飞行器和飞行器的控制方法与流程

本公开涉及飞行控制领域，具体涉及飞行器和飞行器的控制方法。

背景技术：

近年来，飞行器受到越来越多的人的喜爱。现有飞行器主要分为有翼飞行器和无翼飞行器。有翼飞行器包括诸如滑翔机的定翼飞行器和诸如旋翼飞行器和扑翼飞行器的动翼飞行器。当前的扑翼飞行器的双翼通常为一个电机配合传动结构进行驱动，当电机工作时，电机将通过传动结构将动力传输到双翼上。双翼上下扑动产生的浮力和推力，推动飞行器的飞起和前行。

然而，单电机驱动的飞行器存在一些问题，例如单电机驱动的动力传动结构比较大，特别是当较大的飞行器需要较大的电机时，这种较大的传动结构将更加复杂。另外，飞行器容易产生重心偏移问题，这不仅会导致飞行器的飞行姿态不佳，而且会增加批量生产的难度。

技术实现要素：

基于上述内容，本公开提供了飞行器和飞行器的控制方法。

在本公开的一方面，本公开提供了一种飞行器的控制方法，包括：通过基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制飞行器的转向和翅膀扑动的同步中的至少一个，其中第一电机用于控制飞行器的第一翅膀的扑动，第二电机用于控制飞行器的第二翅膀的扑动；信号是传感器响应于第一翅膀和第二翅膀中的至少一个到达预定位置而生成的，或者是基于第一翅膀和第二翅膀中的至少一个在一定行程或角度范围内的扑动而生成的。

在本公开的另一方面，本公开提供了一种飞行器，包括传感器、处理器、第一电机、第二电机、第一翅膀和第二翅膀，其中，传感器用于识别第一翅膀和第二翅膀的位置；第一电机与第一翅膀连接，并且用于控制第一翅膀的扑动；第二电机与第二翅膀连接，并且用于控制第二翅膀的扑动；处理器用于执行根据本公开的飞行器的控制方法。

在本公开的又一方面，本公开提供了一种扑翼飞行器，包括：机身，沿扑翼飞行器的纵向轴线延伸；第一传动机构和第二传动机构，分别连接至机身；第一电机，设置在机身的第一侧并通过第一传动机构控制第一翅膀的扑动；第二电机，设置在机身的相对的第二侧并通过第二传动机构控制第二翅膀的扑动；传感器，设置在第一传动机构和第二传动机构上；电控系统，连接至机身，并且基于传感器生成的信号控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动，来控制扑翼飞行器的转向和翅膀扑动的同步中的至少一个。

根据本公开的实施例的飞行器和飞行器的控制方法通过双电机来分别控制飞行器的两侧的翅膀的扑动，从而控制飞行器的飞行，可以有效减轻飞行器的重量、缓解飞行器的重心偏移问题等。

附图说明

通过结合附图对本公开的实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加明显。附图用来提供对本公开的实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分。附图与本公开的实施例一起用于解释本公开，但是并不构成对本公开的限制。在附图中，除非另有明确指示，否则相同的参考标号表示相同的部件、步骤或元素。在附图中，

图1示出了根据本公开的实施例的飞行器的示例；

图2是根据本公开的实施例的双电机分别控制飞行器的两侧的翅膀的示例结构示意图；

图3是根据本公开的实施例的霍尔传感器的示例安装的爆炸图；

图4a示出了根据本公开的实施例的霍尔开关传感器的输出电平与翅膀与预定位置之间的距离的关系的示例；

图4b示出了根据本公开的实施例线性霍尔传感器的输出电平与翅膀与预定位置之间的距离的关系的示例；

图5是根据本公开的实施例的光电传感器的示例安装的爆炸图；

图6是根据本公开的实施例的控制飞行器的翅膀扑动的同步的示例流程图；

图7示出了根据本公开的实施例的飞行器在飞行开始时，霍尔传感器与飞行器的第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322之间的关系；

图8是用于说明根据本公开的实施例的扑动范围的示图；

图9是根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的示例流程图；

图10是根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的另一示例流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开的保护范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了根据本公开的实施例的飞行器100的示例。如图1所示，根据本公开的实施例的飞行器100包括传感器102、处理器104、第一电机106、第二电机108、第一翅膀110和第二翅膀112。在本公开中，传感器102可以用于识别第一翅膀110和第二翅膀112的位置。在一个实施例中，传感器102可以是如图3所示而安装的霍尔传感器，例如霍尔开关传感器或线性霍尔传感器。在另一个实施例中，传感器102可以是如图5所示而安装的光电传感器。在本公开中，第一电机106和第二电机108可以是单向旋转的电机或双向旋转的电机。第一电机106与第一翅膀110连接，用于控制第一翅膀110的扑动。第二电机108与第二翅膀112连接，用于控制第二翅膀112的扑动。处理器104可以用于执行在下文中结合图6至图10描述的根据本公开的实施例的飞行器的控制方法，以控制飞行器100的飞行，例如基于传感器生成的信号来控制飞行器的转向和飞行器的翅膀扑动的同步中的至少一个，例如，控制图1所示的第一翅膀110和第二翅膀112的扑动的同步。

在一个实施例中，根据本公开的实施例的飞行器可以是扑翼飞行器，其包括：机身，沿扑翼飞行器的纵向轴线延伸；第一传动机构和第二传动机构，分别连接至机身；第一电机，设置在机身的第一侧并通过第一传动机构控制第一翅膀的扑动；第二电机，设置在机身的相对的第二侧并通过第二传动机构控制第二翅膀的扑动；传感器，设置在第一传动机构和第二传动机构上；电控系统，连接至机身，并且基于传感器生成的信号控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动，来控制扑翼飞行器的转向和翅膀扑动的同步中的至少一个。关于第一传动结构和第二传动机构，在一个实施例中，第一传动结构和第二传动机构可以是齿轮传动结构。

如上结合图1所述的飞行器可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，和通过单电机来控制飞行器两侧的翅膀的飞行相比，双电机的动力传动机构比较小，因而可以减轻飞行器的重量。此外，根据本公开的实施例的飞行器由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，来控制飞行器的转向，因而可以使得飞行器的转向的速度和角度更加灵活多变。此外，根据本公开的实施例的飞行器可以没有用于转向的尾舵机构，因而可以进一步减轻飞行器的重量。并且，根据本公开的实施例的飞行器由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，因而其可以通过控制飞行器两侧的翅膀的扑动来缓解飞行器的重心偏移问题，从而解决飞行器由于重心偏移而导致的飞行姿态不佳以及批量生产困难的问题。具体而言，在一个实施例中，当飞行器的重心例如左偏时，可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的扑动，使得飞行器的左侧翅膀的扑动产生的升力大于飞行器的右侧翅膀的扑动产生的升力来减轻飞行器重心左偏的问题。在一个实施例中，可以使得飞行器的左侧翅膀的扑动频率大于飞行器的右侧翅膀的扑动频率来使得飞行器的左侧翅膀的扑动产生的升力大于飞行器的右侧翅膀的扑动产生的升力。

应当理解，上文中结合图1所述的飞行器100仅仅的根据本公开的实施例的飞行器的示例，而不是对本公开的限定。例如，根据本公开的实施例的飞行器的翅膀除了如图1所示的单翅之外，还可以是x型翅膀等等。此外，在上文中结合图1所述的霍尔传感器和光电传感器仅仅的根据本公开的实施例的传感器的示例，而不是对本公开的限定。本领域技术人员可以根据设计需求和传感器技术发展选择可以识别飞行器两侧的翅膀的位置的任何合适的传感器，并适当地安装。

在上文中，本公开结合图1描述了根据本公开的实施例的可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行的飞行器。在下文中，本公开将结合图2至图4b来描述根据本公开的实施例的飞行器的双电机与飞行器两侧的翅膀的示例连接以及传感器的示例安装。

图2是根据本公开的实施例的双电机分别控制飞行器的两侧的翅膀的示例结构示意图。如图2所述，根据本公开的实施例的飞行器的第一电机108与第一曲柄202连接，例如，通过齿轮传动结构(未图示)传动连接。与第一电机108连接的第一曲柄202与第一摇杆206连接，例如，套接连接。第二电机110与第二曲柄204连接，并且与第二电机110连接的第二曲柄204与第二摇杆208连接。限位片210如图2所示与第一曲柄202、第二曲柄204、第一摇杆206和第二摇杆208连接，构成两个曲柄的联动机构并限定飞行器的翅膀的扑动行程范围或扑动角度范围。

通过如图2所示将双电机与飞行器两侧的翅膀连接，可以使得双电机分别控制飞行器的两侧的翅膀。

图3是根据本公开的实施例的，当传感器102是霍尔传感器(例如，霍尔开关传感器或线性霍尔传感器)时，传感器的示例安装的爆炸图。如图3所示，在霍尔支架304上(其可以安装在电机支架302上)，固定有第一霍尔器件306和第二霍尔器件308。在第一曲柄齿轮320(即，末端齿轮)和第二曲柄齿轮322上分别固定有第一感应磁铁316和第二感应磁铁318。仅作为示例，在一个实施例中，第一感应磁铁316和第二感应磁铁318可以是直径例如为2毫米、厚度例如为2mm的圆柱形感应磁铁。第一感应磁铁316和第二感应磁铁318可以随着第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322的转动而转动。

当第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322转动时，第一感应磁铁316和第二感应磁铁318可以分别经过第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区(也可以称为有效工作区)，并触发第一霍尔器件306和第二霍尔器件308输出有效电平，例如，当霍尔器件是霍尔开关时，输出例如低电平。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318离开第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区后，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308将恢复初始工作状态，例如，当霍尔器件是霍尔开关时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出电平变为高电平。当第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322转动一圈时，第一感应磁铁316和第二感应磁铁318只经过一次第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区。

关于感应磁铁和霍尔器件的具体安装位置，在一个实施例中，可以将第一感应磁铁316安装在第一曲柄齿轮320上的、当飞行器的第一翅膀(即，与第一摇杆206连接的翅膀)位于第一预定位置时，霍尔器件输出期望的电平(例如，当霍尔器件是霍尔开关时，输出例如从高电平变为低电平；或者当霍尔器件是线性霍尔时，输出例如图4b点e处的电平)的位置处。可以以类似的方式安装第二感应磁铁318。

关于第一预定位置和第二预定位置，作为示例，假设飞行器的翅膀以最大行程或角度范围上下(即，垂直于水平面的方向)扑动，且扑动行程范围或角度范围相对于机身轴对称，那么在一个实施例中，第一预定位置和第二预定位置可以是翅膀处于最高位置。在另一个实施例中，第一预定位置和第二预定位置可以是翅膀处于最低位置。在又一个实施例中，第一预定位置和第二预定位置可以是翅膀处于中间位置。在又一个实施例中，第一预定位置可以是翅膀处于最高位置，第二预定位置可以是翅膀处于中间位置。在再一个实施例中，第一预定位置可以是翅膀处于最高位置，第二预定位置可以是翅膀处于最低位置。即，在本公开中，第一预定位置可以等于第二预定位置，也可以不等于第二预定位置，这取决于设计需求，本公开对此不作限定。

应当理解，前述关于霍尔器件的具体安装位置以及第一预定位置和第二预定位置的描述仅仅是示例，而不是对本公开的限定。关于霍尔器件的具体安装可以根据设计需求而适当地安装。关于第一预定位置和第二预定位置，在本公开中，第一预定位置和第二预定位置可以是飞行器两侧的翅膀处于扑动行程范围或扑动角度范围上的任何位置处。

关于霍尔器件，在一个实施例中，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308可以是霍尔开关。在这种情况下，可以将第一感应磁铁316安装在第一曲柄齿轮320上、且当飞行器的第一翅膀位于第一预定位置时，霍尔器件的输出从高电平变为低电平，并以同样的方式来安装第二感应磁铁318。在这种安装下，霍尔器件的输出电平与翅膀达到的预定位置之间的距离的关系如图4a所示。在本公开中，如无另外明确指出，假设翅膀与预定位置之间的距离为负表示翅膀靠近预定位置，为正表示翅膀远离预定位置。应当理解，这仅仅是为了便于描述，而不是对本公开的限定。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318进入第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区时，即飞行器的第一翅膀到达第一预定位置，飞行器的第二翅膀到达第二预定位置时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308输出有效工作电平，例如低电平，即第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出电平从高电平变为低电平。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318分别离开第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308输出高电平，即输出从低电平变为高电平。

在另一个实施例中，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308可以是线性霍尔。在这种情况下，可以将第一感应磁铁316安装在第一曲柄齿轮320上的、当飞行器的第一翅膀位于第一预定位置时，霍尔器件输出最高电平，的位置处，并以同样的方式来安装第二感应磁铁318。在这种安装下，霍尔器件的输出电平与翅膀与预定位置之间的距离的关系如图4b所示。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318没有在第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出稳定的低电平，例如0.5v电压。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318进入第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308开始输出不同的电压。第一感应磁铁316和第二感应磁铁318离第一霍尔器件306和第二霍尔器件308越近，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出电压就越高，如图4b中的ce所示。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318与第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的位置最近(即飞行器的第一翅膀到达第一预定位置，飞行器的第二翅膀到达第二预定位置)时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出电压最高，即图4b的e点。当第一感应磁铁316和第二感应磁铁318远离第一霍尔器件306和第二霍尔器件308时，第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的输出电压逐渐变小，如图4b中的ed所示，直到第一感应磁铁316和第二感应磁铁318脱离第一霍尔器件306和第二霍尔器件308的有效区，第一感应磁铁316和第二感应磁铁318再次输出稳定的低电平。

应当理解，图4a和图4b所示的霍尔开关传感器和线性霍尔传感器的输出电平与翅膀与预定位置之间的距离的关系仅仅是为了本领域技术人员更好的理解本公开，而不是对本公开的限定。例如，图4a和图4b所示的有效区和非有效区的比例以及输出的电平的大小并不代表霍尔开关传感器和线性霍尔传感器的相应实际特性。

关于霍尔器件(例如，如上所述的霍尔开关或线性霍尔)，在一个实施例中，霍尔器件可以包括n级霍尔器件和s级霍尔器件。n级霍尔器件和s级霍尔器件安装在分别与第一翅膀和第二翅膀连接的第一齿轮组和第二齿轮组的机架上，且在第一齿轮组和第二齿轮组各自的一齿轮上安装第一感应磁铁和第二感应磁铁，第一感应磁铁和第二感应磁铁的安装位置使得第一翅膀和第二翅膀到达预定位置时，霍尔器件输出期望的信号。例如，在图3中的第一霍尔器件306是n级霍尔器件，第二霍尔器件308是s级霍尔器件。在这种情况下，当两个霍尔器件距离较近时，由于触发两个霍尔的感应磁铁极性不同，所以，此时两个霍尔器件即使相邻也不会产生干扰。但是应当理解，霍尔器件的前述安装仅仅是霍尔器件的示例安装，而不是对本公开的限定。也可以在两组齿轮组所在机架上安装极性相同的霍尔器件。

图5是根据本公开的实施例的，当传感器是光电传感器时，传感器的示例安装的爆炸图。如图5所示，光电传感器可以包括发射端和接收端，发射端可以包括第一红外套管502和第一红外管506或第二红外套管504和第二红外管508。接收端可以包括第一红外接收器518或第二红外接收器520。发射端和接收端安装在分别与第一翅膀和第二翅膀连接的第一齿轮组和第二齿轮组各自的一齿轮的两侧，例如，图5中的第一齿轮510和第二齿轮512。在一个实施例中，第一齿轮510和第二齿轮512可以是图3所示的第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322。并且如图5所示，在第一齿轮510和第二齿轮512上分别开设第一通孔514和第二通孔516，通孔的开设位置使得第一翅膀和第二翅膀分别到达第一预定位置和第二预定位置时，光电传感器输出期望的信号，例如输出信号改变。

关于第一预定位置和第二预定位置，其与上述在传感器是霍尔传感器的情况下的描述类似，为了简洁，此处不再赘述。关于通孔的形状和大小，本领域技术人员可以根据设计需求设计，本公开对此不作限定，例如，通孔可以是圆形、方形、长方形等等。在工作时，发射端可以发射特定波长的红外信号，接收端通过通孔接收发射端发射的红外光信号，并将接收的光信号转换为电信号传输给处理器进行后续控制。应当理解，上述参考图5描述的光电传感器以及光电传感器的安装仅仅是示例，而不是对本公开的限定，例如，还可以仅安装一个发射端和两个接收端，发射端可以发出一定面积的红外信号，接收端通过通孔接收单个发送端发出的光电信号，而不是如图5所示，安装两个发射端和两个接收端。

还应当理解，上述参考图3至图5所述的霍尔传感器和光电传感器仅仅是根据本公开的实施例的传感器的示例，而不是对本公开的限定。本领域技术人员可以根据成本、设计需求以及传感器技术发展等选择合适的传感器并适当地安装。

在上文中，本公开结合图1至图5描述了根据本公开的实施例的飞行器和传感器及其安装。在下文中，本公开将结合图6至图10描述根据本公开的实施例的飞行器的控制方法。

根据本公开的实施例的飞行器的控制方法包括：通过基于传感器(例如上述结合图3至图4b描述的霍尔传感器或者结合图5描述的光电传感器)生成的信号，控制飞行器的第一电机(例如，图1中的第一电机106)和第二电机(例如，图1中的第二电机108)中的至少一个的转动来控制飞行器的转向和翅膀扑动的同步中的至少一个，关于其具体示例实施例，将在下文中结合图6至图10详细描述。第一电机用于控制飞行器的第一翅膀(例如，图1中的第一翅膀110)的扑动，第二电机用于控制飞行器的第二翅膀(例如，图1中的第二翅膀112)的扑动；信号是传感器响应于第一翅膀和第二翅膀中的至少一个到达预定位置而生成的，或者是基于第一翅膀和第二翅膀中的至少一个在一定行程范围或角度范围内的扑动而生成的。

如上所述的飞行器的控制方法可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，和通过单电机来控制飞行器两侧的翅膀的飞行相比，双电机的动力传动机构比较小，因而可以减轻飞行器的重量。此外，根据本公开的实施例的飞行器由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，来控制飞行器的转向，因而可以使得飞行器的转向的速度和角度更加灵活多变。此外，使用根据本公开的实施例的控制方法来控制飞行器的转向的飞行器可以没有用于转向的尾舵机构，因而可以进一步减轻飞行器的重量。

图6是根据本公开的实施例的控制飞行器的翅膀扑动的同步的示例流程图。如图6所示，根据本公开的实施例的飞行器的控制方法s600从步骤s610处开始。在步骤s610处，基于传感器生成的信号，确定第一翅膀和第二翅膀的扑动是否同步。在一个实施中，可以通过基于传感器生成的信号确定第一翅膀和第二翅膀是否同时到达特定位置来确定第一翅膀和第二翅膀的扑动是否同步。

关于特定位置，在一个实施例中，其可以与上文中所述的第一预定位置和第二预定位置相同，例如，第一预定位置和第二预定位置都是翅膀处于最高位置，并且特定位置也是翅膀处于最高位置。在另一个实施例中，特定位置可以不同于上文中所述的第一预定位置和第二预定位置，例如，第一预定位置和第二预定位置都是翅膀处于最高位置，而特定位置是翅膀处于中间位置。在这种情况下，可以例如基于翅膀到达预定位置后，经过了预定时间来确定翅膀到达特定位置。例如，假设翅膀均匀扑动且翅膀进行一次完整的扑动(即，从翅膀处于最高位置开始向下扑动到翅膀处于最低位置再到翅膀回到最高位置)的时间是2s，并且预定位置是翅膀处于最高位置，那么当基于传感器生成的信号确定翅膀到达预定位置后，再经过0.5s，可以确定翅膀到达了特定位置。

之后，方法前进到步骤s620。在步骤s620处，响应于确定第一翅膀和第二翅膀的扑动不同步，通过控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制第一翅膀和第二翅膀的扑动的同步。

为了本领域技术人员更好的理解根据本公开的实施例的飞行器的控制方法控制飞行器的同步。在下文中，本公开将给出步骤s610中的基于传感器生成的信号，确定第一翅膀和第二翅膀的扑动是否同步,以及步骤s620中的通过控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制第一翅膀和第二翅膀的扑动的同步的具体示例实施例。为了便于描述，在下文中，除非另外明确指出，否则假设第一预定位置和第二预定位置都是翅膀处于最高位置，并且特征位置也是翅膀处于最高位置。此外，假设传感器是霍尔开关传感器，并且当感应磁铁进入对应的霍尔器件的有效区时，霍尔器件输出低电平。

关于步骤s610的处理，如图7所示，假设第一曲柄齿轮320所属齿轮组驱动飞行器的左侧翅膀(例如，图1所示的第一翅膀110)，第二曲柄齿轮322所属齿轮组驱动飞行器的右侧翅膀(例如，图1所示的第二翅膀112)。第一感应磁铁原点702是感应磁铁与第一霍尔器件(例如，图3所述的第一霍尔器件306)对应的位置，也就是感应磁铁在此位置时，与霍尔器件工作面正对，即，当第一曲柄齿轮320的感应磁铁在此位置时，飞行器的左侧翅膀处于最高位置。第二感应磁铁原点704是感应磁铁与第二霍尔器件(例如，图3所述的第二霍尔器件308)对应的位置，当第二曲柄齿轮322的感应磁铁在此位置时，飞行器的右侧翅膀处于最高位置。第一感应磁铁起始点706和第二感应磁铁起始点708是飞行器刚上电时的起始位置。可以看出，图7所示的飞行器的双翼并不在同一起始位置。进一步假设第一曲柄齿轮320顺时针方向转动，第二曲柄齿轮322逆时针方向转动。可以看出，右侧翅膀感应磁铁的位置距离右侧翅膀第二感应磁铁原点704比左侧翅膀距离左侧翅膀第一感应磁铁原点702的距离更近。当翅膀扑动时，第二霍尔器件对应的感应磁铁比第一霍尔器件对应的感应磁铁先进入第二霍尔器件的有效区。当第二感应磁铁进入第二霍尔器件的有效区，即，到达第二感应磁铁原点时，第二霍尔器件将输出低电平给处理器，处理器就知道了飞行器的右侧翅膀已经到达最高位置，而飞行器的左侧翅膀没有到达最高位置，因为第二霍尔器件尚未输出低电平给处理器。通过这样的方式，飞行器的处理器可以确定飞行器的第一翅膀和第二翅膀的扑动不同步。

当确定飞行器的第一翅膀和第二翅膀的扑动不同步时，飞行器可以通过控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制第一翅膀和第二翅膀的扑动，以使其同步。

具体地，在一个实施例中，通过控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制第一翅膀和第二翅膀的扑动的同步可以包括：停止第一翅膀和第二翅膀中的先到达特定位置的翅膀(即，飞行器的右侧翅膀)所对应的电机的转动；响应于传感器生成的指示第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀(即，飞行器的左侧翅膀)到达特定位置的信号(例如，图7中的第一霍尔器件输出低电平)，控制先到达特定位置的翅膀所对应的电机以与另一翅膀所对应的电机的转速相同的转速转动。此后，即便两个翅膀的扑动状态稍微有偏差，也不会太大，可以通过检测霍尔器件输出信号周期地进行微调，以使得翅膀保持同步状态。

在另一实施例中，通过控制第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制第一翅膀和第二翅膀的扑动的同步包括：降低第一翅膀和第二翅膀中的先到达特定位置的翅膀(例如，图7所示的右侧翅膀)所对应的电机的转速，增大第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀(例如，图7所示的左侧翅膀)所对应的电机的转速，其中，先到达特定位置的翅膀所对应的电机的降低后的转速和另一翅膀所对应的电机的增大后的转速，是基于先到达特定位置的翅膀所对应的电机调整前的转速、另一翅膀所对应的电机调整前的转速、第一翅膀和第二翅膀到达特定位置的时间差以及预定的使得第一翅膀和第二翅膀的扑动同步所需的翅膀扑动次数来确定的。请注意，在本公开中，第一翅膀和第二翅膀中的先到达特定位置的翅膀所对应的电机的转速的降低量可以为0，或者第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀所对应的电机的转速的增大量可以为0。换言之，在控制飞行器的翅膀的扑动的同步的过程中，可以仅降低第一翅膀和第二翅膀中的先到达特定位置的翅膀所对应的电机的转速，或者仅增大第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀所对应的电机的转速。

具体地，可以根据两个电机的转速，计算两个减速齿轮组的曲柄齿轮的转速，然后再根据霍尔器件发出的低电平时间，计算出两侧翅膀到达同步状态时，曲柄齿轮的转速以及所需时间。

示例性地，假设飞行器上电时，在未检测到任何一个感应磁铁经过感应磁铁原点时，两个曲柄齿轮的速度相同为ω，旋转方向相反。假设第二曲柄齿轮322的感应磁铁比第一曲柄齿轮320的感应磁铁先到达感应磁铁原点，且时间差为δt。并且假设第二曲柄齿轮322和第一曲柄齿轮320的调整后的速度分别为ω_2和ω_1，且需要第二曲柄齿轮322和第一曲柄齿轮320在分别通过各自的感应磁铁原点后再旋转10圈后进入同步状态,则第一曲柄齿轮320上的感应磁铁所经过的角度为：

θ_1＝ω_1*t＝2π*10(1)

第二曲柄齿轮322上的感应磁铁所经过的角度为：

θ_2＝ω_2*t＝2π*10-ω*δt(2)

即

ω_1*t＝ω_2*t+ω*δt(3)

则：

ω_1-ω_2＝ω*δt/t(4)

在上式(4)中，ω和δt是已知量，当设定好ω_1时，t可以根据下式进行计算：

t＝2π*10/ω_1(5)

此时，可以根据下式计算出ω_2：

ω_2＝ω_1-ω*δt/t(6)

这样，通过计算，就可以得到ω_2的值。获得了第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322的转速ω_1和ω_2之后，可以根据齿轮组的结构获得第一电机和第二电机的转速。在第一曲柄齿轮320和第二曲柄齿轮322以转速ω_1和ω_2旋转10圈后，基本可以实现两个曲柄齿轮的同步状态，即飞行器两侧的翅膀的扑动的同步。即便没有完全同步，也可以通过微调，实现完全同步的目的，然后控制两个电机以相同得速度旋转。一个可行的微调方法示例如下：

假设第二曲柄齿轮322和第一曲柄齿轮320旋转一圈所用的时间为t，二者转速相同，均为ω，但是第一曲柄齿轮320微微超出第二曲柄齿轮322δt时间。δt可以计算出来，也就是已知的，那么第二曲柄齿轮322若要在一圈内赶上第一曲柄齿轮320，则需要把速度临时调整为：

ω_2’＝ω+ω*δt/t(7)

其中，ω_2’是第二曲柄齿轮调整后的转速。待第二曲柄齿轮322的感应磁铁到达第二感应磁铁原点704后，将速度再变为ω即可。

当飞行器的第一翅膀和第二翅膀的扑动进入同步状态后，可以根据遥控器的指令，控制双翼的扑动频率，进而使飞行器进行期望的飞行。在飞行过程中，仍然可以通过监控传感器的输出信号，保持双翼扑动的同步。

如上所述基于传感器生成的信号来控制飞行器的翅膀的扑动的同步的控制方法可以时刻监控飞行器的翅膀的扑动是否同步，并基于监控结果调整飞行器的翅膀的扑动，使得飞行器可以在整个飞行过程中保持翅膀的扑动的同步。

此外，在一个实施例中，飞行器双翼扑动同步时，飞行器可能受结构等因素影响，即便没有收到遥控器的转弯命令，飞行器也不会直线飞行，而发生飞行自动偏转的问题。为了解决这个问题，飞行器还可以包括陀螺仪、加速度计、gps模块等中的至少一个。陀螺仪和加速度计可以判断飞行器状态。若飞行器未收到转弯命令，但是由于结构或者外部因素的影响而飞行偏转时，比如向右偏转时，飞行器的处理器可以控制两个电机的转速，产生转速差，例如，使得飞行器的右侧翅膀的扑动速度或频率高于飞行器的左侧翅膀的扑动速度或频率，从而纠正飞行器的飞行姿态。

在上文中，本公开结合图6和图7描述了根据本公开的实施例的控制飞行器的翅膀扑动的同步的示例方法。在下文中，本公开将结合图8至图10描述根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的示例方法。

和上文中描述根据本公开的实施例的控制飞行器的翅膀的同步的方法类似，为了便于说明，在下文中，除非另外明确指出，否则假设第一预定位置和第二预定位置都是翅膀处于最高位置，并且特征位置也是翅膀处于最高位置。此外，假设传感器是霍尔开关传感器，并且当感应磁铁进入对应的霍尔器件的有效区时，霍尔器件输出低电平。

在本公开中，通过基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制飞行器的转向包括：基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动，使得第一翅膀和第二翅膀的扑动速度或扑动频率不同，来控制飞行器的转向。在一个实施例中，可以通过使第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀(例如，向右转时，飞行器的右侧翅膀)的扑动速度低于第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀(例如，向右转时，飞行器的左侧翅膀)来控制飞行器的转向(例如，向右转)。在另一个实施例中，可以响应于传感器生成指示第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀(例如，向右转时，飞行器的右侧翅膀)到达特定位置的信号，停止与转向的方向相对应的电机的转动来控制飞行器的转向(例如，向右转)。在该实施例中，可以在特定位置处设置机械结构限制或者电机嵌位，使得停止扑动的翅膀保持在固定位置不动，处于滑翔状态，从而快速地完成转向。前述控制飞行器的转向的控制方法适于第一电机和第二电机是单向旋转的电机或双向旋转的电机两者。

在第一电机和第二电机能够双向旋转的情况下，可以基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动，使得第一翅膀和第二翅膀的扑动速度和扑动范围中的至少一个不同，来控制飞行器的转向。在本公开中，扑动范围包括扑动行程范围或扑动角度范围。具体地，如图8所示，扑动行程范围可以是第一扑动高点802和第一扑动低点804之间的行程范围s，或者是第二扑动高点806和第二扑动低点808之间的行程范围s’。扑动角度范围可以是第一扑动高点802和第一扑动低点804形成的角度θ，或者是第二扑动高点806和第二扑动低点808形成的角度θ’。

具体地，在一个实施例中，可以执行以下步骤一次或多次来控制飞行器的转向：响应于传感器生成指示第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀(例如，向右转时，飞行器的右侧翅膀)到达特定位置的信号，停止与转向的方向相对应的电机的转动；并且在停止与转向的方向相对应的电机的转动之后的第一预定时间之后，反转与转向的方向相对应的电机的转动。在该实施中，可以不需要在特定位置处设置机械结构限制或者电机嵌位，就使得与转向的方向相对应的翅膀保持在固定位置上下扑动，从而不仅能够快速的完成转向，而且简化了飞行器的结构。

上文中描述的根据本公开的实施例的飞行器的控制方法由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，来控制飞行器的转向，因而使得飞行器的转向的速度和角度更加灵活多变。此外，根据本公开的实施例的飞行器的控制方法控制的飞行器可以没有用于转向的尾舵机构，因而可以进一步减轻飞行器的重量。

进一步地，在本公开中，通过基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动来控制飞行器的转向除了如上所述的基于传感器生成的信号，控制飞行器的第一电机和第二电机中的至少一个的转动，使得第一翅膀和第二翅膀的扑动速度和扑动范围中的至少一个不同之外，还可以控制飞行器两侧的翅膀在扑动过程中的一时刻，第一翅膀和第二翅膀两者都处于特定位置来控制飞行器的转向。在该实施例中，由于在转向的过程中的一时刻，飞行器的第一翅膀和第二翅膀两者都处于特定位置，因而和上述结合图8描述的转向相比，这种转向方法能够增加转向过程中的翅膀扑动的同步性和飞行器的稳定性，使得飞行器能够平稳的转向。

为了本领域技术人员更好的理解和实施本公开，在下文中，本公开将结合图9和图10描述用于在转向的过程中的一时刻，飞行器的第一翅膀和第二翅膀两者都处于特定位置的示例实施方式。请注意，图9和图10仅仅示出了用于实施飞行器的平稳转向的示例方法，而不是对本公开的限定。在具体实施中，可以需要根据转向需求，例如转向角度等重复实施图9或图10所述的方法一次或多次。

图9是根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的示例流程图。如图9所示，根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的示例方法s900从步骤s910处开始。在步骤s910处，响应于传感器生成指示第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀(例如，向右转时，飞行器的右侧翅膀)到达特定位置的信号，停止与转向的方向相对应的电机的转动。在该实施例中，也可以通过在上文中描述的方法来使得飞行器的与停止的电机连接的翅膀保持在固定位置不动，例如在特定位置处设置机械结构限制或者电机嵌位。之后，方法前进到步骤s920。在步骤s920处，响应于传感器生成指示第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀(例如，向右转时，飞行器的左侧翅膀)到达特定位置的信号，控制与转向的方向相对应的电机以大于第一电机和第二电机中的另一电机的转速的转速转动。

在该实施例中，控制与转向的方向相对应的电机转速变快，待与转向的方向相对应的翅膀快速到达特定位置时，将停止扑动；等另一翅膀到达特定位置时，双翼再同时向下扑动。由于与转向的方向相对应的翅膀的电机的转速比另一翅膀的电机的转速快，因此，与转向的方向相对应的翅膀会较快的到达特定位置，然后再等待另一翅膀到达特定位置后，再次同步扑动。使得飞行器两侧的翅膀扑动速度不同，引起了飞行器两侧的翅膀受力不均，产生了转向动作，并且使得飞行器在转向过程中两侧的翅膀在一定程度上同步，从而实现了飞行器的平稳转向。

在飞行器的电机可以双向旋转的情况下，还可以通过图10所示的方法来控制飞行器的转向。如图10所示，根据本公开的实施例的控制飞行器的转向的示例方法s1000从步骤s1010处开始。在步骤s1010处，响应于传感器生成指示第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀(例如，向右转时，飞行器的右侧翅膀)到达特定位置的信号，降低与转向的方向相对应的电机的转速。之后，方法前进到步骤s1020。在步骤s1020处，在降低与转向的方向相对应的电机的转速之后的第二预定时间之后，停止与转向的方向相对应的电机的转动。之后，方法前进到步骤s1030。在步骤s1030处，在停止与转向的方向相对应的电机的转动之后的第三预定时间之后，反转与转向的方向相对应的电机的转动。在本公开中，第二预定时间、第三预定时间和与转向的方向相对应的电机降低后的转速的设置使得与转向的方向相对应的翅膀在预定的与转向相关的扑动范围内扑动，且与第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀同时到达特定位置，并且其中预定的与转向相关的扑动范围小于另一翅膀的扑动范围。

示例性地，假设原本右侧曲柄齿轮(例如，图3的第一曲柄齿轮320)和左侧曲柄齿轮(例如，图3的第二曲柄齿轮322)的同步转速为ω。为了平稳地向右转，可以使得右侧翅膀的扑动范围小于左侧翅膀的扑动范围，且在扑动过程中的一时刻，右侧翅膀和左侧翅膀两者都处于特定位置。具体地，假设正常飞行时，右侧翅膀和左侧翅膀的扑动范围是如图8所示的从第一扑动高点802到第一扑动低点804再到第一扑动高点802这样往复扑动，当需要右转时，右侧翅膀需要缩小扑动范围，其扑动范围可以例如变为了第二扑动高点806到第二扑动低点808再到第二扑动高点806，即预定的与转向相关的扑动范围。

同时为了和左侧翅膀同步扑动，在一个实施例中，可以使得右侧翅膀和左侧翅膀在扑动的过程中同时到达扑动中间位置810。在另一个实施例中，可以使得当右侧翅膀扑动到第二扑动高点806时，左侧翅膀扑动到第一扑动高点802，当右侧翅膀扑动到第二扑动低点808时，左侧翅膀扑动到第一扑动低点804。为了实现这一点，在一个实施例中，可以假设曲柄齿轮磁铁在磁铁原点时，翅膀处于中间位置，即在该实施例中预定位置和特定位置都是飞行器的翅膀处于中间位置，左侧翅膀从扑动中间位置扑动到结构顶端时，曲柄齿轮转动了90°，所需要的时间是其中θ＝90°，ω是与左侧翅膀连接的曲柄齿轮的旋转速度。因此，在平稳转向的过程中，右侧翅膀扑动的过程可以如下：

1.当感测到右侧翅膀到达特定位置(例如，霍尔开关传感器输出低电平)时，开始减速，例如速度变为原来速度的4/5；

2.经过第二预定时间，例如后，电机停止旋转，此时，曲柄齿轮所转过的角度为：

3.再经过第三预定时间，例如后，电机反向转动。同时，为了当左侧翅膀从高点回到扑翼中间位置时，右侧翅膀也同步到达扑翼中间位置，电机反向转动时的速度为：

当飞行器的右侧翅膀使用如上所述的扑动过程扑动时，即可实现飞行器的稳定转向(向右转)。需要进一步说明的是，电机停止转动后，之所以要停转一段时间后再驱动反转，是为了降低电机反向电动势的影响，降低反向工作电流，延长电机寿命。当然，当电机转速不高时，电机停止转动后也可以立刻反向转动，即第三预定时间可以为0。此时，即便存在反向电动势，也不会对电机造成很大的影响。一个进一步的实施例是，电机驱动芯片本身带有反向电动势处理功能，处理器可以控制电机立刻反转，而反向电动势由电机驱动芯片进行处理。另一个实施例是，若电机是微型直流伺服电机，则电机驱动模块可为闭环控制模块，仍然可以实现电机在极短时间内的反转。在上述实施例中，由于飞行器两侧的翅膀的扑动范围不同，飞行器受到的力也不同，进而实现了转向动作。

应当理解，上述实施例仅仅是为了本领域技术人员更好的理解本公开，而不是对本公开的限定，例如上述实施例中的所有参数都仅仅是示例，而不是对本公开的限定，本领域技术人员可以在理解了本公开的思想的基础上，根据设计需求等适当地设置所有的相关参数。

此外，虽然上述实施例都是在假设传感器是霍尔开关传感器的情况下进行描述的，但是应当理解，这仅仅是示例，而不是对本公开的限定。本领域技术人员可以将上述实施例中的霍尔开关传感器更换成任何合适地传感器，即，可以检测飞行器的左侧翅膀和右侧翅膀的位置的任何传感器，例如本公开中结合图4b描述的线性霍尔传感器或结合图5描述的光电传感器。此外，在传感器是线性传感器，即当飞行器的翅膀在一定的扑动范围内扑动时，其输出与扑动范围成线性关系的传感器，例如结合图4b描述的线性霍尔传感器的情况下，还可以通过基于线性传感器的有效区与预定的与转向相关的扑动范围的关联，控制第一翅膀和第二翅膀中的与转向的方向相对应的翅膀在预定的与转向相关的扑动范围内扑动，且与第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀同时到达特定位置，来实现飞行器的平稳转向，其中，预定的与转向相关的扑动范围小于第一翅膀和第二翅膀中的另一翅膀的扑动范围。具体地，假如在向右转时，可以例如将图4b中的有效区cd与图8所示的第二扑动高点806到第二扑动低点808之间的扑动范围相关联，具体地，可以将例如图4b中的有效区的c点、d点和e点分别与图8中的第二扑动高点806、第二扑动低点808和扑动中间位置810相关联。然后基于该关联来控制飞行器向右转。

此外，在一个实施例中，飞行器上还可以有陀螺仪和加速度计等惯导传感器，用于检测飞行器的飞行姿态。若在转弯过程中，惯导传感器检测到飞行器飞行姿态异常，如俯仰角、滚转角变化过大等，处理器将调整双翼的扑动频率，如降低双翼扑动速度差，以稳定飞行姿态。

至此，本公开已经结合附图描述了根据本公开的实施例的飞行器和飞行器的控制方法，其可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，和单电机来控制飞行器两侧的翅膀的飞行相比，双电机的动力传动机构比较小，因而可以减轻飞行器的重量。此外，根据本公开的实施例的飞行器和飞行器的控制方法由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，来控制飞行器的转向，因而使得飞行器的转向的速度和角度更加灵活多变。此外，根据本公开的实施例的飞行器可以没有用于转向的尾舵机构，因而可以进一步减轻飞行器的重量。进一步地，本公开公开的控制飞行器的转向的方法由于在转向的过程中可以实现飞行器的翅膀的同步，因而可以实现飞行器的平稳转向。此外，根据本公开的实施例的飞行器由于可以通过双电机来分别控制飞行器两侧的翅膀的飞行，因而其可以通过控制飞行器两侧的翅膀的扑动来缓解飞行器的重心偏移问题，从而解决飞行器由于重心偏移而导致的飞行姿态不佳以及批量生产困难的问题。

需要说明的是，以上描述仅为本公开的一些实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

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