无人旋翼机及控制无人旋翼机的飞行方法

摘要

本发明公开的无人旋翼机包括：机身、多个旋翼及传感器，机身包括中控模块及信号处理模块，中控模块与旋翼连接，用于控制旋翼；传感器配置于无人旋翼机的机身上，用于检测无人旋翼机的旋转变化值；信号处理模块连接传感器及中控模块，用于接收并分析传感器的信号，再由中控模块控制后续飞行动作。控制无人旋翼机的飞行方法包括启动无人旋翼机，且使无人旋翼机处于不飞行状态；将无人旋翼机旋转；检测无人旋翼机旋转后的旋转变化值；将旋转变化值与预设值比较，判断无人旋翼机是否执行飞行动作。使用者通过将无人旋翼机以旋转的方式飞行，在使用上更为直观且方便。

说明书

技术领域

本发明有关于一种无人旋翼机及控制无人旋翼机的飞行方法，尤指一种可利用传 感器检测无人旋翼机的旋转状态，进而判断无人旋翼机是否达到飞行状态，以执行飞行动 作的方法。

背景技术

无人旋翼机最早应用于军事用途，例如远程的监谍侦查，近年来民用的无人旋翼 机发展迅速，主要应用范围为大地监测、防灾与救灾及商用空中摄影等领域，无人旋翼机机 动性高，并且作业成本相对于传统飞行器低廉，由于无人搭乘，使用时不易造成人员损伤， 有安全性较高的优点。

无人旋翼机具有垂直起降特性，无需起飞场地及跑道即能起降，可应用在不同的 领域完成各种任务，而随着应用领域的不同，无人旋翼机的各种功能需求也日益增加，目前 市面上已有无人旋翼机以向上抛出的方式使无人旋翼机飞行的技术，通过检测无人旋翼机 是否向下坠落，以启动无人旋翼机自动飞行，但是以向上抛出无人旋翼机作为飞行的方式， 在使用上并不直观，且如果检测无人旋翼机是否向下坠落的时间过长，会造成无人旋翼机 没有自动飞行，导致无人旋翼机飞行失败而坠机，发明人认为这样的情况需要改善。

发明内容

为解决上述的缺点，本发明提出一种无人旋翼机及控制无人旋翼机的飞行方法， 仅需将无人旋翼机旋转，例如将无人旋翼机以掷飞盘的方式射出，即可使无人旋翼机飞行， 在使用上更为直观且方便。本发明提供一种无人旋翼机，其包括：机身、多个旋翼及传感器， 其中，机身包括中控模块及信号处理模块，旋翼连接机身并与中控模块连结，中控模块用于 控制旋翼；传感器配置于无人旋翼机上，用于检测无人旋翼机的旋转变化值；信号处理模块 电性连接传感器及中控模块，用于接收并分析传感器检测到的旋转变化值，再由中控模块 控制无人旋翼机执行后续飞行动作。本发明提供的无人旋翼机进一步可配置至少一个陀螺 仪，与信号处理模块连接，陀螺仪用于检测无人旋翼机与水平面之间的偏移角度，中控模块 可依据所述偏移角度调整无人旋翼机的飞行姿态，进而提供稳定飞行状态。

本发明提供一种控制无人旋翼机的飞行方法，其包括以下步骤：启动无人旋翼机， 且使无人旋翼机处于不飞行状态；将无人旋翼机旋转；获得无人旋翼机旋转后的旋转变化 值；以及将旋转变化值与预设值比较，判断无人旋翼机是否执行飞行的动作，若是，则无人 旋翼机执行飞行步骤，若否，则继续使无人旋翼机处于不飞行状态。

根据本发明提出的控制无人旋翼机的飞行方法，仅需将无人旋翼机旋转，例如将 无人旋翼机以飞盘般掷出，即可使无人旋翼机飞行，让使用者在操作无人旋翼机执行飞行 时，使用起来更为直观也更加方便。

附图说明

图1为本发明提出的无人旋翼机俯视示意图；

图2为本发明提出的无人旋翼机的结构方块示意图；

图3为本发明提出的控制无人旋翼机的飞行方法步骤流程图；

图4为本发明提出的无人旋翼机加速度检测方向示意图；

图5为本发明提出的无人旋翼机加速度方向在向心方向的示意图；以及

图6为本发明提出的无人旋翼机偏移的角度检测方向示意图。

【符号说明】

1无人旋翼机

11机身

112中控模块

113信号处理模块

12旋翼

2传感器

3陀螺仪

S1启动无人旋翼机，且使无人旋翼机处于不飞行状态

S2使用者手持处于不飞行状态下的无人旋翼机，将无人旋翼机旋转

S3利用装设于无人旋翼机上的传感器，检测无人旋翼机旋转后的旋转变化值

S4将旋转变化值与预设值比较，判断此旋转变化值是否大于预设值

S5无人旋翼机执行飞行的动作

S6陀螺仪检测无人旋翼机在飞行时与水平面之间的偏移角度

S7修正无人旋翼机倾斜问题

V加速度方向

V_n向心方向

V_t切线方向

ΩX、ΩY、ΩZ角速度方向

具体实施方式

首先，请同时参阅图1及图2，图1为本发明提出的无人旋翼机俯视示意图以及图2 为本发明提出的无人旋翼机的结构方块示意图。无人旋翼机1包括：机身11、多个旋翼12及 传感器2，其中，机身11包括中控模块112及信号处理模块113，旋翼12连接机身11并连结中 控模块112，中控模块112用于控制旋翼12；传感器2配置于无人旋翼机1的机身11上，用于检 测无人旋翼机1的旋转变化值；信号处理模块113电性连接传感器2及中控模块112，用于接 收并分析传感器2检测到的旋转变化值，再由中控模块112控制无人旋翼机1执行后续飞行 动作，其中信号处理模块113也可整合至中控模块112，此外，中控模块112、信号处理模块 113及传感器2可任意配置于无人旋翼机1上。本发明提供的无人旋翼机1进一步可包含至少 一个陀螺仪3，与信号处理模块113电性连接，陀螺仪3用于检测无人旋翼机1与水平面之间 的偏移角度，信号处理模块113接收并作分析陀螺仪3的检测到的偏移角度，再由中控模块 112依据偏移角度值控制无人旋翼机1的飞行姿态，例如，使得无人旋翼机1与水平面平行， 进而可以水平方式飞行。此外，无人旋翼机1的飞行姿态可依据实际情况，不需限制于水平 方式飞行。

接着，请参阅图3，图3为本发明提出的控制无人旋翼机的飞行方法步骤流程图。首 先，步骤S1，启动无人旋翼机，且使无人旋翼机处于不飞行状态，例如旋翼停止或旋翼慢速 旋转，其中，在另一实施例中步骤S1的启动步骤可以省略，仅需通过后面步骤即可启动无人 旋翼机；接着，步骤S2，使用者手持处于不飞行状态下的无人旋翼机，将无人旋翼机旋转，例 如将无人旋翼机以掷飞盘的方式向外射出，接着步骤S3，利用装设于无人旋翼机上的传感 器，检测无人旋翼机旋转后的旋转变化值。

接着，步骤S4，根据检测到的无人旋翼机旋转后的旋转变化值，将此旋转变化值与 预设值比较，判断此旋转变化值是否大于预设值，旋转变化值大于预设值即为预设条件，但 不设限。在步骤S4中，当旋转变化值大于无人旋翼机的预设值时，则执行步骤S5，无人旋翼 机执行飞行动作；若否，即表示旋转变化值小于无人旋翼机的预设值，则返回步骤S1，使无 人旋翼机继续处于不飞行状态。在此要说明的是，无人旋翼机的预设值愈大，即表示无人旋 翼机愈不灵敏。反之，无人旋翼机的预设值愈小，即表示无人旋翼机愈灵敏，也就是说，无人 旋翼机的预设值愈小时，使用者只要对无人旋翼机做出旋转的手势或是在地面上旋转无人 旋翼机，无人旋翼机的传感器进行检测后，由于无人旋翼机的预设值较小，只要超过无人旋 翼机的预设值就会使无人旋翼机飞行，但实际上无人旋翼机并没有要执行飞行的步骤，因 此对于无人旋翼机的预设值需要设定一个适当的数值，以免使用者不小心触碰到无人旋翼 机也会使得无人旋翼机进行飞行的动作。在本实施例中，此预设值可以根据使用者的需要 来设定或在使用时，使用者直接在无人旋翼机上进行调整，因此其预设值在本发明中并不 设限。

接着，请同时参阅图3及图6，图6为本发明提出的无人旋翼机偏移的角度检测方向 示意图。当无人旋翼机执行飞行后，即执行步骤S6，利用装设于无人旋翼机的陀螺仪3(如图 1所示)来检测无人旋翼机在飞行时与水平面之间的偏移角度，此偏移的角度转向由三个Ω X、ΩY、ΩZ角速度方向所组成，如图6所示。在此步骤S6中，陀螺仪是经常用来感测物体移动 角度的一种元件，当无人旋翼机飞行后，在一开始飞行时，无人旋翼机与水平面不会呈平行 状态，而是以一个偏移的角度在空中飞行，因此为了让无人旋翼机与水平面呈平行状态来 飞行，需利用装设于无人旋翼机上的陀螺仪来检测无人旋翼机与水平面所夹的角度，陀螺 仪是通过科氏力(Coriolisforce)原理把角速率转换成一个特定感测结构的位移，科氏力 使特定感测结构发生位移，位移大小与所施加的角速度大小成正比。如果能得到科氏力加 速度，然后结合特定感测结构振动速度，进行同步解调，就可以测出旋转角速度，进而计算 出物体移动的角度。因此，当无人旋翼机与水平面之间是呈一个偏移角度的状态飞行时，即 可利用陀螺仪3检测出此偏移角度。最后，执行步骤S7，修正无人旋翼机倾斜问题，即通过调 整无人旋翼机与水平面之间的偏移角度，使无人旋翼机与水平面平行，并以水平方式在空 中飞行。此外，无人旋翼机的飞行方式可依据实际情况，不需限制于水平方式飞行。

于本发明的一实施例中，传感器2为加速度检测计，可检测无人旋翼机旋转后的加 速度值，如图4所示，图4为本发明提出的无人旋翼机加速度检测方向示意图，在此实施例中 加速度检测计2只需检测一个方向的加速度，加速度检测计2为一个线性加速度计，且线性 加速度检测计可设置在无人旋翼机1的任何位置，其设置数量视需求而定；而V方向的向量 为线性加速度检测计检测的加速度方向，当无人旋翼机1旋转之后，此线性加速度检测计可 检测到无人旋翼机在V方向的加速度，在本发明的一实施例中，直接根据此线性加速度检测 计所检测到的加速度值来计算无人旋翼机1旋转后的旋转变化值，当无人旋翼机1上设置多 个线性加速度检测计时，是将多个线性加速度检测计所检测到的加速度值加总，其加速度 值的总和即为无人旋翼机1旋转后的旋转变化值；在另一实施例中，当线性加速度检测计检 测到无人旋翼机1旋转后的加速度，可利用无人旋翼机1的信号处理模块113取得此加速度 值在向心方向的分量值，即向心加速度值，如图5所示，图5为本发明提出的无人旋翼机加速 度方向在向心方向的示意图，在图5中，V方向的向量为线性加速度检测计检测的加速度方 向，信号处理模块113即将此加速度方向分解为2个方向的分量值，分别为向心方向V_n及切 线方向V_t，取得加速度值在向心方向的分量值即为向心加速度值，而当无人旋翼机1上设置 多个线性加速度检测计时，是将多个线性加速度检测计所检测到的加速度值分别计算其在 向心方向的分量值后，将得到的向心加速度值加总，其向心加速度值的总和即为无人旋翼 机1旋转后的旋转变化值。再者，当设置愈多加速度检测计2时，其依据整体加速度作判断， 能够检测的加速度也就愈精细，使得在判断无人旋翼机1是否飞行的准确度来说就更精确， 在本实施例中，装设加速度检测计2的数量可以根据使用者的需要来设定，在本发明中并不 设限。

于本发明的实施例中，步骤S3，利用装设于无人旋翼机上的线性加速度计来检测 无人旋翼机旋转后的加速度值，接着，步骤S4，根据检测到的无人旋翼机旋转后的加速度 值，将此加速度值与预设值比较，判断此加速度值是否大于预设值，在步骤S4中，当加速度 值大于无人旋翼机的预设值时，则执行步骤S5，无人旋翼机执行飞行的动作；当加速度值小 于无人旋翼机的预设值时，则返回步骤S1，使无人旋翼机继续处于不飞行状态。

于本发明的另一实施例中，在步骤S3中，利用装设于无人旋翼机上的线性加速度 计来检测无人旋翼机旋转后的加速度值，再取得此加速度值在向心方向的分量值，即向心 加速度值，接着，步骤S4，根据检测到的无人旋翼机旋转后的向心加速度值，将此向心加速 度值与预设值比较，判断此向心加速度值是否大于预设值，在步骤S4中，当向心加速度值大 于无人旋翼机的预设值时，则执行步骤S5，无人旋翼机执行飞行的动作；当向心加速度值小 于无人旋翼机的预设值时，则返回步骤S1，使无人旋翼机继续处于不飞行状态。

在本发明的又一实施例中，传感器2为风速传感器，可检测无人旋翼机旋转后的风 速值，例如使用热线式风速计来检测无人旋翼机旋转后的风速值，热线式空气流量计是将 传感元件(一根通以电流而被加热的细金属丝)置于通道中，当气体流过它时将带走一定的 热量，流速愈大温度降低得就愈多，故测得细金属丝的温度则可得知流速的大小；或改变加 热的电流使金属丝的温度保持不变，流速愈大则所需加热的电流也愈大，故测得加热电流 值则可得知流速的大小。

于此实施例中，在步骤S3，利用装设于无人旋翼机上的风速传感器，检测无人旋翼 机旋转后的风速值，接着，步骤S4，根据检测到的无人旋翼机旋转后的风速值，将此风速值 与预设值比较，判断此风速值是否大于预设值，其中，风速值亦可经分析获得切线速度值。 在步骤S4中，当风速值大于无人旋翼机的预设值时，则执行步骤S5，无人旋翼机执行飞行的 动作；反之，当风速值小于无人旋翼机的预设值时，则返回步骤S1，使无人旋翼机继续处于 不飞行状态。

于本发明的再一实施例，传感器2为风压传感器，可检测无人旋翼机旋转后的风压 值，例如使用电容压力微传感器或压电压力微传感器来检测无人旋翼机旋转后的风压值， 一般压力传感器分为压阻式及电容式，压阻式压力传感器在材料受到应力作用时电阻值会 改变，使加在电阻上的电压发生变化，进而测量出压力值。而电容式压力传感器具有测量金 属隔板和固定金属板所组成的电容，若测量金属板受压力而产生形变，则两块金属板之间 的电容值也会改变，可利用电容值反推压力值。

在此实施例中，步骤S3，利用装设于无人旋翼机上的风压传感器，检测无人旋翼机 旋转后的风压值，接着，步骤S4，根据检测到的无人旋翼机旋转后的风压值，将此风压值与 预设值比较，判断此风压值是否大于预设值，其中，风压值亦可经分析获得切线速度值，在 步骤S4中，当风压值大于无人旋翼机的预设值时，则执行步骤S5，无人旋翼机执行飞行的动 作；当风压值小于无人旋翼机的预设值时，则返回步骤S1，使无人旋翼机继续处于不飞行状 态。

根据本发明提出的无人旋翼机及控制无人旋翼机的飞行方法，仅需将无人旋翼机 1旋转后，利用传感器2来检测无人旋翼机1旋转后的旋转变化值，并判断无人旋翼机1是否 具备飞行的条件，如果是，无人旋翼机1则飞行，并配合感测偏移角度的陀螺仪3，使得无人 旋翼机1在旋转后，可以在最短的时间内得知无人旋翼机1是否可以飞行，并且在无人旋翼 机1飞行之后短时间内让无人旋翼机1达到稳定飞行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。