轻质无人机及集群协作系统和其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种轻质无人机及集群协作系统和其工作方法，轻质无人机包括：若干机臂杆，每个所述机臂杆的一端与机身连接；其中所述机臂杆为中空结构，所述中空结构内设有充气内衬，在所述充气内衬中充入密度小于空气的气体；本发明专利技术通过在机臂杆的中空结构中放入充气内衬，以充填密度小于空气的气体，可以是氦气等质量比空气轻的惰性气体，以降低无人机的自重，进而实现降低能耗。

Lightweight UAV and cluster cooperative system and its working method

The invention relates to a light UAV and a cluster cooperation system and its working method. The light UAV includes a number of arm rods and one end of each arm rod connected to the fuselage. The arm rod is a hollow structure, the hollow structure is provided with an inflatable inner lining, and the density less than the air is less than air in the inflated inner lining. By placing an inflatable liner in the hollow structure of the arm rod to fill the gas with a density less than the air, the invention can be an inert gas with lighter weight than the air, in order to reduce the weight of the unmanned aerial vehicle and then reduce the energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
轻质无人机及集群协作系统和其工作方法
本专利技术涉及无人机领域，具体涉及一种集群协作系统及其工作方法。
技术介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”（“UAV”），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。由于无人机一般采用电池供电，为了提高续航能力，采用的办法一般是提高电池容量，但是会增加整体重量；或者使机身选用新材料使机身更加轻盈，但是成本很高。因此，基于上述目的，需要设计一种轻质无人机。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轻质无人机，以降低无人机的机体自重，进而起到降低飞行能耗，延长续航能力的作用。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种无人机，包括：若干机臂杆，每个所述机臂杆的一端与机身连接；其中所述机臂杆为中空结构，所述中空结构内设有充气内衬，在所述充气内衬中充入密度小于空气的气体。进一步，所述无人机为多旋翼无人机；所述机身为圆柱形结构，且各机臂杆与机身的连接处均设有转动机构；所述转动机构由一步进电机驱动；各旋翼内设有适于检测旋翼电机转动的霍尔传感器；当霍尔传感器检测到一旋翼电机发生故障后，所述无人机内的主控模块适于通过机身内的陀螺仪获得的机身倾斜角度以控制相应步进电机调节机臂杆的分布，以使机身恢复平衡状态。进一步，所述无人机还包括：与该主控模块分别电性连接的GPS模块、通讯模块和摄像模块。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过在机臂杆的中空结构中放入充气内衬，以充填密度小于空气的气体，可以是氦气等质量比空气轻的惰性气体，以降低无人机的自重，进而实现降低能耗。又一方面，本专利技术还提供了一种集群协作系统及其工作方法，以提高无人机工作时的作业半径，提高无人机的协作能力。为了解决上述问题，本集群协作系统包括：若干所述的无人机；并且各无人机适于分散飞行以寻找目标物，当其中一无人机发现目标物后，通过通讯模块发送向其余无人机该目标物的方位信息，以使其余无人机均飞行至该目标物处。进一步，所述集群协作系统还包括：与各无人机进行无线通讯的服务器；各无人机适于将当前所在地理位置信息发送至服务器，以及目标物的方位信息；所述服务器适于根据目标物的方位信息和各地理位置信息计算一公共路径；所述公共路径的起点作为其余无人机的汇集点，其终点为目标物的地理位置；其余无人机适于在汇聚点汇合后，排成队列飞往目标物的地理位置。进一步，各无人机上设有风力传感器，以获得在飞行过程中的风向数据，并且根据风向数据调整飞行队列。进一步，所述飞行队列适于采用一字型，且一字型的排列的方位角与风向角度一致。进一步，所述通讯模块中的天线装置包括天线以及天线外侧的天线罩；其中所述天线罩包括至少一个超材料片层，且每一超材料片层均包括：第一基板和阵列排布在所述第一基板上的多个尺寸相同的人造微结构；所述人造微结构包括口字形结构；所述口字形结构的中心位置设置有十字形结构，且所述口字形结构的每一边的中部均设置有与十字形结构各端部对应的突起端部结构。进一步，每一超材料片层还包括第二基板和第三基板；其中所述第一基板的面向第二基板的表面上附着有阵列排布的所述人造微结构。进一步，所述第一基板适于划分为多个超材料单元，其中每一超材料单元上仅排布有一个所述人造微结构；以及每一超材料单元的长和宽均为12～15mm，所述人造微结构与所述超材料单元的边界之间的距离为0.15mm。进一步，所述十字形结构包括垂直设置的第一金属丝和第二金属丝；其中所述第一金属丝的两端部分别设置有相同尺寸的第一金属微结构，所述第一金属微结构包括：三条尺寸递减金属线平行线以及将各平行线包围的金属框；所述第二金属丝的两端部分别设置有相同尺寸的第二金属微结构，所述第二金属微结构包括：三根同尺寸的金属折线排列组成，且所述金属折线的弯折角为90度；所述口字型结构中与第一金属丝相对一边的中部的突起端部结构适于与第二金属微结构相同构造，所述口字型结构中与第二金属丝相对一边的中部的突起端部结构适于与第一金属微结构相同构造；并且所述第一金属丝和第二金属丝的长度相同。又一方面，本专利技术还提供了一种集群协作系统的工作方法。所述集群协作系统的工作方法包括：若干个无人机；各无人机的电路结构相同，且包括：主控模块，与该主控模块分别电性连接的GPS模块、通讯模块和摄像模块；以及各无人机适于分散飞行以寻找目标物，当其中一无人机发现目标物后，通过通讯模块发送向其余无人机该目标物的方位信息，以使其余无人机均飞行至该目标物处。进一步，所述集群协作系统还包括：与各无人机进行无线通讯的服务器；各无人机适于将当前所在地理位置信息发送至服务器，以及目标物的方位信息；所述服务器适于根据目标物的方位信息和各地理位置信息计算一公共路径；所述公共路径的起点作为其余无人机的汇集点，其终点为目标物的地理位置；其余无人机适于在汇聚点汇合后，排成队列飞往目标物的地理位置。本专利技术的有益效果是，本专利技术集群协作系统及其工作方法可以将各无人机分散飞行以寻找目标物，当其中一无人机发现目标物后，通过通讯模块发送向其余无人机该目标物的方位信息，以使其余无人机均飞行至该目标物处，扩大搜索范围，进而提高协作搜索效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的无人机的结构示意图；图2是本专利技术的无人机中一旋翼电机发生故障后，其余旋翼电机所在机臂杆的移动示意图；图3是本专利技术的集群协作系统的原理框图；图4是本专利技术的无人机的飞行轨迹示意图；图5是本专利技术的天线罩的一个超材料片层的结构示意图；图6是多个图5所示的超材料片层堆叠形成的宽频带超材料的天线罩的结构示意图；图7是本专利技术一实施例的超材料片层的结构示意图；图8是本专利技术人造微结构的排布示意图；图9是本专利技术人造微结构的示意图。图中：机臂杆100、充气内衬101、旋翼电机102、机身200、步进电机201、转动机构210、扇形连接件211、转轴212；超材料片层1、第一基板10、第二基板20、第三基板30、人造微结构40、口字形结构41、十字形结构42、第一金属微结构421、第二金属微结构422。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1如图1所示，本实施例提供了一种无人机，包括：若干机臂杆100，每个所述机臂杆100的一端与机身200连接；其中所述机臂杆100为中空结构，所述中空结构内设有充气内衬101，在所述充气内衬101中充入密度小于空气的气体。本专利技术通过在机臂杆100的中空结构中放入充气内衬101，以充填密度小于空气的气体，可以是氦气等质量比空气轻的惰性气体，以降低无人机的自重，进而实现降低能耗。请参见图1，所述无人机为多旋翼无人机，可以是三旋翼、四旋翼或者六旋翼；所述机身200为圆柱形结构，为了防止无人机在飞行过程中旋翼电机102出现故障停转后，无人机容易失去平衡坠毁，因此，在本实施例中各机臂杆100与机身200的连接处均设有转动机构210；所述转动机构210由一步进电机201驱动；各旋翼内设有适于检测旋翼电机102转动的霍尔传感器。本实施例以四旋翼无人机为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机，其特征在于，包括：若干机臂杆，且每个所述机臂杆的一端与机身连接；其中所述机臂杆为中空结构，所述中空结构内设有充气内衬，在所述充气内衬中充入密度小于空气的气体。

【技术特征摘要】
1.一种无人机，其特征在于，包括：若干机臂杆，且每个所述机臂杆的一端与机身连接；其中所述机臂杆为中空结构，所述中空结构内设有充气内衬，在所述充气内衬中充入密度小于空气的气体。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述无人机为多旋翼无人机；所述机身为圆柱形结构，且各机臂杆与机身的连接处均设有转动机构；所述转动机构由一步进电机驱动；各旋翼内设有适于检测旋翼电机转动的霍尔传感器；当霍尔传感器检测到一旋翼电机发生故障后，所述无人机内的主控模块适于通过机身内的陀螺仪获得的机身倾斜角度以控制相应步进电机调节机臂杆的分布，以使机身恢复平衡状态。3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括：与该主控模块分别电性连接的GPS模块、通讯模块和摄像模块。4.一种集群协作系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3任一项若干所述的无人机；并且各无人机适于分散飞行以寻找目标物，当其中一无人机发现目标物后，通过通讯模块发送向其余无人机该目标物的方位信息，以使其余无人机均飞行至该目标物处。5.根据权利要求4所述的集群协作系统，其特征在于，所述集群协作系统还包括：与各无人机进行无线通讯的服务器；各无人机适于将当前所在地理位置信息发送至服务器，以及目标物的方位信息；所述服务器适于根据目标物的方位信息和各地理位置信息计算一公共路径；所述公共路径的起点作为其余无人机的汇集点，其终点为目标物的地理位置；其余无人机适于在汇聚点汇合后，排成队列飞往目标物的地理位置。6.根据权利要求5所述的集群协作系统，其特征在于，各无人机上设有风力传感器，以获得在飞行过程中的风向数据，并且根据风向数据调整飞行队列；所述飞行队列适于采用一字型，且一字型的排列的方位角与风向角度一致。7.根据权利要求6项所述的集群协作系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红雨，朱武杰，王瑞琨，
申请(专利权)人：江苏航丰智控无人机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32