一种高速多旋翼无人机的制作方法

1.本发明涉及一种无人机，具体是一种高速多旋翼无人机。


背景技术：

2.随着无人机技术的迅猛发展，其在高空航拍，远距离检测，勘探，物流运输以及边防巡逻等方面有非常广阔的应用。从技术类别上来讲，无人机可分为固定翼和多旋翼(直升机可归为多旋翼种类)两大类。固定翼无人机由于机翼气动效率较高，能够实现超长续航和大载重。但是固定翼无人机需要一定的起降跑道和空间。这限制了固定翼无人机的应用。相比于固定翼无人机，多旋翼无人机最大的优势在于能够垂直起降，不受场地和空间的限制，而多旋翼无人机传统的结构布局为螺旋桨相对于机架为横向放置，多轴水平转动，气动升阻比小，气动效率较低，决定了其载重和续航存在不足，航行速度受到限制。目前市场上出现了多款多旋翼与固定翼结合的无人机型。第一种是采用旋转式电机驱动螺旋桨实现垂直起降，电机整体旋转90度实现巡航的无人机，这种无人机的缺点在于复杂的控制系统和转动整个电机的机械结构，大大增加了无人机的技术成本和安全隐患。第二种是采用多个固定式电机驱动螺旋桨实现垂直起降，然后通过另外一个在水平方向的电机驱动螺旋桨实现水平飞行。这种无人机的缺点在于巡航过程大部分的动力系统处于闲置状态，极大的增加了无效载荷和巡航阻力。其飞行效率和航程大幅降低。第三种是采用电机与螺旋桨置于机翼前方，整个无人机竖直90度实现垂直起降，再通过置于机身后面的控制面板实现巡航。这种无人机在垂直起降过程中由于螺旋桨产生的高速气流通过机身或者机舱从而产生阻力，直接降低有效载荷。
3.由此可见，现有多旋翼无人机的载重和续航存在不足，飞行速度受到限制，巡航速度较低，抗风性不强，因此，本领域技术人员提供了一种高速多旋翼无人机，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高速多旋翼无人机，通过设置的尾推组件，同时提升多旋翼无人机的飞行速度，抗风性，提高巡航速度来增大航程，并且增大有效载荷，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种高速多旋翼无人机，包括机架机身、多个轴旋翼组件、中枢装置以及尾推组件，所述中枢装置固定在机架机身顶端中心位置；所述多个轴旋翼组件对称固定在机架机身侧面；所述尾推组件可拆卸固定在机架机身一侧面中间位置。
7.通过设置的尾推组件，同时提升多旋翼无人机的飞行速度，抗风性，提高巡航速度来增大航程，并且增大有效载荷。
8.作为本发明进一步的方案：所述尾推组件包括可拆卸固定在机架机身一侧面中间位置的尾推固定座，且尾推固定座的底端两侧均固定有至少一个尾推电机，所述尾推电机
的输出轴连接尾推螺旋桨。
9.巡航过程中，通过该无人机机身前后的主动力螺旋桨差速实现前进及整机绕y轴的转动平衡。前进过程中，打开尾推动力系统的尾推电机，两套动力系统共同作用，提高系统飞行速度，提高抗风性。
10.作为本发明再进一步的方案：所述中枢装置包括固定在机架机身顶端中心两侧的电池，两个所述电池之间固定有飞行控制器，且飞行控制器的一侧、机架机身顶端边沿固定连接有导航模块，所述电池、导航模块、主旋翼组装置、尾推电机与飞行控制器电性连接。
11.导航模块的指向为机头方向及常规巡航前进方向，以此为准区分前后及左右方向，飞行控制器控制无人机飞行过程中的平衡稳定。
12.作为本发明再进一步的方案：所述轴旋翼组件包括与机架机身侧面固定连接的机臂，且机臂远离机架机身的一端固定连接有主动力电机，所述主动力电机的顶端输出轴固定连接有主动力螺旋桨，相邻两个所述轴旋翼组件的主动力螺旋桨正反方向相反。
13.主动力螺旋桨对称分布，且相邻主动力螺旋桨正反方向相反，用于抵消工作过程中的多余力矩，增强整机稳定性。
14.作为本发明再进一步的方案：所述轴旋翼组件的数量为四个。
15.作为本发明再进一步的方案：还包括起落架组件，所述起落架组件包括固定在机架机身底端面两侧的支撑脚架，且支撑脚架的底端两侧均固定连接有海绵套。
16.该无人机利用海绵套和脚架竖直立于地面，而海绵套减小无人机落地受到的冲击。
17.作为本发明再进一步的方案：还包括数传模块，所述数传模块固定在机架机身底端面，且数传模块与中枢装置电性连接。
18.无人机与地面工作站的数据链路传输通过数传模块实现。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本发明通过设置的尾推组件，大幅提升巡航速度，提升续航能力、无人机抗风性以及有效载荷，此外，尾推组件的结构简单，操作便捷，适用于多种现有多旋翼无人机结构布局。尾推组件的电机数量为偶数，左右对称，可抵消单个螺旋桨对整机控制的额外影响。
21.2、本发明的无人机无需复杂的电机机械转动设计，大幅提升整机的安全可靠性，通过螺旋桨垂直推力实现垂直起降功能，通过两组独立运行的电池来大幅提升飞行器安全性。
附图说明
22.图1为一种高速多旋翼无人机的结构示意图；
23.图2为一种高速多旋翼无人机垂直起降过程y轴示意图；
24.图3为一种高速多旋翼无人机垂直起降过程x轴示意图；
25.图4为一种高速多旋翼无人机巡航过程z轴俯视示意图。
26.图中：1、飞行控制器；2、电池；3、导航模块；4、机臂；5、主动力电机；6、主动力螺旋桨；7、尾推电机；8、尾推螺旋桨；9、尾推固定座；10、支撑脚架；11、海绵套；12、机架机身；13、数传模块。
具体实施方式
27.请参阅图1～4，本发明实施例中，一种高速多旋翼无人机，包括机架机身12、多个轴旋翼组件、中枢装置以及尾推组件，中枢装置固定在机架机身12顶端中心位置；多个轴旋翼组件对称固定在机架机身12侧面；尾推组件可拆卸固定在机架机身12一侧面中间位置。通过设置的尾推组件，同时提升多旋翼无人机的飞行速度，抗风性，提高巡航速度来增大航程，并且增大有效载荷。
28.在图1中：轴旋翼组件包括与机架机身12侧面固定连接的机臂4，且机臂4远离机架机身12的一端固定连接有主动力电机5，主动力电机5的顶端输出轴固定连接有主动力螺旋桨6，相邻两个轴旋翼组件的主动力螺旋桨6正反方向相反。主动力螺旋桨6对称分布，且相邻主动力螺旋桨6正反方向相反，用于抵消工作过程中的多余力矩，增强整机稳定性。
29.在图2中：该高速多旋翼无人机还包括起落架组件，起落架组件包括固定在机架机身12底端面两侧的支撑脚架10，且支撑脚架10的底端两侧均固定连接有海绵套11。该无人机利用海绵套11和支撑脚架10竖直立于地面，而海绵套11减小无人机落地受到的冲击。该无人机还包括数传模块13，数传模块13固定在机架机身12底端面，且数传模块13与中枢装置电性连接。无人机与地面工作站的数据链路传输通过数传模块13实现。
30.在图3中：尾推组件包括可拆卸固定在机架机身12一侧面中间位置的尾推固定座9，且尾推固定座9的底端两侧均固定有至少一个尾推电机7，尾推电机7的输出轴连接尾推螺旋桨8。巡航过程中，通过该无人机机身前后的主动力螺旋桨6差速实现前进及整机绕y轴的转动平衡。前进过程中，打开尾推动力系统的尾推电机7，两套动力系统共同作用，提高系统飞行速度，提高抗风性。
31.在图4中：中枢装置包括固定在机架机身12顶端中心两侧的电池2，两个电池2之间固定有飞行控制器1，且飞行控制器1的一侧、机架机身12顶端边沿固定连接有导航模块3，电池2、导航模块3、主旋翼组装置、尾推电机7与飞行控制器1电性连接。导航模块3的指向为机头方向及常规巡航前进方向，以此为准区分前后及左右方向，飞行控制器1控制无人机飞行过程中的平衡稳定。
32.在本实施例中：轴旋翼组件的数量为四个。
33.本发明的工作原理是：该高速多旋翼无人机在使用时，无人机机头方向与导航模块3的指向一致，此方向为x轴朝向，以此建立三维坐标系，如图1所示。首先进行垂直起飞，垂直起飞过程，尾推组件不工作，该无人机利用海绵套11和支撑脚架10竖直立于地面。通过主动力电机5驱动的主动力螺旋桨6旋转提供竖直方向的推力来实现垂直起飞。
34.垂直起飞到一定高度后可进行竖直悬停，竖直悬停过程，如图2与图3所示，通过主动力螺旋桨6前后差速实现整机绕y轴的转动平衡。通过主动力螺旋桨6左右差速来实现整机绕x轴的转动平衡。通过主动力螺旋桨6的推力差来实现绕z轴的转动平衡。其中，前后差速具体指前两个主动力螺旋桨6和后两个主动力螺旋桨6的转速之差，往哪边偏了，对应哪边的转速就小一些，另一边的大一些，动态平衡。左右差速具体指左边两个主动力螺旋桨6和右边两个主动力螺旋桨6的转速之差，往哪边偏了，对应哪边的转速就小一些，另一边的大一些，动态平衡。推力差具体指对角的主动力螺旋桨6转速相同；若出现扰动导致z轴不平衡，则相邻的主动力螺旋桨6转速不同，产生推力差，使整机趋向平衡。比如左边这两个主动力螺旋桨6，前面的主动力螺旋桨6转速大一些，后面的主动力螺旋桨6转速小一些，就产生
了推力差，往平衡的方向去调整；这时候，右边的两个主动力螺旋桨6正好相反，前面的小，后面的大；这样的话，左右共同作用，就使得整机绕z轴发生旋转，达到平衡；而在调节z轴平衡时，对角的主动力螺旋桨6转速是相同的。
35.在竖直悬停转换到巡航前进过程中：如图4所示，通过主动力螺旋桨6的前后差速实现整机绕y轴转动来实现飞行角度转换。巡航过程，通过主动力螺旋桨6前后差速实现前进及整机绕y轴的转动平衡。前进过程中，打开尾推动力系统的尾推电机7，两套动力系统共同作用，提高系统飞行速度，提高抗风性。通过主动力螺旋桨6左右差速来实现整机绕x轴的转动平衡。通过主动力螺旋桨6的推力差来实现绕z轴的转动平衡。整个平衡稳定过程通过飞行控制器1中设置的pid控制器来调节，而无人机与地面工作站的数据链路传输通过数传模块13实现。
36.最后，垂直降落过程，通过减少电机驱动的主动力螺旋桨6在竖直方向的推力来实现垂直降落，此时尾推组件不工作。
37.以上的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。