本實(shí)用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于WIFI的微型四軸飛行器。

背景技術(shù)：

隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，單軸直升機(jī)一直是微型飛行器發(fā)展的研究平臺，但其復(fù)雜性及不穩(wěn)定性卻限制了它的發(fā)展。如今多軸飛行器，特別是四軸飛行器越來越受到人們的重視。

微型四軸飛行器具有可垂直起降、自由懸停、快速變向和姿態(tài)轉(zhuǎn)換等特性，并且噪音小、隱蔽性強(qiáng)，能夠在各種極端惡劣的環(huán)境，如核生化威脅等，或狹小的空間內(nèi)飛行。

但是隨著微型四軸飛行器的使用，發(fā)現(xiàn)微型四軸飛行器傳輸數(shù)據(jù)慢，導(dǎo)致對微型四軸飛行器的控制延遲，無法達(dá)到預(yù)期的飛行路線，并且容易造成微型四軸飛行器與其他物體發(fā)生碰撞，安全性能低，可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種基于WIFI的微型四軸飛行器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速度傳輸，實(shí)時(shí)控制微型四軸飛行器的飛行速度、姿態(tài)，提高微型四軸飛行器的可靠性。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于WIFI的微型四軸飛行器，包括安裝主體，其關(guān)鍵在于，所述安裝主體上包圍設(shè)置有四個(gè)旋臂，四個(gè)所述旋臂處于同一水平面且整體呈“X”形，在靠近所述旋臂的端部均設(shè)有一個(gè)直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有旋翼；所述安裝主體為一電路安裝腔，該電路安裝腔內(nèi)設(shè)有微控制器，所述微控制器分別與四個(gè)所述旋臂上的電機(jī)連接，在所述微控制器上連接WIFI通信模塊，所述微控制器經(jīng)WIFI通信模塊與飛行控制系統(tǒng)連通。

采用上述方案，四個(gè)旋臂處于同一水平面且整體呈“X”形，并通過設(shè)置在旋臂的端部直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)飛行，其中，相鄰兩個(gè)直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，相對兩個(gè)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同，通過調(diào)節(jié)4個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)微型四軸飛行器空間6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，即分別沿X、Y、Z坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及4個(gè)可以控制的基本運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即上下飛行、前后飛行、滾轉(zhuǎn)飛行和偏航飛行；通過WIFI通信模塊，微控制器與飛行控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無線通訊，飛行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高速度傳輸，飛行控制系統(tǒng)對微型四軸飛行器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，減少了微型四軸飛行器和其他物體發(fā)生碰撞，提高了微型四軸飛行器的安全性和可靠性。

進(jìn)一步描述，所述微控制器上連接有陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器、LED狀態(tài)顯示模塊以及飛行姿態(tài)顯示模塊。

采用上述方案，根據(jù)陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器確定實(shí)時(shí)監(jiān)測飛行器相對于標(biāo)準(zhǔn)的X、Y、Z坐標(biāo)軸的偏離，同時(shí)檢測飛行器的加速度和飛行方向，并結(jié)合四元數(shù)得到歐拉角，從而得出飛行姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)通過LED狀態(tài)顯示模塊和飛行姿態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出來。

再進(jìn)一步描述，為了提高數(shù)據(jù)處理速率，所述微控制器為嵌入式微控制器，所述微控制器采用LPC2124芯片。

再進(jìn)一步描述，所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器，所述陀螺儀傳感器采用FXAS21002芯片，該芯片小型、功耗低，該陀螺儀傳感器的芯片經(jīng)SPI接口與所述微控制器相連，傳輸數(shù)據(jù)塊，實(shí)時(shí)性好。

再進(jìn)一步描述，所述加速度及磁力傳感器采用FXOS8700CQ芯片，將加速度傳感器和磁力傳感器合二為一，大大降低了飛行器的載重，并且根據(jù)該傳感器可以飛行器的加速度及方向，有效監(jiān)管飛行器的飛行狀態(tài)，所述加速度及磁力傳感器的芯片采用SPI接口與所述微控制器相連。

再進(jìn)一步描述，所述WIFI通信模塊采用RN1723模塊，該模塊是一款獨(dú)立的、內(nèi)嵌2.4GHz IEEE 802.11b/g模塊，其集成了晶振、電壓調(diào)節(jié)器、匹配電路、功率放大器等。并支持Infrastructure與SoftAp網(wǎng)絡(luò)模式，內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序：TCP，UDP，DHCP，DNS，ARP，HTTP客戶端與FTP客戶端。板載TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及唯一的MAC地址。支持UART通信接口，使用簡單的AT命令字與外部微處理器進(jìn)行讀寫操作?？紤]到該模塊如果采用外部天線，不僅其重量增加，并且也影響飛行器的正常飛行。因此在所述WIFI通信模塊的電路板上設(shè)置有板載天線，提高了WIFI通信模塊的通信可靠性，并降低了飛行器的載重。

再進(jìn)一步描述，由于飛行器要在空中完成各種飛行姿態(tài)，則飛行器上的所有結(jié)構(gòu)器件均需要連接牢固，則在所述電路安裝腔內(nèi)設(shè)置有電路板固定裝置，為了防塵防水，在所述電路安裝腔上還設(shè)置有電路板隔離裝置，其中電路板隔離裝置為包裹在安裝主體上的薄膜或者透明塑料板，從而延長飛行器的使用壽命，其中薄膜重量輕，不會大幅度增加飛行器載重，而透明塑料板使用時(shí)間長，不會經(jīng)常更換，使用方便。

本實(shí)用新型的有益效果：通過在微型四軸飛行器上設(shè)置WIFI通信模塊，使飛行器與飛行控制系統(tǒng)連通，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，減少控制延時(shí)而造成的損傷；并且在電路板上設(shè)置板載天線，既提高了傳輸速度，并且載重??；根據(jù)陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器確定實(shí)時(shí)監(jiān)測飛行器相對于標(biāo)準(zhǔn)的X、Y、Z坐標(biāo)軸的偏離，同時(shí)檢測飛行器的加速度和飛行方向，并結(jié)合四元數(shù)得到歐拉角，從而得出飛行姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)通過LED狀態(tài)顯示模塊和飛行姿態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出來；并在飛行器上設(shè)置電路板固定裝置，使飛行更加可靠；在飛行器上設(shè)置電路板隔離裝置，防塵防水，延長了飛行器的使用壽命。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型WIFI通信模塊連接框圖；

圖3是微型四軸飛行器控制框圖；

圖4是微控制器芯片電路圖；

圖5是陀螺儀傳感器芯片電路圖；

圖6是加速度及磁力傳感器芯片電路圖；

圖7是WIFI通信模塊電路圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

從圖1可以看出，一種基于WIFI的微型四軸飛行器，包括安裝主體，所述安裝主體上包圍設(shè)置有四個(gè)旋臂，四個(gè)所述旋臂處于同一水平面且整體呈“X”形，在靠近所述旋臂的端部均設(shè)有一個(gè)直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有旋翼；

所述安裝主體為一電路安裝腔，該電路安裝腔內(nèi)設(shè)有微控制器，所述微控制器分別與四個(gè)所述旋臂上的電機(jī)連接，在所述微控制器上連接WIFI通信模塊，所述微控制器經(jīng)WIFI通信模塊與飛行控制系統(tǒng)連通，具體如圖2所示。

從圖3可以看出，微控制器上連接有陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器、LED狀態(tài)顯示模塊以及飛行姿態(tài)顯示模塊，微控制器接收陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器的檢測數(shù)據(jù)，并且微控制器通過WIFI通信模塊，將飛行器的油門信號、航向、滾轉(zhuǎn)、俯仰傳送到飛行控制系統(tǒng)，同時(shí)飛行控制系統(tǒng)將控制信號經(jīng)WIFI通信模塊，傳送到微控制器，使飛行器控制四個(gè)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛行器垂直上升、垂直下降、向左移動(dòng)、向右移動(dòng)、向前移動(dòng)、向后移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)飛行、測向飛行、自由懸停、緊急停機(jī)等信號，并通過LED狀態(tài)顯示模塊顯示無線通信狀態(tài)、飛行器啟動(dòng)狀態(tài)、緊急停機(jī)狀態(tài)、充電指示狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、電量狀態(tài)、電源指示狀態(tài)等。

從圖4可以看出，所述微控制器為嵌入式微控制器，所述微控制器采用LPC2124芯片。

從圖5可以看出，所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器，所述陀螺儀傳感器采用FXAS21002芯片，該陀螺儀傳感器的芯片經(jīng)SPI接口與所述微控制器相連，從圖5和圖4可以看出，微控制器芯片的第15管角、第26管角、第44管角、第31管角、第30管角、第29管角、第27管角分別和陀螺儀傳感器的FXAS21002芯片的第2管角、第3管角、第4管角、第17管角、第13管角、第12管角、第11管角連接。

從圖6可以看出，所述加速度及磁力傳感器采用FXOS8700CQ芯片，所述加速度及磁力傳感器的芯片采用SPI接口與所述微控制器相連，從圖4和圖6可以看出，微控制器芯片的第47管角、第53管角、第54管角、第45管角、第55管角、第46管角、第40管角分別與加速度及磁力傳感器的芯片F(xiàn)XOS8700CQ的第4管角、第6管角、第7管角、第9管角、第55管角、第45管角、第16管角連接。

從圖7可以看出，所述WIFI通信模塊采用RN1723模塊，在所述WIFI通信模塊的電路板上設(shè)置有板載天線，從圖4和圖7還可以看出微控制器芯片的第36管角、第28管角分別和、第36管角、第33管角、第34管角、第37管角、第35管角分別與RN1723芯片的第40管角、第48管角、第41管角、第46管角、第45管角、第44管角、第43管角連接。

在本實(shí)施例中，在所述電路安裝腔內(nèi)設(shè)置有電路板固定裝置和電路板隔離裝置。

本實(shí)用新型的工作原理：微型四軸飛行器通過WIFI通信模塊與飛行控制系統(tǒng)連通，微控制器采集油門、航向、滾轉(zhuǎn)、俯仰信號，并通過WIFI通信模塊傳送到飛行控制系統(tǒng)，飛行控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號，致使微型四軸飛行器控制四個(gè)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)微型四軸飛行器垂直上升、垂直下降、向左移動(dòng)、向右移動(dòng)、向前移動(dòng)、向后移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)飛行、測向飛行、自由懸停、緊急停機(jī)等，在飛行過程中，LED狀態(tài)顯示模塊顯示無線通信狀態(tài)、飛行器啟動(dòng)狀態(tài)、緊急停機(jī)狀態(tài)、充電指示狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、電量狀態(tài)、電源指示狀態(tài)等，根據(jù)給定的信號，實(shí)時(shí)控制，并且恩對飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)檢測，并對飛行器飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整，形成閉環(huán)控制。

微型四軸飛行器的四個(gè)旋臂可以為呈桿狀或者呈鏤空板狀，以降低微型四軸飛行器的載重量，并且安裝主體可以呈腔體或者由支撐桿組成的方形支撐架，來安裝電路板。