CN103754359A - 多轴飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多轴飞行器，包括支架以及安装于所述支架上的驱动系统，所述驱动系统包括：一电机；多个旋翼，所述电机通过同步传动机构驱动所述多个旋翼同步进行转动，所述同步传动机构包括齿轮。本发明的无人飞行器设置有一个电机，并通过该电机驱动所有的旋翼同步进行转动，由于仅设置一个电机，成本低，重量轻；而且相对于多个电机，一个电机所产生的高频振动对航拍清晰度的影响得到较大的削弱；另外，通过一个电机同时驱动所有旋翼进行转动，同步性容易控制。

Description

多轴飞行器

技术领域

本申请属于航拍领域，特别是涉及一种多轴飞行器。

背景技术

无人飞行器具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高的特点，可广泛应用于航拍、监测、搜救、资源勘查等领域。

现有技术方案是通过每个螺旋桨单独用电动机驱动的，航空无刷电机由于其工作原理导致无法让所有电机的转速保持一致，而现有的制造工艺让各个电机的转速差异更大。现有的技术方案中，倘若全部电机转速一致或者差异很小，非常有利于当前使用的各类飞行控制软件来对其进行控制，此时整机的电能利用效率最高。倘若各个电机的转速差异很大，就会加重飞行控制软件的负担，因为它要让一个天生就非常不稳定的飞行平台保持稳定。虽然这样也能飞行，但是如果配合各种不同的机动动作，飞控将进行非常频繁的各个电机转速控制，加快整机的电能消耗速度。

发明内容

本发明的目的提供一种无人飞行器，解决现有技术中无人飞行器重量大、航拍不清晰、电力消耗快、以及旋翼同步性难控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请提供一种多轴飞行器，包括支架以及安装于所述支架上的驱动系统，所述驱动系统包括：

一电机；

多个旋翼，所述电机通过同步传动机构驱动所述多个旋翼同步进行转动，所述同步传动机构包括齿轮。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述同步传动机构包括可被所述电机驱动转动的主轴，所述多个旋翼对称分布于所述主轴的两侧，所述主轴和每个旋翼之间分别连接有第一传动机构，所述主轴和电机之间连接有第二传动机构。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述第一传动机构为同步传动皮带，所述主轴和旋翼上分别固定有第一同步齿轮和第二同步齿轮，所述同步传动皮带的两端分别套设于所述第一同步齿轮和第二同步齿轮上，所述同步传动皮带的内表面设有齿槽，所述第一同步齿轮和第二同步齿轮的外表面分别设有与所述同步传动皮带内表面相啮合的齿槽。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述第一传动机构为同步传动轴，所述同步传动轴的两端分别固定有第三同步齿轮和第四同步齿轮，所述主轴和旋翼上分别固定有第五同步齿轮和第六同步齿轮，所述第三同步齿轮和第六同步齿轮表面设有相啮合的齿槽，所述第四同步齿轮和第五同步齿轮表面设有相啮合的齿槽。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述第二传动机构包括第七同步齿轮和第八同步齿轮，所述第七同步齿轮固定于所述电机的输出轴上，所述第八同步齿轮固定于所述主轴上，所述第七同步齿轮和第八同步齿轮设有相啮合的齿槽。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述第二传动机构包括第九同步齿轮、第十同步齿轮以及同步驱动皮带，所述第九同步齿轮固定于所述电机的输出轴上，所述第十同步齿轮固定于所述主轴上，所述同步驱动皮带的两端分别套设于所述第九同步齿轮和第十同步齿轮上，所述同步驱动皮带的内表面设有齿槽，所述第九同步齿轮和第十同步齿轮的外表面分别设有与所述同步驱动皮带内表面相啮合的齿槽。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述支架包括平行设置的第一侧杆和第二侧杆，以及固定于所述第一侧杆和第二侧杆之间的主杆，所述主杆的两端分别固定于所述第一侧杆和第二侧杆的中部，所述驱动系统包括四个旋翼，该四个旋翼分别安装于所述第一侧杆和第二侧杆的四个端部。

优选的，在上述的多轴飞行器中，所述主轴设于所述主杆内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的多轴飞行器设置有一个电机，并通过该电机驱动所有的旋翼同步进行转动，由于仅设置一个电机，成本低，重量轻；而且相对于多个电机，一个电机所产生的高频振动对航拍清晰度的影响得到较大的削弱；另外，通过一个电机同时驱动所有旋翼进行转动，各旋翼同步性几乎完全一致。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明第一实施例中无人飞行器的立体示意图；

图2所示为本发明第一实施例中无人飞行器的爆炸示意图；

图3所示为本发明第二实施例中无人飞行器的爆炸示意图；

图4所示为本发明第三实施例中无人飞行器的爆炸示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参图1和图2所示，本发明第一实施例中，多轴飞行器包括支架10以及安装于支架上的驱动系统20。

支架10为一支撑平台，其下方可以固定有起落架、航拍云台等，其上方可以承载电源、电路板等部件。

支架包括平行设置的第一侧杆11和第二侧杆12，第一侧杆11和第二侧杆12是两根长度相同、直径相同的空心圆杆。第一侧杆11和第二侧杆12之间固定有主杆13，主杆13为一空心圆杆，其两端分别固定于第一侧杆11和第二侧杆12的中间位置，且主杆13优选垂直于第一侧杆11和第二侧杆12。

在其他实施例中，主杆13也可以不垂直于第一侧杆11和第二侧杆12。第一侧杆11、第二侧杆12以及主杆的材质优选为碳纤维，易于想到的是，在满足支撑强度的前提下，第一侧杆11、第二侧杆12以及主杆13可以采用其他材质，越轻越好。

上述的支架，由于仅仅采用三根圆杆进行固定，结构简单，而且最大化的降低了重量。

驱动系统20包括四个旋翼21，该四个旋翼21分别转动设于第一侧杆11和第二侧杆12的四个端部。

驱动系统20还包括一电机22、第一同步齿轮23、第二同步齿轮24、第七同步齿轮25、第八同步齿轮26、主轴27以及同步传动皮带28。其中，四个旋翼21对称分布于主轴27的两侧，主轴27为一根圆杆，其沿主杆13的轴线方向设于主杆13内。第一同步齿轮23套设固定于主轴27上，第二同步齿轮24固定于旋翼21的下方，第七同步齿轮25固定于电机22的输出轴上，第八同步齿轮26固定于主轴27上，且位于第七同步齿轮25的正下方，同步传动皮带28的两端分别套设于第一同步齿轮23和第二同步齿轮24上。电机22通过转动可以直接驱动第七同步齿轮25进行转动，第七同步齿轮25和第八同步齿轮26的接触面上设有相啮合的齿槽，第七同步齿轮25转动可以带动第八同步齿轮26进行转动，第八同步齿轮26进而带动主轴27进行转动，同步传动皮带28的内表面设有齿槽，第一同步齿轮23和第二同步齿轮24的外表面分别设有与同步传动皮带28内表面相啮合的齿槽，主轴27可以将驱动力通过四个同步传动皮带28同步传递至四个第二同步齿轮24，第二同步齿轮24转动进而可带动旋翼21进行转动。

本发明通过一个电机将驱动力输出至主轴，并控制主轴的转动，主轴通过四个同步传动皮带进一步将动力输出至四个旋翼。由此可以想到，本发明的技术方案同样可以适用于具有其他数量旋翼的飞行器，主轴上可以依据旋翼的数量，对应设有相同数目的同步齿轮，例如：可以在主轴的中部增加两个同步齿轮，同时，主杆的中部位置可以垂直固定一圆杆，该圆杆的两端分别转动设置一旋翼，如此，主轴可以同时驱动六个旋翼进行同步转动。

综上所述，本发明的多轴飞行器设置有一个电机，并通过该电机驱动所有的旋翼同步进行转动，具有如下优点：

1、飞控系统不用再为了控制整机的姿态和动作而频繁改变各电机的转速，节省了整机的电力消耗，延迟了续航时间；

2、降低了对飞控软件的性能要求，使得多轴飞行器的飞控软件开发和使用成本降低很多；

3、单电机驱动的变距多轴飞行器在发生诸如坠毁时成本低，现有技术方案是每个电机通过硬连接每个螺旋桨，一旦坠毁时螺旋桨由于高转速惯性碰到任何物体即刻损坏，同时会进一步损毁与螺旋桨硬连接的各个电机，这样整机在修复过程中更换的零配件的成本将大大增加

另外，本发明实施例中，部分采用齿轮驱动的方式，采用齿轮精准效率高，可以传动大载荷大扭力，而且寿命高。

实施例2

参图3所示，在本发明第二实施例中，主轴和旋翼之间设有同步传动轴30，同步传动轴30为一圆杆，其两端分别固定有第三同步齿轮31和第四同步齿轮32，主轴上固定有第五同步齿轮33，旋翼的下方固定有第六同步齿轮34，第三同步齿轮31和第六同步齿轮34表面设有相啮合的齿槽，第四同步齿轮32和第五同步齿轮33表面设有相啮合的齿槽。第五同步齿轮33可驱动位于其两侧的两个第四同步齿轮32同时进行转动。

本实施例中其他结构与第一实施例相同，不再赘述。与第一实施例相比，第二实施例采用了全齿轮驱动方式。

实施例3

参图4所示，在本发明第三实施例中，电机和主轴之间设有第九同步齿轮41、第十同步齿轮42和同步驱动皮带43。其中，第九同步齿轮41固定于电机的输出轴上，第十同步齿轮42固定于主轴上，同步驱动皮带43的两端分别套设于第九同步齿轮41和第十同步齿轮42的外侧，同步驱动皮带43的内表面设有齿槽，第九同步齿轮41和第十同步齿轮42的外表面分别设有与同步驱动皮带43内表面相啮合的齿槽。

电机转动可以直接驱动第九同步齿轮41进行转动，第九同步齿轮41通过同步驱动皮带43带动第十同步齿轮42进行转动，第十同步齿轮42转动进而可带动主轴进行转动。

主轴和旋翼之间设有同步传动轴，其结构及其作动原理与实施例2相同，本实施例不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种多轴飞行器，其特征在于，包括支架以及安装于所述支架上的驱动系统，所述驱动系统包括：

一电机；

多个旋翼，所述电机通过同步传动机构驱动所述多个旋翼同步进行转动，所述同步传动机构包括齿轮。

2.根据权利要求1所述的多轴飞行器，其特征在于：所述同步传动机构包括可被所述电机驱动转动的主轴，所述多个旋翼对称分布于所述主轴的两侧，所述主轴和每个旋翼之间分别连接有第一传动机构，所述主轴和电机之间连接有第二传动机构。

3.根据权利要求2所述的多轴飞行器，其特征在于：所述第一传动机构为同步传动皮带，所述主轴和旋翼上分别固定有第一同步齿轮和第二同步齿轮，所述同步传动皮带的两端分别套设于所述第一同步齿轮和第二同步齿轮上，所述同步传动皮带的内表面设有齿槽，所述第一同步齿轮和第二同步齿轮的外表面分别设有与所述同步传动皮带内表面相啮合的齿槽。

4.根据权利要求2所述的多轴飞行器，其特征在于：所述第一传动机构为同步传动轴，所述同步传动轴的两端分别固定有第三同步齿轮和第四同步齿轮，所述主轴和旋翼上分别固定有第五同步齿轮和第六同步齿轮，所述第三同步齿轮和第六同步齿轮表面设有相啮合的齿槽，所述第四同步齿轮和第五同步齿轮表面设有相啮合的齿槽。

5.根据权利要求2所述的多轴飞行器，其特征在于：所述第二传动机构包括第七同步齿轮和第八同步齿轮，所述第七同步齿轮固定于所述电机的输出轴上，所述第八同步齿轮固定于所述主轴上，所述第七同步齿轮和第八同步齿轮设有相啮合的齿槽。

6.根据权利要求2所述的多轴飞行器，其特征在于：所述第二传动机构包括第九同步齿轮、第十同步齿轮以及同步驱动皮带，所述第九同步齿轮固定于所述电机的输出轴上，所述第十同步齿轮固定于所述主轴上，所述同步驱动皮带的两端分别套设于所述第九同步齿轮和第十同步齿轮上，所述同步驱动皮带的内表面设有齿槽，所述第九同步齿轮和第十同步齿轮的外表面分别设有与所述同步驱动皮带内表面相啮合的齿槽。

7.根据权利要求2所述的多轴飞行器，其特征在于：所述支架包括平行设置的第一侧杆和第二侧杆，以及固定于所述第一侧杆和第二侧杆之间的主杆，所述主杆的两端分别固定于所述第一侧杆和第二侧杆的中部，所述驱动系统包括四个旋翼，该四个旋翼分别安装于所述第一侧杆和第二侧杆的四个端部。

8.根据权利要求7所述的多轴飞行器，其特征在于：所述主轴设于所述主杆内。

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