重心可调节无人机及重心调节方法与流程

本发明涉及无人机，尤其涉及一种重心可调节无人机及重心调节方法。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，无人机的应用场景变得更多，针对越来越丰富的挂载场景要求，同一无人机很难适配多种组合挂载的情况下，依然保持整机重心在最优位置。

2、专利cn108528677b公开了一种重心自调节无人机，此专利只在垂直方向进行调节，无法解决不同挂载的重心偏移问题，并且无法解决定点巡航时机尾电机发热的问题。

3、专利cn111942577a公开了一种无人机的重心配平方法及无人机，其设计的主要缺点是有：1、此专利是在起飞未离开地面的情况进行重心调整，无法解决飞行中的调整；2、此专利通过各电机pwm输出差值来确认飞机是否倾斜，实际情况是飞机若没有离开地面，必然有部分重量是地面支撑，导致调整的误差很大；若离开了地面进入倾斜状态，电机的拉力在倾斜角度上的分力会导致飞机朝倾斜方向飞走，导致无法调节，此专利调节重心的必须在即将离地的临界状态下，这个瞬间实际根本无法把控，没有可操作性。

4、综上所述，需要一种无人机重心调节方法及重心可调节无人机来解决现有技术中所存在的不足之处。

技术实现思路

1、针对现有技术同一无人机很难适配多种组合挂载的情况下，依然保持整机重心在最优位置的不足，本发明提供了一种重心可调节无人机及重心调节方法，旨在解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种重心可调节无人机，包括机架，所述机架上设置起飞电机组件、电池仓和控制组件，所述起飞电机组件、电池仓和控制组件均与机架连接，所述控制组件检测无人机实时的无人机的状态，并根据设定输出控制指令，所述电池仓上设置根据控制组件输出控制指令动作以起到重心调节功能的电池仓移动装置，所述电池仓移动装置带动电池仓移动使得无人机重心的位置符合控制组件的控制目标，所述机架下方设置负载挂架，所述负载挂架与机架固定连接。

3、可选的，所述电池仓移动装置包括安装壳、滑轨组件和推杆组件，推杆组件与机架固定连接，所述滑轨组件与机架固定连接，推杆组件与安装壳活动连接，所述安装壳、滑轨组件和推杆组件均设置在无人机的纵向中心线上，所述推杆组件推动安装壳在滑轨组件上往复运动，使无人机的重心位置处于无人机的中心。

4、可选的，所述滑轨组件包括移动滑轨和移动滑座，所述移动滑轨与安装壳固定连接，所述移动滑座与移动滑轨滑动连接，所述移动滑座与电池仓固定连接。

5、一种无人机重心调节方法，包括以下步骤：

6、步骤s1：起飞预设重心调节，对无人机挂载接口进行检测，识别负载类型，与系统内置负载配置进行对比，通过电池仓移动装置进行对应的重心调整；

7、步骤s2：起飞悬停重心调节，无人机悬停指定高度后，读取每个电机的pwm输出，根据电机输出功率计算重心偏移方向和距离，通过电池仓移动装置执行计算数值，进行重心调整；

8、巡航重心调节，无人机进入巡航模式，根据电机输出功率差值和机身倾斜角度计算重心偏移距离，通过电池仓移动装置进行重心调整；

9、抛投悬停重心调节，无人机执行抛投物品后，重心发生了变化，读取电机的输出功率，根据电机输出功率计算重心偏移方向和距离，通过电池仓移动装置执行计算数值，进行重心调整；

10、步骤s3：重心调节参数优化，无人机首次重心调节后，检测到重心不居中时，对移动距离方程进行调整，并再次进行重心调节。

11、可选的，所述步骤s1中识别负载类型为：预先对负载进行分类，并将分类设置输入到无人机内，通过检测结果和预设配置进行对比来识别负载类型。

12、可选的，所述步骤s2中计算重心偏移方向和距离为：先根据各个电机的输出功率计算拉力，再根据拉力差值计算重心偏移方向和距离。

13、可选的，所述步骤s2中巡航重心调节的重心偏移距离为：

14、步骤s31：检测机身倾斜角度为β，无人机系统读取各个电机输出pwm信号，获取对应电机瞬时拉力fa、fb；

15、步骤s32：计算对应电机的垂直拉力fa1和fb1，

16、fa1=cosβ*fa，fb1=cosβ*fb；

17、步骤s33：计算无人机机头电机与重心之间的垂直距离lb和机尾电机与重心的垂直距离la，

18、lb=cosβ*[(tanβ*h)+0.5l]，la=cosβ*[0.5l -(tanβ*h)]，

19、无人机两端的力矩相等，即fa1*la=fb1*lb；

20、步骤s34：计算重心前移距离s，

21、s={lb-[(lb+la）/2]}/cosβ,

22、通过电池仓移动装置调整重心位置，使移动后的la=lb。

23、可选的，所述步骤s2中机身倾斜角度采用imu进行测量，是通过测量物体三轴姿态角或角速率以及加速度来计算倾斜角度。

24、可选的，所述步骤s2中抛投悬停重心调节采用：

25、先预设无人机的重量，再识别挂载接口抛投物品并记录，起飞后读取无人机整体重量，计算重量差，根据重量差以及抛投物品挂载接口位置，预计算需要调整重心的距离；

26、抛投后，根据预计算的距离调整重心时，执行步骤s2中抛投悬停重心调节的内容。

27、可选的，所述步骤s3中设定移动距离方程核心参数为a，机头电机pwm数值p1，机尾电机pwm数值p2，机型理论值为e，设定阈值为x，

28、当|p1-p2|>x，且p1-p2>0，系统按参数a+e进行二次调整；

29、当|p1-p2|>x，且p1-p2<0，系统按参数-(a-e)进行二次重心调整;

30、若调整后|p1-p2|<x判定重心调整完毕，

31、若调整后|p1-p2|>x则依照以上规则继续进行参数调整，重心调整，直至|p1-p2|<x。

32、本发明的有益效果：

33、本发明中，通过移动电池调整重心，不增加额外配重的重量，起飞时可根据不同挂载，自动调节无人机重心；

34、本发明中，巡航时通过重心调节减少机尾电机带载压力，避免长时间巡航会导致机尾电机过热，引发炸机的风险；

35、本发明中，抛投物品后根据电机输出功率数据调节无人机重心，重心调节后仍不居中的情况下，可以通过参数优化的方式再次重新调节重心。

技术特征：

1.一种重心可调节无人机，其特征在于，包括机架，所述机架上设置起飞电机组件、电池仓和控制组件，所述起飞电机组件、电池仓和控制组件均与机架连接，所述控制组件检测无人机实时的无人机的状态，并根据设定输出控制指令，所述电池仓上设置根据控制组件输出控制指令动作以起到重心调节功能的电池仓移动装置，所述电池仓移动装置带动电池仓移动使得无人机重心的位置符合控制组件的控制目标，所述机架下方设置负载挂架，所述负载挂架与机架固定连接。

2.根据权利要求1所述重心可调节无人机，其特征在于，所述电池仓移动装置包括安装壳、滑轨组件和推杆组件，推杆组件与机架固定连接，所述滑轨组件与机架固定连接，推杆组件与安装壳活动连接，所述安装壳、滑轨组件和推杆组件均设置在无人机的纵向中心线上，所述推杆组件推动安装壳在滑轨组件上往复运动，使无人机的重心位置处于无人机的中心。

3.根据权利要求1所述重心可调节无人机，其特征在于，所述滑轨组件包括移动滑轨和移动滑座，所述移动滑轨与安装壳固定连接，所述移动滑座与移动滑轨滑动连接，所述移动滑座与电池仓固定连接。

4.一种无人机重心调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s1中识别负载类型为：预先对负载进行分类，并将分类设置输入到无人机内，通过检测结果和预设配置进行对比来识别负载类型。

6.根据权利要求4所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s2中计算重心偏移方向和距离为：先根据各个电机的输出功率计算拉力，再根据拉力差值计算重心偏移方向和距离。

7.根据权利要求4所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s2中巡航重心调节的重心偏移距离为：

8.根据权利要求7所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s2中机身倾斜角度采用imu进行测量，是通过测量物体三轴姿态角或角速率以及加速度来计算倾斜角度。

9.根据权利要求4所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s2中抛投悬停重心调节采用：

10.根据权利要求4所述无人机重心调节方法，其特征在于，所述步骤s3中设定移动距离方程核心参数为a，机头电机pwm数值p1，机尾电机pwm数值p2，机型理论值为e，设定阈值为x，

技术总结本发明公开了一种无人机重心调节方法及重心可调节无人机，通过移动电池调整重心，不增加额外配重的重量，起飞时可根据不同挂载，自动调节无人机重心，巡航时通过重心调节减少机尾电机带载压力，避免长时间巡航会导致机尾电机过热，引发炸机的风险，抛投物品后根据电机输出功率数据调节无人机重心，重心调节后仍不居中的情况下，可以通过参数优化的方式再次重新调节重心。技术研发人员：叶楚喆,陈停余,张炎,陈佳佳,王秦受保护的技术使用者：浙江华视智检科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4