一种智能无人机及其控制系统及方法

1.本发明涉及无人机领域，具体涉及一种智能无人机及其控制系统及方法。


背景技术：

2.无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。
3.无人机配备的摄像头和云台系统，能够试试飞行过程中的监控，摄像、录像和数据存储，并通过无线收发模块实现与遥控操作设备之间的数据传输，通过无人机载摄像头能够对飞行过程中的画面进行记录。传统的画面记录方式是通过控制无人机的飞行姿态实施对景物或者活动物体的跟踪拍摄，对静物的拍摄通过调整无人机的悬停、行进、后退、旋转等姿态，实现对静物的定位和位置变换拍摄。对活动物体实施拍摄时，需要进行跟踪拍摄。传统的跟踪拍摄过程采取驱动无人机机身旋转以及移动的方式实施。这种跟踪拍摄方式需要无人机持续处于对物体的跟踪姿态调整状态，期间无人机需要根据活动移动物体的位置变换姿态调整作业。但是这种姿态调整作业在操作时存在一定的弊端，这些弊端集中体现在：首先，移动物体的移动速度与无人机的操控速度存在偏差，即使采取自动速度调整模式对移动物体实施跟踪拍摄，仍然存在需要无人机大范围调整飞行姿态的情况发生，例如无人机移动过程中超过移动物体的路径范围时，需要进行变换方向的调整作业，摄像头的覆盖拍摄范围存在跟踪拍摄的空档期，导致跟踪失败；其次，在对空中飞行物实施跟踪拍摄时，移动物体的移动路径在空中多边形更强，很多时候其高度高于无人机的飞行高度，或者其高度位于无人机垂直上方位置，这就需要无人机应急处理进行调整，由于无人机的结构设计，以及无人机摄像头的安装方式，并不能实时的进行姿态和位置的合理调整，导致跟踪目标丢失，不能拍摄到相应的有效画面。对于上述问题的解决，采取多个摄像头的操作方式无疑会增加控制模块的复杂性，同时多个摄像头会影响机身重量造成电量损耗，对于整体跟踪连贯性的拍摄作业也存在弊端；过多的姿态调整和应变调整会增加无人机耗电，导致其巡航行程和巡航时间变短。
4.综上所述，提供一种结构简单，操作方便，自动化程度高，智能化程度高，能够在无人机飞行过程中实施灵活的跟踪作业，在尽可能不调整飞行姿态的状态下对移动物体实施高度方向、倾斜角度方向以及全方位的跟踪拍摄作业，同时能够根据飞行路径对静物实施路径过程中的前侧、顶部、顶部前侧、顶部后侧以及后侧的拍摄作业，配合无人机的飞行路径和姿态，实施智能跟踪作业，节省无人机电力资源，同时行程连贯的拍摄数据，提高拍摄过程中目标跟踪能力的智能无人机及其控制系统及方法，具有广泛的市场前景。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，自动化程度高，智能
化程度高，能够在无人机飞行过程中实施灵活的跟踪作业，在尽可能不调整飞行姿态的状态下对移动物体实施高度方向、倾斜角度方向以及全方位的跟踪拍摄作业，同时能够根据飞行路径对静物实施路径过程中的前侧、顶部、顶部前侧、顶部后侧以及后侧的拍摄作业，配合无人机的飞行路径和姿态，实施智能跟踪作业，节省无人机电力资源，同时行程连贯的拍摄数据，提高拍摄过程中目标跟踪能力的智能无人机及其控制系统及方法，用于克服现有技术中的缺陷。
6.本发明的技术方案是这样实现的：一种智能无人机，包括机身、机翼、螺旋桨以及无刷电机，所述的机身包括中心盒体，中心盒体的左右两侧分别与左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳相连接，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳的外侧分别固定连接有左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架，左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架之间设置有缝隙，该缝隙内均等设置有顶部主动蜗轮以及三个从动齿轮，主动蜗轮通过蜗杆与固定安装在中心盒体顶部中心位置的回转电机的输出端相连接；
7.左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架的内侧面分别开设有相互对应的第一滑动导电槽和第二滑动导电槽，第一滑动导电槽和第二滑动导电槽内侧分别通过导线与安装在中心盒体顶部的第一接线插接件以及第二接线插接件相连接；
8.在上部主动蜗轮以及三个从动齿轮的外侧啮合套装有回转齿圈，回转齿圈的两侧壁均设置有滑动供电端子，两个滑动供电端子分别套装在第一滑动导电槽和第二滑动导电槽内，在回转齿圈的外侧面固定安装有与两个滑动供电端子对应连接的回旋摄像头。
9.所述的左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架的外侧面分别固定安装有左侧外侧环座和右侧外侧环座，左侧外侧环座和右侧外侧环座的圆周方向外侧面上均分别通过外部连接螺栓安装有左侧椭圆半球外壳和右侧椭圆半球外壳，四个机翼两两对称固定安装在左侧椭圆半球外壳和右侧椭圆半球外壳上，每个机翼均通过无刷电机安装有螺旋桨。
10.所述的中心盒体为长方体结构，中心盒体的前后长度不小于左右长度，中心盒体的左右两侧均设置有内壳螺纹连接座，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳上均开设有与内壳螺纹连接座相配合的内壳连接孔，在内壳连接孔以及内壳螺纹连接座内螺纹连接有内部连接螺栓。
11.所述的左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳的形状和大小均相等，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳均为椭圆形半球体槽状壳体结构，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳的内侧面均为椭圆形，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳组合后为一个椭圆球，该椭圆球的左右直径不大于其前后直径。
12.所述的左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架均为椭圆环状结构，左侧椭圆扩展连接环架的内侧面与左侧椭圆半球内壳的内端圆周外侧面固定连接为一体结构，右侧椭圆扩展连接环架的内侧面与右侧椭圆半球内壳的内端圆周外侧面固定连接为一体结构。
13.所述的左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架的内侧面均设置有位置相互对应的轴承，顶部主动蜗轮以及三个从动齿轮的两侧均分别通过中心旋转轴套装在轴承内，第一滑动导电槽设置在轴承外侧的左侧椭圆扩展连接环架侧面，第二滑动导电槽设置在轴承外侧的右侧椭圆扩展连接环架侧面。
14.所述的第一滑动导电槽内侧的左侧椭圆扩展连接环架以及第二滑动导电槽内侧的右侧椭圆扩展连接环架内均开设有导线安装槽，两根导线分别安装在两个导线安装槽内，滑动供电端子是外侧面为半球形的圆柱体结构，第一滑动导电槽和第二滑动导电槽均是截面为半圆形的弧形槽状结构，滑动供电端子的外端直径与第一滑动导电槽和第二滑动导电槽的槽内沿均相配合。
15.所述的回旋摄像头通过供电连接底座安装在回转齿圈外侧面，两个滑动供电端子的内端通过导线与该供电连接底座相连接，回旋摄像头的拍摄范围中轴线与该供电连接底的中轴线为同一条直线。
16.一种如上所述的智能无人机的控制系统，包括安装在中心盒体内的飞行控制器，所述的飞行控制器的输入通过导线与安装在中心盒体内电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器相连接，飞行控制器的输出端与无刷电机以及回转电机相连接；
17.无刷电机的输出端与螺旋桨相连接，回转电机的输出端与回转齿圈相连接，回转齿圈的外侧面与回旋摄像头固定连接；
18.回转齿圈的输入端通过回旋数据采集模块与电子稳定控制器相连接，回旋摄像头的输入端通过自动跟踪模块与无线数据收发模块相连接，回旋摄像头的动力输入端通过旋转供电模块与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件以及第二接线插接件与旋转供电模块相连接。
19.一种如上所述的智能无人机的控制系统的控制方法，其控制方法为：
20.当无人机飞行中对指定静物实施拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机的旋转，无刷电机带动螺旋桨根据用户操作或者自动飞行命令实施无人机的飞行，在飞行的过程中，通过回旋摄像头对飞行过程中的指定静物实施拍摄作业，当无人机的飞行轨迹和位置与指定静物位置发生变化时，通过控制回转电机的旋转带动蜗杆旋转，蜗杆带动主动蜗轮旋转，在三个从动齿轮的辅助旋转作用下，回转齿圈被带动旋转，回转齿圈在旋转时带动回旋摄像头沿着左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的静物需求位置拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定静物需求位置拍摄作业，在对指定静物实施拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方的指定静物实施拍摄，同时当无人机与指定静物之间位置变换后能及时对拍摄位置实施调整和变换，始终保持回旋摄像头与静物之间的对应有效拍摄作业；
21.当无人机飞行中对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机的旋转，无刷电机带动螺旋桨根据用户操作或者自动跟踪飞行命令实施无人机的飞行，在飞行的过程中，当指定动态物体的位置与无人机的路径位置发生水平或者垂直位置变化时，自动跟踪模块以及传感器对指定动态物体的位置变化信息实施采集，并通过飞行控制器驱动无刷电机带动螺旋桨实施无人机飞行轨迹和飞行姿态的变换作业，保持无人机与指定动态物体的运行轨迹相同，在无人机运行轨迹和飞行姿态变换过程中，通过控制回转电
机的旋转带动蜗杆旋转，蜗杆带动主动蜗轮旋转，在三个从动齿轮的辅助旋转作用下，回转齿圈被带动旋转，回转齿圈在旋转时带动回旋摄像头沿着左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，在对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方或者水平前后方向的指定动态物体实施无人机与指定动态物体之间位置变换后的自动跟踪拍摄作业，始终保持回旋摄像头与指定动态物体之间的对应有效拍摄作业；
22.聚合物锂电池的电量在回旋摄像头运行时为回旋摄像头提供拍摄动力电源支持，通过第一接线插接件以及第二接线插接件与旋转供电模块连接，旋转供电模块的另一端与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件以及第二接线插接件将电量通过导线传输至第一滑动导电槽和第二滑动导电槽，回旋摄像头通过与第一滑动导电槽和第二滑动导电槽相配合的两个滑动供电端子获得拍摄动力电源；
23.当回旋摄像头在a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间实施位置变换作业时，回旋数据采集模块对回转齿圈的旋转数据以及因回旋摄像头自重导致的无人机重心变换数据实施采集，并实时传送至电子稳定控制器，电子稳定稳定控制器通过飞行控制器实时对无人机飞行姿态实施稳定性调整，保证无人机对静物或者动态物体实施拍摄时机身的稳定性。
24.本发明具有如下的积极效果：首先，本发明智能无人机采用左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳对中心盒体实施固定，并通过设置在两个椭圆半球内壳之间的动力系统带动回转齿圈以及回旋摄像头旋转，能够对机身前后上下方向的多个位置实施拍摄作业，与传统的固定摄像机的拍摄或者添加多个摄像机的拍摄方式不同，本发明只利用一个能够旋转的回旋摄像头即可实现不同圆周位置的飞行过程中的自由位置变换拍摄作业，提高了无人机的拍摄范围和拍摄能力，同时提供了回旋摄像头在发生位置变换作业时的稳定电力提供，通过滑动导电槽与滑动供电端子的配合为能够旋转变换位置的回旋摄像头提供动力支持。
25.其次，本发明控制系统设计了回旋数据采集模块、自动跟踪模块以及旋转供电模块，能够在回旋摄像头发生位置变换过程中，避免因自重和无人机重心变换产生的不利影响，配合电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器，实现无人机飞行过程中的稳定运行，同时为回旋摄像头在位置变换过程中提供稳定的动力电源和位置变换调整，与传统的单独的飞行稳定控制不同，消除了无人机因回旋摄像头的运行导致的飞行稳定系数低的缺陷。
26.再次，本发明控制方法能够实现无人机飞行中对指定静物以及对指定动态物体实施自动跟踪拍摄，通过手动或者自动调整回旋摄像头的位置实现a、b、c、d、e、f、g、h、a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置变换，适应指定静物与指定动态物体和无人机路径位置变换后的迅速应急调整，减少拍摄过程中画面间断和不连续性，避免摄像头的拍摄空挡，保证无人机拍摄范围持续处于有效拍摄范围，同时能够对无人机水平前后、上部、上部前后、下部以及下部前后的拍摄物实
施跟踪拍摄附图说明
27.图1为本发明的系统结构示意图。
28.图2为本发明的主视结构示意图。
29.图3为本发明的侧面结构示意图。
30.图4为本发明的主视内部结构示意图之一。
31.图5为本发明的主视内部结构示意图之二。
32.图6为本发明的左侧椭圆扩展连接环架侧面结构示意图。
33.图7为本发明的右侧椭圆扩展连接环架吃的面结构示意图。
34.图8为本发明的左侧椭圆半球内壳左视结构示意图。
35.图9为本发明的回转齿圈侧面结构示意图。
36.图10为本发明的拍摄位置变换结构示意图。
37.图11为本发明的局部放大结构示意图。
具体实施方式
38.如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，一种智能无人机，包括机身、机翼4、螺旋桨7以及无刷电机5，所述的机身包括中心盒体11，中心盒体11的左右两侧分别与左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10相连接，左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的外侧分别固定连接有左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14，左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14之间设置有缝隙，该缝隙内均等设置有顶部主动蜗轮25以及三个从动齿轮26，主动蜗轮25通过蜗杆24与固定安装在中心盒体11顶部中心位置的回转电机23的输出端相连接；左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14的内侧面分别开设有相互对应的第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15，第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15内侧分别通过导线与安装在中心盒体11顶部的第一接线插接件20以及第二接线插接件21相连接；在上部主动蜗轮25以及三个从动齿轮26的外侧啮合套装有回转齿圈8，回转齿圈8的两侧壁均设置有滑动供电端子32，两个滑动供电端子32分别套装在第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15内，在回转齿圈8的外侧面固定安装有与两个滑动供电端子32对应连接的回旋摄像头6。所述的左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14的外侧面分别固定安装有左侧外侧环座17和右侧外侧环座28，左侧外侧环座17和右侧外侧环座28的圆周方向外侧面上均分别通过外部连接螺栓29安装有左侧椭圆半球外壳1和右侧椭圆半球外壳2，四个机翼4两两对称固定安装在左侧椭圆半球外壳1和右侧椭圆半球外壳2上，每个机翼4均通过无刷电机5安装有螺旋桨7。
39.所述的中心盒体11为长方体结构，中心盒体11的前后长度不小于左右长度，中心盒体11的左右两侧均设置有内壳螺纹连接座12，左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10上均开设有与内壳螺纹连接座12相配合的内壳连接孔30，在内壳连接孔30以及内壳螺纹连接座12内螺纹连接有内部连接螺栓13所述的左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的形状和大小均相等，左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10均为椭圆形半球体槽状壳体结构，左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的内侧面均为椭圆形，左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10组合后为一个椭圆球，该椭圆球的左右直径不大于其前后直径。所述的左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14均为椭圆环状结构，左侧
椭圆扩展连接环架27的内侧面与左侧椭圆半球内壳9的内端圆周外侧面固定连接为一体结构，右侧椭圆扩展连接环架14的内侧面与右侧椭圆半球内壳10的内端圆周外侧面固定连接为一体结构。所述的左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14的内侧面均设置有位置相互对应的轴承31，顶部主动蜗轮25以及三个从动齿轮26的两侧均分别通过中心旋转轴套装在轴承31内，第一滑动导电槽19设置在轴承31外侧的左侧椭圆扩展连接环架27侧面，第二滑动导电槽15设置在轴承31外侧的右侧椭圆扩展连接环架14侧面。所述的第一滑动导电槽19内侧的左侧椭圆扩展连接环架27以及第二滑动导电槽15内侧的右侧椭圆扩展连接环架14内均开设有导线安装槽18，两根导线分别安装在两个导线安装槽18内，滑动供电端子32是外侧面为半球形的圆柱体结构，第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15均是截面为半圆形的弧形槽状结构，滑动供电端子32的外端直径与第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15的槽内沿均相配合。所述的回旋摄像头6通过供电连接底座安装在回转齿圈8外侧面，两个滑动供电端子32的内端通过导线与该供电连接底座相连接，回旋摄像头6的拍摄范围中轴线与该供电连接底的中轴线为同一条直线。
40.一种智能无人机的控制系统，包括安装在中心盒体11内的飞行控制器，所述的飞行控制器的输入通过导线与安装在中心盒体11内电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器相连接，飞行控制器的输出端与无刷电机5以及回转电机23相连接；无刷电机5的输出端与螺旋桨7相连接，回转电机23的输出端与回转齿圈8相连接，回转齿圈8的外侧面与回旋摄像头6固定连接；回转齿圈8的输入端通过回旋数据采集模块与电子稳定控制器相连接，回旋摄像头6的输入端通过自动跟踪模块与无线数据收发模块相连接，回旋摄像头6的动力输入端通过旋转供电模块与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件20以及第二接线插接件21与旋转供电模块相连接。
41.本产品在运行时，无人机在起飞至返航过程能够通过手动控制或者自动巡航模式实施，根据对拍摄物体的拍摄需求实施控制，回转齿圈外侧安装的回旋摄像头能够采取其它设备代替，例如红外感应设备、喷洒设备等。当不同设备运行时，不同位置的拍摄作业对应变换为不同的感应或者喷洒位置变换，无人机在飞行过程中，四个螺旋桨呈实在交叉状布置，十字交叉位置的两两螺旋桨或者同一侧位置的两两螺旋桨的的旋转方向相同。当无人机需要实施前进、后退、或者转向作业时，利用四个螺旋桨的配合实现上述动作和在台的运行。
42.在具体运行过程中，根据产品需求，能够对左侧椭圆半球外壳1和右侧椭圆半球外壳2实施添加和去除作业，当去除左侧椭圆半球外壳1和右侧椭圆半球外壳2时，机翼的内端直接与左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的外端固定连接，在左侧椭圆半球外壳1、右侧椭圆半球外壳2、左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10上均开设有线路安装孔，方便机翼4内的导线与无刷电机和聚合物锂电池的连接。由于本产品左侧椭圆半球外壳1、右侧椭圆半球外壳2、左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的底部为弧面结构，为了提高产品的稳定性，本产品在左侧椭圆半球外壳1和右侧椭圆半球外壳2或者左侧椭圆半球内壳9和右侧椭圆半球内壳10的底部安装支架3，实施起飞前和落地后的支撑作业。同时，本产品设置了蜗杆支架22，通过蜗杆支架22实现蜗杆24的支撑和安装，同时实现蜗杆24与中心盒体11顶部中心位置的连接。
43.当回旋摄像头旋转作业运行时无人机机身前后方向的前侧、前者上部或前侧下部
时，此时无人机的中心偏向前侧，位于无人机前侧的螺旋桨旋转速度适应调整，保持无人机稳定飞行。当回旋摄像头旋转作业运行时无人机机身前后方向的后侧、后者上部或后侧下部时，此时无人机的中心偏向后侧，位于无人机后侧的螺旋桨旋转速度适应调整，保持无人机稳定飞行。
44.回旋数据采集模块对无人机飞行过程中的回旋摄像头旋转位置信息实施监控和数据采集，并配合电子稳定控制器将数据传输至飞行控制器实施无人机的稳定飞行和姿态控制调整作业。
45.当无人机飞行中对指定静物实施拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机5的旋转，无刷电机5带动螺旋桨7根据用户操作或者自动飞行命令实施无人机的飞行，在飞行的过程中，通过回旋摄像头6对飞行过程中的指定静物实施拍摄作业，当无人机的飞行轨迹和位置与指定静物位置发生变化时，通过控制回转电机23的旋转带动蜗杆24旋转，蜗杆24带动主动蜗轮25旋转，在三个从动齿轮26的辅助旋转作用下，回转齿圈8被带动旋转，回转齿圈8在旋转时带动回旋摄像头6沿着左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头6在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的静物需求位置拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定静物需求位置拍摄作业，在对指定静物实施拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方的指定静物实施拍摄，同时当无人机与指定静物之间位置变换后能及时对拍摄位置实施调整和变换，始终保持回旋摄像头6与静物之间的对应有效拍摄作业。
46.当无人机飞行中对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机5的旋转，无刷电机5带动螺旋桨7根据用户操作或者自动跟踪飞行命令实施无人机的飞行，在飞行的过程中，当指定动态物体的位置与无人机的路径位置发生水平或者垂直位置变化时，自动跟踪模块以及传感器对指定动态物体的位置变化信息实施采集，并通过飞行控制器驱动无刷电机5带动螺旋桨7实施无人机飞行轨迹和飞行姿态的变换作业，保持无人机与指定动态物体的运行轨迹相同，在无人机运行轨迹和飞行姿态变换过程中，通过控制回转电机23的旋转带动蜗杆24旋转，蜗杆24带动主动蜗轮25旋转，在三个从动齿轮26的辅助旋转作用下，回转齿圈8被带动旋转，回转齿圈8在旋转时带动回旋摄像头6沿着左侧椭圆扩展连接环架27和右侧椭圆扩展连接环架14之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头6在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，在对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方或者水平前后方向的指定动态物体实施无人机与指定动态物体之间位置变换后的自动跟踪拍摄作业，始终保持回旋摄像头6与指定动态物体之间的对应有效拍摄作业。
47.聚合物锂电池的电量在回旋摄像头6运行时为回旋摄像头6提供拍摄动力电源支
持，通过第一接线插接件20以及第二接线插接件21与旋转供电模块连接，旋转供电模块的另一端与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件20以及第二接线插接件21将电量通过导线传输至第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15，回旋摄像头6通过与第一滑动导电槽19和第二滑动导电槽15相配合的两个滑动供电端子32获得拍摄动力电源；当回旋摄像头6在a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间实施位置变换作业时，回旋数据采集模块对回转齿圈8的旋转数据以及因回旋摄像头6自重导致的无人机重心变换数据实施采集，并实时传送至电子稳定控制器，电子稳定稳定控制器通过飞行控制器实时对无人机飞行姿态实施稳定性调整，保证无人机对静物或者动态物体实施拍摄时机身的稳定性。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种智能无人机，包括机身、机翼(4)、螺旋桨(7)以及无刷电机(5)，其特征在于：所述的机身包括中心盒体(11)，中心盒体(11)的左右两侧分别与左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)相连接，左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)的外侧分别固定连接有左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)，左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)之间设置有缝隙，该缝隙内均等设置有顶部主动蜗轮(25)以及三个从动齿轮(26)，主动蜗轮(25)通过蜗杆(24)与固定安装在中心盒体(11)顶部中心位置的回转电机(23)的输出端相连接；左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)的内侧面分别开设有相互对应的第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)，第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)内侧分别通过导线与安装在中心盒体(11)顶部的第一接线插接件(20)以及第二接线插接件(21)相连接；在上部主动蜗轮(25)以及三个从动齿轮(26)的外侧啮合套装有回转齿圈(8)，回转齿圈(8)的两侧壁均设置有滑动供电端子(32)，两个滑动供电端子(32)分别套装在第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)内，在回转齿圈(8)的外侧面固定安装有与两个滑动供电端子(32)对应连接的回旋摄像头(6)。2.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)的外侧面分别固定安装有左侧外侧环座(17)和右侧外侧环座(28)，左侧外侧环座(17)和右侧外侧环座(28)的圆周方向外侧面上均分别通过外部连接螺栓(29)安装有左侧椭圆半球外壳(1)和右侧椭圆半球外壳(2)，四个机翼(4)两两对称固定安装在左侧椭圆半球外壳(1)和右侧椭圆半球外壳(2)上，每个机翼(4)均通过无刷电机(5)安装有螺旋桨(7)。3.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的中心盒体(11)为长方体结构，中心盒体(11)的前后长度不小于左右长度，中心盒体(11)的左右两侧均设置有内壳螺纹连接座(12)，左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)上均开设有与内壳螺纹连接座(12)相配合的内壳连接孔(30)，在内壳连接孔(30)以及内壳螺纹连接座(12)内螺纹连接有内部连接螺栓(13)。4.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)的形状和大小均相等，左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)均为椭圆形半球体槽状壳体结构，左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)的内侧面均为椭圆形，左侧椭圆半球内壳(9)和右侧椭圆半球内壳(10)组合后为一个椭圆球，该椭圆球的左右直径不大于其前后直径。5.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)均为椭圆环状结构，左侧椭圆扩展连接环架(27)的内侧面与左侧椭圆半球内壳(9)的内端圆周外侧面固定连接为一体结构，右侧椭圆扩展连接环架(14)的内侧面与右侧椭圆半球内壳(10)的内端圆周外侧面固定连接为一体结构。6.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)的内侧面均设置有位置相互对应的轴承(31)，顶部主动蜗轮(25)以及三个从动齿轮(26)的两侧均分别通过中心旋转轴套装在轴承(31)内，第一滑动导电槽(19)设置在轴承(31)外侧的左侧椭圆扩展连接环架(27)侧面，第二滑动导电槽(15)设
置在轴承(31)外侧的右侧椭圆扩展连接环架(14)侧面。7.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的第一滑动导电槽(19)内侧的左侧椭圆扩展连接环架(27)以及第二滑动导电槽(15)内侧的右侧椭圆扩展连接环架(14)内均开设有导线安装槽(18)，两根导线分别安装在两个导线安装槽(18)内，滑动供电端子(32)是外侧面为半球形的圆柱体结构，第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)均是截面为半圆形的弧形槽状结构，滑动供电端子(32)的外端直径与第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)的槽内沿均相配合。8.根据权利要求1所述的智能无人机，其特征在于：所述的回旋摄像头(6)通过供电连接底座安装在回转齿圈(8)外侧面，两个滑动供电端子(32)的内端通过导线与该供电连接底座相连接，回旋摄像头(6)的拍摄范围中轴线与该供电连接底的中轴线为同一条直线。9.一种如权利要求1所述的智能无人机的控制系统，包括安装在中心盒体(11)内的飞行控制器，其特征在于，所述的飞行控制器的输入通过导线与安装在中心盒体(11)内电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器相连接，飞行控制器的输出端与无刷电机(5)以及回转电机(23)相连接；无刷电机(5)的输出端与螺旋桨(7)相连接，回转电机(23)的输出端与回转齿圈(8)相连接，回转齿圈(8)的外侧面与回旋摄像头(6)固定连接；回转齿圈(8)的输入端通过回旋数据采集模块与电子稳定控制器相连接，回旋摄像头(6)的输入端通过自动跟踪模块与无线数据收发模块相连接，回旋摄像头(6)的动力输入端通过旋转供电模块与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件(20)以及第二接线插接件(21)与旋转供电模块相连接。10.一种如权利要求9所述的智能无人机的控制系统的控制方法，其特征在于，其控制方法为：当无人机飞行中对指定静物实施拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机(5)的旋转，无刷电机(5)带动螺旋桨(7)根据用户操作或者自动飞行命令实施无人机的飞行，在飞行的过程中，通过回旋摄像头(6)对飞行过程中的指定静物实施拍摄作业，当无人机的飞行轨迹和位置与指定静物位置发生变化时，通过控制回转电机(23)的旋转带动蜗杆(24)旋转，蜗杆(24)带动主动蜗轮(25)旋转，在三个从动齿轮(26)的辅助旋转作用下，回转齿圈(8)被带动旋转，回转齿圈(8)在旋转时带动回旋摄像头(6)沿着左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头(6)在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的静物需求位置拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定静物需求位置拍摄作业，在对指定静物实施拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方的指定静物实施拍摄，同时当无人机与指定静物之间位置变换后能及时对拍摄位置实施调整和变换，始终保持回旋摄像头(6)与静物之间的对应有效拍摄作业；当无人机飞行中对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，飞行控制器通过电子稳定控制器、聚合物锂电池、无线数据收发模块、北斗定位模块以及传感器的支持实施无刷电机(5)的旋转，无刷电机(5)带动螺旋桨(7)根据用户操作或者自动跟踪飞行命令实施无人机的飞
行，在飞行的过程中，当指定动态物体的位置与无人机的路径位置发生水平或者垂直位置变化时，自动跟踪模块以及传感器对指定动态物体的位置变化信息实施采集，并通过飞行控制器驱动无刷电机(5)带动螺旋桨(7)实施无人机飞行轨迹和飞行姿态的变换作业，保持无人机与指定动态物体的运行轨迹相同，在无人机运行轨迹和飞行姿态变换过程中，通过控制回转电机(23)的旋转带动蜗杆(24)旋转，蜗杆(24)带动主动蜗轮(25)旋转，在三个从动齿轮(26)的辅助旋转作用下，回转齿圈(8)被带动旋转，回转齿圈(8)在旋转时带动回旋摄像头(6)沿着左侧椭圆扩展连接环架(27)和右侧椭圆扩展连接环架(14)之间设置的缝隙在无人机的上下前后椭圆周方向上旋转，回旋摄像头(6)在旋转的同时，对无人机上下前后椭圆周外侧的a、b、c、d、e、f、g以及h拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，或者对a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间的拍摄位置实施飞行中的指定动态物体自动跟踪拍摄作业，在对指定动态物体实施自动跟踪拍摄时，能够对无人机飞行高度水平面上方或者下方或者水平前后方向的指定动态物体实施无人机与指定动态物体之间位置变换后的自动跟踪拍摄作业，始终保持回旋摄像头(6)与指定动态物体之间的对应有效拍摄作业；聚合物锂电池的电量在回旋摄像头(6)运行时为回旋摄像头(6)提供拍摄动力电源支持，通过第一接线插接件(20)以及第二接线插接件(21)与旋转供电模块连接，旋转供电模块的另一端与聚合物锂电池相连接，第一接线插接件(20)以及第二接线插接件(21)将电量通过导线传输至第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)，回旋摄像头(6)通过与第一滑动导电槽(19)和第二滑动导电槽(15)相配合的两个滑动供电端子(32)获得拍摄动力电源；当回旋摄像头(6)在a和b之间、b和c之间、c和d之间、d和e之间、e和f之间、f和g之间、g和h之间以及h和a之间实施位置变换作业时，回旋数据采集模块对回转齿圈(8)的旋转数据以及因回旋摄像头(6)自重导致的无人机重心变换数据实施采集，并实时传送至电子稳定控制器，电子稳定稳定控制器通过飞行控制器实时对无人机飞行姿态实施稳定性调整，保证无人机对静物或者动态物体实施拍摄时机身的稳定性。

技术总结
本发明涉及一种智能无人机及其控制系统及方法；中心盒体的左右两侧分别与左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳相连接，左侧椭圆半球内壳和右侧椭圆半球内壳的外侧分别固定连接有左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架，左侧椭圆扩展连接环架和右侧椭圆扩展连接环架之间设置有缝隙，该缝隙内均等设置有顶部主动蜗轮以及三个从动齿轮，主动蜗轮通过蜗杆与固定安装在中心盒体顶部中心位置的回转电机的输出端相连接；提高了无人机的拍摄范围和拍摄能力，同时提供了回旋摄像头在发生位置变换作业时的稳定电力提供，消除了无人机因回旋摄像头的运行导致的飞行稳定系数低的缺陷；避免摄像头的拍摄空挡，保证无人机拍摄范围持续处于有效拍摄范围。围持续处于有效拍摄范围。围持续处于有效拍摄范围。


技术研发人员：陈宇 刘兆瑜 温欣玲 刘力铭 李鑫玉 赵建海 秦玉鑫 徐利民 张国栋 梁坤 赵坤
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/11