一种水平推动多旋翼无人机及控制方法与流程

本发明属于无人机领域，具体涉及一种水平推动多旋翼无人机及控制方法。

技术背景

多旋翼无人机(unmannedaerialvehicle或multirotoruav)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。多旋翼无人机用途广泛，成本低，效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有着极其重要的作用，在民用领域也有广阔的发展前景。

多旋翼飞行器与其它飞行器相比，其优势在于其机械结构较为简单，并且只需通过改变马达的转速即可实现控制，且飞行机动能力更加灵活；进行多旋翼飞行器控制系统的设计与优化，应用上为此类飞行器的控制系统设计提供了理论依据和技术途径；在四旋翼飞行器的基础之上进行多旋翼飞行器的设计，不仅对于旋翼式飞行器有用，对于其他的旋翼式飞行器也会有类似的理论价值和现实意义。

现有多旋翼无人机在具有较强的灵活性和易操作性优势的同时，也具有飞行速度低这一不足。现有的多旋翼无人机最大飞行速度一般在12-15m/s左右，在执行一些特定任务时，这一指标较难达到实际的需求。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种水平推动多旋翼无人机，包括：无人机主体、加速电机支臂、支臂固定器、加速电机固定架、加速电调、加速电机、螺旋桨；

所述无人机主体为多旋翼无人机；

所述无人机主体的控制系统包括主控制器和飞行控制器；

所述飞行控制器具有2个闲置的控制输出端口；所述加速电机固定架共2个，通过加速电机支臂连接；

所述加速电机支臂为2根等长平行的圆管，通过支臂固定器居中固定在所述无人机主体的底板上；所述加速电机支臂的固定方向为所述无人机主体的pitch方向；

所述加速电机为型号相同的2个电机，分别固定在所述的2个加速电机固定架上，固定方向相反；所述加速电机为无人机提供前方向或后方向的推动力，根据动力学理论，将无人机在水平方向的反作用力和反扭矩进行平衡；

所述加速电调共2个，其型号相同；所述2个加速电调分别固定在加速电机支臂上；如图2所示，每一个所述加速电调的控制输出端与较近的一个所述加速电机连接，其控制输入端与所述飞行控制器的闲置的控制输出端口连接；

所述螺旋桨共2个，分别安装在所述的2个加速电机上。

所述加速电机支臂采用碳纤维材料。

所述加速电机选用固定翼专用的腰推和牵拉的电机。

所述螺旋桨选用固定翼专用的腰推和牵拉的螺旋桨，采用8045型螺旋桨。

所述加速电机固定架采用木质材料。

一种水平推动多旋翼无人机的控制方法，采用上述的水平推动多旋翼无人机，对所述无人机主体的控制系统进行调整，使所述控制系统在飞行状态下接收到加速指令、减速指令或刹车指令时，按照以下内容对所述无人机进行控制：

当所述无人机接收到加速指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调通过pwm波的占空比控制所述加速电机的转速提升，从而使所述无人机的速度增加；

当所述无人机接收到减速指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调通过pwm波的占空比控制所述加速电机的转速下降，从而使所述无人机的加速度减小；

当所述无人机接收到刹车指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调控制所述加速电机的进行反转，从而使所述无人机的速度减小。

本发明的有益效果：

本发明提出一种水平推动多旋翼无人机及控制方法，对多旋翼无人机的移动速度和机动性能具有明显提升，涉及的机械结构易于拆卸，便于更换，适合大规模生产；实现了空中水平推动功能的关停，有利于远距离飞行任务。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中所述水平推动多旋翼无人机的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中所述控制系统、加速电调和加速电机的连接关系示意图。

图中：1、无人机主体；2、加速电机支臂；3、支臂固定器；4、加速电机固定架；5、加速电调；6、加速电机；7、螺旋桨；8、控制系统；8-1、主控制器；8-2、飞行控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种水平推动多旋翼无人机，如图1所示，包括无人机主体1、加速电机支臂2、支臂固定器3、加速电机固定架4、加速电调5、加速电机6、螺旋桨7；

所述无人机主体为具有独立飞行功能的多旋翼无人机；

所述无人机主体的控制系统8如图2所示，包括主控制器8-1和飞行控制器8-2；

本实施例中，所述主控制器8-1采用stm32f4单片机；

所述飞行控制器具有2个闲置的控制输出端口；本实施例中，所述无人机主体的飞行控制器为apm2.8开源飞控；

所述加速电机固定架共2个，通过加速电机支臂连接；所述加速电机固定架为木质材料，通过激光切割机制得，具有轻便，牢固结实，精准的特点；

所述加速电机支臂为2根等长平行的圆管，通过支臂固定器居中固定在所述无人机主体的底板上；所述加速电机支臂的固定方向为所述无人机主体的pitch方向；

所述加速电机支臂采用碳纤维材料；

所述加速电机为型号相同的2个电机，分别固定在所述的2个加速电机固定架上，固定方向相反；所述加速电机为无人机提供前方向或后方向的推动力，根据动力学理论，将无人机在水平方向的反作用力和反扭矩进行平衡；

所述加速电机选用固定翼专用的腰推和牵拉的电机；

所述加速电调共2个，其型号相同；所述2个加速电调分别固定在加速电机支臂上；如图2所示，每一个所述加速电调的控制输出端与较近的一个所述加速电机连接，其控制输入端与所述飞行控制器的闲置的控制输出端口连接；

所述螺旋桨共2个，分别安装在所述的2个加速电机上；

所述螺旋桨选用固定翼专用的腰推和牵拉的螺旋桨，采用8045型螺旋桨，将气流影响降到最低，以减少其运行过程中对于所述飞行器的整体平衡所造成的影响；

本发明提出一种水平推动多旋翼无人机的控制方法，采用上述的水平推动多旋翼无人机，对所述无人机主体的控制系统进行调整，使所述控制系统在飞行状态下接收到加速指令、减速指令或刹车指令时，按照以下内容对所述无人机进行控制：

当所述无人机接收到加速指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调通过pwm波的占空比控制所述加速电机的转速提升，从而使所述无人机的速度增加；

当所述无人机接收到减速指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调通过pwm波的占空比控制所述加速电机的转速下降，从而使所述无人机的加速度减小；

当所述无人机接收到刹车指令时，所述主控制器通过飞行控制器对所述加速电调进行相应控制，使所述加速电调控制所述加速电机的进行反转，从而使所述无人机的速度减小。

本发明提出一种水平推动多旋翼无人机及控制方法，对多旋翼无人机的移动速度和机动性能具有明显提升，涉及的机械结构易于拆卸，便于更换，适合大规模生产；实现了空中水平推动功能的关停，有利于远距离飞行任务。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。