CN106628154A - 一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，包括机身、动力机构、主旋翼和多个副旋翼，动力机构带动主旋翼和多个副旋翼转动，主旋翼的旋转平面为水平面；还包括连接件，多个副旋翼的机臂均匀固定安装于连接件的外侧面，且多个副旋翼机臂的中心线位于同一个平面内；连接件可转动地安装于机身，使得副旋翼和机臂能够在竖直面内转动。主旋翼的转动为无人机的升空和悬浮提供动力，当需要转向时，控制各个副旋翼的转速变化，使各个副旋翼产生不同的推力，由于连接件可转动地安装于机身，副旋翼在空气反作用力下带动连接件在竖直面内转动，机臂所在的平面倾斜，完成转向，而机身和主旋翼始终保持水平，避免了机身倾斜，使机身一直保持平稳的飞行。
Description
技术领域
本发明属于无人机领域，尤其是一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机。
背景技术
目前，无人机已经较成熟地应用于多个领域，起到了重要的作用。现有的多旋翼无人机有多种形式，如申请号为201520895185.7的实用新型专利提供了一种多旋翼无人机混合动力系统，包括主旋翼和多个副旋翼，主旋翼提供无人机的升降，副旋翼控制无人机的飞行姿态，如加速、减速、转向等。转向时，通过改变各个副旋翼的转速，产生不同大小的推力，无人机受力不平衡而改变飞行方向。由于这种无人机在转向时，主旋翼的旋转平面和机身会产生一定的倾斜，影响无人机飞行的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行控制灵活、飞行稳定性更好的多旋翼无人机。
本发明的目的是这样实现的：一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，包括机身、动力机构、主旋翼和多个副旋翼，所述动力机构带动主旋翼和多个副旋翼转动，
所述主旋翼的旋转平面为水平面；
还包括连接件，多个副旋翼的机臂均匀固定安装于连接件的外侧面，且多个副旋翼机臂的中心线位于同一个平面内；所述连接件可转动地安装于机身，使得副旋翼和机臂能够在竖直面内转动。
进一步地，所述动力机构包括油动力发动机和蓄电池，所述主旋翼与油动力发动机传动连接，所述副旋翼的机臂上设置有电机，所述副旋翼与电机传动连接，所述电机与蓄电池电连接。
进一步地，所述主旋翼包括同轴安装的正转主旋翼和反转主旋翼，所述正转主旋翼和反转主旋翼通过差速变速器与油动力发动机相连。
进一步地，所述差速变速器包括壳体、输入轴、主动轮、差动轮、被动轮、第一输出轴和第二输出轴，所述主动轮和被动轮水平设置，所述输入轴的一端与油动力发动机相连，另一端与主动轮固定连接，所述差动轮通过轴承安装于壳体，所述差动轮设置于主动轮与被动轮之间并与主动轮与被动轮啮合，所述第二输出轴与被动轮固定连接且设置有中心孔，所述第一输出轴与主动轮固定连接且依次穿过被动轮和第二输出轴的中心孔，所述正转主旋翼固定安装于第一输出轴，反转主旋翼固定安装于第二输出轴。
进一步地，所述油动力发动机侧面设置有舵机，所述舵机连接有曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与机臂相连接。
进一步地，所述油动力发动机与蓄电池相连，用于为蓄电池充电。
进一步地，所述蓄电池可拆卸地安装于机身。
进一步地，所述连接件为万向节。
进一步地，所述副旋翼的数量为4个、6个或8个。
本发明的有益效果是：主旋翼的转动为无人机的升空和悬浮提供动力，主旋翼的旋转平面为水平面，保证机身水平；多个副旋翼均匀地安装于连接件的周围，当需要转向时，控制各个副旋翼的转速变化，使各个副旋翼产生不同的推力，由于连接件可转动地安装于机身，副旋翼在空气反作用力下带动连接件在竖直面内转动，多个机臂所在的平面倾斜，与水平面之间具有一定的夹角，完成转向，而机身和主旋翼始终保持水平，避免了机身倾斜，使机身一直保持平稳的飞行。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是差速变速器的示意图。
附图标记：1—机身；2—主旋翼；21—正转主旋翼；22—反转主旋翼；3—副旋翼；4—连接件；5—机臂；6—油动力发动机；7—蓄电池；8—电机；9—差速变速器；91—壳体；92—输入轴；93—主动轮；94—差动轮；95—被动轮；96—第一输出轴；97—第二输出轴；10—舵机；11—曲柄连杆机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的多旋翼无人机，包括机身1、动力机构、主旋翼2和多个副旋翼3，所述动力机构带动主旋翼2和多个副旋翼3转动，
所述主旋翼2的旋转平面为水平面；
还包括连接件4，多个副旋翼3的机臂5周向均布固定安装于连接件4的外侧面，且多个副旋翼3机臂5的中心线位于同一个平面内；所述连接件4可转动地安装于机身1，使得副旋翼3和机臂5能够在竖直面内转动。
机身1采用现有无人机的常用结构，包含控制系统以及执行任务的执行机构，还可设置起落架等。主旋翼2设置于机身1的顶部中心处，其转动时产生推力，推动机身1整体上升或悬浮在空中。连接件4也设置于机身1的中心处，使副旋翼3均匀地设置在机身1的周围，以便于准确地控制机身1的飞行姿态。通过改变副旋翼3的转速，能够实现机身1的加速、减速或者转向飞行。连接件4可转动地安装于机身1，即连接件4能够绕连接件4与机身1的连接点向前、向后、向左、向右自由转动。在转向时，控制各个副旋翼3的转速变化，副旋翼3产生的推力变化，各个副旋翼3的转速不同时，副旋翼3受力不平衡，机臂5产生倾斜，现有技术中，机臂5与机身1固定连接，会带动机身1整体同步倾斜，但本发明采用可转动的连接件4安装机臂5，使得机臂5带动连接件4转动，机臂5倾斜，而机身1和主旋翼2保持水平，使机身1保持稳定的飞行。
主旋翼2转动产生的推力要大于或等于无人机整体的重力，需要消耗较多的能量，而副旋翼3转动产生的推力用于无人机的减速、加速和转向，只需要较小的推力即可，因此，副旋翼3消耗的能量较少，本发明可采用单一的动力机构，如电池或发动机，但主旋翼2和副旋翼3的转速不同，需要分别控制，如果采用电池作为动力机构，则续航能力差，如果采用发动机作为动力机构，则需要多个额外的传动机构与副旋翼3相连，增加了无人机的重量，构造更加复杂，不利于制造和检修。因此，所述动力机构包括油动力发动机6和蓄电池7，所述主旋翼2与油动力发动机6传动连接，所述副旋翼3的机臂5上设置有电机8，所述副旋翼3与电机8传动连接，所述电机8与蓄电池7电连接。蓄电池7为电机8提供电能，使电机8转动。油动力发动机6能够提供足够的能量，有利于保证续航能力，由于副旋翼3需要的能量较少，采用一般的蓄电池7即可满足需求，油动力发动机6和蓄电池7结合使用，不仅能够大幅度提高续航能力，还能够简化无人机的机构，降低制造和维护成本，方便对副旋翼3的控制。
主旋翼2在转动时不仅会产生向下的推力，还能够产生水平方向的推力，不利于对无人机飞行状态的控制，因此，所述主旋翼2包括同轴安装的正转主旋翼21和反转主旋翼22，所述正转主旋翼21和反转主旋翼22通过差速变速器9与油动力发动机6相连。正转主旋翼21和反转主旋翼22的转动方向相反，转速相同，水平方向上的力相互抵消，有利于机身1保持平衡。
所述差速变速器9包括壳体91、输入轴92、主动轮93、差动轮94、被动轮95、第一输出轴96和第二输出轴97，所述主动轮93和被动轮95水平设置，所述输入轴92的一端与油动力发动机6相连，另一端与主动轮93固定连接，所述差动轮94通过轴承安装于壳体91，所述差动轮94设置于主动轮93与被动轮95之间并与主动轮93与被动轮95啮合，所述第二输出轴97与被动轮95固定连接且设置有中心孔，所述第一输出轴96与主动轮93固定连接且依次穿过被动轮95和第二输出轴97的中心孔，所述正转主旋翼21固定安装于第一输出轴96，反转主旋翼22固定安装于第二输出轴97。主动轮93、差动轮94、被动轮95均为锥齿轮。输入轴92与油动力发动机6的输出轴相连，用于带动输入轴92转动，输入轴92带动主动轮93转动，主动轮93带动第一输出轴96和差动轮94转动，第一输出轴96带动正转主旋翼21转动，差动轮94带动被动轮95转动，被动轮95带动第二输出轴97转动，第二输出轴97带动反转主旋翼22转动。由于差动轮94通过轴承安装于壳体91，使得差动轮94只能够自传，不能够在主动轮93和被动轮95之间公转，保证了主动轮93和被动轮95的转速一致。
所述油动力发动机6侧面设置有舵机10，所述舵机10连接有曲柄连杆机构11，所述曲柄连杆机构11与机臂5相连接。舵机10可接受控制信号，再控制曲柄连杆机构11带动机臂5转动，改变机臂5与水平面之间的夹角，以便于实现更加快速地调整飞行姿态。
所述油动力发动机6与蓄电池7相连，用于为蓄电池7充电，能够进一步地提高续航能力。
所述蓄电池7可拆卸地安装于机身1，以便于充电或更换新的蓄电池7。
连接件4可以是任意与机身1铰接的连接结构，优选的，所述连接件4为万向节。
优选的，所述副旋翼3的数量为4个、6个或8个。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，包括机身（1）、动力机构、主旋翼（2）和多个副旋翼（3），所述动力机构带动主旋翼（2）和多个副旋翼（3）转动，其特征在于：
所述主旋翼（2）的旋转平面为水平面；
还包括连接件（4），多个副旋翼（3）的机臂（5）固定安装于连接件（4）的外侧面，且多个副旋翼（3）机臂（5）的中心线位于同一个平面内；所述连接件（4）可转动地安装于机身（1），使得副旋翼（3）和机臂（5）能够在竖直面内转动。
2.根据权利要求1所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述动力机构包括油动力发动机（6）和蓄电池（7），所述主旋翼（2）与油动力发动机（6）传动连接，所述副旋翼（3）的机臂（5）上设置有电机（8），所述副旋翼（3）与电机（8）传动连接，所述电机（8）与蓄电池（7）电连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述主旋翼（2）包括同轴安装的正转主旋翼（21）和反转主旋翼（22），所述正转主旋翼（21）和反转主旋翼（22）通过差速变速器（9）与油动力发动机（6）相连。
4.根据权利要求3所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述差速变速器（9）包括壳体（91）、输入轴（92）、主动轮（93）、差动轮（94）、被动轮（95）、第一输出轴（96）和第二输出轴（97），所述主动轮（93）和被动轮（95）水平设置，所述输入轴（92）的一端与油动力发动机（6）相连，另一端与主动轮（93）固定连接，所述差动轮（94）通过轴承安装于壳体（91），所述差动轮（94）设置于主动轮（93）与被动轮（95）之间并与主动轮（93）与被动轮（95）啮合，所述第二输出轴（97）与被动轮（95）固定连接且设置有中心孔，所述第一输出轴（96）与主动轮（93）固定连接且依次穿过被动轮（95）和第二输出轴（97）的中心孔，所述正转主旋翼（21）固定安装于第一输出轴（96），反转主旋翼（22）固定安装于第二输出轴（97）。
5.根据权利要求2所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述油动力发动机（6）侧面设置有舵机（10），所述舵机（10）连接有曲柄连杆机构（11），所述曲柄连杆机构（11）与机臂（5）相连接。
6.根据权利要求2所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述油动力发动机（6）与蓄电池（7）相连，用于为蓄电池（7）充电。
7.根据权利要求2所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述蓄电池（7）可拆卸地安装于机身（1）。
8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述连接件（4）为万向节。
9.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的一种具有双旋翼系统的多旋翼无人机，其特征在于：所述副旋翼（3）的数量为4个、6个或8个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170510 |