CN106882361A - 一种双旋翼无人机的姿态控制机构 - Google Patents

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陈子文
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Abstract

一种双旋翼无人机的姿态控制机构，包括左螺旋桨、右螺旋桨、左舵面组件、右舵面组件、舵机、舵机连杆。采用本发明所述结构，可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构，在平航或垂直飞行过程中，即可对无人机俯仰、偏航、横滚姿态进行灵活调节，完成高难度、复杂运动。本发明舵面转动位置与舵面的气动中心基本重合，降低了舵机的工作负载，可选用小力矩舵机带动受力较大的舵面。同时，舵面组件通过舵面挂载杆与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。螺旋桨与左、右舵面组件中的联动舵面协同作用，保证了无人机在飞行过程中的复杂姿态调整，具有了灵活操作性能，实现了无人机的平稳飞行安全性能。

Description

一种双旋翼无人机的姿态控制机构
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种双旋翼无人机的姿态控制机构。
背景技术
无人机是一种体型较小、无人驾驶，能够在空中实现自主飞行并执行一定任务的飞行器。无人机因其独特的应用近年来在军民领域都获得广泛应用和飞速发展，也代表着为未来航空的一个重要发展方向。
无人机是一种体型较小、无人驾驶，能够在空中实现自主飞行并执行一定任务的飞行器。无人机因其独特的应用近年来在军民领域都获得广泛应用和飞速发展，也代表着为未来航空的一个重要发展方向。尤其是垂直起降无人机的研究对于研究者、爱好者和军事上都非常流行，如何实现机体结构紧凑性、产生更大的升力，以及如何完成复杂动作、高难度任务，增加垂直起降无人机在平航时的操纵性和灵敏性，是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提出了一种灵活调整无人机姿态，操纵性、灵敏性高的双旋翼无人机的姿态控制机构。相比于现有的无人机，具有升力平稳、结构紧凑，可在平飞，垂直飞行时，完成高难度、复杂动作。
本发明是这样来实现的，该双旋翼无人机的姿态控制机构，包括左螺旋桨、右螺旋桨、左舵面组件、右舵面组件、舵机、舵机连杆，左螺旋桨与右螺旋桨旋转方向相反且安装于舵面组件的正上方，左舵面组件与右舵面组件为对称安装，左、右舵面组件分别包括前舵面、后舵面、舵面连杆、舵面转动轴承、球头连杆、舵机安装台、舵面挂载杆；左、右舵面组件及左、右螺旋桨协同运动，控制无人机俯仰姿态、偏航姿态、横滚姿态。
较佳地，舵面组件经舵面连杆和球头连杆将前舵面与后舵面相连，舵面连杆与舵面连接处安装有舵面转动轴承，前舵面与后舵面可以绕舵面转动轴承转动。
较佳地，舵面转动位置为舵面弦长的1/4位置处，使该位置与舵面的气动中心基本重合。此转动位置与舵面的气动中心基本重合，降低了舵机的工作负载，因此可选用小力矩舵机带动受力较大的舵面。
较佳地，左、右舵面组件均通过舵面挂载杆与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。
较佳地，该姿态控制机构可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构。
较佳地，当其作为横列式双旋翼无人机的姿态控制机构时，左右舵面同时向前向后运动可控制无人机俯仰姿态、左右舵面互为前后运动可控制无人机偏航姿态、左螺旋桨与右螺旋桨转速不同可控制无人机横滚姿态。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、采用本发明所述结构，可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构，在平航或垂直飞行过程中，即可对无人机俯仰、偏航、横滚姿态进行灵活调节，完成高难度、复杂运动。
2、采用舵面转动位置为舵面弦长的1/4位置处的技术方案，由于此转动位置与舵面的气动中心基本重合，降低了舵机的工作负载，因此可选用小力矩舵机带动受力较大的舵面。
3、舵面组件通过舵面挂载杆与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。
4、螺旋桨与左、右舵面组件中的联动舵面协同作用，保证了无人机在飞行过程中的复杂姿态调整，具有了灵活操作性能，实现了无人机的平稳飞行安全性能。
附图说明
图1为本发明的结构图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
其具体实施方式为：
一种双旋翼无人机的姿态控制机构，包括左螺旋桨1、右螺旋桨2、左舵面组件3、右舵面组件4、舵机5、舵机连杆6，左螺旋桨1与右螺旋桨2旋转方向相反且安装于舵面组件的正上方，左舵面组件3与右舵面组件4为对称安装，舵面组件以左舵面组件3为例包括前舵面7、后舵面8、舵面连杆9、舵面转动轴承10、球头连杆11、舵机安装台12、舵面挂载杆13。该姿态控制机构可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构以横列式双旋翼无人机为例，左右舵面同时向前向后运动可控制无人机俯仰姿态、左右舵面互为前后运动可控制无人机偏航姿态、左螺旋桨1与右螺旋桨2转速不同可控制无人机横滚姿态。
舵面组件经舵面连杆9和球头连杆11将前舵面7与后舵面8相连，舵面连杆9与舵面连接处安装有舵面转动轴承10，前舵面7与后舵面8可以绕舵面转动轴承10转动。左、右舵面组件通过舵面挂载杆13与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。
舵面转动位置为舵面弦长的1/4位置处，此转动位置与舵面的气动中心基本重合，降低了舵机5的工作负载，因此可选用小力矩舵机带动受力较大的舵面。
采用本发明上述结构，该控制机构，有如下优点：可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构，在飞航过程中，即可对无人机俯仰、偏航、横滚姿态进行灵活调节，完成高难度、复杂运动。由于舵面转动位置与舵面的气动中心基本重合，降低了舵机的工作负载，因此可选用小力矩舵机带动受力较大的舵面。同时，舵面组件通过舵面挂载杆与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。螺旋桨与左、右舵面组件中的联动舵面协同作用，保证了无人机在飞行过程中的复杂姿态调整，具有了灵活操作性能，实现了无人机的平稳飞行安全性能。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于，包括左螺旋桨(1)、右螺旋桨(2)、左舵面组件(3)、右舵面组件(4)、舵机(5)、舵机连杆(6)，左螺旋桨(1)与右螺旋桨(2)旋转方向相反且安装于舵面组件的正上方，左舵面组件(3)与右舵面组件(4)为对称安装，左、右舵面组件分别包括前舵面(7)、后舵面(8)、舵面连杆(9)、舵面转动轴承(10)、球头连杆(11)、舵机安装台(12)、舵面挂载杆(13)；左、右舵面组件及左、右螺旋桨协同运动，控制无人机俯仰姿态、偏航姿态、横滚姿态。
2.根据权利要求1所述的一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于：舵面组件经舵面连杆(9)和球头连杆(11)将前舵面(7)与后舵面(8)相连，舵面连杆(9)与舵面连接处安装有舵面转动轴承(10)，前舵面(7)与后舵面(8)可以绕舵面转动轴承(10)转动。
3.根据权利要求2所述的一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于：舵面转动位置为舵面弦长的1/4位置处，使该位置与舵面的气动中心基本重合。
4.根据权利要求1所述的一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于：左、右舵面组件分别通过舵面挂载杆与无人机机身相连，传递舵面所受气动力，提供无人机的姿态控制力矩。
5.根据权利要求1所述的一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于：该姿态控制机构可同时作为横列式双旋翼无人机与纵列式双旋翼无人机的姿态控制机构。
6.根据权利要求4所述的一种双旋翼无人机的姿态控制机构，其特征在于：当其作为横列式双旋翼无人机的姿态控制机构时，左右舵面同时向前向后运动可控制无人机俯仰姿态、左右舵面互为前后运动可控制无人机偏航姿态、左螺旋桨(1)与右螺旋桨(2)转速不同可控制无人机横滚姿态。
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