专利权人： 郝刚;

名称:一种软体飞行器及其控制方法

本发明公开了一种软体飞行器及控制方法，属于飞行设备技术领域，是针对现有软体风筝在放飞难的缺陷所提出，软体飞行器包括：软体本体和牵引绳，所述牵引绳与软体本体相连，所述软体本体内沿其前进方向设有前后贯通的通风腔体，所述通风腔体内沿气体流动方向被间隔成至少三个相互连通的气室，在每个气室的入口处均设有风口硬支撑。控制方法包括将软体本体的进风口迎风设置、放飞、控制气室内的风量。本发明具有操控容易、飞行准确性高、无动力、静音、可任意高度长时间停留等优势。

一种软体飞行器及其控制方法
技术领域：

本发明属于飞行设备技术领域，具体涉及一种软体飞行器及控制方法。

背景技术：

风筝是我国传统文化和娱乐活动的一种，是一种老少皆宜的娱乐运动，风筝发展到现在，从使用方式上，可分为传统的骨架式风筝、软体风筝、运动风筝、竞技风筝等多种；从材料选材上，分为纸糊、布艺、塑料等多种；从工艺制造上，以人工制作方式为主；从使用方式上，以人工放飞方式为主，风筝、绳索、线轮、辅助工具等已经形成了一个比较完备的体系。普通风筝由于操作相对简单，使用条件要求不高，控制难度不大，普及性很强，是人们喜闻乐见的娱乐项目，丰富了人们的生活乐趣。目前，风筝形式多种多样，制备技术越来越复杂，用途越来越广泛。

在传统风筝基础上发展起来的软体风筝，由于可以制作成较大体积，造型多样，易于加工，没有骨架，收起体积小，容易携带，放飞容易，立体感强，视觉冲击力强，广受风筝爱好者的青睐。但是在放飞大型，实体长度超过3米，面积10平方米以上的软体风筝时，遇到大风天气和阵风天气，对于风筝的放飞和操控就比较困难，尤其是在回收的时候，操作难度更大。

发明内容：

本发明为克服现有软体风筝飞行时控制难的缺陷，提供了一种软体飞行器及其控制方法,通过对软体飞行器进行改造，可有效降低飞行时对软体飞行器的控制困难，提高了放飞的可操控性及稳定性。

为了实现人工控制软体飞行器飞行时进入气室内的风量，实现对软体飞行器飞行状态的有效控制，本发明设计了技术方案一：一种软体飞行器，包括：软体本体和牵引绳，所述牵引绳与软体本体相连，所述软体本体具有多个气室，在软体本体中部的气室内安装有调风系统，所述调风系统用来调节气室内的气体进入流量或调节气室内的气体泄出流量。

为了在飞行过程中气室始终处于稳定的开口状态，优选地，在每个气室的入口处均设有风口硬支撑。

为了调节进入气室的气量，优选地，所述调风系统为进气控制调节系统，所述进气控制调节系统包括调风板，所述通风板安装在气室进风口处，通过调节调风板的开合度来调节气流进入到气室内的气体流量。

优选地，所述调风板的背风面与微型电机一连接，所述微型电机一通过接收遥控器的指令实现对进入气室内气体流量的机械控制；

或者

所述调风板的迎风面与控制绳一的一端连接，控制绳一的另一端通过地面控制人员拉动实现对进入气室内气体流量的手动控制。

为了调节气室内泄出的气量，优选地，所述调风系统为泄风控制调节系统，所述泄风控制调节系统包括泄风板，所述泄风板覆盖在气室顶壁开设的泄风口上，通过调节泄风板在泄风口上的开合度来实现对气室内泄出气体流量的控制。

优选地，所述泄风板位于气室内，并与微型电机二连接，所述微型电机二通过接收遥控器的指令实现对气室内泄出气体流量的机械控制；

或者

所述泄风板位于气室内，并与控制绳二的一端连接，所述控制绳二的另一端通过地面控制人员拉动来实现对气室内泄出气体流量的手动控制；

或者

所述泄风板位于气室外侧，在泄风板上设有闭合件，且在泄风板靠近气室的一侧设有出风口，通过气室内气体流量对泄风板位置的调节来实现自主泄风。

为了提高软体飞行器在飞行过程中的控制准确性，优选地，所述软体飞行器还包括数据采集系统、监控系统、方向控制系统和接收器，所述数据采集系统和监控系统安装在软体本体顶部中间位置，所述数据采集系统将采集的各项数据通过监控系统传输给遥控器，所述方向控制系统安装在软体本体底部中间，方向控制系统通过接收器接收遥控器发出的控制指令。

为了防止对软体飞行器上的设备进行保护，优选地，所述数据采集系统和监控系统的外周、所述方向控制系统和接收器的外周均安装有防撞框架。

为了满足载物的需求，优选地，在软体本体的上还吊装有用来装载设备的吊舱。

为了增加方案一的可操控性，在方案一的基础形成方案二——软体飞行器的控制方法。

一种软体飞行器的控制方法，具体控制步骤如下：

步骤1：使用前，预先将软体本体的进风口前端迎风设置，通过来风使软体本体内的每个气室吹开，并膨胀形成整体，从而满足放飞条件；

步骤2：在软体本体的进风口处设有风口硬支撑，使每个气室的进风口处不受风力或风向的影响，始终处于打开状态，通过拉动牵引绳将软体本体迎风放飞；

步骤3：根据放飞的需要，通过调节软体本体中部气室内的气体进入流量或调节气室内的气体泄出流量来改变软体本体整体的充盈度，实现对软体本体的控制。

优选地，如步骤3所述，通过安装在气室处调风板的开合度来调节气流进入到气室内的气体流量；

或者

通过调节覆盖在泄风口上泄风板的位置来调节从气室内泄出的气体流量。

优选地，还包括步骤4，通过遥控器接收位于软体本体上数据采集系统采集的数据信息，地面控制人员根据需要并结合该数据信息，对气室进风口处设置的进气控制调节系统进行调节或者对覆盖在泄风口处的泄风控制调节系统进行调节，同时通过遥控器控制位于软体本体上的方向控制系统进行升降或转向操作。

优选地，在放飞前将需要装载的物品安装在吊舱上。

本发明的有益效果是：

1、本发明为了提高软体飞行器的可操控性，在软体飞行器中设置了调风系统，通过调风系统对气室内气流量的人为干预，使软体飞行器的放飞、回收等操控变得更加容易，提高了软体飞行器的放飞质量，减少了安全事故的发生。

2、本发明通过在气室的进风口处设置风口硬支撑，使软体飞行器在放飞的过程中气室进风口始终处于张开状态，有效避免了传统软体材料在放飞过程中受风向、风力等因素变化影响导致坠落的问题，同时为了增加软体飞行器在飞行过程中的稳定性。

3、本发明为了增加软体飞行器使用功能，在软体飞行器上增加了数据采集系统、监控系统、方向控制系统等智能设备，使软体飞行器由传统单一的娱乐工具，转变成可满足于科学研究、商业宣传和军事用途的智能飞行设备，在用于空气动力实验、环境、天气的即时监测和数据采集时，比气球、无人飞行器得到的数据更加准确可靠。

4、本发明具有操控容易、飞行准确性高、无动力、静音、可任意高度长时间停留等优势。

附图说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2中单个调风系统结构的主视图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明实施例3中泄风口和泄风控制调节系统的主视图；

图5为本发明实施例4中泄风口和泄风控制调节系统的主视图；

图6为图5中A-A的剖视图；

图7为本发明实施例5中泄风板的结构示意图；

图8为本发明实施例6中泄风板的结构示意图；

图9为本发明实施例7中泄风板的结构示意图；

图10为图9的侧视图；

图11为本发明实施例8中闭合件的结构示意图；

图12为本发明实施例9的结构示意图；

图13为本发明实施例9中方向控制系统和接收器的结构示意图；

图14为本发明实施例10的结构示意图；

图15为本发明实施例11的结构示意图；

其中：1软体本体、101气室、102隔断、103通气孔、104风口硬支撑、2牵引绳、 21副绳、22主绳、3调风系统、31进气控制调节系统、311调风板、312微型电机一、313 复位件一、314控制绳一、315导向滑轮一、32泄风口、33泄风控制调节系统、331泄风板、332微型电机二、333导轨、334导向滑轮二、335控制绳二、336复位件二、337闭合件、3371配重、3372拉簧、4遥控器、5数据采集系统、6监控系统、7方向控制系统、 71升降舵、72转向舵、8接收器、9防撞框架、10吊舱。

具体实施方式：

实施例1

如图1所示，本发明为一种软体飞行器，包括：软体本体1、牵引绳2和调风系统3。

所述软体本体1内沿其前进方向设有前后贯通的通风腔体，所述通风腔体内沿气体流动方向被隔断102间隔成至少三个尺寸相同的气室101，本实施例以八个气室101为例进行介绍。在每个隔断102上均设有通气孔103，利用通气孔103将相邻两个气室101实现连通。

所述牵引绳2包括副绳21和主绳22，所述副绳21为多根，副绳21的一端对称固定在软体本体1的两侧，副绳21的另一端都与主绳22的一端固定，通过拉动主绳22实现对软体本体1的控制。

所述调风系统3安装在位于通风腔体中间位置的气室101内，用来对气室101内的风量进行控制(中间位置的气室101是根据气室101的数量来确定，本实施例气室101共有八个，中部气室101具体指的是第四和第五气室101，如果气室101一共为五个，则中部气室101具体指第三个气室，依次类推)，通过对气室101充盈度的变化实现对软体本体 1的控制，以本实施例八个为例，调风系统3安装在第四气室101和第五气室101内。

所述调风系统3包括进气控制调节系统31，所述进气控制调节系统31包括用来阻挡气流进入到气室101内的调风板311和用来控制调风板311开合度的微型电机一312，所述调风板311的一边通过连接座铰接在气室101内入口处的底壁上，所述微型电机一312 固定在气室101内，微型电机一312的输出轴通过拉杆与调风板311的背风面连接，通过微型电机一312的转动带动调风板311实现竖直状态或近似水平状态。所述微型电机一312接收遥控器4的指令，通过调节调风板311的开合度，实现对进入所在气室101内风量大小的机械控制。

进一步地，为了减小风向、风力变化时对气室101进风口处的影响，在每个气室101 的入口处均设有风口硬支撑104，通过风口硬支撑104使气室101的进风口始终处于打开状态，所述风口硬支撑104可由竹、钢、铝、碳纤维、玻璃钢、塑料等轻质材料制成。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2中的调风板311采用手动控制方式。

如图2和图3所示，所述调风系统3包括进气控制调节系统31，所述进气控制调节系统31包括用来阻挡气流进入到气室101内的调风板311、用来实现自动复位的复位件一313和用来控制调风板311开合度的控制绳一314，所述调风板311为轻质材料制成的板状，调风板311的一边通过连接座铰接在气室101内入口处的底壁上，所述复位件一 313可选用弹簧、橡皮筋、液压伸缩杆、折叠杆等，复位件一313的一端固定在气室101 的底壁上，另一端与调风板311的背风面连接，所述控制绳一314的一端固定在调风板 311的迎风面上，控制绳一314的另一端缠绕在导向滚轮一315后通过地面控制人员的拉动，来改变调风板311的开合度，实现对进入所在气室101内风量大小的手动控制。

实施例3

实施例3与实施例1、实施例2的不同之处在于，实施例3中的调风系统3采用不同的控制结构和方式。

如图4所示，所述调风系统3包括泄风控制调节系统33，在泄风控制调节系统33所在气室101的顶壁，且位于该气室101通道中线的中间靠后位置开设有泄风口32，也可根据需要选择泄风口32的位置，泄风口32用来将所在气室101内的气体泄出，所述泄风控制调节系统33位于气室101内侧，盖合在泄风口32上。所述泄风控制调节系统33包括泄风板331和微型电机二332，所述泄风板331为轻质材料制成的板状，其面积大于泄风口32，在泄风口32两侧固定有滑轨，所述泄风板331通过滑轨滑动覆盖在泄风口32 上，微型电机二332固定在所在气室101内的顶壁上，其输出轴通过拉杆与泄风板331 连接，所述微型电机二332接收遥控器4的指令，通过调节泄风板331的位置，实现对所在气室101内气体泄出流量的机械控制。

实施例4

实施例4与实施例3的不同之处在于，实施例4中的泄风板331采用手动控制方式。

如图5和图6所示，所述调风系统3包括泄风控制调节系统33，在泄风控制调节系统33所在气室101的顶壁，且位于该气室101通道中线的中间靠后位置开设有泄风口32，也可根据需要选择泄风口32的位置，泄风口32用来将所在气室101内的气体泄出，所述泄风控制调节系统33位于气室101内侧，盖合在泄风口32上。所述泄风控制调节系统 33包括导向滑轮二334、泄风板331、控制绳二335和复位件二336，所述导向滑轮二334 安装在泄风口32的两侧，所述泄风板331为板状材料，其面积大于泄风口32，泄风板331 通过导轨333滑动覆盖在泄风口32上，所述控制绳二335缠绕在导向滑轮二334后，的一端与泄风板331的一端连接，在泄风板331的另一端通过复位件二336与软体本体1 进行连接，所述复位件二336可以选用弹簧、橡胶皮筋、液压伸缩杆、折叠杆等具有复位功能的部件，用来实现泄风板331拉动后的自动复位；所述控制绳二335的另一端被地面控制人员牵引，根据需要拉动控制绳二335实现对所在气室101内气体泄出流量的手动控制。

实施例5

如图7所示，实施例5与实施例4的不同之处仅在于，实施例5中的泄风板331采用百叶式结构，百叶式结构包括外框和两端转动安装在外框内的调节板，一根调节绳贯穿每个调节板，调节绳一端与复位件二336连接，实现调节板的闭合状态，调节绳的另一端与控制绳二335连接，通过拉动调节绳可实现调节板的打开状态。

实施例6

如图8所示，实施例6与实施例4和实施例5的不同之处仅在于，实施例6中的泄风板331采用开闭式结构，所述泄风板331由两个一端铰接的半圆形组成，两个半圆形的另一端为开口端，在开口端设有拉簧、橡皮筋、液压伸缩杆、折叠杆等复位件，所述复位件将两个半圆形连接起来，控制绳二335分别与两个半圆形的开口端连接，通过拉动控制绳二335实现泄风板331的打开，通过拉簧或橡皮筋实现控制绳二335非拉动状态下两个半圆形的闭合。

实施例7

如图9和图10所示，实施例7与实施例3至实施例6的不同之处在于，实施例7中的泄风板331采用非人为干预的自主泄风方式。

所述调风系统3包括泄风控制调节系统33，所述泄风口32开设在所在气室101的顶壁，且位于该气室101通道中线的中间靠后位置，用来将所在气室101内的气体从泄风口 32处排出。所述泄风控制调节系统33位于气室101外侧，泄风控制调节系统33包括泄风板331和闭合件337，所述泄风板331采用翻板形式覆盖在泄风口32的外侧，泄风板 331的一端铰接在软体本体1上，且铰接处位于泄风板331靠近气室101的进风口一侧，泄风板331靠近气室101的出风口一侧为泄风端，所述闭合件337为配重3371，所述配重3371安装在泄风板331泄风端的外壁上，当风力达到一定强度时，灌入气室101内的气流会自动将泄风板331冲开，达到自主泄风的目的。

实施例8

如图11所示，实施例8与实施例7的不同之处在于，实施例8中所述泄风板331采用闭合形式覆盖在泄风口32的外侧，所述闭合件337采用的是拉簧3372.所述拉簧3372 的两端分别固定在泄风板331泄风端与软体本体1上。

实施例9

实施例9与实施例7和实施例8的不同之处在于，实施例9中的泄风控制调节系统33采用非人为干预的自主泄风方式。

所述调风系统3包括泄风控制调节系统33，在泄风控制调节系统33所在气室101的顶壁中线的中部靠后位置设有泄风口32，也可根据需要选择泄风口32的位置，所述泄风控制调节系统33为位于泄风口32范围内的软体本体1，该部分软体本体1被加工成易撕口，该易撕口是由间隔设置的剪口组成，易撕口整体可以呈“十”字、“门”字、“半圆”、“三角”等形状，当灌入气室101内的风力达到一定时，易撕口处的软体本体1被气流冲开，达到泄风的目的。

实施例10

如图12和图13所示，实施例10在实施例1至实施例9的基础上，还可以包括数据采集系统5、监控系统6和方向控制系统7和接收器8，所述数据采集系统5和监控系统 6安装在软体本体1顶部中线的中间靠前处，并配有为数据采集系统5和监控系统6放置电池的电池舱。所述数据采集系统5用来采集气压、风向、风速、位置等信息，其包括气压传感器、GPS定位传感器、风速风向传感器和无线通信模块。所述监控系统6用来接收数据采集系统5采集到的信息，并传输给遥控器4供地面控制人员掌握，其包括存储模块、无线通信模块、信息处理模块、接收模块和发送模块。

所述方向控制系统7和接收器8安装在软体本体1底部中线的中间靠后处，并配有为方向控制系统7和接收器8放置电池的电池舱。方向控制系统7用来根据需要，改变软体本体1的飞行方向或高度。所述方向控制系统7包括升降舵71、转向舵72和控制器，所述升降舵71上设置有调整片，调整片转动设置在升降舵71上，升降舵71上装配有通过杆件机构与调整片相连并驱动调整片转动的伺服电机，通过升降舵71可以实现软体本体1飞行的上升或下降。所述转向舵72上装配有通过杆件机构与调整片相连并驱动调整片转动的伺服电机，通过转向舵72可以实现软体本体1飞行的向左或向右。与升降舵71 连接的伺服电机、与转向舵72连接的伺服电机均与控制器连接，所述接收器8接收遥控器4发出的指令，并传输给控制器，由控制器驱动伺服电机转动。

实施例11

如图14所示，实施例11在实施例10的基础上，还可以在数据采集系统7和监控系统6的外周设置有防撞框架9，所述防撞框架9固定在软体本体1上。同样在7方向控制系统和接收器8的外周也设置防撞框架9，所述防撞框架9固定在软体本体1上。通过设置防撞框架9可以防止在飞行过程或着落过程中，因撞击影响设备的使用。

实施例12

如图15所示，在实施例1至实施例11的基础上，为了实现商业用途或科学研究等试验监测的需要，在软体本体1的上还吊装有用来装载设备的吊舱10。所述吊舱10的位置位于软体本体1下方中部，承载物品应捆绑在吊舱10的中间位置，在承载物体后应进行荷载平衡实验，保证软体本体1的受力均衡。

实施例13

一种软体飞行器的控制方法，具体控制步骤如下：

步骤1：使用前，预先将软体本体1的进风口前端迎风设置，通过来风使软体本体1 内的每个气室101吹开，并膨胀形成整体，从而满足放飞条件；

步骤2：在软体本体1的进风口处设有风口硬支撑104，使每个气室101的进风口处不受风力或风向的影响，始终处于打开状态，通过拉动牵引绳2将软体本体1迎风放飞；

步骤3：根据放飞的需要，通过调节软体本体1中部气室101内的气体进入流量或调节气室101内的气体泄出流量来改变软体本体1整体的充盈度，实现对软体本体1的控制；

在位于软体本体1中间位置的气室101的进风口处设置进气控制调节系统31，所述调风结构31包括调风板311，通过调节调风板311在气室101内的开合度，来控制进入气室101内的风量。

调风板311的调节为机械调节方式，与调风板311连接的微型电机一312根据遥控器 4发出的指令，调节调风板311的开合度，从而控制进入气室101内的风量大小。在通常状态下，调风板311始终处于全开状态；当软体飞行器升到高空后，在风力过大，或者遇到突变强气流，为减低受力状态，可通过调节调风板的开合度，从而实现控制进风口的大小，降低进入气室101内的风量，减低软体飞行器受力，实现升降调节。

实施例14

实施例14与实施例13的不同之处在于，调风板311为手动控制方式。

地面控制人员通过拉动与调风板311连接的控制绳一314，根据放飞的需要调节调风板311的开合度，从而控制进入气室101内的风量大小。

实施例15

实施例15与实施例13的不同之处在于，对气室101内风量的控制方式不同。

实施例15在位于软体本体1中间位置的气室101顶壁开设泄风口32，在泄风口32 上覆盖有泄风控制调节系统33，通过改变泄风控制调节系统33覆盖在泄风口32上的位置，加快气室101内风量的排出速度实现控制气室101内的风量。所述泄风控制调节系统 33位于气室101内，采用机械控制方式。所述泄风控制调节系统33包括泄风板331和微型电机二332，所述泄风板331为板状，与泄风板331连接的微型电机二332根据遥控器 4发出的指令，调节泄风板331位于泄风口32上的位置，从而控制气室101内泄出风量大小。

在通常状态下，泄风控制调节系统33始终覆盖在泄风口32上，使其处于关闭状态；当软体飞行器升到高空后，在风力过大，或者遇到突变强气流，为减低受力状态，可通过调节泄风控制调节系统33在泄风口32上的位置，通过调整泄风口32的大小，控制进入气室101的风量，减低软体飞行器受力，实现对升降调节。

实施例16

实施例16与实施例15的不同之处在于，泄风控制调节系统33的控制方式不同。

所述泄风控制调节系统33位于气室101内，采用手动控制方式。所述泄风控制调节系统33包括导向滑轮二334、泄风板331、控制绳二335和复位件二336，所述泄风板331 为板状，地面控制人员根据需要通过拉动与泄风板331连接的控制绳二335，调节泄风板 331位于泄风口32上的位置，从而控制气室101内泄出风量的大小，连接泄风板331与软体本体1的复位件二336在不需要对泄风口32进行调整时，实现泄风板331的自动复位。

实施例17

实施例17与实施例15、实施例16的不同之处在于，泄风控制调节系统33的控制方式不同。

所述泄风控制调节系统33位于气室101外，覆盖在泄风口32上，采用自主泄风方式。泄风控制调节系统33中的泄风板331盖在泄风口32上，在泄风板331上设有闭合件337。通常状况下，泄风口32由于闭合件337的存在，在软体主体1飞行过程中，始终处于关闭状态。当风力达到一定强度时，灌入气室101内的气流会自动将泄风板331冲开，达到自主泄风的目的。该方法非人为控制，可实现泄风、调节，但使用时需要根据风力和使用要求，调节闭合件337中配重3371大小或拉簧3372的拉力，以满足使用要求。

实施例18

实施例18与实施例17的不同之处在于，采用不同的自主泄风方式。

通常状况下，泄风口32处的易撕口处为完整状态，当灌入气室101内的风力达到一定时，易撕口处的软体本体1被气流冲开，达到泄风的目的。

实施例19

实施例19在实施例13的基础上，还包括步骤4，遥控器4接收位于软体本体1上数据采集系统5采集的数据信息，地面控制人员根据数据信息，通过遥控器4对气室101 进风口处设置的进气控制调节系统31和方向控制系统7实行远程机械控制。

实施例20

实施例20在实施例14的基础上，还包括步骤4，遥控器4接收位于软体本体1上数据采集系统5采集的数据信息，地面控制人员根据数据信息，通过遥控器4对方向控制系统7远实行程机械控制，通过拉动控制绳一314对气室101进风口处设置的进气控制调节系统31实行人工手动调节。

实施例21

实施例21在实施例15的基础上，还包括步骤4，遥控器4接收位于软体本体1上数据采集系统5采集的数据信息，地面控制人员根据数据信息，通过遥控器4对气室101 内的泄风控制调节系统33和方向控制系统7实行远程机械控制。

实施例22

实施例22在实施例16的基础上，还包括步骤4，遥控器4接收位于软体本体1上数据采集系统5采集的数据信息，地面控制人员根据数据信息，通过遥控器4对方向控制系统7实行远程机械控制，通过控制绳二335对气室101内的泄风控制调节系统33实行人工手动调节。

实施例23

实施例23在实施例13至实施例22的基础上，在放飞前将需要装载的物品捆绑在吊舱10的中间，承载物体后应进行荷载平衡实验，保证软体本体1受力均衡。在空中长时间和任意高度留置，可以用于摄影、照明、监视、投放物资、商业宣传等商业用途。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。