旋翼倾转机构和无人机的制作方法

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种旋翼倾转机构和无人机。

背景技术：

无人机飞行器通常包括固定翼飞行器和多旋翼飞行器，对于多旋翼飞行器而言，旋翼不仅能够提供给无人机垂直起降、空中悬停的竖直升力，当无人机在水平面内飞行时，旋翼还能够进行倾转，以同时提供给无人机保持在一定高度的升力和水平运动的动力。现有技术中，一些情况下需要旋翼实现倾转，通常是在每个旋翼处均设置一个倾转舵机以通过单独舵机控制各个旋翼倾转，这就需要精确控制多个舵机的同步性，并且使用多个舵机成本较高。

技术实现要素：

本公开实施例的一个目的是提供一种旋翼倾转机构，该倾转机构能够通过一个驱动装置控制两个旋翼倾转，节约成本，并且能够提升两个旋翼的同步性。

本公开实施例的另一个目的是提供一种无人机，该无人机配置有本公开提供的旋翼倾转机构。

为了实现上述目的，本公开实施例提供一种旋翼倾转机构，包括：连杆；安装座，用于安装旋翼总成，可沿所述连杆的延伸方向倾转地连接在所述连杆的两端；以及驱动装置，用于驱动所述连杆沿所述连杆的延伸方向运动，以带动所述旋翼总成沿所述连杆的延伸方向倾转。

可选地，所述驱动装置包括驱动部和传动部，所述传动部包括直线运动件，所述直线运动件的运动方向与所述连杆的延伸方向相同，所述连杆固定在所述直线运动件上。

可选地，所述直线运动件为齿条，所述传动部还包括与所述齿条配合的齿轮，所述驱动部包括舵机，所述舵机的输出轴与所述齿轮固定连接。

可选地，所述齿轮具有内齿圈，所述舵机的输出轴形成为齿轮轴，所述内齿圈与所述齿轮轴啮合传动。

可选地，所述倾转机构还包括容纳所述齿条和所述齿轮的齿轮箱，所述齿轮箱上设置有舵机座，所述舵机安装在所述舵机座上。

可选地，所述连杆的外部套设有支臂，所述支臂的一端固定在机身上，另一端设置有支撑座，所述安装座通过第一倾转轴与所述连杆铰接，并通过第二倾转轴与所述支撑座铰接。

可选地，所述安装座包括顶板和从所述顶板两端垂直向下延伸的侧板，所述旋翼总成安装在所述顶板的上方，所述顶板的底部形成有两块相对设置的第一耳板，所述连杆的端部伸入两块所述第一耳板之间并通过所述第一倾转轴与所述第一耳板铰接。

可选地，所述支撑座的一端形成为用于与所述支臂固定连接的管夹，另一端具有两块相对设置的第二耳板，所述第二耳板的延伸方向与所述连杆的延伸方向相同，所述第二耳板通过所述第二倾转轴与所述侧板铰接。

可选地，至少一个所述第二倾转轴上设置有回位弹簧。

根据本公开实施例的第二个方面，提供一种无人机，包括机身和旋翼倾转机构，所述旋翼倾转机构为根据以上所述的旋翼倾转机构。

通过上述技术方案，无人机倾转时，驱动装置驱动连杆沿其自身延伸方向运动，连杆轴向运动进而带动设置在其两端的安装座朝向连杆延伸方向倾转，旋翼总成固定在安装座上，从而能够随安装座同步倾转。在这一过程中，通过一个驱动装置控制两个旋翼总成的倾转，节约成本，并且能够提升两个旋翼总成的同步性。

本公开实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开实施例，但并不构成对本公开实施例的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的旋翼倾转机构的结构示意图；

图2是图1示出的旋翼倾转机构中驱动装置的结构示意图；

图3是图1示出的旋翼倾转机构中安装座、支撑座与连杆的装配示意图；

图4是图1示出的旋翼倾转机构中支撑座的结构示意图。

附图标记说明

100-连杆，200-安装座，210-顶板，220-侧板，230-第一耳板，300-驱动装置，310-驱动部，311-舵机，312-舵机座，320-传动部，321-直线运动件，322-齿轮，323-齿轮箱，410-电机，420-桨叶，500-支臂，600-支撑座，610-管夹，620-第二耳板，700-回位弹簧，810-第一倾转轴，820-第二倾转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本公开实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开实施例，并不用于限制本公开实施例。

在本公开实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”是指无人机平飞状态时的上和下，“内”、“外”通常是针对相应零部件的本身轮廓而言的。此外，本公开实施例中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参照图1，本公开实施例提供一种旋翼倾转机构，包括连杆100、安装座200和驱动装置300。其中，安装座200可沿连杆100的延伸方向倾转地连接在连杆100的两端，以用于安装旋翼总成。在本公开实施例中，如图1所示，旋翼总成可以包括桨叶420和用于驱动桨叶420转动的电机410，电机410固定安装在安装座200上，从而能够实现桨叶420和电机410随安装座200的同步倾转。安装座200可沿连杆100的延伸方向倾转指的是安装座200的第一连接端可绕与无人机机身固定的某一点转动，第二连接端与连杆100相连，当连杆100轴向移动时，能够驱动第二连接端绕第一连接端转动。驱动装置300用于驱动连杆100沿连杆100的延伸方向运动，以带动旋翼总成沿连杆100的延伸方向倾转，驱动装置300可以设置在无人机的机身内部。这样，无人机倾转时，驱动装置300驱动连杆100沿其自身延伸方向运动，连杆100轴向运动进而带动设置在其两端的安装座200朝向连杆100延伸方向倾转，旋翼总成固定在安装座200上，从而能够随安装座200同步倾转。在这一过程中，通过一个驱动装置300控制两个旋翼总成的倾转，节约成本，并且能够提升两个旋翼总成的同步性。

需要说明的是，本公开实施例中所说的“倾转”指的是安装座200相对于其初始竖直状态绕与机身固连的某一点进行倾斜转动。即无人机正常飞行时，安装座200处于竖直状态(即桨叶420的轴线)，设置在其上方的桨叶420相应地处于水平状态，以提供给无人机垂直起降、空中悬停等所需的升力。当无人机需要在空中某一高度的水平面内纵向或横向飞行时，安装座200带动桨叶420进行倾转，以提供给无人机保持在一定高度的升力和在水平面内纵向或横向飞行的动力，避免机身倾斜，减小无人机的飞行阻力。其中，纵向指的是机身的前后方向，横向指的是机身的左右方向。因此，本公开实施例对连杆100的布置方向也不做具体限定，例如连杆100可以沿机身的前后方向设置，也可以沿机身的左右方向设置，还可以与前后左右方向成一定角度设置，以根据实际需要分别提供给无人机所需运动方向上的动力。例如，当连杆100沿前后方向设置时，驱动装置300可以控制前后两个旋翼总成同步地前后倾转；当连杆100沿左右方向设置时，驱动装置300可以控制左右两个旋翼总成同步地侧向倾转。在本公开实施例中，连杆100的布置方向即为连杆100的延伸方向，也即连杆100的轴向。为进一步描述旋翼倾转机构的其他有益效果，下面仅以连杆100沿机身的左右方向布设为例进行详细说明。

具体地，参照图1和图2，驱动装置300可以包括驱动部310和传动部320，驱动部310用于提供连杆100运动的动力输出，传动部320位于驱动部310和连杆100之间，以将该动力输出传递至连杆100。传动部320可以包括直线运动件321，直线运动件321的运动方向与连杆100的延伸方向相同，连杆100固定在直线运动件321上，从而通过直线运动件321沿连杆100延伸方向的直线运动带动连杆100同步轴向移动。其中，连杆100可以设计为分体结构，并分别连接在直线运动件321沿运动方向上的相对侧，当直线运动件321朝向一侧运动时，能够同时带动其两侧的分体结构运动，进而使两侧的桨叶420同向倾转，实现通过一个驱动装置300触发的直线运动件321的双向直线输出，节约成本，减少无人机的负载。当然，连杆100也可以为整体结构，并通过紧固件与直线运动件321紧固连接。

根据一个实施方式，如图2所示，直线运动件321可以为齿条，传动部320还可以包括与齿条配合的齿轮322，驱动部310包括舵机311，舵机311的输出轴与齿轮322固定连接，从而将舵机311的转动输出通过齿轮齿条机构转化为直线输出。这样，当旋翼总成分别布置在机身的左右侧时，连杆100可以和齿条一体成型，即连杆100和齿条可以形成为一个整体，例如形成为一根长杆，杆身的中间部位加工成齿条，两端为光杆，以便于制造，充分保证连杆100和齿条的连接强度。当然，驱动部310并不仅限于舵机311一种实施方式，其他能够具有转动输出的动力源也同样适用于本公开。直线运动件321也并不仅限于齿条的实施方式，例如驱动连杆100轴向运动的部件还可以为丝杠螺母、导轨滑块等运动机构，相应的动力源适配设置即可。

进一步地，参照图2，齿轮322可以具有内齿圈，舵机311的输出轴可以相应形成为齿轮轴，内齿圈和齿轮轴啮合传动进而使齿轮322的外齿与内齿圈同轴转动，外齿驱动齿条沿连杆100延伸方向运动，以将舵机311的转动输出稳定地传递至齿轮322。在其他实施方式中，舵机311的输出轴也可以为普通的光杆轴，其与齿轮322的中心孔通过键连接以进行动力传递。

此外，如图2所示，倾转机构还可以包括容纳上述齿条和齿轮322的齿轮箱323，以对齿轮齿条形成保护，防止杂质进入而影响传动和使用寿命。齿轮箱323上可以设置有舵机座312，舵机311安装在舵机座312上，以实现舵机311的固定。

根据本公开实施例，参照图1和图3，考虑到无人机自身载重及各部件在机身上的布置方位等因素，连杆100可以具体为横向穿过机身的细长杆，并且其两端的两个旋翼总成关于机身的纵向中轴线对称布设以避免整机重心偏移，机身和每个旋翼总成之间设有一定距离以保证无人机的飞行动力，为避免连杆100在无人机飞行过程中受到外来物的撞击而损坏，连杆100的外部可以套设有支臂500，支臂500的一端固定在机身上，例如参照图2，可以与机身内部的上述齿轮箱323固定连接。具体地，支臂500可以设计为空心套筒结构，其端部的外壁上沿周向开设有安装孔，齿轮箱323的两端也可以设计为筒形结构，该筒形结构的内径略大于连杆100的直径以允许连杆100穿过并对其进行支撑和径向限位，外径小于支臂500的内径以能够伸入到支臂500中，并通过安装孔与支臂500固定连接。此外，旋翼总成中的电机410的电线还可以从支臂500的内部延伸至机身，以连通电路，提高空间利用率的同时保证无人机外观的简洁性和美观性。如图3所示，支臂500的另一端可以设置有支撑座600，支撑座600与机身固定连接，安装座200通过第一倾转轴810与连杆100铰接，并通过第二倾转轴820与支撑座600铰接。第一倾转轴810和第二倾转轴820相互平行并与连杆100的延伸方向垂直。当连杆100轴向运动时，能够通过第一倾转轴810带动安装座200进而使安装座200相对支撑座600绕第二倾转轴820进行倾转。

进一步地，参照图3，根据一些实施例，安装座200可以包括顶板210和从顶板210两端垂直向下延伸的侧板220，旋翼总成的电机410安装在顶板210的上方，顶板210的底部形成有两块相对设置的第一耳板230，第一耳板230与侧板220相互平行，连杆100的端部伸入两块第一耳板230之间并通过第一倾转轴810与第一耳板230铰接。第一倾转轴810沿径向穿过连杆100的端部，相对设置的第一耳板230一方面能够限制连杆100的径向位移，另一方面还可以预留给连杆100轴向运动的空间。安装座200处于垂直状态时，连杆100与第一耳板230相互垂直，夹角为90°；安装座200倾转时，连杆100拽动第一倾转轴810沿轴向运动，使第一耳板230绕第一倾转轴810转动，连杆100和第一耳板230之间的夹角大于或小于90°。

进一步地，如图1和图3所示，支撑座600的一端可以形成为用于与支臂500固定连接的管夹610，管夹610的内径大于支臂500的外径以对支臂500的外壁进行夹持。管夹610的另一端具有两块相对设置的第二耳板620，第二耳板620的延伸方向与连杆100的延伸方向相同并位于两块侧板220之间，两块第二耳板620分别通过两个第二倾转轴820与两块侧板220铰接。为便于制造和装配，参照图4，支撑座600可以沿轴向设计为第一分体和第二分体，其中的一个分体可以和第二耳板620一体成型，第一分体和第二分体最终可以通过紧固件紧固连接。这样，当第一耳板230转动时，能够使侧板220相对于第二耳板620绕第二倾转轴820同步转动，进而实现安装座200的倾转。第二耳板620与侧板220铰接还能够限制连杆100在初始位置即无轴向位移时第一耳板230绕第一倾转轴810自由转动。在该实施例中，侧板220形成为上述的安装座200的第一连接端，第一耳板230形成为上述的安装座200的第二连接端。需要说明的是，本公开实施例中，无人机的飞行姿态完全由桨叶420控制，将安装座200的可倾转角度控制在一定范围内，可以确保无人机的动力性和稳定性，使得无人机具有足够的升力停留在空中。其中，为避免桨叶420朝向靠近机身的方向倾转时碰撞支臂500或支撑座600，基于安装座200处于如图3中所示的初始竖直状态时，顶板210的高度可以适当高于支撑座600的管夹610的外壁最高点。下面具体说明连杆100沿机身的左右方向运动时安装座200的倾转方向。

舵机311驱动齿条向左运动，齿条左侧的连杆100向左运动，左侧的安装座200随之向右倾转，齿条右侧的连杆100向左运动，右侧的安装座200随之向右倾转，实现机身左右两侧的桨叶420同时向右倾转；舵机311驱动齿条向右运动，齿条左侧的连杆100向右运动，左侧的安装座200随之向左倾转，齿条右侧的连杆100向右运动，右侧的安装座200随之向左倾转，实现机身左右两侧的桨叶420同时向左倾转。

此外，参照图3和图4，至少一个上述的第二倾转轴820上可以设置有回位弹簧700。这样，当舵机311正常工作时，通过舵机311的工作或锁止来实现安装座200的倾转以及角度定位；当舵机311失效时，回位弹簧700的回复力可以驱动连杆100轴向运动以使得处于倾转状态的安装座200回到初始的竖直状态，使倾转机构保持自稳，避免无人机失去平衡而产生坠毁，确保飞行安全。

具体地，当安装座200需要倾转时，舵机311转动并驱动连杆100轴向运动以实现安装座200倾转；当安装座200不倾转或倾转角度固定时，舵机311为锁止状态以对安装座200的该状态进行锁止，此时齿轮齿条机构保持在某个啮合状态，第一耳板230和侧板220均处于非转动状态。舵机311失效时，其对安装座200的方位锁定解除，齿轮齿条机构的运动不受舵机311限制，侧板220在回位弹簧700的作用力下绕第二倾转轴820朝向安装座200的初始竖直状态转动，同时带动第一耳板230绕第一倾转轴810转动，第一倾转轴810驱动连杆100轴向运动，连杆100带动与其连接的齿条同步直线运动，最终使安装座200转动至竖直状态，使无人机的机身以一定的升力水平保持在空中的某个高度位置，避免机身受力失衡而坠毁。

本公开实施例还提供一种无人机，包括机身和旋翼倾转机构，其中，旋翼倾转机构为上述的旋翼倾转机构。无人机具有上述的旋翼倾转机构的全部有益效果，此处不再赘述。

进一步地，旋翼倾转机构还可以为沿机身的纵向间隔布设的多个，例如可以沿机身纵向设置两个旋翼倾转机构，以组成常见的四旋翼无人机，提高无人机机身结构的稳固性。

以上结合附图详细描述了本公开实施例的优选实施方式，但是，本公开实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开实施例的技术构思范围内，可以对本公开实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开实施例的思想，其同样应当视为本公开实施例所公开的内容。