CN106697276A - 一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法，属于飞行器领域。它包括机身、传动机构和旋翼机构，还包括飞行控制装置和旋翼固定臂，其中，机身中心设有飞行控制装置，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂首端相连，旋翼固定臂末端与旋翼机构连接，所述的旋翼机构包括旋翼保护架，旋翼保护架与旋翼固定臂末端相连，所述的旋翼保护架包括支撑杆和弧形环，支撑杆的首端与所述旋翼固定臂的末端相连接，支撑杆的尾端与所述的弧形环的内表面相连接，同一旋翼保护架内的支撑杆呈对称结构，旋翼机构由电机驱动，电机的输出轴与旋翼机构的旋翼连接。它通过改变旋翼提供的力的方向从而可以使飞行器翻面后仍可以正常起飞。

Description

一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法。

背景技术

目前，市面上的旋翼机以固定翼为主，旋翼对称分布在机体周围，旋翼处于同一高度平面，且旋翼的结构和半径都相同，常见有三旋翼、四旋翼、六旋翼等。电机对称的安装在飞行器的旋翼固定臂末端，固定臂首端连接处的空间安放飞行控制计算机和外部设备。其动力是依靠由电机驱动的旋翼的转动提供。旋翼机的旋翼一般与电机共轴安装在旋翼固定臂上，此固定臂一般固定于机身。多旋翼飞行器在飞行中有时会因控制不当、接触障碍物等原因坠落，由于旋翼固定臂不可旋转，故当飞行器正面着地(机身平面翻转180度)时无法自行起飞，这会为飞行器的使用带来不便，并可能造成一定的损失。

中国发明专利，公开号：104691737A，公开日：2015年6月10日，公开了一种多旋翼飞行器支撑臂组件、机架以及飞行器，支撑臂组件包括机身连接件、支撑臂、电机安装座，支撑臂一端通过机身连接件与机身连接，另一端固定安装有电机安装座，支撑臂两端为口字截面梁结构，中段为翼型截面梁结构，机身连接件包括机身固定件、支撑臂固定件以及卡钩。机身固定件与机身固连，其上设有用于和所述的卡钩过盈配合的销轴，支撑臂固定件与所述的支撑臂固连，和机身固定件铰接，其上设有限位片。该支撑臂能够有效减小多旋翼飞行器飞行过程中旋翼下洗流带来的升力损失，提高飞行器的航时与航程以及负载能力，机身连接件使得多旋翼飞行器支撑臂能够简单迅速地进行折叠，有效减小多旋翼飞行器的体积，提高多旋翼飞行器的便携性。其不足之处在于，飞行器仅支持在落地后静止的情况下的固定臂的旋转，在飞行时不能完成。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的飞行器正面着地时无法自行起飞的问题，本发明提供了一种双面可飞行的多旋翼机。它通过改变旋翼提供的力的方向从而可以达到飞行器翻面后仍可以正常起飞的目的。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种双面可飞行的多旋翼机，包括机身、传动机构和旋翼机构，还包括飞行控制装置和旋翼固定臂，其中，机身中心设有飞行控制装置，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂首端相连，旋翼固定臂末端与旋翼机构连接。

优选地，所述的旋翼机构包括旋翼保护架，旋翼保护架与旋翼固定臂末端相连。

优选地，所述的旋翼保护架包括支撑杆和弧形环，支撑杆的首端与所述旋翼固定臂的末端相连接，支撑杆的尾端与所述的弧形环的内表面相连接，同一旋翼保护架内的支撑杆呈对称结构。

优选地，旋翼机构由电机驱动，电机安装在旋翼固定臂的末端，电机的输出轴与旋翼机构的旋翼连接，飞行控制装置驱动电机转动。

优选地，机身上安装有起落支架，所述的起落支架包括上起落支架和下起落支架，上起落支架安装于机身顶部，下起落支架安装于机身底部。

优选地，起落支架由三根均匀排布的弹性杆构成，每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架外轮廓的中间位置外侧。

优选地，所述的飞行控制装置包括单片机、GPS、陀螺仪和蓝牙模块，GPS、陀螺仪和蓝牙模块均与单片机相连，单片机与传动机构连接。

优选地，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂首端相连，所述的传动机构包括舵机、连动杆、固定架和旋转轴，舵机与连动杆一端连接，连动杆另一端与旋转轴连接，所述固定架与机身的底盘固定连接，旋转轴与旋翼固定臂首端相连。

一种双面可飞行的多旋翼机的运行方法，包括以下步骤：

A、打开以上所述的一种双面可飞行的多旋翼机；

B、飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机所处的状态，单片机通过传动机构调整旋翼固定臂；

C、飞行控制装置驱动旋翼机构的电机转动，所述的多旋翼机起飞；

D、所述的多旋翼机落地后，起落支架为所述的多旋翼机提供支撑。

优选地，步骤B中，飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机反面朝上时，飞行控制装置控制传动机构驱动旋翼固定臂旋转180度，使之正面朝上。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种双面可飞行的多旋翼机，机身上安装有起落支架，所述的起落支架包括上起落支架和下起落支架，上起落支架安装于机身顶部，下起落支架安装于机身底部，当飞行器反面落地时，安装于底部的起落支架可以提供支撑；当飞行器正面落地时，安装于顶部的起落支架可以提供支撑，同时能够保护机身和旋翼不受落地时的撞击所带来的损伤；

(2)本发明的一种双面可飞行的多旋翼机，起落支架由三根均匀排布的弹性杆构成，每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架外轮廓的中间位置外侧，上起落支架的每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架外轮廓的中间位置上方，下起落支架的每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架外轮廓的中间位置下方，为了保证降落时的稳定，每根弹性杆与垂直方向有大约30度的夹角，从俯视的角度看，每个弹性杆的位置分别处于两个旋翼保护架外轮廓的中间，这样在旋翼保护架需要随旋翼固定臂旋转时，弹性杆不会阻挡到其转动；

(3)本发明的一种双面可飞行的多旋翼机，当飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断多旋翼机构反面朝上时，飞行控制装置的单片机驱动传动机构的舵机运动，舵机运动拉动连动杆，使连动杆位置发生变化，从而使旋转轴旋转，旋转轴与旋翼固定臂首端相连，即可使旋翼固定臂完成绕轴旋转，旋翼固定臂末端连接旋翼机构，即可实现对旋翼机构的正反面调整，在反面朝上的情况也可以完成起飞；

(4)本发明的一种双面可飞行的多旋翼机的运行方法，飞行控制装置实现对旋翼机构和传动机构的控制和驱动，实现自动控制多旋翼机的目的。

附图说明

图1为本发明正面朝上时的示意图；

图2为本发明反面朝上时的示意图；

图3为本发明的传动机构结构示意图；

图4为本发明的传动机构侧视图。

示意图中的标号说明：

1、旋翼保护架；2、上起落支架；3、下起落支架；4、旋翼固定臂；5、旋翼；6、旋翼机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种双面可飞行的多旋翼机，包括机身、传动机构和旋翼机构6，还包括飞行控制装置和旋翼固定臂4，其中，机身中心设有飞行控制装置，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂4首端相连，旋翼固定臂4末端与旋翼机构6连接。

旋翼固定臂4的转动只能为0度或者180度，主要用于飞行器在正、反面落地时均可起飞的状况。

如图1和2所示，本实施例中的旋翼机构6共3个，3个旋翼机构6均匀分布在机身周围，旋翼机构6包括旋翼保护架1，旋翼保护架1与旋翼固定臂4相连。所述的旋翼保护架1包括支撑杆和弧形环，支撑杆的首端与所述旋翼固定臂4的末端相连接，支撑杆的尾端与所述的弧形环的内表面相连接，同一旋翼保护架1内的支撑杆呈对称结构。

旋翼机构6由电机驱动，用以为飞行器提供动力，电机安装在旋翼固定臂4的末端，电机的输出轴与旋翼机构6的旋翼5连接，飞行控制装置驱动电机转动，电机转动，带动旋翼5旋转，多旋翼机起飞。

飞行控制装置内的单片机输出控制信号驱动电机正转和反转，从而控制多旋翼机起飞。

机身上安装有起落支架，所述的起落支架包括上起落支架2和下起落支架3，上起落支架2安装于机身顶部，下起落支架3安装于机身底部。

起落支架由三根均匀排布的弹性杆构成，每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架1外轮廓的中间位置外侧，如图1所示，上起落支架2的每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架1外轮廓的中间位置上方，下起落支架3的每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架1外轮廓的中间位置下方。

所述的飞行控制装置包括单片机、GPS、陀螺仪和蓝牙模块，GPS、陀螺仪和蓝牙模块均与单片机相连，单片机与传动机构连接。GPS用于多旋翼机定位、高度、飞行方向及速度等测量；陀螺仪以本地方式快捷测量机身朝向和运动方向，可判定多旋翼机正/反面朝上；蓝牙模块与单片机连接，可在必要时用于多旋翼机与操作者控制装置之间的通信。

飞行控制装置的单片机与传动机构的舵机71连接，通过驱动舵机71运动，控制旋翼固定臂4的旋转0或180度，旋翼固定臂4末端连接旋翼机构6，从而实现对旋翼机构6的落地时的正反面朝向的调整。

机身中心通过传动机构与旋翼固定臂4首端相连，所述的传动机构包括舵机71、连动杆72、固定架73和旋转轴74，舵机71与连动杆72一端连接，连动杆72另一端与旋转轴74连接，所述固定架73与机身的下表面底盘固定连接，旋转轴74与旋翼固定臂4首端相连。

如图3和4所示，此传动机构(暂称连接件)用以连接机身与旋翼固定臂4，舵机71与连动杆72相连，连动杆72与旋转轴74相连。舵机71运动拉动连动杆72，使连动杆72位置发生变化，从而使旋转轴74旋转，固定架3用于将连接件与机身固定，旋转轴74与旋翼固定臂4首端相连。

如图3为连接件的侧视图，其固定于底盘上，并且旋转轴74与旋翼固定臂4相连，可以将该底盘看做机身内部的下表面。舵71转动，由连动杆72带动旋转轴74旋转，即可使旋翼固定臂4完成绕轴旋转。

一种双面可飞行的多旋翼机的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、打开以上所述的一种双面可飞行的多旋翼机；

B、飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机所处的状态，单片机通过传动机构调整旋翼固定臂4；

飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机反面朝上时，飞行控制装置控制传动机构驱动旋翼固定臂4旋转180度，使之正面朝上。

即，当飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断多旋翼机构6正面朝上时，飞行控制装置不需要控制传动机构驱动旋翼固定臂4旋转，当飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断多旋翼机构6反面朝上时，飞行控制装置的单片机驱动传动机构的舵机71运动，舵机71运动拉动连动杆72，使连动杆72位置发生变化，从而使旋转轴74旋转，旋转轴74与旋翼固定臂4首端相连，即可使旋翼固定臂4完成绕轴旋转，旋翼固定臂4末端连接旋翼机构6，即可实现对旋翼机构6的正反面调整。

C、飞行控制装置驱动旋翼机构6的电机转动，所述的多旋翼机起飞；

电机正转时，旋翼提供垂直于旋翼旋转平面向下的作用力，即提供升力使其上升，电机反转时与以上情况相反。但是，本发明中飞行器电机不进行反转，其一因为这样设计起来控制电路会比较复杂；其二，当电机正转速度较低时，空中的飞行器就会开始高速下落，所以没有设计电机反转使其下落速度增大的必要。

D、所述的多旋翼机落地后，起落支架为所述的多旋翼机提供支撑。

实施例2

本实施例的一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法，与实施例1类似，不同之处在于，为了保证降落时的稳定，每根弹性杆与垂直方向有大约30度的夹角，从俯视的角度看，每个弹性杆的位置分别处于两个旋翼保护架外轮廓的中间，这样在旋翼保护架1需要随旋翼固定臂4旋转时，弹性杆不会阻挡到其转动。

所述起落支架分两组，一组安装于飞行器机身中间的顶部，一组安装于飞行器机身中间的底部。所述起落支架用于在飞行器落地时提供支撑和防护。且当飞行器反面落地时，安装于底部的起落支架可以提供支撑；当飞行器正面落地时，安装于顶部的起落支架可以提供支撑。并且所述起落支架也提供了足够的空间让旋翼5进行翻转。

在图1中，当飞行器落地后正面朝上，即安装于机身底部的起落支架提供支撑时，要使飞行器起飞，则飞行控制装置直接驱动电机转动即可。

在图2中，当飞行器落地后反面朝上，即安装于机身顶部的起落支架提供支撑时，要使飞行器起飞，则飞行控制装置需要控制传动机构驱动旋翼固定臂4旋转180度，使之正面朝下，此时驱动电机转动即可。

实施例3

本实施例的一种双面可飞行的多旋翼机及其运行方法，与实施例1类似，考虑到旋翼5与地面呈较小夹角的情况(当夹角过大时，例如>30度时，飞行器降落后难以保持稳定，可能会发生倾倒)。当此种情况出现时，相当于飞行器起飞时，未处于一个稳定的状态，飞行控制器(即飞行控制装置)的作用就在于，当飞行器状态不稳定时，迅速调节使其稳定。所以对于这种情况，可以看做起飞后的瞬间飞行器的飞行状态是不稳定的，此时只需飞行控制装置来调节即可，在实际的使用中并没有大的影响。对于绕轴旋转，如果旋翼5所在平面的正面与竖直向上的方向呈较小夹角，可以判定不需要进行选择，如果旋翼5所在平面的正面与竖直向上的方向所呈角度接近于180度，则说明此时飞行器的正面朝下，旋翼固定臂4需要旋转180度。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双面可飞行的多旋翼机，包括机身、传动机构和旋翼机构(6)，其特征在于，还包括飞行控制装置和旋翼固定臂(4)，其中，机身中心设有飞行控制装置，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂(4)首端相连，旋翼固定臂(4)末端与旋翼机构(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，所述的旋翼机构(6)包括旋翼保护架(1)，旋翼保护架(1)与旋翼固定臂(4)末端相连。

3.根据权利要求2所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，所述的旋翼保护架(1)包括支撑杆和弧形环，支撑杆的首端与所述旋翼固定臂(4)的末端相连接，支撑杆的尾端与所述的弧形环的内表面相连接，同一旋翼保护架(1)内的支撑杆呈对称结构。

4.根据权利要求1或2所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，旋翼机构(6)由电机驱动，电机安装在旋翼固定臂(4)的末端，电机的输出轴与旋翼机构(6)的旋翼(5)连接，飞行控制装置驱动电机转动。

5.根据权利要求1所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，机身上安装有起落支架，所述的起落支架包括上起落支架(2)和下起落支架(3)，上起落支架(2)安装于机身顶部，下起落支架(3)安装于机身底部。

6.根据权利要求5所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，起落支架由三根均匀排布的弹性杆构成，每根弹性杆位于相邻的两个旋翼保护架(1)外轮廓的中间位置外侧。

7.根据权利要求1所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，所述的飞行控制装置包括单片机、GPS、陀螺仪和蓝牙模块，GPS、陀螺仪和蓝牙模块安装于机身内，均与单片机相连，单片机与传动机构连接。

8.根据权利要求1所述的一种双面可飞行的多旋翼机，其特征在于，机身中心通过传动机构与旋翼固定臂(4)首端相连，所述的传动机构包括舵机(71)、连动杆(72)、固定架(73)和旋转轴(74)，舵机(71)与连动杆(72)一端连接，连动杆(72)另一端与旋转轴(74)连接，所述固定架(73)与机身的底盘固定连接，旋转轴(74)与旋翼固定臂(4)首端相连。

9.一种双面可飞行的多旋翼机的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、打开权利要求1所述的一种双面可飞行的多旋翼机；

B、飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机所处的状态，单片机通过传动机构调整旋翼固定臂(4)；

C、飞行控制装置驱动旋翼机构(6)的电机转动，所述的多旋翼机起飞；

D、所述的多旋翼机落地后，起落支架为所述的多旋翼机提供支撑。

10.根据权利要求9所述的一种双面可飞行的多旋翼机的运行方法，其特征在于，步骤B中，飞行控制装置的单片机通过陀螺仪的信号判断所述的多旋翼机反面朝上时，飞行控制装置控制传动机构驱动旋翼固定臂(4)旋转180度，使之正面朝上。