本发明属于风筝,具体涉及一种无线遥控电动风筝及其控制方法。
背景技术:
1、目前市面上的风筝大都是用竹子做骨架,上面用尼龙布或者涤纶布以及其他复合材料制成,用风筝线加以控制,这种传统的风筝存在着比较大的安全隐患和不便利性:风筝线可能造成割伤,紧绷的风筝线有可能割伤行人或放风筝者,尤其是在风力较大或风筝线张力增强时,这种风险会大大增加,并且还有缠绕在高压线上的风险,如果风筝线缠绕到高压线上,不仅可能导致停电,还可能引发触电事故,对放风筝者和周边人员的生命安全构成威胁,从而存在一定的安全隐患。
2、并且,普通的风筝对自然环境要求较高,当无风或者风力较大的情况下普通风筝不能正常放飞,即使在风力合适的情况下,放风筝者还需要了解风筝的飞行原理,包括风向、风力的判断以及如何通过调整线的张力和角度来控制风筝的飞行状态,这需要一定的学习和实践经验,而且在放风筝的过程中通常需要一定的身体活动,如跑动、拉线等,这就要求参与者具备一定的身体素质,对于年老体弱或者患有某些疾病的人群(如严重的关节疾病等),可能需要更加谨慎,所以,为了克服上述缺陷,需要一种能够实现无线遥控的电动风筝,本发明针对这一技术问题进行解决。
技术实现思路
1、本发明提供了一种无线遥控电动风筝及其控制方法,无须通过风筝线牵引风筝,而且可以对风筝进行遥控,使其飞行、转向,从而提高了安全性,降低了操作的难度,能够适用于更多人群。
2、一种无线遥控电动风筝,包括风筝本体,还包括与所述风筝本体连接的驱动机构、与所述风筝本体连接且用于风筝升降的上升机构、与所述风筝本体连接且用于处理数据的控制组件、与所述风筝本体连接且用于调整风筝飞行方向的重心调整机构,所述驱动机构用于驱动风筝水平飞行,所述驱动机构、所述上升机构和所述重心调整机构分别与所述控制组件电性连接。
3、进一步的,所述重心调整机构包括与所述风筝本体连接的连接杆、滑动连接在所述连接杆上的步进电机、连接在所述连接杆一端的滑轮、连接在所述连接杆另一端的固定杆,所述步进电机的两侧分别与两根弹簧连接,其中一个所述弹簧与连接线的一端连接,所述连接线的另一端绕过所述滑轮与所述步进电机的转轴连接,另一个所述弹簧与所述固定杆连接,所述步进电机与所述控制组件电性连接。
4、进一步的,所述控制组件包括与所述风筝本体连接的盒体、连接在所述盒体内部的主控单元、用于检测加速度和航向的imu惯性测量单元、用于接收信号的接收器、用于提供电力的电源,所述电源、所述imu惯性测量单元和所述接收器分别与所述主控单元电性连接。
5、进一步的,所述驱动机构包括与所述风筝本体连接的电机一、与所述电机一连接的螺旋桨一,所述螺旋桨一设置在所述风筝本体的侧部,所述电机一与所述控制组件连接。
6、进一步的,所述上升包括与所述风筝本体连接的电机二、与所述电机二连接的螺旋桨二,所述螺旋桨二设置在所述风筝本体的顶部,所述电机二与所述控制组件连接。
7、本发明还提供了一种无线遥控风筝的控制方法,基于上述的无线电动风筝,包括以下步骤:
8、s1、控制组件接收起飞指令,控制所述上升机构工作,实现风筝的起飞;
9、s2、通过控制组件对电机一和电机二的控制,实现风筝的悬停和水平飞行;
10、s3、通过控制组件对步进电机的控制,来调整风筝的重心,实现风筝的转向;
11、s4、控制组件接收降落指令,控制所述上升机构和驱动机构,来实现风筝的降落。
12、进一步的,所述步骤s1中包括以下步骤:
13、s11、启动电源,通过电源对风筝上的部件供电;
14、s12、主控单元和imu惯性测量单元启动,主控单元开始读取imu惯性测量单元测量的数据,校准风筝的初始姿态和航向;
15、s13、发送起飞指令,接收器接收到信号并传递给主控单元;
16、s14、主控单元对所需要的转速进行计算,并通过pid控制算法调节电机二的转速,使风筝产生向上的升力,克服重力实现起飞。
17、进一步的,所述步骤s2中包括以下步骤:
18、s21、imu惯性测量单元持续采集数据信息并传递给主控单元,主控单元通过pid算法不断调整电机二的转速,维持风筝在空中的稳定悬停;
19、s22、电机一和步进电机会根据主控单元的控制,通过调整中心方向和推力大小,使风筝在空中保持平衡,来保持在指定的水平位置;
20、s23、需要飞行时,主控单元根据接收器接收到的飞行指令,计算出需要调整的水平推力和方向,然后通过控制步进电机来调整方向,然后控制电机一的转速,来调整推力,实现对风筝飞行速度的控制。
21、进一步的,所述步骤s3中包括以下步骤:
22、s31、接收器接收到信号并传输给主控单元,主控单元控制步进电机工作;
23、s32、步进电机的转轴转动时,会拉动连接绳使其缠绕在转轴上,使连接绳通过弹簧拉动步进电机向滑轮的方向移动,从而改变步进电机的位置,来调整风筝的重心,使其改变飞行方向;
24、s33、当步进电机反转时,步进电机会在弹簧的拉动下往反方向移动,从而改变重心,改变风筝的飞行方向。
25、进一步的,所述步骤s4中包括以下步骤:
26、s41、接收器接收到降落指令,并传递给主控单元;
27、s42、主控单元通过pid控制算法逐渐降低电机二的转速,减小向上的升力,使风筝通过自身重力下降;
28、s43、在降落过程中,通过电机一来调整推力,确保风筝能够平稳降落在指定的位置。
29、本发明的技术效果如下:
30、(1)本方案通过控制组件来控制上升机构,使其带动风筝上升,并且通过驱动机构来推动风筝进行水平飞行,还可以通过重心调整机构来调整风筝的重心,使风筝在飞行的过程中能够改变飞行方向,从而通过上述方式,来实现对风筝的操控,无须通过风筝线牵引风筝,从而提高了安全性,并且也降低了操作的难度,可以适用于更多人群;
31、(2)本方案中可以通过调节步进电机的转动圈数,使步进电机移动一定的距离,从而改变风筝的重心,进而改变风筝的飞行方向,而且通过调节重心位置的方式也可以使风筝更好地保持平衡,使其在飞行的过程中保持平稳,并且结构简单,便于实现;
32、(3)本装置中的上升机构和驱动机构分别能够实现风筝的升降和水平移动,在此基础上,通过重心调整机构能够实现风筝的转向,从而使本方案中的风筝相较于传统的风筝,在飞行的自由度方面获得了提升,并且重心调整机构能够调整重心,在起风的天气时,可以通过调整重心的方式使风筝保持平稳,从而使风筝更加便于操作。
1.一种无线遥控电动风筝,包括风筝本体(1),其特征在于,还包括与所述风筝本体(1)连接的驱动机构、与所述风筝本体(1)连接且用于风筝升降的上升机构、与所述风筝本体(1)连接且用于处理数据的控制组件、与所述风筝本体(1)连接且用于调整风筝飞行方向的重心调整机构,所述驱动机构用于驱动风筝水平飞行,所述驱动机构、所述上升机构和所述重心调整机构分别与所述控制组件电性连接。
2.根据权利要求1所述的无线遥控电动风筝,其特征在于,所述重心调整机构包括与所述风筝本体(1)连接的连接杆(5)、滑动连接在所述连接杆(5)上的步进电机(6)、连接在所述连接杆(5)一端的滑轮(8)、连接在所述连接杆(5)另一端的固定杆(10),所述步进电机(6)的两侧分别与两根弹簧(11)连接,其中一个所述弹簧(11)与连接线的一端连接,所述连接线的另一端绕过所述滑轮(8)与所述步进电机(6)的转轴连接,另一个所述弹簧(11)与所述固定杆(10)连接,所述步进电机(6)与所述控制组件电性连接。
3.根据权利要求1所述的无线遥控电动风筝,其特征在于,所述控制组件包括与所述风筝本体(1)连接的盒体(12)、连接在所述盒体(12)内部的主控单元、用于检测加速度和航向的imu惯性测量单元、用于接收信号的接收器、用于提供电力的电源,所述电源、所述imu惯性测量单元和所述接收器分别与所述主控单元电性连接。
4.根据权利要求1所述的无线遥控电动风筝,其特征在于,所述驱动机构包括与所述风筝本体(1)连接的电机一(4)、与所述电机一(4)连接的螺旋桨一(3),所述螺旋桨一(3)设置在所述风筝本体(1)的侧部,所述电机一(4)与所述控制组件连接。
5.根据权利要求1所述的无线遥控电动风筝,其特征在于,所述上升机构包括与所述风筝本体(1)连接的电机二(7)、与所述电机二(7)连接的螺旋桨二(2),所述螺旋桨二(2)设置在所述风筝本体(1)的顶部,所述电机二(7)与所述控制组件连接。
6.一种无线遥控风筝的控制方法,基于如权利要求1-5所述的无线电动风筝,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的无线遥控风筝的控制方法,其特征在于,所述步骤s1中包括以下步骤:
8.根据权利要求6所述的无线遥控风筝的控制方法,其特征在于,所述步骤s2中包括以下步骤:
9.根据权利要求6所述的无线遥控风筝的控制方法,其特征在于,所述步骤s3中包括以下步骤:
10.根据权利要求6所述的无线遥控风筝的控制方法,其特征在于,所述步骤s4中包括以下步骤: