一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种微型四翼飞行器，特别涉及一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，属于微型飞行器控制技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，公知的微型四翼飞行器的构造是由遥控器、接收机、控制主板、驱动电路、动力电机组成。四翼飞行器处于飞行状态时，通过拨动遥控器的方向舵，可以引导飞行器的俯仰横滚和偏航运动。但是，由于人们的潜意识里往往对遥杆与方位之间的映射不敏感，特别是遇到紧急情况或新手操控时，容易造成操作幅度过大、飞行器无法稳定飞行的问题，甚至使人陷入手忙脚乱的困境，最终酿成飞行事故。
[0003]采用体感控制模式的微型四翼飞行器能够有效解决操控人员潜意识里摇杆与方位映射不敏感的问题，可轻松、便捷、准确的调整飞行器的飞行状态，此外，可以最大限度的杜绝飞行事故。
【发明内容】
[0004]为解决现有摇杆式遥控器对微型四翼飞行器操控不直观的问题，本实用新型提供一种基于体感控制模式的四翼飞行器。所述体感控制模式指拥有体感检测功能的地面遥控器，该体感遥控器能够检测到偏转或者倾斜的动作幅度，并快速地指引微型四翼飞行器在空中做相同幅度的动作。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，其特征是包括地面体感遥控器和微型四翼飞行器。
[0006]所述地面体感遥控器由电源系统、MPU6050加速度传感器、AVR单片机和NRF2.4G无线收发模块组成;所述电源系统由3.7V的锂电池和5V升压电路组成，也可使用USB端口直接提供5V标准电压，所述MPU6050加速度传感器由(组成单元列举)组成，所述NRF2.4G无线收发模块由(组成单元列举)组成。
[0007]所述微型四翼飞行器由接收机、发射机、电源模块、飞控模块、电机驱动模块、动力电机组成;所述接收机由(组成单元列举)组成，所述电源模块由(组成单元列举)组成，所述飞控模块由(组成单元列举)组成，所述电机驱动模块由(组成单元列举)组成。
[0008]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:(I)地面体感遥控器采用MPU6050六轴传感器和HMC5883芯片，可快速、准确采集遥控器偏转、倾斜等幅度数据。(2)使用AVR单片机处理体感原始数据，依靠卡曼融合算法得到准确的三个维度体感控制量。(3)实用NRF2.4G的无线收发模块可把体感控制量发送到四翼飞行器的接收端，无线传输距离长，且信号传输过程中抗干扰能力强。(4)飞控模块和接收机均使用AVR单片机，主要用来读取、解算、更新飞行状态数据，此外，该单片机指导内部硬件中断功能来产生PWM驱动信号，驱动四个大功率场效应管来控制四个空心杯直流电机的旋转速度，从而达到控制微型四翼飞行器飞行姿态的目的。(5)微型四翼飞行器姿态调节过程采用经典的PID负反馈模式，姿态解算过程采用卡尔曼融合算法，可实现反应速度更快、控制更精确的功能。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型地面体感遥控器原理图。
[0010]图2是本实用新型MPU6050六轴传感器和HMC5883原理图。
[0011 ]图3是本实用新型NRF2.4G无线收发模块原理图。
[0012]图4是本实用新型微型四翼飞行器整体原理图。
[0013]图5是本实用新型接收机原理图。
[0014]图6是本实用新型空心杯直流电机驱动模块原理图。
[0015]附图标记说明:1MPU6050角度传感器，2 NRF2.4G无线发射模块，3第一AVR单片机，4第一电池接口，5第一LTC320D升压芯片，6 LM1117稳压芯片，7 USB接口，8 LTC320D降压芯片，9 MHJ6050芯片，10第一场效应管，11 HMC5883芯片，12传感器对外接口，13NRF2.4G模块对外接口，14 NRF2.4G芯片，15第二LTC320D升压芯片，16第二AVR单片机，17电机驱动，18无线接收机对外接口，19 GY-86角度传感器，20 NRF2.4G无线接收模块，21第三AVR单片机，22无线接收机接口，23空心杯直流电机，24大功率场效应管。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明:
[0017]如图1、2、3所示，地面体感遥控器由MPU6050角度传感器模块(I)、NRF2.4G无线发射模块(2)、第一AVR单片机(3)、第一电池接口(4)、第一LTC320D升压芯片(5)、LM1117稳压芯片(6)、USB接口(7)、LTC320D降压芯片(8)组成，所述第一电池接口(4)连接是一块3.3V锂电池，经过第一LTC320D升压芯片(5)的升压作用最终输出5V稳定电压，另外，也可由USB接口(7)直接提供5V供电电压;MPU6050角度传感器模块(I)的LTC320D降压芯片(8)接受5V电压后转换为3.3V输出给HMC5883芯片(11)和MPU6050芯片(9)，HMC5883芯片(11)使用其电子罗盘功能并通过共用引脚SCL、SDA输出偏航角度数据，第一 AVR单片机(3)通过传感器对外接口(12)的SDA、SCL引脚读取MPU6050芯片(9)的内部数据寄存器来获取当前实时加速度和陀螺仪的输出值，此过程中第一场效应管(10)解决了单片机与传感器芯片之间的电压匹配问题;第一 AVR单片机将所读取到的传感器输出值经过卡尔曼融合算法转换为地面体感遥控器的三个姿态角，姿态角分别为俯仰角、横滚角和偏航角;所述NRF2.4G无线发射模块(2)由LM1117稳压芯片(6)提供3.3V工作电压，NRF2.4G芯片(14)的引脚M0S1、MIS0通过NRF2.4G模块对外接口( 13)与第一AVR单片机(3)的相同引脚连接，第一AVR单片机(3)指导NRF2.4G芯片(14)的MOSI和MISO引脚以SPI的方式进行信号传输，信号最终通过天线以电磁波的方式被发射到空中。
[0018]如图4、5、6所示，微型四翼飞行器由第二 LTC320D升压芯片(15)、第二AVR单片机(16 )，电机驱动(17 )，接收机接口( 18)、GY-86角度传感器(19 )组成，所述第二电池接口( 23)连接是一块3.3V大容量锂电池，经过第二 LTC320D升压芯片(15)的升压作用最终输出5V稳定电压并对外输出；所述NRF2.4G无线接收模块(20)获得的无线信号通过引脚MOS1、MIS0传送给第三AVR单片机(21)，该单片机对无线数据包进行解析得到姿态角值，然后姿态角值以PWM波的形式通过无线接收机接口(22)和无线接收机对外接口(18)的THRD、PITCH、R0L、￥八￥^1^1^1^2引脚传送给第二4￥1?单片机(16);6￥-86角度传感器(19)主要负责采集微型四翼飞行器姿态数据，第二 AVR单片机(16)通过SDA、SCL引脚以IIC通讯的方式对GY-86角度传感器(19)进行数据的读写，然后用卡尔曼融合算法将采集到的姿态数据进行姿态解算，最终根据解算出来的角度数据运用PID负反馈方式对飞行器进行姿态调节;在微型四翼飞行器进行自调整的基础上第三AVR单片机(21)还不断的反馈来自地面遥控器的控制信号，控制信号可对飞行器的目标角度进行实时修正;所述电机驱动(17)通过四个PWM引脚与第二AVR单片机连接，Pmi引脚上的电压量可以驱动大功率场效应管(24)栅极，从而改变流过场效应管源、漏极之间的电流量，最终实现控制空心杯直流电机(23)转速的功能。
【主权项】
1.一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，其特征在于包括地面体感遥控器和微型四翼飞行器，所述地面体感遥控器包括电源系统、MPU6050角度传感器、AVR单片机和NRF2.4G无线收发模块，所述微型四翼飞行器包括接收机模块、电源模块、飞控模块、电机驱动模块、空心杯直流电机。2.权利要求1所述的一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，其特征是地面体感遥控器采用MPU6050六轴传感器和HMC5883芯片，可快速、准确采集遥控器偏转、倾斜等幅度数据。3.权利要求1所述的一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，其特征是NRF2.4G的无线收发模块可把体感控制量发送到四翼飞行器的接收端，无线传输距离长，且信号传输过程中抗干扰能力强。4.权利要求1所述的一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，其特征是飞控模块和接收机均使用AVR单片机，主要用来读取、解算、更新飞行状态数据和控制微型四翼飞行器飞行姿态。
【专利摘要】本实用新型公布了一种基于体感控制模式的微型四翼飞行器，包括地面体感遥控器、发射机、接收机、IMU模块、2.4G无线模块、飞控模块、动力电机以及连接线路组成。本系统将体感控制模块与微型四翼飞行器相结合，设计出一种可体感控制的微型四翼飞行器。地面体感控制器有一个可调变阻器作为飞行器油门装置，当微型四翼飞行器解锁之后，操作人员推动遥杆改变飞行器油门，实现飞行器的起飞和降落功能。当偏转或倾斜地面体感控制器，微型四翼飞行器即可实现空间上的偏转或移动飞行姿态功能。
【IPC分类】G05D1/10, G05D1/08
【公开号】CN205229807
【申请号】CN201521041524
【发明人】石俊生, 李希才, 字崇德, 冀孟恩, 杨欢, 李绍波, 邓智威
【申请人】云南师范大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月15日