本發(fā)明涉及一種適于避免影響航空安全的無人機及其工作方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的無人機通過遙控器遙控飛行，若在機場附近飛行，必然影響航空安全。而現(xiàn)有的監(jiān)控措施，往往較滯后，不能有效控制無人機在機場附近飛行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能有效控制無人機在機場附近飛行、適于避免影響航空安全的無人機及其工作方法。

為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的無人機的工作方法，無人機包括：中央控制單元，與該中央控制單元相連的gps模塊、無線通信模塊，以及用于與無線通信模塊進行通訊的遙控器；中央控制單元中存儲有禁飛區(qū)的gps信息；所述的工作方法包括：當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測得當(dāng)前無人機所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息。

上述無人機還包括用于驅(qū)動該無人機飛行的驅(qū)動器；該驅(qū)動器包括：殼體，左、右側(cè)飛行翼；其中，左、右側(cè)飛行翼從殼體兩側(cè)窗口伸出；左、右側(cè)飛行翼通過相應(yīng)電磁驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)撲翼動作。

進一步，所述驅(qū)動器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼的x形連動機構(gòu)；所述x形連動機構(gòu)包括：分別通過端部連接左、右飛行翼的兩活動板，且兩活動板的中部設(shè)有活動設(shè)置在一轉(zhuǎn)軸上；鄰近各活動板的兩端均設(shè)有一永磁鐵作為動磁極，且各永磁鐵兩磁極的連線與相應(yīng)活動板垂直，且各永磁鐵的兩磁極分布方式相同；所述電磁驅(qū)動機構(gòu)包括：用于分別與兩活動板配合的兩個靜磁單元組；各靜磁單元組包括用于分別與一活動板上的兩永磁鐵配合的且上、下對稱設(shè)置的靜磁單元；所述靜磁單元包括：磁極磁芯和繞于磁極磁芯上的線圈；工作時，同一靜磁單元組中，左、右相鄰分布的兩個靜磁單元的瞬間磁極分布相反；同時，上、下相對分布的兩個靜磁單元瞬間磁極分布相同；各靜磁單元組中，各靜磁單元工作時的磁極極性同步交替變換，以使得在各活動板的兩端的永磁鐵上產(chǎn)生相反的、同步交替變換的作用力，進而使得兩活動板繞所述轉(zhuǎn)軸同步、反向且反復(fù)轉(zhuǎn)動，即控制飛行翼動作。

進一步，所述磁極磁芯采用傾斜磁極設(shè)計，即所述磁極磁芯的與活動板上的動磁極的接觸面為斜面，且動磁極與接觸面接觸時二者平行，且接觸面上覆蓋有減震墊。

進一步，作為一種優(yōu)選的方案，左、右相鄰分布的兩個磁極磁芯通過相應(yīng)磁路相連，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動電流的方向、脈寬和幅度。作為另一種替代方案，左、右相鄰分布的兩個磁極磁芯彼此獨立，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動電流的方向、脈寬和幅度。

其次，本發(fā)明還提供了一種x形仿生驅(qū)動器的工作方法。

所述x形仿生驅(qū)動器的工作方法包括：左、右側(cè)飛行翼從殼體兩側(cè)窗口伸出，并通過相應(yīng)電磁驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)撲翼動作。

進一步，本發(fā)明提供了一種無人機，其采用上述驅(qū)動器。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

（1）本發(fā)明的中央控制單元中存儲有禁飛區(qū)的gps信息；當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測得當(dāng)前無人機所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息。

（2）從結(jié)構(gòu)特點上看充分利用了電磁鐵有效資源，動磁極與作用它的電磁極的空氣隙接近零，理論值作用力趨于無窮大（電磁力與8乘以空氣隙的平方成反比），這時動磁極將獲得最大的排斥力離開電磁極；因此使用較小的電流就能獲得較大的作用力；從另一個角度看，當(dāng)動磁極受排斥作用離開電磁極后排斥力雖然減小，但是又受到對過磁極的吸力作用而迅速移動到吸力磁極，而本發(fā)明每次作用都充分利用兩個磁極，因此具有較高的工作效率，獲得更大輸出功率。本發(fā)明的x形仿生驅(qū)動器及其工作方法與傳統(tǒng)方式不同的電磁振動結(jié)構(gòu)，利用電磁驅(qū)動特性，充分挖掘動力資源，提高能源利用率，以及提高承載能力的基礎(chǔ)上減輕裝置的重量，以提高小型和超小型仿生飛行器續(xù)航能力；本發(fā)明采用的技術(shù)方案，合理設(shè)計磁極，合理運用磁極資源，優(yōu)化固定磁極和運動磁極的結(jié)構(gòu)組合，使利用較小的電力資源達到驅(qū)動力的最大化，從而使飛行器在有限能源的基礎(chǔ)上遠(yuǎn)距離飛行。本x形仿生驅(qū)動器，其動磁極無論在那個位置，在移動的過程中，開始移動和結(jié)束移動之前都可以獲得最大的作用力，使得運動過程比利用電機旋轉(zhuǎn)通過偏心輪變成往復(fù)運動更合理，更節(jié)省能源，結(jié)構(gòu)也更簡單，而對比文件通過傳動機構(gòu)作用。

（3）本x形仿生驅(qū)動器能在驅(qū)動電流較小的情況下就能夠獲得很大的推進力，減少了電感線圈的充放電時間，因此可以實現(xiàn)更高頻率的往復(fù)運動，更接近昆蟲的撲翼頻率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的x形仿生驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的磁極磁芯及磁路的立體圖；

圖3是本發(fā)明的活動板的結(jié)構(gòu)示圖；

圖4是本發(fā)明的活動板的側(cè)面視圖；

圖5是本發(fā)明的左、右側(cè)飛行翼分別對應(yīng)的靜磁單元布置示意圖；

圖6是對應(yīng)圖1中x形仿生驅(qū)動器在a-a位置的剖面視圖；

圖7（a）和圖7（b）分別是活動板向上或向下活動示意圖；

圖8是實施例3的無人機用生驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9（a）和圖9（b）分別是是實施例1中的活動板的兩活動位置的示意圖；

圖10是實施例1的無人機的電路框圖。

圖中：殼體1、窗口101、飛行翼2、x形連動機構(gòu)3、活動板301、轉(zhuǎn)軸302、永磁鐵303、靜磁單元4、磁極磁芯401、線圈402、磁路403、減震墊5。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實施例1

如圖10所示，本實施例的無人機包括：中央控制單元，與該中央控制單元相連的gps模塊、無線通信模塊、高度傳感器、速度傳感器、紅外攝像機、陀螺儀、雷達探測器、交變電流控制電路、綠色led驅(qū)動電路、紅色led驅(qū)動電路，以及用于與無線通信模塊進行通訊的遙控器；中央控制單元中存儲有禁飛區(qū)的gps信息；所述無人機的工作方法，包括：當(dāng)中央控制單元通過gps模塊測得當(dāng)前無人機所在的位置在所述禁飛區(qū)內(nèi)，則通過無線通信模塊向遙控器發(fā)出禁飛的提示信息（采用語音或遙控器上的顯示屏顯示），并使遙控器無法控制無人機起飛，或限制無人機的飛行高度、速度等。

此外，在無人機正常飛行時，中央控制單元通過雷達探測器探測前方是否存在障礙，若存在障礙，則根據(jù)障礙物的大小、移動狀態(tài)等自動避開（包括調(diào)整飛行高度、和/或左右避讓方式，和/或懸停等方式）。

無線通信模塊選用wifi模塊，或zigbee模塊，中央控制單元采用arm處理器或單片機，或驍龍801處理器。

如圖1所示，上述無人機用生驅(qū)動器，包括：殼體1，左、右側(cè)飛行翼2；其中左、右側(cè)飛行翼2從殼體1兩側(cè)窗口101伸出；以及左、右側(cè)飛行翼2通過相應(yīng)電磁驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)撲翼動作。

其中，窗口101的開口寬度不阻礙飛行翼2的上下運動。

如圖2至圖6所示，所述驅(qū)動器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼2的x形連動機構(gòu)3；所述x形連動機構(gòu)3包括：分別連接左、右飛行翼2的活動板301，且兩活動板301的中部活動設(shè)于一轉(zhuǎn)軸302上；以及位于一活動板301的兩端均設(shè)有一永磁鐵303作為動磁極，且兩側(cè)永磁鐵303的磁極分布方式相同（圖例為上方s極，下方n極）；如圖1、3至6，所述電磁驅(qū)動機構(gòu)包括：用于分別與兩活動板配合的兩個靜磁單元組；各靜磁單元組包括用于分別與相應(yīng)活動板上的兩永磁鐵303配合的且上、下對稱設(shè)置的靜磁單元4；所述靜磁單元4包括左、右對稱設(shè)置的磁極磁芯401和繞于磁極磁芯401的線圈402，即磁極磁芯401與對應(yīng)的線圈402構(gòu)成一靜磁極，因此，本x形仿生驅(qū)動器具有八個靜磁極，其中左、右分布的磁極磁芯401通過相應(yīng)磁路403相連，以及兩線圈402異名端串聯(lián)；當(dāng)上、下分布的靜磁單元4同時輸入同向線圈402驅(qū)動電流時，其對應(yīng)的同一靜磁單元組中的左、右分布的磁極均產(chǎn)生相反磁場，以使活動板301的兩側(cè)永磁鐵303分別產(chǎn)生相吸、相斥，進而實現(xiàn)活動板301繞轉(zhuǎn)軸302轉(zhuǎn)動，即控制飛行翼2動作。

其中，所述活動板301例如采用塑料結(jié)構(gòu)件，也可采用非磁性金屬如銅、鋁、鎂及其合金等；所述磁路403采用坡莫合金板粘結(jié)而成。其他可選的方案是：永磁鐵303與磁路403為一體件。

所述磁極磁芯401采用傾斜磁極設(shè)計，即與活動板301的接觸面為斜面，且接觸面覆蓋有減震墊5（優(yōu)選橡膠墊、硅膠墊或彈簧）。本x形仿生驅(qū)動器采用傾斜磁極和移動磁極的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在不干涉移動運動的情況下獲得最大電磁力，又可以讓移動磁極有較大的轉(zhuǎn)角，使飛行翼2獲得較大的展幅。實現(xiàn)大幅度仿生翼的驅(qū)動。

所述殼體1內(nèi)設(shè)有上述交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)線圈402驅(qū)動電流的方向、脈寬和幅度；其中，交變電流控制電路包括開關(guān)驅(qū)動電路，以及用于產(chǎn)生pwm信號的處理器模塊，所述pwm信號通過開關(guān)驅(qū)動電路進行放大，以控制x形仿生驅(qū)動器的飛行功率輸出。

一種無人機，其采用上述驅(qū)動器。

實施例2

如圖1至圖6所示，在實施例1基礎(chǔ)上，本實施例2存在如下變型：

一種無人機的x形仿生驅(qū)動器的工作方法，其中左、右側(cè)飛行翼2從殼體1兩側(cè)窗口101伸出，并通過相應(yīng)電磁驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)撲翼動作。

所述x形仿生驅(qū)動器還包括：用于連接左、右側(cè)飛行翼2的x形連動機構(gòu)3；所述x形連動機構(gòu)3包括：分別連接左、右飛行翼2的活動板301，且兩活動板301的中部設(shè)有一轉(zhuǎn)軸302；以及位于一活動板301的兩側(cè)均設(shè)有一永磁鐵303作為動磁極，且兩側(cè)永磁鐵303的磁極相同；所述電磁驅(qū)動機構(gòu)包括：與兩永磁鐵303配合的且上、下對稱設(shè)置的靜磁單元4；所述靜磁單元4包括左、右對稱設(shè)置的磁極磁芯401和繞于磁極磁芯401的線圈402，即構(gòu)成靜磁極，其中左、右分布的磁極磁芯401通過相應(yīng)磁路403相連，以及兩線圈402異名端串聯(lián)；當(dāng)上、下靜磁單元4同時輸入同向線圈402驅(qū)動電流時，其對應(yīng)的左、右分布的磁極均產(chǎn)生相反磁場，以使活動板301的兩側(cè)永磁鐵303分別產(chǎn)生相吸、相斥，進而實現(xiàn)活動板301繞轉(zhuǎn)軸302轉(zhuǎn)動，即控制飛行翼2動作。

所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)線圈驅(qū)動電流的方向、脈寬和幅度。

本x形仿生驅(qū)動器及其工作方法的工作原理如下：

對于一側(cè)飛行翼對應(yīng)的靜磁單元4的線圈402通入正向電流，如圖7（a）所示，此時無論初始狀態(tài)動磁極在什么位置（如虛線表示的活動板301）都會因為磁極磁芯a的吸引作用和磁極磁芯b的排斥作用而停留在圖7（a）所示的位置上（實線表示的活動板301）；

更進一步地，將線圈402通入反向電流，如圖7（b）所示，由于磁極磁芯b的吸引作用和磁極磁芯a的排斥作用,動磁極將從如虛線表示的活動板位置離開磁極磁芯a，即停留在圖7（b）所示的位置上（實線表示的活動板301）；

若在線圈402上加上交變電流，定磁極就會周而復(fù)始的上下運動，驅(qū)動飛行翼2上下振動，進而實現(xiàn)仿生飛行。

實施例3

在實施例1或2的基礎(chǔ)上，本實施例具有如下變型：

如圖8，左、右相鄰分布的兩個磁極磁芯彼此獨立，以及兩線圈異名端串聯(lián)；所述殼體內(nèi)還設(shè)有交變電流控制電路，即通過交變電流控制電路調(diào)節(jié)各線圈中的驅(qū)動電流的方向、脈寬和幅度。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。