一种可改变多旋翼无人机旋翼面倾斜角度的电机座的制作方法

本发明涉及多旋翼无人机旋旋翼控制领域，尤其涉及多旋翼无人机旋翼面倾斜角度控制领域，具体的说，是一种可改变多旋翼无人机旋翼面倾斜角度的电机座。

背景技术：

无人机即“无人驾驶飞机”的简称，英文缩写为“uav”，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。无人机的概念最早出现于20世纪20年代，随着科技日新月异，无人机技术越来越成熟，无人机的应用逐渐走入公众视野，无人机在民用方面的应用越来越广泛，无人机+行业应用，是现今无人机真正的刚需。目前在航拍、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，各个国家都在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

无人机按飞行平台构型分类，可分为固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机等，多旋翼无人机因为其在操控性、可靠性方面都有非常不错的表现，而且结构简单，配件容易更换，是目前比较热销的一种消费级无人机，深受消费者喜爱。多旋翼无人机是由多组动力系统组成的飞行平台，一般常见的有四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至更多旋翼组成。多旋翼机械结构非常简单，动力系统只需要电机直接连桨就可以。

根据牛顿第三定律，当两个物体互相作用时，彼此施加于对方的力，其大小相等、方向相反，无人机的旋翼在旋转的同时，电机也会产生一个反向扭矩，促使电机向反方向旋转，同样的，对于多旋翼无人机，它的每一个旋翼也会产生这样的力，所以为了避免无人机自旋，以四个旋翼的多旋翼无人机为例，无人机的四个螺旋桨中，相邻的两个螺旋桨旋转方向相反，当飞行时，一组相对的旋翼旋转所产生的反作用力和另一组相对的旋翼旋转产生的反作用力方向相反，当两个反作用力大小相等时，则相互完全抵消，无人机机身就可以保持稳定，当两个反作用力大小不相等时，无人机的就会发生自旋，容易导致无人机失控。对于多旋翼无人机，当无人机的一组相对旋翼中的一个发生故障时，往往仅靠一个旋翼无法提供用于平衡的扭矩，常常导致无人机自旋、甚至失控坠落。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可改变多旋翼无人机旋翼面倾斜角度的电机座，用于解决现有技术中当多旋翼无人机的一个旋翼发生故障时，无人机会发生自旋或失控坠落的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可改变多旋翼无人机旋翼面倾斜角度的电机座，包括电机安装板、电调安装板、用于固定安装电机安装板和电调安装板的安装板座，所述安装板座上设置有固定连接或一体成型的偏转管，所述偏转管上固定连接有带臂拉环，所述偏转管外部套接有用于连接无人机机臂的固定套管，所述固定套管中部沿圆周方向设置有弧形开口，所述带臂拉环上设置有凸臂，所述凸臂可在所述弧形开口内转动，所述固定套管外表面设置有凸出的舵机安装板，所述舵机安装板上安装有舵机，所述舵机与所述带臂拉环驱动连接。

优选的，所述固定套管为阶梯轴套管，所述固定套管的大部为与偏转管套接的轴承套管，所述轴承套管和所述偏转管之间设置有轴承，所述舵机安装板与所述轴承套管固定连接或一体成型。

优选的，所述舵机的输出端安装有舵机摇臂，所述舵机摇臂驱动连接拉杆，所述拉杆与所述带臂拉环的凸臂铰接。

优选的，所述轴承套管上的弧形开口对应的圆心角为0°～90°。

优选的，所述拉杆为弧形拉杆，所述拉杆的弧形直径、所述轴承套管的直径和所述固定套管的直径依次递减。

优选的，所述轴承为对称设置在所述轴承套管两端的两个。

优选的，所述固定套管、轴承套管、带臂拉环、拉杆、舵机摇臂、舵机安装板、电机安装板、电调安装板、安装板座、偏转管的材质均为碳纤维复合材料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）将原有多旋翼无人机上固定安装的电机安装板设置为可跟随安装板座转动的结构，从而使旋翼的旋翼面随之改变倾斜角度，当一只旋翼发生障碍无法提供足够的平衡扭矩时，可改变旋翼面倾斜角度，增大了抵抗无人机自旋的分力，避免无人机自旋，减小了该旋翼在竖直方向上的分力，减小了一组相对旋翼在竖直方向上的力的差值，便于无人机飞控系统调控平衡，从而解决现有技术中当多旋翼无人机的一个旋翼发生故障时，无人机会发生自旋或失控坠落的问题。

（2）将所述固定套管设置为阶梯轴套管，其大部的轴承套管与偏转管连接，并在轴承套管和偏转管之间设置轴承，减小偏转管转动时的摩擦力，使转动更为顺滑，加强操控性能。

（3）所述轴承套管上的弧形开口对应的圆心角为0°～90°，从而所述带臂拉环的可转动角度为0°～90°，使旋翼面的倾斜角度可以为0°～90°，可以针对无人机在不同情况下对上升方向分力和抑止旋转方向分力的需求来进行旋翼面倾斜角度调整。

（4）将所述拉杆设置为弧形拉杆，避免拉杆拉动带臂拉环时接触、摩擦轴承套管或固定套管的外壁，致使偏转管无法正常偏转，或结构构件之间发生不必要的磨损。

（5）由于无人机在日常工作中可能面临的恶劣环境，使无人机需要具有高强度、耐高温、耐腐蚀的性能，以满足使用需要；同时由于无人机又要求具有良好的飞行性能，因此需要相对较轻自重，碳纤维复合材料既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用，不仅满足无人机在恶劣环境中的耐久性能、耐疲劳性能，还由于其结构比重较小的特点，容易使无人机获得良好的飞行性能。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为图1水平旋转45°视图；

图3为本发明除去固定套管和轴承套管后立体结构示意图；

图4为现有技术直升机示意图；

图5为四旋翼无人机正常飞行状态原理示意图；

图6为四旋翼无人机一只旋翼刚停止工作时的飞行状态原理示意图；

图7为四旋翼无人机故障旋翼的相对旋翼改变旋转面时的原理示意图；

其中1-固定套管；2-轴承套管；3-带臂拉环；4-拉杆；5-舵机；6-转轴；7-舵机摇臂；8-舵机安装板；9-电机安装板；10-电调安装板；11-安装板座；12-轴承；13-偏转管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1和2所示，一种可改变多旋翼无人机旋翼面倾斜角度的电机座，包括电机安装板9、电调安装板10、用于固定安装电机安装板9和电调安装板10的安装板座11，所述安装板座11上设置有固定连接或一体成型的偏转管13，所述偏转管13上固定连接有带臂拉环3，所述偏转管13外部套接有用于连接无人机机臂的固定套管1，所述固定套管1中部沿圆周方向设置有弧形开口，所述带臂拉环3上设置有凸臂，所述凸臂可在所述弧形开口内转动，所述固定套管1外表面设置有凸出的舵机安装板8，所述舵机安装板8上安装有舵机5，所述舵机5与所述带臂拉环3驱动连接。

以下对本发明的原理做进一步阐述：

根据牛顿第三定律，当两个物体互相作用时，彼此施加于对方的力，其大小相等、方向相反。如图4所示，当直升机顶部的主旋翼转动时，直升机主体会产生一个反向扭矩，促使直升机反向旋转，为抑止直升机反向旋转，特在直升机尾部设置一个尾翼，所述主旋翼和尾翼的旋翼面相互垂直，所述尾翼旋转时产生一个与尾翼旋翼面垂直的力，所述尾翼产生的力与直升机主旋翼旋转方向自旋的趋势相反，从而避免直升机发生自旋。

对于多旋翼无人机来说，以四旋翼无人机为例，如图5所示，现有技术中通常采用一对顺时针旋转和一对逆时针旋转的旋翼用以提供升力，为了避免无人机自旋，无论在不同飞行状态下各旋翼的转速如何，一对顺时针旋转的旋翼产生的扭矩始终等于一对逆时针旋转的旋翼产生的扭矩，即m1+m3=m2+m4。当一对顺时针旋翼中的一只发生故障后，一只逆时针旋翼发生故障也同此理，如图6所示，一只顺时针旋转的旋翼产生的扭矩难以等同于一对逆时针旋转的旋翼产生的扭矩，即m1＜m2+m4，无人机就会发生顺时针旋转；另外由于故障旋翼停止转动，该故障旋翼不再产生向上的升力，尽管现有无人机已经具有可以自动感应、调控平衡的飞控系统，但在两方升力差异较大时，往往难以平衡，此时无人机会向故障旋翼方向倾斜、俯冲甚至倾覆。无人机的一只旋翼发生故障后，在无人机自旋和倾斜的双重作用下，最终会致使无人机失控坠落。

本发明将旋翼均设置为可改变旋翼面倾斜角度的结构，当一只顺时针旋翼发生故障时，无人机飞控系统迅速调整故障旋翼相对的正常顺时针旋翼的旋翼面倾斜角度，一只逆时针旋翼发生故障也同此理，如图1和2所示，舵机5下拉带臂拉环3，使与带臂拉环3固定连接的偏转管13转动，从而固定连接偏转管13的安装板座11转动，设置在安装板座11上的电机安装板9、电调安装板10发生倾斜，从而正常顺时针旋翼的旋翼面的倾斜角度发生改变，如图6和7所示，正常顺时针旋翼旋转产生的升力转化为抵抗无人机顺时针旋转的力，促使无人机停止自旋；另外，由于正常顺时针旋翼提供的升力转化为抵抗无人机顺时针旋转的力，所述的这对顺时针旋翼对称轴两端趋于平衡，减小或避免无人机向故障机翼方向倾斜。因此，一只旋翼发生故障后，调整相对的正常旋翼的旋翼面倾斜角度，就可避免无人机发生失控坠落的危险，使无人机能相对平稳的降落。

实施例2：

如图1-3所示，在实施例1的基础上，所述固定套管1为阶梯轴套管，所述固定套管1的大部为与偏转管13套接的轴承套管2，所述轴承套管2和所述偏转管13之间设置有轴承12，所述舵机安装板8与所述轴承套管2固定连接或一体成型。通过设置轴承套管2和轴承12，减小偏转管13转动时的摩擦力，使转动更为顺滑，加强无人机操控性能。

进一步的，所述舵机5的输出端安装有舵机摇臂7，所述舵机摇臂7驱动连接拉杆4，所述拉杆4与所述带臂拉环3的凸臂铰接。

进一步的，所述轴承套管2上的弧形开口对应的圆心角为0°～90°，从而所述带臂拉环3可转动的角度为0°～90°，所述带臂拉环3的倾斜角度与旋翼面的倾斜角度相等，使旋翼面的倾斜角度可以为0°～90°，可以针对无人机在不同情况下对上升方向分力和抑止旋转方向分力的需求来进行旋翼面倾斜角度调整。

进一步的，所述拉杆4为弧形拉杆，所述拉杆4的弧形直径、所述轴承套管2的直径和所述固定套管1的直径依次递减，避免拉杆拉动带臂拉环时接触、摩擦轴承套管或固定套管的外壁，致使偏转管无法正常偏转，或结构构件之间发生不必要的磨损。

进一步的，所述轴承12为对称设置在所述轴承套管2两端的两个，使轴承套管2和偏转管3的连接更为平衡、稳定，转动更为平稳。

进一步的，所述固定套管1、轴承套管2、带臂拉环3、拉杆4、舵机摇臂7、舵机安装板8、电机安装板9、电调安装板10、安装板座11、偏转管13的材质均为碳纤维复合材料，由于无人机在日常工作中可能面临的恶劣环境，使无人机需要具有高强度、耐高温、耐腐蚀的性能，以满足使用需要；同时由于无人机又要求具有良好的飞行性能，因此需要相对较轻自重，碳纤维复合材料既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用，不仅满足无人机在恶劣环境中的耐久性能、耐疲劳性能，还由于其结构比重较小的特点，容易使无人机获得良好的飞行性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。