气，以STM32F103Z为主控芯片，通过使用C语言进行编程实现对飞艇鱼的速度、高度和方