CN104943858A - 多功能共轴双旋翼四轴飞行器 - Google Patents

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梁超
梁浩
何华光
陈威琦
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广西大学
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Abstract

本发明公开了多功能共轴双旋翼四轴飞行器,机体上有四个支撑臂,每个支撑臂端部均有驱动装置,驱动装置包括固定座,固定座内分别安装第三电机和第四电机,固定座上有共轴的第一转动轴和第二转动轴,第一转动轴套在第二转动轴外,第一转动轴顶部安装第一旋翼,第二转动轴顶部安装第二旋翼,第一旋翼和第二旋翼旋转方向相反,第三电机的输出连接第一转动轴,第四电机的输出连接第二转动轴;飞行器上还集成多功能系统。本发明的飞行器采用共轴双旋翼简化控制系统,提高负载能力;采用太阳能发电和无线充电,实现超强续航,增大飞行距离;集成多种功能,提高利用率。

Description

多功能共轴双旋翼四轴飞行器
技术领域
[0001] 本发明属于飞行器技术领域,特别是多功能共轴双旋翼四轴飞行器。
背景技术
[0002] 四轴飞行器是一种最为常见的多旋翼飞行器,与单旋翼飞行器相比,它可以采用更小的驱动电机,另外,它是一个四个输入、六输出的欠驱动系统,通过设计飞行控制算法,把四轴飞行器控制得很好。
[0003] 现有的四轴飞行器在使用时还存在以下问题:
[0004] 1、飞行控制系统复杂导致算法复杂,操作控制困难。
[0005] 2、负载能力小,难以满足多功能飞行器的带载需求。
[0006] 3、续航能力差,飞行距离短。
[0007] 4、功能较为单一,如只能进行航拍或只能进行导航等,不能满足在恶劣环境或工况下的多功能需要。
发明内容
[0008] 为解决现有技术中的不足,本发明提供多功能共轴双旋翼四轴飞行器,采用共轴双旋翼简化控制系统,提高负载能力;采用太阳能发电和无线充电,实现超强续航,增大飞行距离;集成多种功能,提高利用率。
[0009] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0010]多功能共轴双旋翼四轴飞行器,包括机体及机体内的控制系统,所述机体上有四个支撑臂,每个支撑臂端部均有驱动装置,所述驱动装置包括固定座,固定座内分别安装第三电机和第四电机,固定座上有共轴的第一转动轴和第二转动轴,所述第二转动轴套在第一转动轴外,第一转动轴顶部安装第一旋翼,第二转动轴顶部安装第二旋翼,第一旋翼和第二旋翼旋转方向相反,第三电机的输出连接第二转动轴,第四电机的输出连接第一转动轴;
[0011] 所述控制系统包括核心处理器;
[0012] 所述机体上有多功能系统,包括分别与核心处理器连接的测距模块、空运系统、摄像机、入网许可用户系统、定位系统、温度检测模块、应急通信系统、防跟踪干扰系统、太阳能发电装置和无线充电装置;
[0013] 太阳能发电装置和无线充电装置分别与高能电池连接,无线充电装置与基站无线连接。
[0014] 所述四个支撑臂中有两个支撑臂为可折转支撑臂,可折转支撑臂由支撑端和支撑杆组成,支撑端一端固定连接机体,另一端与支撑杆可折转连接;两个可折转支撑臂的折转分别由第一电机和第二电机控制。
[0015] 所述测距模块为超声波测距模块或激光测距模块。
[0016] 所述空运系统为起吊装置。
[0017] 所述入网许可用户系统包括无线网卡,通过无线连接基站的服务器。
[0018] 所述定位系统采用GPRS或GPS或基站或卫星中的一种或多种实现定位功能。
[0019] 所述应急通信系统连接天线,用于移动通信中继。
[0020] 所述防跟踪干扰系统为防干扰器,通过天线发射干扰信号。
[0021] 对比现有技术,本发明的有益效果在于:
[0022] 1、本发明采用共轴双旋翼,共轴双旋翼分别由双电机提供旋转动力,四轴共八个旋翼产生升力,能够产生更大的升力,有效提高飞行器带载能力;同时简化飞行控制系统。
[0023] 2、采用太阳能发电及无线充电给高能电池充电,提高续航能力,实现长距离、长时间飞行;
[0024] 3、本发明的飞行器集成了测距、拍摄、定位导航、温度检测、互联网和运输功能,适用于抢险救灾、恶劣环境甚至军事,提高了飞行器的利用率。
附图说明
[0025] 图1是本发明飞行器结构示意图。
[0026] 图2是图1的俯视示意图;
[0027] 图3是本发明飞行器的多功能系统框图。
[0028] 图中:1、机体;2、支撑臂;4、支撑端;6、第一电机;7、第二电机;8、支撑杆;10、第一旋翼;11、第二旋翼;12、第一转轴;13、第二转轴;14、固定座;15、第三电机;16、第四电机;17、机脚杆;18、机脚;20、太阳能发电装置;21、无线充电装置;22、应急通信系统;23、天线;24、测距模块;25、核心处理器;26、高能电池;27、空运系统;28、摄像机;29、入网许可用户系统;30、定位系统;31、防跟踪干扰系统;32、温度检测模块,33、基站。
具体实施方式
[0029] 结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030] 如图1和图2所示,多功能共轴双旋翼四轴飞行器,包括机体I及机体I内的控制系统,所述机体I上有四个等长的支撑臂,相邻两个支撑臂之间夹角为90度,每个支撑臂端部均有连接控制系统的驱动装置,所述驱动装置包括固定座14,固定座14内分别安装第三电机15和第四电机16,固定座14上有共轴的第一转动轴12和第二转动轴13,所述第二转动轴12套在第一转动轴13外,第一转动轴12顶部安装第一旋翼10,第二转动轴13顶部安装第二旋翼11,第一旋翼10和第二旋翼11旋转方向相反,第三电机15的输出连接第二转动轴13,第四电机16的输出连接第一转动轴12 ;机脚杆17和机脚18用于飞行器降落使用。同一支撑臂上采用双电机提供旋转动力,并且四个支撑臂共八个旋翼产生升力,在相同体积的飞行器中能够产生更大的升力,有效提高飞行器带载能力。
[0031] 所述控制系统包括核心处理器25 ;
[0032] 如图3所示,所述机体上有多功能系统,包括分别与核心处理器25连接的测距模块24、空运系统27、摄像机28、入网许可用户系统29、定位系统30、温度检测模块32、应急通信系统22、防跟踪干扰系统31、太阳能发电装置20和无线充电装置21 ;
[0033] 太阳能发电装置20和无线充电装置21分别与高能电池26连接,无线充电装置21与基站33无线连接。
[0034] 所述四个支撑臂中有两个支撑臂为可折转支撑臂,该两个可折转支撑臂处于对角线上,可折转支撑臂由支撑端4和支撑杆8组成,支撑端4 一端固定连接机体1,另一端与支撑杆8可折转连接;两个可折转支撑臂的折转分别由第一电机6和第二电机7控制。两个可折转支撑臂用于改变机体I的朝向,实现机体顺时针或逆时针转动,机动性能好,有效增加飞行器的稳定性和操纵性。采用可折转支撑臂,产生扭矩的途径简单,简化飞行控制系统,利于简化飞行控制算法。
[0035] 所述测距模块24为超声波测距模块或激光测距模块。
[0036] 所述空运系统27为起吊装置,能够实现物体的起吊及空运。
[0037] 摄像机28用于采集图像,实现图像识别、避障和视频录制功能。
[0038] 所述入网许可用户系统29包括无线网卡,通过无线连接基站的服务器,接入互联网。
[0039] 所述定位系统30采用GPRS或GPS或基站33或卫星中的一种或多种实现定位功能,实现定位跟踪或导航。
[0040] 所述应急通信系统22连接天线23,用于移动通信中继。
[0041] 所述防跟踪干扰系统31为防干扰器,通过天线23发射干扰信号。

Claims (8)

1.多功能共轴双旋翼四轴飞行器,包括机体(I)及机体(I)内的控制系统,其特征在于:所述机体(I)上有四个支撑臂,每个支撑臂端部均有驱动装置,所述驱动装置包括固定座(14),固定座(14)内分别安装第三电机(15)和第四电机(16),固定座(14)上有共轴的第一转动轴(12)和第二转动轴(13),所述第二转动轴(13)套在第一转动轴(12)外,第一转动轴(12)顶部安装第一旋翼(10),第二转动轴(13)顶部安装第二旋翼(11),第一旋翼(10)和第二旋翼(11)旋转方向相反,第三电机(15)的输出连接第二转动轴(13),第四电机(16)的输出连接第一转动轴(12); 所述控制系统包括核心处理器(25); 所述机体(I)上有多功能系统,包括分别与核心处理器(25)连接的测距模块(24)、空运系统(27)、摄像机(28)、入网许可用户系统(29)、定位系统(30)、温度检测模块(32)、应急通信系统(22)、防跟踪干扰系统(31)、太阳能发电装置(20)和无线充电装置(21); 太阳能发电装置(20)和无线充电装置(21)分别与高能电池(26)连接,无线充电装置与基站(33)无线连接。
2.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述四个支撑臂中有两个支撑臂为可折转支撑臂,可折转支撑臂由支撑端(4)和支撑杆(8)组成,支撑端(4) 一端固定连接机体(I),另一端与支撑杆(8)可折转连接;两个可折转支撑臂的折转分别由第一电机(6)和第二电机(7)控制。
3.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述测距模块(24)为超声波测距模块或激光测距模块。
4.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述空运系统(27)为起吊装置。
5.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述入网许可用户系统(29)包括无线网卡,通过无线连接基站的服务器。
6.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述定位系统(30)采用GPRS或GPS或基站(33)或卫星中的一种或多种实现定位功能。
7.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述应急通信系统(22)连接天线(23),用于移动通信中继。
8.根据权利要求1所述的多功能共轴双旋翼四轴飞行器,其特征在于:所述防跟踪干扰系统(31)为防干扰器,通过天线(23)发射干扰信号。
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