一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法及装置、无人机制造方法及图纸

本发明专利技术属于多旋翼无人机技术领域，公开了一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置及方法、无人机；在飞行过程中，先使用机臂携带的电池；通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过舵机控制抛撒机构；将机臂电池抛下；再利用机身的电池继续飞行。本发明专利技术为了保证电池能够安全的同步的与电动无人机的机臂分离。在打开抛撒机构时，需要做机动动作；为了防止电池跌落时，干扰有效载荷，电动无人机采用悬停方式抛撒电池；在抛撒机构打开后，无人机同时将偏航快速转动一个角度，甩开电池；既可以保证每个机臂上的电池都能够脱落，而且能够保证脱落的同时性，有利于电动多旋翼的姿态保持。

A Battery Dispersion Method and Device for Extending the Flight Time of Electric Multi-Rotor and UAV

The invention belongs to the technical field of multi-rotor UAV, and discloses a battery throwing device, method and UAV for prolonging the flight time of electric multi-rotor. During the flight process, the battery carried by the arm is used first; when the battery of the arm drops to 3.7V on average, the throwing mechanism is controlled by the steering gear; the battery of the arm is thrown off; and then the battery of the fuselage is used to continue the flight. \u3002 The invention aims to ensure that the battery can be safely and synchronously separated from the arm of the electric UAV. When the throwing mechanism is opened, it needs to do maneuvering action; in order to prevent the battery from dropping and disturbing the payload, the electric UAV uses the hovering method to throw the battery; after the throwing mechanism is opened, the UAV simultaneously rotates the yaw rapidly at an angle to throw off the battery; it can not only ensure that the battery on each arm can fall off, but also ensure the simultaneity of the fall off, which is beneficial to it. Attitude Maintenance of Electric Multi-Rotor.

【技术实现步骤摘要】
一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法及装置、无人机
本专利技术属于多旋翼无人机
，尤其涉及一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法及装置、无人机。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：多旋翼无人机在近年来得到了广泛的研究。其机动性强，可以定点悬停，且结构简单，操纵方便，得到了各领域的持续关注。在航拍、植保、测绘、电力巡线、短途运输以及警用军用等领域均有应用。随着技术的不断突破，多旋翼无人机势必会承担更多更重的任务。譬如火情中，搭载灭火弹，在满足往返时间的前提下，如果可以多携带一枚灭火弹，则对扑灭火情极为有帮助；在战场上，负责侦查的无人机，如果能够多搭载一种侦查设备，则能够获取更多的战场信息。但是多旋翼无人机的飞行时间和有效载荷的重量是一对矛盾。这是因为多旋翼无人机利用旋翼转动产生和自身重量相等的拉力，保持自身能够悬停。旋翼的效率和旋翼的直径的四次方成正比。因此，相对于直升机和固定翼飞机，多旋翼无人机工作效率较低。同一机型，要想获得长航时，就只能搭载更小的载重；要搭载大载重，就只能降低飞行时间。这严重限制了多旋翼无人机的应用。现有的技术方案，通常是根据应用场景，平衡设计飞行时间和有效载重，以期达到最佳的使用体验。或者是使用油机，但是这增加了机械传动装置，不利于保养和维修。综上所述，现有技术存在的问题是：现有的多旋翼无人机获得长航时，就只能搭载更小的载重；搭载大载重，只能降低飞行时间，严重限制了多旋翼无人机的应用。解决上述技术问题的难度和意义：多旋翼无人机的载重和航时是一对矛盾，是影响用户体验的关键点。如果还没有完成飞行任务，就需要降落更换电池，这在航拍，巡检和消防等应用场合都是不允许的。一般情况下，通过增加电池容量和提高动力系统效率，能够有效改善这一矛盾。但是电池的容质比和动力系统的效率，短时间内无法取得快速的技术突破。因此，采用电池抛撒方法，增大载荷同时，又可以延长飞行时间，以应对特殊应用场景的需求，就显得很有必要了。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法及装置、无人机。本专利技术是这样实现的，一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法通过飞行控制器(stm32f103)发出一定占空比的PWM信号，高扭矩舵机(RDS3218)按照接收到的PWM信号转动，将电池抛出。具体的工作过程如下：开机上电，飞行控制器启动，进行开机自检；飞行控制器通过控制高低电平信号进行电子开关(IRF540NPBFIRF540TO-220100V33A)的通断控制。在开始的时候，飞行控制器输出低电平，电子开关闭合，此时使用的是机臂携带的电池；在飞行过程中，通过对电池电压检测(飞行控制器的ADC接口)，当检测到机臂电池的电压下降到平均每层3.7V时，认为机臂电池的电量已经基本用完，此时飞行控制器输出高电平，打开电子开关，接通机身电池；无人机进行悬停动作；飞行控制器通过PWM控制高扭矩舵机转动，打开抛撒机构，同时进行偏航机动，将机臂电池抛下；无人机利用机身电池继续飞行。进一步，电动多旋翼的悬停时间：飞机的飞行时间，和电池电压V，电池容质比ρ，电池质量Md，飞机重量M0以及力效η有关。一般情况下，电池电压V，电池容质比ρ都不会有明显的改变。M0是飞机的重量(不含电池)，一般也无法明显改变。电池质量Md和力效η，是唯一可调整的参数。但是飞机的动力系统也已经确定，所以η并不是随意调整的。整机重量变大，η变小；整机重量变轻，η变大。所以飞机的航时则取决于携带电池的质量Md和对应的η值。一般的无人机设计时，从节省成本的角度考虑，一般要求无人机可重复利用。所以电池是根据整机重量和航时的需求进行选定的。这样虽然节省了成本，却也限制了无人机携带电池的质量。携带较少的电池无法获得更长的航时，携带较多的电池，无法携带较多的有效载荷。本专利技术针对这一情况，提出了通过电池抛撒延长航时的方法。在机身携带电池的基础上，在无人机的机臂上增加如图4所示的电池抛撒机构，通过该机构携带额外的电池，并在飞行途中进行抛撒。这样不仅可以保证有效载重，还可以增加航时航程，使无人机执行任务更加方便高效。本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法的延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置设置有：多个机臂电池；每个机臂电池均通过抛撒机构卡接固定在多旋翼无人机的每个机臂上，机臂电池与机身电池并联连接，机臂电池与机身电池均与电机电连接；机臂电池与机身电池之间电连接有电子开关，电子开关与处理器电连接。进一步，机臂电池与机身电池之间电连接有单向二极管。进一步，多个机臂电池并联连接。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述长电动多旋翼航时的电池抛撒方法的无人机。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术针对电动多旋翼无人机，提出在机臂上增加额外的电池安装和抛撒机构；在飞行过程中，先使用机臂携带的电池；通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过舵机控制抛撒机构，将机臂电池抛下；再利用机身的电池继续飞行；可以有效的增加飞行时间和可搭载的重量。本专利技术为了保证电池能够安全的同步的与电动无人机的机臂分离。在打开抛撒机构时，需要做机动动作。为了防止电池跌落时，干扰有效载荷，电动无人机采用悬停方式抛撒电池。在抛撒机构打开后，无人机同时将偏航快速转动一个角度，甩开电池。这样既可以保证每个机臂上的电池都能够脱落，而且能够保脱落的同时性，有利于电动多旋翼的姿态保持。附图说明图1是本专利技术实施例提供的延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法实现流程图。图3是本专利技术实施例提供的仿真曲线图。图4是本专利技术实施例提供的电池抛撒机构结构示意图；图中：1、机臂电池；2、机身电池；3、电机动力系统；4、单向二极管；5、电子开关；6、处理器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有的多旋翼无人机获得长航时，就只能搭载更小的载重；搭载大载重，只能降低飞行时间，严重限制了多旋翼无人机的应用的问题；本专利技术在机臂上增加了电池抛撒机构，无人机通过偏航快速转动，甩开电池。可以保证每个机臂上的电池都能够脱落，而且能够保脱落的同时性，有利于电动多旋翼的姿态保持。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法包括以下步骤：S101：在飞行过程中，先使用机臂携带的电池；S102：通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过舵机控制抛撒机构；S103：将机臂电池抛下；再利用机身的电池继续飞行。下面结合附图对本专利技术的应用原理作进一步的描述。本专利技术属于电动多旋翼无人机电池抛撒方法领域。通过电池抛撒，延长飞行时间，增加可搭载重量。电动多旋翼的悬停时间可以有下式估算：飞机的飞行时间，和电池电压V，电池容质比ρ，电池质量Md以及力效η有关。一架飞机各零部件选定后，其工作时间主要由电池质量Md和力效η有关。ρ不变，电池质量越大，电池容量越大。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法，其特征在于，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法在飞行过程中，先使用机臂携带的电池；通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过舵机控制抛撒机构；将机臂电池抛下；再利用机身的电池继续飞行。

【技术特征摘要】
1.一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法，其特征在于，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法在飞行过程中，先使用机臂携带的电池；通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过舵机控制抛撒机构；将机臂电池抛下；再利用机身的电池继续飞行。2.如权利要求1所述的延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法，其特征在于，电动多旋翼的悬停时间：飞机的飞行时间，和电池电压V，电池容质比ρ，电池质量Md以及力效η有关。3.如权利要求1所述的延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法，其特征在于，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒方法具体包括：步骤一，开机上电，飞行控制器启动，进行开机自检；步骤二，飞行控制器通过控制高低电平信号进行电子开关的通断控制；步骤三，电子开关闭合，先使用机臂携带的电池；步骤四，通过电压检测(飞行控制器的ADC接口)，当机臂电池的电压下降到平均每层3.7V时，触发电池切换命令；步骤五，无人机进行悬停动作...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁久辉，韩冬，
申请(专利权)人：智灵飞北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11