一种无人机锁紧模块的控制系统及方法与流程

本发明涉及机械控制，尤其涉及一种无人机锁紧模块的控制系统及方法。

背景技术：

1、锁紧模块负责确保无人机各个部件的稳固连接，如果锁紧模块没有得到精确控制，部件可能会出现松动或脱落，这将直接影响无人机的稳定性，甚至可能导致飞行事故，对锁紧模块进行精确控制是确保无人机安全飞行的关键，无人机可能在各种恶劣的环境条件下飞行，如风大、温度极端等，在这些情况下，锁紧模块需要更加可靠和稳定，当无人机遇到突发状况时，迅速、安全地解锁并回收无人机同样重要，通过精确控制锁紧模块，可以减少无人机部件的磨损和损坏，从而延长无人机的使用寿命，对无人机锁紧模块进行控制是确保无人机安全、高效、稳定飞行的关键步骤。

2、中国专利公开号：cn113306736a公开了一种无人机，该无人机包括：机身模块，包括第一面板及设于第一面板内侧的载荷吊装件，载荷吊装件设有限位卡孔，限位卡孔包括相连接的自由段和锁紧段，限位卡孔在自由段处的孔径大于在锁紧段处的孔径；载荷模块，包括第二面板及设于第二面板内侧的载荷安装件，载荷安装件用于安装载荷，载荷安装件设有限位销，限位销能自自由段穿过，并卡入锁紧段；以及锁紧模块，包括可拆卸连接的第一锁紧件与第二锁紧件，第一锁紧件连接于第一面板，第二锁紧件连接于第二面板。本发明无法及时对松动的无人机锁紧模块进行控制调节，导致的无人机锁紧模块安全性低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种无人机锁紧模块的控制系统及方法，用以克服现有技术中无人机锁紧模块松动后无法及时控制调节导致的无人机锁紧模块安全性差的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种无人机锁紧模块的控制系统，包括：

3、信息采集模块，用以采集锁紧模块状态信息和锁紧控制垫片信息；

4、锁紧状态分析模块，用以根据锁紧模块状态信息对锁紧模块的锁紧状态进行分析，还用以根据人工状态对锁紧状态的分析结果进行校正，还用以进行防误触判断，并根据判断结果对人工状态进行修正，还用以根据无人机飞行状态对锁紧状态的分析过程进行调节，还用以根据历史校正次数进行纠偏判断，并根据判断结果对调节过程进行纠偏，还用以根据锁紧控制垫片裕度对裕度保留状态进行判断，并根据判断结果对调节过程进行调整；

5、松动判断模块，用以在锁紧模块处于非锁紧可控状态时，根据锁紧控制垫片信息对锁紧控制垫片的松紧情况进行判断；

6、锁紧控制模块，用以通过锁紧控制垫片对松动控制部件进行锁紧控制；

7、告警模块，用以根据锁紧模块的锁紧状态进行安全告警，还用以根据裕度保留状态进行裕度告警。

8、进一步地，锁紧状态分析模块设有锁紧状态分析单元，用以根据锁紧模块状态信息对锁紧模块的锁紧状态进行分析；

9、所述锁紧状态分析单元根据姿态角波动率a、角速度变化率b、振动幅度c和响应延迟时长d计算锁紧状态参数f，设定f=[0.2×(a/a0)+0.3×(b/b0)+0.3×(c/c0)+0.2×(d/d0)]，a0为预设姿态角波动率，b0为预设角速度变化率，c0为预设振动幅度，d0为预设响应延迟时长，所述锁紧状态分析单元将锁紧状态参数f与各预设锁紧状态参数进行比对，根据比对结果对锁紧模块的锁紧状态进行分析，其中：

10、当f＞f1时，所述锁紧状态分析单元判定锁紧模块处于非锁紧危险状态；

11、当f2≤f≤f1时，所述锁紧状态分析单元判定锁紧模块处于非锁紧可控状态；

12、当f2＞f时，所述锁紧状态分析单元判定锁紧模块处于锁紧状态。

13、进一步地，锁紧状态分析模块设有人工校正单元，用以根据人工状态对锁紧状态的分析结果进行校正；

14、所述人工校正单元根据人工状态对锁紧状态的分析结果进行校正，其中：

15、当人工状态处于查询状态时，所述人工校正单元将锁紧状态校正为非锁紧可控状态；

16、当人工状态处于非查询状态时，所述人工校正单元不对锁紧状态的分析结果进行校正。

17、进一步地，锁紧状态分析模块设有防误触单元，用以进行防误触判断，并根据判断结果对人工状态进行修正；

18、所述防误触单元获取上一次查询状态的时刻与当前查询状态的时刻的时间间隔，将其作为触发查询间隔t，将触发查询间隔t与预设触发查询间隔t0进行比对，根据比对结果进行防误触判断，其中：

19、当t＞t0时，所述防误触单元判定当前查询状态为非误触，不对人工状态进行修正；

20、当t≤t0时，所述防误触单元判定当前查询状态为误触，并将当前查询状态修正为非查询状态；

21、锁紧状态分析模块设有参数调节单元，用以根据无人机飞行状态对锁紧状态的分析过程进行调节；

22、所述参数调节单元根据无人机飞行状态对锁紧状态的分析过程进行调节，其中：

23、当无人机处于非高空飞行状态时，所述参数调节单元不对锁紧状态的分析过程进行调节；

24、当无人机处于高空飞行状态时，所述参数调节单元对第一预设锁紧状态参数f1进行调节，调节后的第一预设锁紧状态参数为f1a，设定f1a=[0.77+e-0.5×[(h-h0)+3]]×f1，h为当前无人机飞行高度，h0为预设高空飞行高度，在f1a≤f2时，f1a的值为f2。

25、进一步地，锁紧状态分析模块设有纠偏单元，用以根据历史校正次数进行纠偏判断，并根据判断结果对调节过程进行纠偏；

26、所述纠偏单元将历史校正次数g与预设历史校正次数g0进行比对，并根据比对结果进行纠偏判断，其中：

27、当g≤g0时，所述纠偏单元判定不进行纠偏；

28、当g＞g0时，所述纠偏单元判定进行纠偏，并根据判断结果对f1a≤f2时，f1a和f2的赋值结果进行纠偏，取消在f1a≤f2时，f1a的值为f2的设定，并取消非锁紧可控状态的情况，将锁紧模块的锁紧状态的分析过程设定为：

29、当f≥f1a时，判定锁紧模块处于非锁紧危险状态；

30、当f＜f1a时，判定锁紧模块处于锁紧状态；

31、锁紧状态分析模块设有裕度保留单元，用以根据锁紧控制垫片裕度对裕度保留状态进行判断，并根据判断结果对调节过程进行调整；

32、所述裕度保留单元将锁紧控制垫片裕度j与预设锁紧控制垫片裕度j0进行比对，并根据比对结果对裕度保留状态进行判断，其中：

33、当j≥j0时，所述裕度保留单元判定裕度保留充足；

34、当j＜j0时，所述裕度保留单元判定裕度保留不足，并在对第一预设锁紧状态参数f1进行调节时，当f1a＞f2，所述裕度保留单元根据锁紧控制垫片裕度j对第二预设锁紧状态参数f2进行调整，调整后的第二预设锁紧状态参数为fj2，设定fj2=0.77+e-0.1×[(j0-j)+15]。

35、进一步地，在锁紧模块处于非锁紧可控状态时，所述松动判断模块将第一锁紧控制垫片的表面压力pa1和第二锁紧控制垫片的表面压力pa2与预设表面压力pa0进行比对，并根据比对结果对表面控制垫片的松紧情况进行判断，其中：

36、当pa1≥pa0时，所述松动判断模块判定第一锁紧控制垫片的表面控制垫片正常；

37、当pa1＜pa0时，所述松动判断模块判定第一锁紧控制垫片的表面控制垫片异常，将其命名为编码b；

38、当pa2≥pa0时，所述松动判断模块判定第二锁紧控制垫片的表面控制垫片正常；

39、当pa2＜pa0时，所述松动判断模块判定第二锁紧控制垫片的表面控制垫片异常，将其命名为编码c；

40、所述松动判断模块将第一锁紧控制垫片的内部压力pb1和第二锁紧控制垫片的内部压力pb2与预设内部压力pb0进行比对，并根据比对结果对内部控制垫片的松紧情况进行判断，其中：

41、当pb1≥pb0时，所述松动判断模块判定第一锁紧控制垫片的内部控制垫片正常；

42、当pb1＜pb0时，所述松动判断模块判定第一锁紧控制垫片的内部控制垫片异常，将其命名为编码a；

43、当pb2≥pb0时，所述松动判断模块判定第二锁紧控制垫片的内部控制垫片正常；

44、当pb2＜pb0时，所述松动判断模块判定第二锁紧控制垫片的内部控制垫片异常，将其命名为编码d。

45、进一步地，所述锁紧控制模块根据锁紧控制垫片的松紧情况对锁紧控制垫片进行控制，其中：

46、当不存在编码时，不对各锁紧控制垫片进行控制；

47、当仅存在一个编码时，对该编码对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码消除；

48、当编码a和编码b同时存在时，先对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除，再对编码b对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码b消除；

49、当编码a和编码c同时存在时，分别对编码a和编码c对应的各控制垫片进行控制，控制伸长各控制垫片，直至编码a和编码c消除；

50、当编码a和编码d同时存在时，先对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除，再对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除；

51、当编码b和编码c同时存在时，分别对编码b和编码c对应的各控制垫片进行控制，控制伸长各控制垫片，直至编码b和编码c消除；

52、当编码b和编码d同时存在时，分别对编码b和编码d对应的各控制垫片进行控制，控制伸长各控制垫片，直至编码b和编码d消除；

53、当编码c和编码d同时存在时，先对编码c对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码c消除，再对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除；

54、当编码a、编码b、编码c同时存在时，先对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除，再对编码b对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码b消除，再对编码c对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码c消除；

55、当编码a、编码b和编码d同时存在时，先对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除，再对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除，再对编码b对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码b消除；

56、当编码a、编码c和编码d同时存在时，先对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除，再对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除，再对编码c对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码c消除；

57、当编码b、编码c和编码d同时存在时，先对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除，再对编码c对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码c消除，再对编码b对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码b消除；

58、当编码a、编码b、编码c和编码d同时存在时，先对编码a对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码a消除，再对编码d对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码d消除，先对编码b对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码b消除，再对编码c对应的控制垫片进行控制，控制伸长该控制垫片，直至编码c消除。

59、进一步地，所述告警模块设有安全告警单元，用以根据锁紧模块的锁紧状态进行安全告警；

60、所述安全告警单元根据锁紧模块的锁紧状态进行安全告警，其中：

61、当锁紧模块处于锁紧状态时，所述安全告警单元判定不进行安全告警；

62、当锁紧模块处于非锁紧可控状态时，所述安全告警单元判定不进行安全告警；

63、当锁紧模块处于非锁紧危险状态时，所述安全告警单元通过无人机操控终端进行安全告警；

64、所述告警模块设有裕度告警单元，用以根据裕度保留状态进行裕度告警；

65、所述裕度告警单元根据裕度保留状态进行裕度告警，其中：

66、当裕度保留充足时，所述裕度告警单元不进行裕度告警；

67、当裕度保留不足时，所述裕度告警单元通过无人机操控终端进行裕度告警。

68、进一步地，所述无人机锁紧模块包括：

69、第一固定层，其为无人机机身需固定的上层部件；

70、第二固定层，其为无人机机身需固定的下层部件，其通过固定螺柱、上部固定件和下部固定件与第一固定层进行连接；

71、固定螺柱，其为固定第一固定层和第二固定层的螺柱，用于贯穿第一固定层和第二固定层，并通过上部固定件和下部固定件对第一固定层和第二固定层进行连接；

72、第一锁紧控制垫片，其为控制无人机锁紧模块松紧的垫片，其设置于上部固定件和第一固定层之间，用于控制上部固定件和第一固定层之间、第一锁紧控制垫片和固定螺柱之间的松紧状态；

73、第二锁紧控制垫片，其为控制无人机锁紧模块松紧的垫片，其设置于下部固定件和第二固定层之间，用于控制第二固定层和下部固定件之间，第二锁紧控制垫片和固定螺柱之间的松紧状态，第二锁紧控制垫片与第一锁紧控制垫片的结构相同，且关于第一固定层和第二固定层对称分布；

74、所述锁紧控制垫片包括：

75、锁紧控制垫片主体，其为锁紧控制垫片的主体部分，用于搭载表面控制垫片和内部控制垫片；

76、表面控制垫片，其设置于锁紧控制垫片主体环形切面的表面，其与第一固定层和第二固定层的表面接触，用以通过伸长其长度对上部固定件和第一固定层之间、第二固定层和下部固定件之间的松紧状态进行控制；

77、内部控制垫片，其设置于锁紧控制垫片主体环形内表面，其与固定螺柱的表面接触，用以通过伸长其长度对第一锁紧控制垫片和固定螺柱之间、第二锁紧控制垫片和固定螺柱之间的松紧状态进行控制。

78、另一方面，本发明还提供一种无人机锁紧模块的控制方法，包括：

79、步骤s1，对锁紧模块状态信息和锁紧控制垫片信息进行采集；

80、步骤s2，根据锁紧模块状态信息对锁紧模块的锁紧状态进行分析；

81、步骤s3，根据人工状态对锁紧状态的分析结果进行校正；

82、步骤s4，进行防误触判断，并根据判断结果对人工状态进行修正；

83、步骤s5，根据无人机飞行状态对锁紧状态的分析过程进行调节；

84、步骤s6，根据历史校正次数进行纠偏判断，并根据判断结果对调节过程进行纠偏；

85、步骤s7，根据锁紧控制垫片裕度对裕度保留状态进行判断，并根据判断结果对调节过程进行调整；

86、步骤s8，在锁紧模块处于非锁紧可控状态时，根据锁紧控制垫片信息对锁紧控制垫片的松紧情况进行判断；

87、步骤s9，通过锁紧控制垫片对松动控制部件进行锁紧控制；

88、步骤s10，根据锁紧模块的锁紧状态进行安全告警；

89、步骤s11，根据裕度保留状态进行裕度告警。

90、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述系统通过信息采集模块对锁紧模块状态信息和锁紧控制垫片信息进行采集，以便于后续根据采集得到的信息进行分析，所述系统通过锁紧状态分析模块根据锁紧模块状态信息对锁紧模块的锁紧状态进行分析，以便于根据锁紧状态对锁紧模块进行控制，并根据人工状态对锁紧状态的分析结果进行校正，以便于实现人工控制校正，从而提高无人机锁紧模块的控制效率，并进行防误触判断，以排除人工校正时的误触情况，避免多次无效校正影响无人机正常工作的情况，所述系统还通过锁紧状态分析模块根据无人机飞行状态对锁紧状态的分析过程进行调节，以防止无人机高空作业时的易故障情况，所述系统还通过锁紧状态分析模块根据历史校正次数进行纠偏判断，以便于对用户察觉异常但系统未分析出的情况进行优化，不断优化提高系统分析的准确性，所述系统还通过锁紧状态分析模块根据锁紧控制垫片裕度对调节过程进行调整，以便于在裕度不足时及时调整，防止无裕度导致无法控制的情况发生，所述系统通过松动判断模块对锁紧控制垫片的松紧情况进行判断，以便于锁定异常的锁紧控制垫片，所述系统通过锁紧控制模块进行锁紧控制，以便于对异常的锁紧控制垫片进行实时控制，提高无人机飞行的安全性，所述系统通过告警模块进行安全告警和裕度告警，以便于及时提醒用户进行危险规避和裕度补充，进一步提高无人机锁紧模块的控制效率，从而提高无人机飞行的安全性。