[发明专利]自动退让的四轴飞行器玩具及其控制方法

说明书

一种自动退让的四轴飞行器玩具，其框架上还安装有一个水平测距仪；当四轴飞行器玩具进入自动退让模式之后，中央控制器控制四轴飞行器玩具不停地进行水平自转运动，且在水平自转运动的过程中，水平测距仪不停检测其与前方物体的水平距离,当水平测距仪检测其得到的水平距离小于设定水平距离阀值时，则中央控制器控制四轴飞行器玩具在保持进行水平自转运动的基础上，还再进行一段时间长度的水平平移运动；各个时刻的水平平移运动方向参数值不断地修正变化。本发明还提供一种自动退让的四轴飞行器玩具的控制方法。本发明够检测其周围的物体并进行自动退让，以便与周围的物体保持设定的距离范围，且检测过程不存在盲区或重叠区。

技术领域

本发明属于飞行器玩具的技术领域，尤其涉及一种被逼近之后能够自动退让的四轴飞行器玩具及其控制方法。

背景技术

图1所示， 四轴飞行器玩具设有框架2及四个旋翼单元，每个旋翼单元包括有旋翼1、驱动旋翼转动的电机；从水平投影位置看，四个旋翼单元的竖向转轴的投影点分别位于框架中心点的前后左右四个方向上，如图1所示，即纵横轴线上。

四轴飞行器玩具在框架中央部位设有控制各电机转速的中央控制器。四轴飞行器玩具飞行时，一部分旋翼顺时针转动，另一部分旋翼逆时针转动，中央控制器协调各个电机的转速而控制整个飞行器的飞行动作。各旋翼之间的不同状态可以组成很多种组合方式，使飞行器的飞行模式丰富多样，能够自如做出各种飞行动作。常见的基本动作有垂直运动、水平自转运动、水平平移运动等，不同基本动作可以同时进行而形成复合叠加。

所谓垂直运动，俗称上升或下降，可以通过四个旋翼转速同步增加或减小实现。当四个旋翼转速增加使得总的拉力大于整机的重量时，整个飞行器便垂直上升；反之则垂直下降。垂直运动的方向参数值只有两个，要么上升，要么下降。

所谓水平自转运动，俗称自转，当四个电机转速不完全相同时，四个旋翼对机身产生的反扭矩不一致、不平衡，不平衡的反扭矩会引起整个飞行器绕着框架中心点转动，即实现自转。自转的方向参数值也只有两个，要么正转，要么反转。

所谓水平平移运动，俗称平移，当各旋翼之间的转速不一致，升力不平衡，整只飞行器就发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，就可以使飞行器作水平平移运动。水平平移运动的方向可能沿着全周360°里面的任何一个方向，因此水平平移运动的方向参数值有无穷多个。

中央控制器为了控制水平平移运动的方向，必须先确定出水平平移运动的方向参数值，然后才根据该方向参数值进行运算而协调控制各个电机的转速，最终依靠各个电机的转速实现整个玩具的水平平移方向。显然，中央控制器确定出来的水平平移运动的方向参数值，不是地理意义上的方向参数值，因为四轴飞行器玩具无法识别地理意义上的方向。换句话说，中央控制器确定出来水平平移运动的方向参数值，是基于飞行器自身各个组成部分之间的方位关系而言的，与地理意义上的方向没有必然关系，而是以四轴飞行器玩具的纵横轴线方向为基准的。以四轴飞行器玩具的纵横轴线方向为基准的方向参照系称为飞行器方向参照系。飞行器方向参照系以框架中心点为中心，以四轴飞行器玩具的纵横轴线方向为基准，据此定义了全周360°方向上各个具体方向的参数值，例如假如将横轴线上其中一个旋翼单元所在方向的方向参数值定义为0，则横轴线上另一个旋翼单元所在方向的方向参数值就为π，纵轴线上两个旋翼单元所在方向方向参数值分别就为π/2，3π/2，其它以此类推。总之，由于飞行器各个不同的旋翼单元的电机是对应于飞行器方向参照系进行布置、管理和控制的，所以普通飞行器玩具是根据飞行器方向参照系的参数值执行相应的水平平移飞行动作，而不是根据地理意义上的方向参数值执行水平平移飞行动作。