本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可編程教育無人機。

背景技術(shù)：

用于教學(xué)及培訓(xùn)目的的可自行DIY的無人機產(chǎn)品目前市場上種類很少，軸距(四軸飛行器對角線長度)130mm或以下的產(chǎn)品目前市場上更是稀缺，還存在較多的問題。

1.目前市場上教育用無人機產(chǎn)品無法DIY，無法自己動手組裝進(jìn)行配件升級的問題。市場上的相關(guān)教育類產(chǎn)品多以飛行體驗和簡單的配件更換為主。

2.市面產(chǎn)品難度過高。

3.市面產(chǎn)品安全性差，對于新手來說操作不規(guī)范會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

4.市面產(chǎn)品飛行穩(wěn)定性差，不適合新手上手飛行。

5.市面產(chǎn)品起飛和降落難度大，不適合新手上手飛行。

6.市面產(chǎn)品無第一人稱視角體驗功能。

7.市面產(chǎn)品無法進(jìn)行手機控制。

8.市面相關(guān)產(chǎn)品價格貴，普遍在千元以上。

9.市面產(chǎn)品無法進(jìn)行可視化編程飛行，無法進(jìn)行編程教學(xué)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可編程教育無人機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：

可編程教育無人機，包括呈模塊結(jié)構(gòu)、可拆裝的遙控器、螺旋槳、電機、PCB板帶飛控機架、電池倉、電池、攝像頭圖傳模塊、攝像頭、機殼、起落架：

若干電機插在PCB板飛控機架上并通過電機座固定，電機插接供電插頭；起落架與電機座為一體式結(jié)構(gòu)，其安裝在電機座底部；螺旋槳插接在電機軸上；電池倉通過卡扣卡到PCB板帶飛控機架的長孔上，并通過螺釘緊固，電池倉內(nèi)的可拆卸充電電池與PCB板連接；攝像頭圖傳模塊通過螺釘固定在機殼底部并與攝像頭連接；攝像頭的供電線與PCB板相連；機殼通過卡扣卡接在PCB板帶飛控機架上；遙控器與PCB板帶飛控機架無線連接；攝像頭圖傳模塊與移動終端無線連接；

PCB板帶飛控機架上的PCB電路板上包括主控芯片、穩(wěn)壓電路、電機指示燈電路、電機驅(qū)動電路和射頻芯片：主控芯片與穩(wěn)壓電路、電機指示燈電路、電機驅(qū)動電路、射頻芯片、傳感器電路板分別連接；穩(wěn)壓電路一端連接電池電源正極等電勢點，另一端與電機指示燈電路、傳感器電路板、射頻芯片分別連接；射頻芯片連接至板載射頻天線；電機驅(qū)動電路接與主控芯片連接的同時，還分別與電機驅(qū)動mos管所接的電壓輸入端、mos管接電機的受控輸出端連接；PCB板帶飛控機架上通過海綿雙面貼粘貼有傳感器電路板，傳感器電路板與PCB板帶飛控機架通過飛線焊接；PCB板飛控機架上設(shè)有與電腦上位機相連的microUSB插座。

進(jìn)一步的，所述PCB板飛控機架包括PCB板部分和連接在PCB板四個方向的支架部分，PCB板部分與支架部分為一體式結(jié)構(gòu)，在每個支架部分端部設(shè)有四個圓孔，電機插在圓孔內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述螺旋槳外圍設(shè)有螺旋槳保護(hù)圈，螺旋槳保護(hù)圈套在電機上，電機座從下往上卡住保護(hù)圈，電機座與螺旋槳保護(hù)圈將電機固定。

進(jìn)一步的，所述攝像頭圖傳模塊放置在攝像頭圖傳外殼下殼內(nèi)，下殼與上殼卡接，從而將攝像頭圖傳模塊固定。

進(jìn)一步的，所述電機為8520空心杯電機，螺旋槳為3020螺旋槳，無人機的軸距為130mm。

進(jìn)一步的，所述傳感器電路板為分離電路板，和PCB電路板用IIC總線通訊。

進(jìn)一步的，所述傳感器電路板包括陀螺儀和氣壓計，氣壓計一端與穩(wěn)壓芯片的輸出端連接和電源負(fù)極相連接，另一端與IIC通信總線的時鐘線和數(shù)據(jù)線分別連接；陀螺儀的一端與穩(wěn)壓芯片的輸出端和電源負(fù)極連接，另一端與IIC通訊總線的時鐘線和數(shù)據(jù)線分別連接；氣壓計和陀螺儀共同接在同一根IIC總線上和主控芯片相連接進(jìn)行通訊，在主控芯片內(nèi)進(jìn)行地址選擇以區(qū)分氣壓計和陀螺儀的數(shù)據(jù)；

進(jìn)一步的，所述電機驅(qū)動電路包括限流電阻和MOS管，限流電阻的輸出端接MOS管的門極，MOS管的源極接電池的正極，MOS管的漏極連接電機的正極。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)壓器電路包括穩(wěn)壓芯片和濾波電容，電池的正極接穩(wěn)壓芯片的輸入端，并在穩(wěn)壓芯片的輸入端并聯(lián)兩個不同容值的電容用來濾除輸入的電源紋波，電容的正極和穩(wěn)壓芯片的輸入端相連，電容的負(fù)極和電池的負(fù)極相連；穩(wěn)壓芯片的輸出端同樣并聯(lián)兩個不同容值的電容，用來濾除穩(wěn)壓芯片輸出的電源紋波，同樣的電容的正極和穩(wěn)壓芯片輸出端相連，電容的負(fù)極和電池的負(fù)極相連，穩(wěn)壓芯片的輸出端和其他芯片的電源輸入端相連。

進(jìn)一步的，所述電機指示燈電路包括限流電阻和LED發(fā)光二極管，限流電阻輸入端連接主控芯片的輸出管腳，限流電阻的輸出端接LED發(fā)光二極管的輸入端，發(fā)光二極管的輸出端連接電源的負(fù)極。

本發(fā)明公開的可編程教育無人機，具有以下有益效果：

1.本發(fā)明解決了目前市場上教育用無人機產(chǎn)品無法DIY，無法自己動手組裝進(jìn)行配件升級的問題。市場上的相關(guān)教育類產(chǎn)品多以飛行體驗和簡單的配件更換為主，本發(fā)明機體部分全部結(jié)構(gòu)都要手動裝配，提供給大家DIY的空間和享受安裝的樂趣。

2.本發(fā)明10歲兒童能夠在20分鐘內(nèi)參考教程獨立完成拼裝、調(diào)試和飛行，大大降低了教育類產(chǎn)品難度，降低了參與人群年齡，適應(yīng)對于小學(xué)生和初中生的教學(xué)。

3.本發(fā)明采用8520空心杯電機，3020螺旋槳，軸距130mm，飛行功率小，體積小，重量小，比市面上相關(guān)產(chǎn)品安全性有顯著提高，并能夠在普通室內(nèi)進(jìn)行安全飛行。

4.本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的定高飛行(高度自動控制，不用操作手自己操作油門搖桿)，大大降低了新手上手難度，減少了摔飛機的可能。這是市面上相關(guān)產(chǎn)品沒有的功能。

5.本發(fā)明通過飛控算法能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵起降(按下按鈕直接起飛或降落，不用手動控制)，大大降低了新手上手難度，減少了摔飛機的可能。這是市面上相關(guān)產(chǎn)品沒有的功能。

6.本發(fā)明上面安裝了能夠?qū)崟r傳輸圖像的圖傳和攝像頭，配合手機應(yīng)用，能夠在手機上觀看飛機飛行視角，并能夠錄像和拍照，給大家提供了第一人稱視角的飛行體驗，這是市面上相關(guān)產(chǎn)品沒有的功能。

7.本發(fā)明能夠用手機配合手機應(yīng)用控制，可以不使用遙控器，增加便攜性和可玩性，這是市面上相關(guān)產(chǎn)品沒有的功能。

8.本發(fā)明成本低廉。

9.本發(fā)明可進(jìn)行電腦編程，進(jìn)行自動飛行和控制，引導(dǎo)學(xué)生的編程學(xué)習(xí)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的四軸電控原理圖；

圖3是穩(wěn)壓器電路示意圖；

圖4是傳感器電路板示意圖；

圖5是指示燈電路示意圖；

圖6是電機驅(qū)動電路示意圖；

其中：

1-螺旋槳，2-螺旋槳保護(hù)圈，3-電池倉，4-起落架，5-電機，6-機殼，7-攝像頭圖傳模塊，8-攝像頭，9-電源正極等電勢點，10-電壓輸入端，11-受控輸出端，12-板載射頻天線，13-傳感器電路板，14-穩(wěn)壓器輸出端，15-IIC通訊總線的時鐘線，16-IIC通訊總線的數(shù)據(jù)線，17-指示燈電路的公共電勢點，18-與主控單片機普通IO管腳連接點，19-與主控單片機普通IO管腳連接點，20-與主控單片機普通IO管腳連接點，21-與主控單片機普通IO管腳連接點，22-與主控單片機PWM輸出IO管腳連接點，23-與主控單片機PWM輸出IO管腳連接點，24-與主控單片機PWM輸出IO管腳連接點，25-與主控單片機PWM輸出IO管腳連接點，26-與電機連接點，27-與電機連接點，28-與電機連接點，29-與電機連接點，C1-第一電源濾波電容，C2-第二電源濾波電容，C3-第一電源濾波電容，C4-第四電源濾波電容，C5-第五電源濾波電容，C6-第六電源濾波電容，C7-第七電源濾波電容，R1-第一上拉電阻，R2-第二上拉電阻，R3-第三電阻，R4-第四電阻，R5-第五電阻，R6-第六電阻，R7-第七電阻，R8-第八電阻，R9-第九電阻，R10-第十電阻，Q1-第一電機驅(qū)動MOS管，Q2-第二電機驅(qū)動MOS管，Q3-第三電機驅(qū)動MOS管，Q4-第四電機驅(qū)動MOS管。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例并參照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實施例1

請參見圖1。

可編程教育無人機，包括呈模塊結(jié)構(gòu)、可拆裝的遙控器、螺旋槳1、電機5、PCB板帶飛控機架、電池倉3、電池、攝像頭圖傳模塊7、攝像頭8、機殼6、起落架4：

若干電機5插在PCB板飛控機架上并通過電機座固定，電機5插接供電插頭(機頭朝前時，紅藍(lán)線電機安裝在左上右下，黑白線電機安裝在左下右上)；起落架4與電機座為一體式結(jié)構(gòu)，其安裝在電機座底部；螺旋槳1插接在電機軸上(紅藍(lán)線電機、黑白線電機插接不同的螺旋槳)；電池倉3通過卡扣卡到PCB板帶飛控機架的長孔上，并通過螺釘緊固，電池倉3內(nèi)的可拆卸充電電池與PCB板連接；攝像頭圖傳模塊7通過螺釘固定在機殼6底部并與攝像頭8連接；攝像頭8的供電線與PCB板相連；機殼6通過卡扣卡接在PCB板帶飛控機架上；遙控器與PCB板帶飛控機架無線連接；攝像頭圖傳模塊7與移動終端無線連接；

見圖2，PCB板帶飛控機架上的PCB電路板上包括主控芯片、穩(wěn)壓電路、電機指示燈電路、電機驅(qū)動電路和射頻芯片：主控芯片與穩(wěn)壓電路、電機指示燈電路、電機驅(qū)動電路、射頻芯片、傳感器電路板分別連接；穩(wěn)壓電路一端連接電池電源正極等電勢點9，另一端與電機指示燈電路、傳感器電路板13、射頻芯片分別連接；射頻芯片連接至板載射頻天線12；電機驅(qū)動電路接與主控芯片連接的同時，還分別與電機驅(qū)動mos管所接的電壓輸入端10、mos管接電機的受控輸出端11連接；由于隔離震動的需要，傳感器電路板13為單獨的一小塊，PCB板帶飛控機架上通過海綿雙面貼粘貼傳感器電路板13，傳感器電路板13與PCB板帶飛控機架通過飛線焊接；PCB板飛控機架上設(shè)有與電腦上位機相連的microUSB插座，采用串口通信模式，利用數(shù)據(jù)線實現(xiàn)無人機與電腦上位機的相連。

實施例2

本實施例中，所述PCB板飛控機架包括PCB板部分和連接在PCB板四個方向的支架部分，PCB板部分與支架部分為一體式結(jié)構(gòu)，在每個支架部分端部設(shè)有四個圓孔，電機插在圓孔內(nèi)。

實施例3

本實施例中，所述螺旋槳外圍設(shè)有螺旋槳保護(hù)圈2，螺旋槳保護(hù)圈2套在電機5上，電機座從下往上卡住保護(hù)圈，電機座與螺旋槳保護(hù)圈2將電機5固定。

實施例4

本實施例中，所述攝像頭圖傳模塊7放置在攝像頭圖傳外殼下殼內(nèi)，下殼與上殼卡接，從而將攝像頭圖傳模塊7固定。

實施例5

本實施例中，所述電機5為8520空心杯電機，螺旋槳1為3020螺旋槳，無人機的軸距為130mm。

實施例6

本實施例中，所述傳感器電路板13為分離電路板，和PCB電路板用IIC總線通訊。

實施例7

見圖3、圖4，本實施例中，所述傳感器電路板13包括陀螺儀和氣壓計，氣壓計一端與穩(wěn)壓芯片的輸出端連接和電源負(fù)極相連接，另一端與IIC通信總線的時鐘線15和數(shù)據(jù)線16分別連接；陀螺儀的一端與穩(wěn)壓芯片的輸出端和電源負(fù)極連接，另一端與IIC通訊總線的時鐘線15和數(shù)據(jù)線16分別連接；氣壓計和陀螺儀共同接在同一根IIC總線上和主控芯片相連接進(jìn)行通訊，在主控芯片內(nèi)進(jìn)行地址選擇即可區(qū)分氣壓計和陀螺儀的數(shù)據(jù)；

實施例8

見圖6，本實施例中，所述電機驅(qū)動電路包括限流電阻R7、R8、R9、R10和MOS管Q1、Q2、Q3、Q4，限流電阻的輸出端接MOS管的門極(G)，MOS管的源極(S)接電池的正極，MOS管的漏極(D)連接電機的正極26、27、28、29。

實施例9

見圖3，本實施例中，所述穩(wěn)壓器電路包括穩(wěn)壓芯片和濾波電容，電池的正極9接穩(wěn)壓芯片的輸入端，并在穩(wěn)壓芯片的輸入端并聯(lián)兩個不同容值的電容C1、C2用來濾除輸入的電源紋波，電容的正極和穩(wěn)壓芯片的輸入端相連，電容的負(fù)極和電池的負(fù)極相連；穩(wěn)壓芯片的輸出端同樣并聯(lián)兩個不同容值的電容C3、C4，用來濾除穩(wěn)壓芯片輸出的電源紋波，同樣的電容的正極和穩(wěn)壓芯片輸出端相連，電容的負(fù)極和電池的負(fù)極相連，穩(wěn)壓芯片的輸出端14和其他芯片的電源輸入端相連。

實施例10

見圖5，本實施例中，所述電機指示燈電路包括限流電阻和LED發(fā)光二極管，限流電阻R3、R4、R5、R6輸入端連接主控芯片的輸出管腳，限流電阻R3、R4、R5、R6的輸出端接LED發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3、LED4的輸入端，發(fā)光二極管的輸出端連接電源的負(fù)極。

本發(fā)明通過呈模塊結(jié)構(gòu)、可拆裝的散件實現(xiàn)可DIY、散件組裝；并通過mircoUSB插口實現(xiàn)電腦編程，實現(xiàn)飛行動作，進(jìn)行教學(xué)等活動。利用氣壓計實現(xiàn)定高飛行，并有手機APP輔助調(diào)參，可回傳圖像到手機并可錄像和拍照。為利于用戶使用和學(xué)習(xí)，還另設(shè)有線上社區(qū)進(jìn)行編程學(xué)習(xí)和原理學(xué)習(xí)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，而非對其限制；應(yīng)當(dāng)指出，盡管參照上述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對上述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠只蛘呷考夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應(yīng)的技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。