一種監(jiān)測(cè)勘探飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于單片機(jī)嵌入式領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)測(cè)勘探飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，微型機(jī)器人在生產(chǎn)和軍事領(lǐng)域得到迅猛發(fā)展。低成本低功耗的要求也越來(lái)越苛刻。作為一種小體積、低功耗、高機(jī)動(dòng)性的飛行裝置，飛艇魚可以利用浮力減少一定的功耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)要求作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣以及人進(jìn)出不易的場(chǎng)所進(jìn)行檢測(cè)和勘探，如應(yīng)用于地理監(jiān)控、軍事偵查等方面，特別是在軍用和娛樂(lè)方面。在軍用方面，由于飛艇魚成本低、體積小、機(jī)動(dòng)性好，可以實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)、成群作業(yè)，此外由于飛艇魚具有體積小、不易被探測(cè)等特點(diǎn)，平時(shí)化整為零懸浮在空中，當(dāng)遇到敵方目標(biāo)時(shí)可快速集結(jié)、重點(diǎn)攻擊，可以籠罩軍艦、航母、飛機(jī)場(chǎng)等重要戰(zhàn)略場(chǎng)所，因而在偵查、攻擊等方面將發(fā)揮巨大作用，具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。在娛樂(lè)方面，目前機(jī)器人更多地用于高端玩具業(yè)，國(guó)外的相關(guān)企業(yè)及其產(chǎn)品，例如日本索尼公司推出的“Aibo”機(jī)器狗和日本三菱重工業(yè)推出的觀賞性機(jī)器鯉魚等，都在市場(chǎng)占有一定份額，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍處于起步階段，因而具有極高的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種能夠作為地理勘測(cè)娛樂(lè)飛行器的監(jiān)測(cè)勘探飛行器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:包括具有浮力的氣囊，氣囊的尾部設(shè)置有舵機(jī)和動(dòng)力電機(jī)，舵機(jī)能夠控制飛行方向，動(dòng)力電機(jī)上設(shè)置有尾部螺旋槳，動(dòng)力電機(jī)帶動(dòng)尾部螺旋槳能夠產(chǎn)生前進(jìn)的動(dòng)力；所述的氣囊上設(shè)置有單片機(jī)，所述的舵機(jī)連接至單片機(jī)，單片機(jī)能夠控制舵機(jī)的打角從而控制飛行方向；所述的單片機(jī)連接有GPS模塊和無(wú)線串口模塊，GPS模塊能夠向單片機(jī)發(fā)送定位信息，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線串口模塊能夠向上位機(jī)發(fā)送飛行狀態(tài)和定位信息，并接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令；所述的單片機(jī)、GPS模塊和動(dòng)力電機(jī)均連接有電源。
[0005]所述的氣囊的下端設(shè)置有浮力電機(jī)，浮力電機(jī)上設(shè)置有浮力螺旋槳，浮力電機(jī)帶動(dòng)浮力螺旋槳能夠克服重力。
[0006]所述的浮力電機(jī)連接至單片機(jī)，單片機(jī)能夠控制浮力電機(jī)的轉(zhuǎn)速和吹風(fēng)方向。
[0007]所述的浮力電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接至單片機(jī)。
[0008]所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為BTS7970驅(qū)動(dòng)模塊。
[0009]所述的浮力電機(jī)設(shè)置有4個(gè)，采用M20微型直流電機(jī)。
[0010]所述的單片機(jī)采用STM32F103ZET6單片機(jī)。
[0011]所述的無(wú)線串口模塊采用NRF2401無(wú)線模塊。
[0012]所述的GPS模塊采用U-blox GPS模塊。
[0013]所述的氣囊呈魚形，內(nèi)充有氦氣。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型以單片機(jī)為主控制器，舵機(jī)和GPS模塊為控制對(duì)象，上位機(jī)和單片機(jī)之間通過(guò)無(wú)線串口模塊進(jìn)行無(wú)線通信，對(duì)氣囊進(jìn)行遙控控制，實(shí)現(xiàn)自由飛行的功能。單片機(jī)通過(guò)使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣囊的速度、高度和方向的控制，用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)發(fā)送控制命令，并顯示氣囊的飛行狀態(tài)和定位信息等功能。舵機(jī)和動(dòng)力電機(jī)放置在氣囊尾部，其中通過(guò)單片機(jī)控制舵機(jī)打角，從而控制氣囊的飛行方向，動(dòng)力電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)螺旋槳提供前進(jìn)動(dòng)力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠適用于地理勘測(cè)或者娛樂(lè)等方面，適于推廣。
[0015]進(jìn)一步，由于飛艇魚自身浮力有限，因此采用浮力電機(jī)帶動(dòng)浮力螺旋槳產(chǎn)生向上的作用力，克服整個(gè)飛行器自身的重力，浮力螺旋槳放置在氣囊端面，采用浮力電機(jī)帶動(dòng)，通過(guò)控制轉(zhuǎn)速和吹風(fēng)方向來(lái)改變浮力分量和動(dòng)力分量。
[0016]更進(jìn)一步，利用單片機(jī)控制浮力電機(jī)的轉(zhuǎn)速和吹風(fēng)方向，能夠更加精確的進(jìn)行控制，并采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行更精準(zhǔn)的控制。
[0017]更進(jìn)一步，采用四個(gè)浮力電機(jī)，最大的保證了克服浮力，通過(guò)改變轉(zhuǎn)速，控制飛行器的不同的飛行狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為浮力電機(jī)驅(qū)動(dòng)的原理圖；
[0020]圖3為無(wú)線串口模塊與單片機(jī)的外部連接圖；
[0021]圖4為控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]參見圖1，本實(shí)用新型包括具有浮力的氣囊，氣囊呈魚形，內(nèi)充有氦氣。氣囊的尾部設(shè)置有舵機(jī)和動(dòng)力電機(jī)，舵機(jī)能夠控制飛行方向，動(dòng)力電機(jī)上設(shè)置有尾部螺旋槳，動(dòng)力電機(jī)帶動(dòng)尾部螺旋槳能夠產(chǎn)生前進(jìn)的動(dòng)力；氣囊上設(shè)置有單片機(jī)，單片機(jī)采用STM32F103ZET6單片機(jī)，舵機(jī)連接至單片機(jī)，單片機(jī)能夠控制舵機(jī)的打角從而控制飛行方向；單片機(jī)連接有GPS模塊和無(wú)線串口模塊，無(wú)線串口模塊采用NRF2401無(wú)線模塊，GPS模塊采用U_blox GPS模塊，GPS模塊能夠向單片機(jī)發(fā)送定位信息，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線串口模塊能夠向上位機(jī)發(fā)送飛行狀態(tài)和定位信息，并接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令；單片機(jī)、GPS模塊和動(dòng)力電機(jī)均連接有電源，7.4V直流電源通過(guò)穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓后為5V，供給單片機(jī)、動(dòng)力電機(jī)和GPS模塊。
[0024]氣囊的下端設(shè)置有浮力電機(jī)，浮力電機(jī)上設(shè)置有浮力螺旋槳，浮力電機(jī)帶動(dòng)浮力螺旋槳能夠克服重力，浮力電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接至單片機(jī)，單片機(jī)能夠控制浮力電機(jī)的轉(zhuǎn)速和吹風(fēng)方向，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為BTS7970驅(qū)動(dòng)模塊。浮力電機(jī)設(shè)置有4個(gè)，采用M20微型直流電機(jī)。
[0025]本實(shí)用新型包括充有氦氣的魚形氣囊(魚體)、STM32F103ZET6單片機(jī)、產(chǎn)生克服浮力的浮力電機(jī)、浮力螺旋槳、動(dòng)力電機(jī)、改變魚體飛行方向的舵機(jī)、用于無(wú)線控制的NRF2401無(wú)線串口模塊和用于定位的GPS模塊。
[0026]通訊部分使用VB編程的上位機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行通信。其中，單片機(jī)給上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包括:當(dāng)前電機(jī)控制占空比、定位信息經(jīng)度值、定位信息瑋度值、當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前日期、航速。上位機(jī)給單片機(jī)發(fā)送的控制命令包括:舵機(jī)打角的增加、舵機(jī)打角的減小、電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加、電機(jī)轉(zhuǎn)速的減小、直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。
[0027]單片機(jī)采用STM32F103ZET6單片機(jī)，浮力電機(jī)為M20微型直流電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)選用BTS7970，舵機(jī)選用最小型號(hào)的9g舵機(jī)，動(dòng)力電機(jī)選用9*15的永磁直流電機(jī)和配套螺旋槳，轉(zhuǎn)速達(dá)到20000r/min。無(wú)線串口模塊采用的是NRF2401。GPS模塊采用體積和重量都比較小的U-blox GPS模塊。
[0028]本實(shí)用新型以STM32F103Z單片機(jī)為主控制器，舵機(jī)、佩帶浮力螺旋槳的浮力電機(jī)和GPS模塊為控制對(duì)象，上位機(jī)和單片機(jī)之間進(jìn)行無(wú)線通信，對(duì)充有氦氣的魚體氣囊進(jìn)行遙控控制，實(shí)現(xiàn)自由飛行的功能。飛行器是以0.4立方米的魚形氣囊為魚體，內(nèi)充氦氣，以STM32F103Z為主控芯片，通過(guò)使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇魚的速度、高度和方