本发明属于无人机，尤其涉及一种三旋翼两倾转攀墙飞行器及其控制方法。
背景技术：
1、在当今科技飞速发展的时代，攀墙无人机作为一类极具创新性与应用潜力的特种无人机，在多个领域展现出了独特价值，也吸引了众多科研团队与企业的深入研究。而常规四旋翼无人机作为无人机领域的重要基础，其技术发展也为攀墙无人机的研究提供了重要借鉴。
2、常规四旋翼无人机通过四个对称分布的旋翼产生升力，依靠调整不同旋翼的转速来实现飞行姿态的控制，如上升、下降、前进、后退和转向等动作。其结构简单、控制方便，在航拍、测绘、农业植保等领域得到了广泛应用。然而，常规四旋翼无人机在复杂环境适应性和多功能集成方面存在明显局限。一方面，由于其固定翼的旋翼布局，在面对强风等恶劣气象条件时，姿态稳定性较差，难以精确悬停和稳定飞行；另一方面，其功能主要集中于空中作业，缺乏地面或墙面移动能力，无法满足在特定场景下需要近距离接触目标物体进行操作的需求。
3、现有的攀墙无人机技术同样面临诸多挑战。部分攀墙无人机多采用吸附式（如真空吸附、磁吸附）或接触式（如轮式、履带式）运动方式。其中，吸附式方案存在明显局限性：真空吸附依赖复杂的密封结构与持续抽气系统，对墙面平整度要求极高，在粗糙或多孔表面难以维持稳定吸附力；磁吸附仅适用于铁磁材质墙面，应用场景受限。接触式方案则面临运动灵活性不足的问题，轮式、履带式结构在不平整墙面易出现打滑、卡滞现象，且转向与越障能力较差，难以适应复杂建筑表面。
4、在功能集成方面，部分具备飞行与攀墙双重功能的无人机，由于飞行系统与攀墙系统的协同控制策略不完善，导致模式切换过程中存在姿态失控风险；同时，复杂的机械结构增加了设备重量与成本，降低了续航能力和作业效率。此外，现有技术在环境适应性上也存在缺陷，难以同时满足不同材质、坡度及粗糙度墙面的作业需求，无法在复杂多变的实际场景中高效、稳定地执行多样化任务，迫切需要一种全新设计的攀墙无人机来突破这些技术瓶颈 。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种三旋翼两倾转攀墙飞行器及其控制方法，以解决上述的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本发明的一种三旋翼两倾转攀墙飞行器及其控制方法的具体技术方案如下：
3、一种三旋翼两倾转攀墙飞行器，包括机体框架、旋翼系统、轮组系统，所述机体框架包括上层碳板和下层碳板，上层碳板和下层碳板之间通过多根等间距的铜柱连接形成稳定的刚性框架结构，所述旋翼系统安装在上层碳板上，包含三个独立电机驱动的旋翼单元：左侧旋翼单元、右侧旋翼单元和后部旋翼单元，每个旋翼单元包括旋翼电机和旋翼，旋翼通过旋翼电机驱动转动；所述轮组系统设置在下层碳板上，包括前部的万向轮以及后部两个主动轮组件。三个旋翼单元呈等边三角形布置于上层碳板上，轮组系统的三个轮组呈对称形态分布于下层碳板上，旋翼与轮组总体构成六芒星形态。
4、进一步的，所述机体框架预留多个标准孔位，用于后续模块拓展。
5、进一步的，所述左侧旋翼单元、右侧旋翼单元通过倾转杆组件连接在一体化倾转机构上，由一体化倾转机构驱动实现同步倾转。
6、进一步的，所述倾转杆组件包括倾转杆和角铁，所述倾转杆两端与角铁固定连接，所述左侧旋翼单元、右侧旋翼单元分别固定安装在两端的角铁上，所述倾转杆中间与一体化倾转机构连接，由一体化倾转机构带动转动。
7、进一步的，所述一体化倾转机构包括伺服电机、大齿轮、小齿轮，所述伺服电机安装在下层碳板上，所述小齿轮与伺服电机输出轴固定连接，所述大齿轮与倾转杆固定连接，所述大齿轮和小齿轮啮合，所述伺服电机转动带动小齿轮转动带动大齿轮同步转动，从而实现倾转杆的转动，使左侧旋翼单元、右侧旋翼单元能同步调整推力方向，实现前进、后退及墙面压附飞行动作。
8、进一步的，所述后部旋翼单元设有独立倾转机构。
9、进一步的，所述万向轮固定安装在下层碳板前端下方，用于方向辅助及负载均衡，两个主动轮组件包括左侧主动轮、左侧舵机、右侧主动轮、右侧舵机、舵机驱动板和机载计算机，所述舵机驱动板和机载计算机固定安装在下层碳板上，靠近铜柱的位置，所述左侧舵机和右侧舵机分别固定安装在下层碳板左右两端，所述左侧主动轮和右侧主动轮分别与左侧舵机和右侧舵机输出轴固定连接，所述机载计算机与舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与左侧舵机和右侧舵机电连接，所述机载计算机通过舵机驱动板驱动左侧舵机和右侧舵机工作，带动左侧主动轮和右侧主动轮转动。
10、进一步的，所述下层碳板上预留多个标准孔位，舵机及轮组接口采用可更换模块化设计。
11、进一步的，所述飞行器还包括减震组件、电池板和飞控模块，所述减震组件安装在上层碳板中部，所述飞控模块安装在减震组件上，所述电池板固定在上层碳板上部靠近飞控模块的位置，所述电池板用于为整个飞行器供电，所述飞控模块用于协调旋翼转速与倾转角度，实现飞行控制闭环，所述减震组件用于缓冲旋翼电机在运行过程中的高频振动。
12、本发明还公开了一种三旋翼两倾转攀墙飞行器的控制方法，包括如下步骤：
13、在飞行状态时，飞控模块协调控制三个旋翼电机的转速与倾转角度，实现飞行器的飞行姿态控制；
14、在接近墙面时，飞控模块控制旋翼倾转角调整至近水平状态，使机体压附于墙面；
15、在壁面作业状态下，飞控模块与机载计算机协同工作，控制后部两个左侧主动轮和右侧主动轮的左侧舵机和右侧舵机，实现差速驱动，万向轮根据左侧主动轮和右侧主动轮的方向被动转向，完成沿墙面的移动，飞控模块与机载计算机进行姿态稳定、路径规划与轮速调节。
16、本发明的一种三旋翼两倾转攀墙飞行器及其控制方法具有以下优点：
17、（1）本发明采用三旋翼结构，相较于传统四旋翼无人机减少了一个旋翼、电调、电机以及相关结构组件，不仅降低了总体重量，还简化了飞控模块的控制逻辑。更少的部件意味着更低的能耗、更高的续航时间，同时减少了故障点，提高了整机的可靠性与维护便捷性。该结构尤其适用于对平台轻量化要求较高的飞行作业场景，如外墙检测和高空巡检等。
18、（2）本发明通过前部两个旋翼的一体化倾转结构与后部独立倾转旋翼的组合，实现了在三旋翼系统中的矢量推力控制功能。该设计大幅增强了飞行器的姿态调整能力，补足了三旋翼天然存在的欠驱动问题，使其在倾斜飞行、壁面贴附、空中转场等复杂工况下具备更高的稳定性与灵活性。在过渡至壁面时，旋翼的推力方向可精准调控，提升整体过渡效率与控制精度。
19、（3）攀墙模式下，本发明采用两个由舵机独立驱动的主动轮和一个被动的万向轮的三轮组合，通过控制两个主动轮的转速差可实现壁面前进、转向、原地旋转等多种移动方式。该结构对壁面材质和附着条件的适应性更强，克服了磁吸、负压吸附等传统爬壁技术能耗大、对表面要求高的局限，特别适用于不规则或粗糙壁面环境。
20、（4）旋翼与轮组采用六芒星对称方式布设，形成了气动与运动结构之间的协同最小干扰布局。这种布局有效避免了下层轮组对上层旋翼气流的遮挡与扰动，提升了气动效率和飞行稳定性。同时，整机在重心布局上形成上下对称，避免飞行状态下出现偏航或俯仰不平衡，有助于提高平台的控制精度和动态响应能力。
21、（5）无人机主体采用上下两块碳板结构，通过铜柱连接成刚性框架。上层碳板主要承载飞控模块、电池组与旋翼系统，形成飞行控制与动力输出平台；下层碳板则集中布置轮组、舵机驱动板与机载计算机，构成攀墙执行与数据处理模块。这种分层结构使各模块分工明确、布线清晰，并通过重心下置设计进一步提升贴壁运行时的稳定性，避免侧翻或打滑现象。
22、（6）整机控制系统设计充分考虑拓展需求，具备标准接口与模块化结构，可适配多种任务载荷，如视觉识别相机、红外传感器、机械臂等。配合下层碳板上的机载计算机与独立舵机驱动板，系统可实现路径自主规划、姿态实时反馈与自主任务执行。相较于传统壁面机器人，本发明平台在智能化水平上具备明显提升，满足复杂环境中多任务同时执行的需求。
23、（7）本发明集飞行、壁面附着、贴壁移动于一体，可在飞行状态与壁面作业状态之间平稳过渡。相较于只能飞行或只能爬壁的单一功能平台，该平台适用于多场景跨介质作业，特别适用于城市高层结构检查、电力塔架维护、仓储设施盘点、灾后环境侦测等场景，显著提升作业效率与人员安全性。