多旋翼飞行器的制造方法_2

文档序号:9111248阅读:来源:国知局
的调整响应速度能大大提高,使得飞行器能采用大电机和 大螺旋桨来提高效率,同时能避免大电机和大螺旋桨带来的操控性下降的问题,使得稳定 性,机动性得以提高,而且尽量减少电机的转速变化的频率,强度和时间,降低因此产生的 额外电耗,使得同样电池容量的飞行器实际使用时间提高。再因为载重的提高,可以装备更 大容量的电池,可以使得飞行器的使用时间进一步大大增加。这种新颖的结构并不会对飞 行器的成本、现有结构、电路设计以及飞行的安全性造成负面影响。
[0024] 本实用新型采用如下技术方案:
[0025] -种多旋翼飞行器,包括多个螺旋桨以及多个电机,每个电机驱动相应一个螺旋 桨,还包括多个位移电机,每一位移电机与相应的一组螺旋桨和电机传动连接用于改变各 个螺旋桨之间的相对位置。
[0026] 在一些实施例中,包括机身以及设置在机身上的支撑臂,所述电机可移动地设置 在支撑臂上。
[0027] 在一些实施例中,所述位移电机设置在支撑臂或机身上,并与相应的一个电机传 动连接,用于改变各个电机之间的相对位置,进而改变各个螺旋桨之间的相对位置。
[0028] 在一些实施例中,所述电机与位移电机通过拉杆、拉索、滑轮或齿轮等传动连接。
[0029] 在一些实施例中,所述电机通过滑轨或滚轴等可移动的设置在支撑臂上。
[0030] 在一些实施例中,还包括用于调节电机转速的电子调节器。
[0031] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:本实用新型改变控制力矩变化的 过程,由现有飞行器单纯的只调节拉力大小(螺旋桨的转速)来控制力矩变化,加入调节力 臂长短的变化(螺旋桨之间的相对位置)来控制力矩的变化,能最大程度上提高飞行器的 操控性,同时整体提高飞行器的其他各个方面的性能。 【【附图说明】】
[0032] 图1是本实用新型实施例提供的一种多旋翼飞行器的结构示意图;
[0033] 图2是图1中所示多旋翼飞行器的一种飞行姿态控制示意图;
[0034] 图3是图1中所示多旋翼飞行器的另一种飞行姿态控制示意图;
[0035] 图4是图1中所示多旋翼飞行器的又一种飞行姿态控制示意图。 【【具体实施方式】】
[0036] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施 例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0037] 此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之 间未构成冲突就可以相互组合。本实用新型所指的电机,是指转动螺旋桨用的直流无刷电 机,也可以是其他类型的用于带动螺旋桨的电机;本实用新型所指的位移电机,是指让电机 产生位移的电机,可以是步进电机或者伺服电机,也可以是其他类型的电机;本实用新型所 指的轴距,是指中心对称的电机的轴心距离;本实用新型所指的多旋翼飞行器,包含4、6、8 旋翼飞行器在内的飞行器;本实用新型所指的电调,是指用于调节电机转速的电子调速器; 本实用新型所指的拉力,是指电机产生的电机轴方向的力;本实用新型所指的升力,是指拉 力在垂直方向的分力;本实用新型所指的效率,是指做的单位功产生的拉力,其单位为G/ I
[0038] 根据现有飞行器的操控性原理,电调调节电流导致电机的转速发生变化,最终导 致特定方向的拉力变化,导致力矩发生变化,从而进行飞行姿态的调整。
[0039] 力矩的公式如下:力矩=拉力X力臂(矢量合)
[0040] 可知,拉力的变化可以导致力矩变化,而力臂的变化,同样可以导致力矩的变化。 本实用新型通过结构设计的革新,再结合利用飞控软件实现力臂的迅速变化,来进行力矩 的调控,这种调控相对传统的飞行器通过飞控软件实现拉力的变化来调控力矩而言,更加 省电而且响应速度更快,再配合电机的拉力的变化,最大程度的提高操控性,同时最大程度 降低电机转速变化的频率、强度和时间,从而节约电耗,实现本实用新型综合优化多旋翼飞 行器的全方面性能,克服现有的多旋翼飞行器在性能方面顾此失彼的缺陷。
[0041] 力臂的变化包括且不局限于各个电机轴(电机产生拉力的作用点)的水平、垂直 等方向的位置相对于多旋翼飞行器的机身的变化,也即可通过各种可行方法来实现电机位 置的改变,例如使电机相对多旋翼飞行器的机身发生伸缩、升降、平移等方式的位移变化。
[0042] 图1为本实用新型一实施例所提供的多旋翼飞行器的结构示意。该多旋翼飞行器 为4旋翼,包括四个电机AUA2、A3、A4,四个电机AUA2、A3、A4为各自连接的螺旋桨提供 旋转的动力。其中沿多旋翼飞行器的机身定义X轴、Y轴以及Z轴方向,建立坐标系。X轴、 Y轴定义的平面为机身所在的水平面,Z轴为垂直于水平面的纵轴。坐标系的原点为机身的 中心0点。
[0043] 该多旋翼飞行器的机身在X轴方向上设置支撑臂,在Y轴方向上设置另一支撑臂。 四个电机AUA2、A3、A4均设置在支撑臂上,且当多旋翼飞行器处于理想的平衡状态时,四 个电机Al、A2、A3、A4沿机身的中心0呈中心对称分布。其中,电机Al和A3设置在其中一 个支撑臂上,并且沿中心〇呈轴对称分布,电机Al和A3的转动方向相同。电机A2和A4设 置在其中另一个支撑臂上,并且沿中心〇呈轴对称分布,电机A2和A4的转动方向相同,并 与电机Al和A3的转动方向相反。
[0044] 电机AUA2、A3、A4可以在所在的支持臂上进行可控的位移,其移动的方向在本实 施例中为支撑臂所在的直线方向。
[0045] 本实施例中,电机AUA2、A3、A4的位移通过设置位移电机CUC2、C3、C4来实现, 位移电机Cl、C2、C3、C4以推拉或其他方式,将对应的电机Al、A2、A3、A4在支撑臂所在直线 方向进行既定方向的移动。位移电机CUC2、C3、C4也设置在相应的支撑臂上。位移电机 CUC2、C3、C4沿机身的中心0呈中心对称分布。位移电机Cl可以通过拉杆或其他方式和 电机Al相连。其他位移电机和电机的连接方式可采用相同方式达成。
[0046] 飞控软件通过位移电机的启停控制,来控制电机的位置的变化,从而产生力矩的 变化,进而调节飞行器的姿态。以下将结合其他附图对多旋翼飞行器的各种飞行状态的调 控过程作出说明。
[0047] 多旋翼飞行器水平面上的偏转转动:
[0048] 同时参考图2,飞控软件给出指令,位移电机Cl和C3启动,将电机Al和A3迅速往 外推动相同或不同的距离(本实施例暂定相同的距离),同时位移电机C2和C4启动,将电 机A2和A4迅速往内拉动相同或不同的距离(本实施例暂定相同的距离),这样电机Al和 A3在转速不变的情况下,以Z轴为转动轴的水平X轴方向力臂增大,力矩增大,电机A2和 A4在转速不变的情况下,以Z轴为转动轴的水平Y轴方向力臂减小,力矩减小,电机A1,A2, A3,A4自旋产生的水平面上的力矩不再平衡,将使得飞行器产生水平面上面的偏转转动,由 于电机转速不变,产生的升力不变,飞行器垂直方向Z轴不会产生位移。
[0049] 反方向的偏转转动操作过程同上,调整电机Al和A3为向内移动,电机A2和A4为 向外移动即可。
[0050] 多旋翼飞行器的X轴方向俯仰运动:
[0051] 参考图3,飞控软件给出指令,位移电机Cl和C3启动,将电机Al往内拉动一段距 离,将电机A3往外推相同的距离,Al和A3的相对轴距依然不变,位移电机C2和C4不启动, 保持电机A2和A4位置不变,同时所有的电机的转速
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