CN106741908B - 一种阵列式多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阵列式多旋翼飞行器，包括机架和阵列旋翼，机架和阵列旋翼通过杆件插接，阵列旋翼呈正六边形，一个阵列旋翼上呈线性阵列式结构插接有另一阵列旋翼，机架内设有总处理器，阵列旋翼上设有分处理器，总处理器和分处理器连接，分处理器连接阵列旋翼的动力装置，相互插接的阵列旋翼实现阵列翼交换控制指令和电流供给。本发明的优点体现在：本发明的阵列式旋翼能够由分处理器独立控制，提供给整个飞行器更好的稳定性，且每个阵列旋翼都具有独立的供电系统和控制系统，续航和载重都大幅提高。

Description

一种阵列式多旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种阵列式多旋翼飞行器。

背景技术

四轴(多轴)飞行器也叫四旋翼(多旋翼)飞行器，它有四个(多个)螺旋桨，四轴(多轴)飞行器也是飞行器中结构最简单的飞行器了。前后左右各一个，其中位于中心的主控板接收来自于遥控发射机的控制信号，在收到操作者的控制后通过数字的控制总线去控制四个电调，电调再把控制命令转化为电机的转速，以达到操作者的控制要求。根据所安装的飞控系统来确定电机的转动顺序和螺旋桨的正反，机械结构上只需保持重量分布的均匀，四电机保持在一个水平线上，可以说结构非常简单，做四轴的目的也是为了用电子控制把机械结构变得尽可能的简单。

机身：机身是大多数设备的安装位置，也是多旋翼无人机的主体，也成为机架。根据机臂个数不同分为：三旋翼，四旋翼，六旋翼，八旋翼，十六旋翼，十八旋翼也有四轴八旋翼等，结构不同叫法也不同。出于结构强度和重量考虑，一般采用碳纤维材质。

起落架：多旋翼无人机唯一和地面接触的部位。作为整个机身在起飞和降落时候的缓冲，也是为了保护机载设备，要求强度高，结构牢固，和机身保持相当可靠的连接，能够承受一定的冲力。一般在起落架前后安装或者涂装上不同的颜色，用来在远距离多旋翼无人机飞行时能够区分多旋翼无人机的前后。

马达：对于电动无人机来说就是电机，是多旋翼无人机的动力机构，提供升力，推力等。无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

电调：电子调速器，将飞控的控制信号，转变为电流信号，用于控制电机转速。因为电机的电流是很大的，通常每个电机正常工作时，平均有3A左右的电流，如果没有电调的存在，飞控根本无法承受这样大的电流，而且飞控也没有驱动无刷电机的功能。同时电调在多旋翼无人机中也充当了电压变化器的作用，将11.1V电压变为5V电压给飞控供电。

电池：是电动多旋翼无人机的供电装置，给电机和机载电子设备供电。最小是1S电池，常用的是3S、4S、6S，1S代表3.7V电压，

螺旋桨：安装在电机上，多旋翼无人机安装的都是不可变总距的螺旋桨，主要指标有螺距和尺寸。

飞控：包括陀螺仪、加速度计、电路控制板、各外设接口。

陀螺仪：理论上陀螺只测试旋转角速度，但实际上所有的陀螺都对加速度敏感，而重力加速度在我们地球上又是无处不在，并且实际应用中，很难保证陀螺不受冲击和振动产生的加速度的影响，所以再实际应用中陀螺对加速度的敏感程度就非常的重要，因为振动敏感度是最大的误差源。两轴陀螺仪能起到增稳作用，三轴陀螺仪能够自稳。

加速度计：一般为三轴加速度计，测量三轴加速度和重力。

遥控装置：包括遥控器和接收机，接收机装在机上。一般按照通道数将遥控器分成六通道、八通道、十四通道遥控器等，

GPS模块：测量多旋翼无人机当前的经纬度、高度、航迹方向、地速等信息。一般在GPS模块中还会包含地磁罗盘(三轴磁力计)：测量飞机当前的航向。

任务设备：目前最多的就是云台，常用的有两轴云台和三轴云台；云台作为相机或摄像机的增稳设备，提供两个方向或三个方向的稳定控制。云台可以和控制电机的集成在一个遥控器中，也可以单独的遥控器控制。

数据链路：数据链路包括数传和图传。数传就是数字传输，数传终端和地面控制站(笔记本或手机等数据终端)，接受来自飞控系统的数据信息。图传就是图像传输，接受机载相机或摄像机拍摄的图像，一般延迟在几十毫秒，目前也有高清数字图传，传输速率和清晰度都有很大提高。

四轴飞行器的控制原理就是，当没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以一样的转速转动，在螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴就会向上升，在拉力与重量相等时，四轴就可以在空中悬停。在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外力的影响从而保持水平，同样其它几个方向受到外力时四轴也是可以通过这种动作保持水平的，当需要控制四轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样，四轴就会向前倾斜，也相应的向前飞行同样，需要向后、向左、向右飞行也是通过这样的控制就可以使四轴往我们想要控制的方向飞行了，当我们要控制四轴的机头方向向顺时针转动时，四轴同时加快左右马达的转速，并同时降低前后马达的转速，因为左右马达是逆时针转动的，而左右马达的转速是一样，所以左右是保持平衡的，而前后马达是顺时针转动的，但前后马达的转速也是一样的，所以前后左右都是可以保持平衡，飞行高度也是可以保持的，但是逆时针转动的力比顺时针就大，所以机身会向反方向转动，从而达到控制机头的方向。这也是为什么要使用两个反桨，两个正桨的原因。

在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，很难获得其准确的性能参数。特别的现有的多旋翼飞行器具有续航能力差、航程段、载重量小等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种阵列式多旋翼飞行器，通过多旋翼阵列的方式，提供给飞行器更好的稳定性、更好的续航能力和更大的载重量和更长的航程。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种阵列式多旋翼飞行器，包括机架和阵列旋翼，机架和阵列旋翼通过杆件插接，阵列旋翼呈正六边形，一个阵列旋翼上呈线性阵列式结构插接有另一阵列旋翼，机架内设有总处理器，阵列旋翼上设有分处理器，总处理器和分处理器连接，分处理器连接阵列旋翼的动力装置，相互插接的阵列旋翼实现阵列翼交换控制指令和电流供给。

进一步的，所述阵列旋翼上设有插头和被插头，相邻的阵列旋翼通过插头和被插头相互连接，总处理器与分处理器通过插头与被插头实现信号传输。

进一步的，所述阵列旋翼包括支架、分处理器、电源处理系统、电机、碳杆、螺旋桨和电池，支架为底部带有横梁的正六边形支架，分处理器、电源处理系统均安装在支架内壁上，电池安装在底部横梁上，碳杆两端分别安装在正六边形支架的两个对立面，电机固定安装在碳杆上，电池通过导线与电源处理系统相连，将电流输入电源处理系统，分处理器与电源处理系统连接，给电源处理系统发送控制指令，电源处理系统与电机连接，将电流传输给电机。

进一步的，所述电机为无刷电机。

进一步的，所述阵列旋翼以阵列的形式分布。

进一步的，所述阵列旋翼为“十”字型分布形式。

进一步的，所述阵列旋翼为“X”型分布形式。

进一步的，所述阵列旋翼为“Y”型分布形式。

本发明公开的一种阵列式多旋翼飞行器，具有以下有益效果：

本发明的阵列式旋翼能够由分处理器独立控制，提供给整个飞行器更好的稳定性，且每个阵列旋翼都具有独立的供电系统和控制系统，续航和载重都大幅提高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，

图2是阵列旋翼的结构示意图，

其中：

1-机架，2-阵列旋翼，21-电源处理系统，22-插头，23-螺旋桨，24-支架，25-分处理器，26-被插头，27-横梁，28-电机，29-碳杆，210-电池。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

本发明的核心是提供一种阵列式多旋翼飞行器，通过多旋翼阵列的方式，提供给飞行器更好的稳定性、更好的续航能力和更大的载重量和更长的航程。

请参见图1-图2。

一种阵列式多旋翼飞行器，包括机架1和阵列旋翼2，机架1和阵列旋翼2通过杆件插接，阵列旋翼2呈正六边形，一个阵列旋翼2上呈线性阵列式结构插接有另一阵列旋翼2，机架1内设有总处理器，阵列旋翼上设有分处理器25，总处理器和分处理器25连接，分处理器25连接阵列旋翼2的动力装置，相互插接的阵列旋翼2实现阵列翼交换控制指令和电流供给。

在本发明的一种实施例中，所述阵列旋翼2上设有插头22和被插头26，相邻的阵列旋翼2通过插头22和被插头26相互连接，总处理器与分处理器25通过插头22与被插头26实现信号传输。

在本发明的一种实施例中，所述阵列旋翼2包括支架24、分处理器25、电源处理系统21、电机28、碳杆29、螺旋桨23和电池210，支架24为底部带有横梁27的正六边形支架，分处理器25、电源处理系统21均安装在支架内壁上，电池210安装在底部横梁27上，碳杆29两端分别安装在正六边形支架的两个对立面，电机28固定安装在碳杆29上，电池210通过导线与电源处理系统21相连，将电流输入电源处理系统21，分处理器25与电源处理系统21连接，给电源处理系统21发送控制指令，电源处理系统21与电机28连接，将电流传输给电机28。

在本发明的一种实施例中，所述电机28为无刷电机。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

在本发明的一种实施例中，所述阵列旋翼2以阵列的形式分布。

在本发明的另一种实施例中，所述阵列旋翼2为“十”字型分布形式。

在本发明的另一种实施例中，所述阵列旋翼2为“X”型分布形式。

在本发明的另一种实施例中，所述阵列旋翼2为“Y”型分布形式。

本发明的阵列旋翼排布形式不局限于上述几种形式。

在本发明的另一种实施例中，所述电池也可以为能提供能源的模块装置，如油箱等。相应的，电机也可以为油机等动力装置。

相比背景技术中介绍的内容，本发明采用阵列式结构，具有更好的稳定性、更好的续航能力和更大的载重量和更长的航程。本发明的阵列式旋翼能够由分处理器独立控制，提供给整个飞行器更好的稳定性，且每个阵列旋翼都具有独立的供电系统和控制系统，续航和载重都大幅提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种阵列式多旋翼飞行器，其特征在于，包括机架和阵列旋翼，机架和阵列旋翼通过杆件插接，阵列旋翼呈正六边形，一个阵列旋翼上呈线性阵列式结构插接有另一阵列旋翼，机架内设有总处理器，阵列旋翼上设有分处理器，总处理器和分处理器连接，分处理器连接阵列旋翼的动力装置，相互插接的阵列旋翼实现阵列翼交换控制指令和电流供给；

所述阵列旋翼上设有插头和被插头，相邻的阵列旋翼通过插头和被插头相互连接，总处理器与分处理器通过插头与被插头实现信号传输；

所述阵列旋翼包括支架、分处理器、电源处理系统、电机、碳杆、螺旋桨和电池，支架为底部带有横梁的正六边形支架，分处理器、电源处理系统均安装在支架内壁上，电池安装在底部横梁上，碳杆两端分别安装在正六边形支架的两个对立面，电机固定安装在碳杆上，电池通过导线与电源处理系统相连，将电流输入电源处理系统，分处理器与电源处理系统连接，给电源处理系统发送控制指令，电源处理系统与电机连接，将电流传输给电机；

所述电机为无刷电机；

所述阵列旋翼以阵列的形式分布；所述阵列旋翼为“十”字型分布形式、“X”型分布形式或“Y”型分布形式。