一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双旋翼无人机，更特别地说，是指一种基于消振旋翼的微型共轴 双旋翼无人机。
【背景技术】
[0002] 小型旋翼无人机因具有垂直升降、悬停凝视、机动性强等诸多优点，成为城市峡 谷、人口密集区、室内、森林茂密区等环境下超视距实现图像采集、情报收集和侦察需求的 有效手段，目前广泛应用于地震、海啸、森林火灾等自然灾害发生后的灾情评估，城市交通 状况的实时监测等。然而，小型旋翼无人机的振动导致的视觉图像抖动和散焦不但影响机 体的飞行稳定性，还使得采集的实时侦察/监视视频图像质量下降，从而影响了特定任务 的高效执行。经分析，小型旋翼无人机振动主要来源于旋翼部分，而产生旋翼振动的原因是 旋转的桨叶与空气之间的相互作用。当具有一定厚度的旋转桨叶对桨盘上的空气产生周期 性涨缩时，就会导致单极子声的产生，并以声波的形式传递出去，声波作用于桨叶时，桨叶 会因为不断变化的声压的作用而发生振动现象。为此，需要设计一种可以消除旋翼振动的 微型旋翼无人机。
【发明内容】
[0003] 为了解决声波造成的旋翼颤抖，带来的无人机机身振动，本发明设计了一种基于 消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机。该无人机中的双环结构体能有效隔离振动源旋翼对机 身的影响。角度传感器作为旋翼振动的敏感元件，力矩器作为作动器执行机构，角度传感器 敏感旋翼桨叶振动造成的偏角，通过无人机的控制单元处理，能够转化为力矩器所需要输 出的力矩，使振动引起的偏角趋于零，从而有效隔离旋翼桨叶振动对机身的影响。
[0004] 本发明设计的是一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，包括有直流电机 (1、2)、旋翼（7、8)、机体（15)、双环上结构体、双环下结构体、以及紧固件组件；所述紧固 件组件包括有夹具、长螺钉和螺母；所述双环上结构体由第一力矩器（3)、第一角度传感器
[5] 、上内环（11)和上外环（12)构成；所述双环下结构体由第二力矩器（4)、第二角度传感 器（6)、下内环（21)和下外环（22)构成；
[0005] 机体（15)的上圆环面板（15D)用于安装上外环（12)的下面板（12E);
[0006] 机体（15)的下圆环面板用于安装下外环（22)的上面板（22D);
[0007] 上内环（11)的中部设有A中心通孔（11A)，所述A中心通孔（11A)用于放置第一 直流电机⑴的电机壳体；上内环（11)的外缘上设有AA凹槽（11B)和AB凹槽（11C)，AA 凹槽（11B)与AB凹槽（11C)相对设置，AA凹槽（11B)用于放置第一力矩器⑶的一端， AB凹槽（11C)用于放置第一角度传感器（5)的一端；上内环（11)的上面板上设有A凸台 (11D)，上内环（11)的下面板为平整面板结构；
[0008]AA凹槽（11B)的两侧设有供长螺钉穿过的AA通孔（11B1)和AB通孔（11B2); [0009]AB凹槽（11C)的两侧设有供长螺钉穿过的AC通孔（11C1)和AD通孔（11C2);
[0010]上外环（12)的中部设有B中心通孔（12A)，在所述B中心通孔（12A)的外缘上设有 AA内凹槽（12B)和AB内凹槽（12C)，AA内凹槽（12B)与AB内凹槽（12C)相对设置，AA内 凹槽（12B)用于放置第一力矩器（3)的另一端，AB内凹槽（12C)用于放置第一角度传感器 (5) 的另一端；上外环（12)的上面板（12D)为平整面板结构，上外环（12)的下面板（12E) 为平整面板结构；上外环（12)的下面板（12E)与机体（15)的上端圆面板连接；
[0011] AA内凹槽（12B)的两侧设有供长螺钉穿过的BA通孔（12B1)和BB通孔（12B2);
[0012] AB内凹槽（12C)的两侧设有供长螺钉穿过的BC通孔（12C1)和BD通孔（12C2);
[0013] 下内环（21)的中部设有C中心通孔（21A)，所述C中心通孔（21A)用于放置第二 直流电机⑵的电机壳体；下内环（21)的外缘上设有BA凹槽（21B)和BB凹槽（21C)，BA 凹槽（21B)与BB凹槽（21C)相对设置，BA凹槽（21B)用于放置第二力矩器（4)的一端， BB凹槽（21C)用于放置第二角度传感器（6)的一端；下内环（21)的上面板上设有B凸台 (21D)，下内环（21)的下面板为平整面板结构；
[0014]BA凹槽（21B)的两侧设有供长螺钉穿过的CA通孔（21B1)和CB通孔（21B2);
[0015]BB凹槽（21C)的两侧设有供长螺钉穿过的CC通孔（21C1)和⑶通孔（21C2);
[0016]下外环（22)的中部设有D中心通孔（22A)，在所述D中心通孔（22A)的外缘上设有 BA内凹槽（22B)和BB内凹槽（22C)，BA内凹槽（22B)与BB内凹槽（22C)相对设置，BA内 凹槽（22B)用于放置第二力矩器（4)的另一端，BB内凹槽（22C)用于放置第二角度传感器 (6) 的另一端；下外环（22)的上面板（22D)为平整面板结构，下外环（22)的下面板（22E) 为平整面板结构；下外环（22)的下面板（22E)与机体（15)的下端圆面板连接；
[0017]BA内凹槽（22B)的两侧设有供长螺钉穿过的DA通孔（22B1)和DB通孔（22B2);
[0018]BB内凹槽（22C)的两侧设有供长螺钉穿过的DC通孔（22C1)和DD通孔（22C2)。
[0019] 本发明的微型共轴双旋翼无人机的优点在于：
[0020] ①双环体结构将振源旋翼与搭载敏感元件的机身隔离来开，可以有效降低振动对 机身的影响。
[0021 ] ②上下对称的旋翼设计可以降低姿态控制的复杂度。
[0022] ③在微型尺寸约束下，机体、隔板、内外环体采用3D打印制作，使用韧性类ABS光 敏树脂材料，有效降低了本发明无人机的生产成本，同时也提高了质量。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的正视结构图。
[0024]图1A是未装配旋翼和驱动的微型共轴双旋翼无人机的俯视角度的结构图。
[0025] 图1B是未装配旋翼和驱动的微型共轴双旋翼无人机的仰视角度的结构图。
[0026] 图1C是本发明的设计的双环上结构体的结构图。
[0027] 图1D是本发明的设计的双环下结构体的结构图。
[0028]图1E是本发明的一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的分解图。
[0029] 图2A是本发明的上内环的结构图。
[0030] 图2B是本发明的上内环的另一视角结构图。
[0031] 图3A是本发明的上外环的结构图。
[0032] 图3B是本发明的上外环的另一视角结构图。
[0033]图3C是本发明的上外环与上内环保持在同一水平面的结构图。
[0034] 图4A是本发明的下内环的结构图。
[0035] 图4B是本发明的下内环的另一视角结构图。
[0036] 图5A是本发明的下外环的结构图。
[0037] 图5B是本发明的下外环的另一视角结构图。
[0038] 图5C是本发明的下外环与下内环保持在同一水平面的结构图。
[0039] 图6是本发明的夹具的结构图。
[0040]图7是本发明实施例1结构的微型共轴双旋翼无人机的减振性能图。
[0041]
【具体实施方式】
[0042] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0043] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D、图1E所示，本发明设计的一种基于消振旋翼的 微型共轴双旋翼无人机，其包括有直流电机（1、2)、旋翼（7、8)、机体15、双环上结构体、双 环下结构体、以及紧固件组件，双环上结构体与双环下结构体以机体15上下对称放置。在 小尺寸的结构体下，设计的微型共轴双旋翼无人机的总重量小于lKg。除紧固件组件外，机 体和内外环用ABS光敏树脂材料通过3D打印机制作。
[0044] 所述紧固件组件包括有夹具（也用3D打印机制作）、长螺钉和螺母。长螺钉的两 端设有螺纹段，该螺纹段用于套接螺母。夹具的两端分别设有供长螺钉穿过的通孔。参见 图6所示，AA夹具9A的一端设左通孔9A-1，AA夹具9A的另一端设右通孔9A-2。在本发明 中，通过紧固件组件实现角度传感器或者力矩器与内外环的固定，达到模块化设计零件的 目的，同时也方便了组装本发明设计的微型共轴双旋翼无人机的技术要求。
[0045] 所述双环上结构体由第一力矩器3、第一角度传感器5、上内环11和上外环12构 成。在本发明中，在上内环11的外缘切割出AA凹槽11B和AB凹槽11C的结构。在上外环 12的内缘切割出AA内凹槽12B和AB内凹槽12C的结构。由AA凹槽11B与AA内凹槽12B 配合成A型腔3A。由AB凹槽11C与AB内凹槽12C配合成B型腔5A。在上内环11与上外 环12保持在同一水平面（如图3C所示），应用紧固件组件将第一力矩器3安装在上内环 11和上外环12形成的A型腔3A中，应用紧固件组件将第一角度传感器5安装在上内环11 和上外环12形成的B型腔5A中。能够达到绕旋转轴运动时，固定在内外环体上的传