CN106976551A - 多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种多旋翼无人机，包括机身，旋翼(200)，以及驱动所述旋翼(200)的驱动装置(300)，所述旋翼(200)包括均布在所述机身四周的第一旋翼(201)、第二旋翼(202)、第三旋翼(203)以及第四旋翼(204)，所述第一旋翼(201)、所述第二旋翼(202)、所述第三旋翼(203)以及所述第四旋翼(204)之间连接有联动组件，以使四者能够同时转动。由于驱动旋翼旋转的驱动装置仅有一个，并且旋翼之间能够联动，使得驱动装置可以同时控制多个旋翼，简化了控制策略。此外，由于驱动装置的数量为一个，可以减轻无人机的机体本身的重量，从而能够提高其装载其他设备的能力。

Description

多旋翼无人机

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种多旋翼无人机。

背景技术

多旋翼无人机为无人机领域较为流行的一种形式，以四旋翼无人机为例，四旋翼的工作原理为：四旋翼飞行器通过调节四个旋翼的升力，从而控制飞行器的姿态和位置。每个旋翼根据飞控信号的控制，需要在升力方面做出快速响应。实际使用中，电动四旋翼飞行器受制于电池技术等因素，在载重、航程、航时等方面受到较多限制，难以满足无人机的某些使用要求。

发明内容

本公开的目的是提供一种多旋翼无人机，以解决无人机控制策略复杂，负载能力较差等问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种多旋翼无人机，包括机身，旋翼，以及驱动所述旋翼的驱动装置，所述旋翼包括均布在所述机身四周的第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼以及第四旋翼，所述第一旋翼、所述第二旋翼、所述第三旋翼以及所述第四旋翼之间连接有联动组件，以使四者能够同时转动。

可选地，所述联动组件包括横向贯穿所述机身的可转动的第一联动轴和第二联动轴，以及变速箱，所述第一旋翼和所述第二旋翼通过所述变速箱安装在所述第一联动轴的两端，所述第三旋翼和所述第四旋翼通过所述变速箱安装在所述第二联动轴的两端，所述第一联动轴和/或所述第二联动轴与所述驱动装置连接。

可选地，所述第一联动轴和所述第二联动轴平行。

可选地，所述变速箱包括套设在所述第一联动轴或所述第二联动轴上的第一锥齿轮，和与所述第一锥齿轮啮合传动的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述旋翼共轴以同时转动。

可选地，所述第一联动轴与所述驱动装置连接，所述第一联动轴和所述第二联动轴之间连接有能够使二者联动的传动轴。

可选地，所述第一联动轴连接有第一减速箱，所述第二联动轴连接有第二减速箱，所述传动轴连接在所述第一减速箱和所述第二减速箱之间，所述第一减速箱与所述驱动装置的驱动轴连接。

可选地，所述第一减速箱包括套设在所述第一联动轴上的第三锥齿轮，与所述第三锥齿轮啮合传动的第四锥齿轮，以及与所述第三锥齿轮啮合传动并位于所述第四锥齿轮对侧的第五锥齿轮，所述第二减速箱包括套设在所述第二联动轴上的第六锥齿轮，和与所述第六锥齿轮啮合传动的第七锥齿轮，所述传动轴的两端分别连接所述第五锥齿轮和所述第七锥齿轮，所述第四锥齿轮与所述驱动轴连接。

可选地，所述驱动装置设置在所述第一联动轴和所述第二联动轴之间，并连接有第三减速箱，所述第一联动轴和所述第二联动轴分别连接到所述第三减速箱上，以在所述驱动装置的驱动下转动。

可选地，所述旋翼连接有变距机构。

可选地，所述驱动装置为燃油发动机。

通过上述技术方案，由于驱动旋翼旋转的驱动装置仅有一个，并且旋翼之间能够联动，使得驱动装置可以同时控制多个旋翼，简化了控制策略。此外，由于驱动装置的数量为一个，可以减轻无人机的机体本身的重量，从而能够提高其装载其他设备的能力。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1根据本公开的一个实施方式的多旋翼无人机的内部结构示意图；

图2根据本公开的一个实施方式的多旋翼无人机中变速箱处的结构示意图；

图3是根据本公开的一个实施方式的倾转旋翼无人机的第一减速箱处的结构示意图；

图4是根据本公开的一个实施方式的倾转旋翼无人机的第二减速箱处的结构示意图。

附图标记说明

110 安装板 120 支架 200 旋翼

201 第一旋翼 202 第二旋翼 203 第三旋翼

204 第四旋翼 300 驱动装置 310 驱动轴

410 第一联动轴 420 第二联动轴 430 变速箱

440 传动轴 431 第一锥齿轮 432 第二锥齿轮

433 外壳 510 第一减速箱 520 第二减速箱

511 第三锥齿轮 512 第四锥齿轮 513 第五锥齿轮

521 第六锥齿轮 522 第七锥齿轮 600 变距机构

130 支臂

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指无人机在平飞状态下的上和下，“内、外”是指针对相应零部件的本身轮廓而言的。此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。

本公开提供的多旋翼无人机，是指多轴飞行器，该无人机没有机翼，而是通过多个旋翼的升力变化使无人机具有多种飞行姿态。如图1所示，该无人机包括机身(图中未示出)，旋翼，以及驱动旋翼的驱动装置300，本公开以四旋翼无人机为例，旋翼200包括均布在机身四周的第一旋翼201、第二旋翼202、第三旋翼203以及第四旋翼204。在本公开中，第一旋翼201、第二旋翼202、第三旋翼203以及第四旋翼204之间连接有联动组件，以使四者能够同时转动。这里，旋翼200的转动指的是螺旋桨的旋转。由于驱动旋翼旋转的驱动装置300仅有一个，并且旋翼200之间能够联动，使得驱动装置300可以同时控制多个旋翼200，不必如相关技术中需要考虑多个驱动装置300之间的耦合，从而简化了控制策略。此外，由于驱动装置300的数量为一个，可以减轻无人机的机体本身的重量，从而能够提高其装载其他设备的能力。

进一步地，如图2所示，旋翼200连接有变距机构600。针对每个旋翼200，设计变距机构600，从而在每个旋翼200转速相同的情况下，通过总距调整，实现对每个旋翼200升力变化的快速响应。变距机构600为本领域内技术人员所熟知的结构，可以采用常用的设置形式，例如可以包括变距电机以及与变距电机输出端连接的拉杆组件，拉杆组件再与旋翼200连接，通过改变旋翼200的角度来调整旋翼200产生的升力。本公开对变距机构的具体结构不做限制，只要能够实时调整旋翼200的升力即可。

如图1和图2所示，联动组件可以包括横向贯穿机身的可转动的第一联动轴410和第二联动轴420，以及变速箱430，变速箱430连接在前述两个联动轴的两端，即本实施方式中包括四个变速箱430。第一旋翼201和第二旋翼202通过变速箱430安装在第一联动轴410的两端，第三旋翼203和第四旋翼204通过变速箱430安装在第二联动轴420的两端，第一联动轴410和/或第二联动轴420与驱动装置300连接。即，驱动装置300输出动力，驱动第一联动轴410和第二联动轴420转动，并通过变速箱430将动力传递至旋翼200上。变速箱430的转速比可以根据实际机型结构而定，这里不做限制。其中，同一根联动轴上的变速箱430对称于机身布置，使得两侧的旋翼200动作同步，能够同时转动。

进一步地，在变速箱430和机身之间固定设置有管状的支臂，第一联动轴410和第二联动轴420分别能够同轴地安装在支臂内，支臂与第一联动轴410和第二联动轴420之间设置有轴承，以提高传动的稳定性。支臂可以将旋翼端的结构固定在机身上，维持结构的稳固，保持旋翼200的转轴在竖直方向，旋翼200可以在水平面内转动。此外，支臂也可以作为联动轴的保护层。例如图3所示，支臂130固定在第一减速箱510的壳体上(第一减速箱510将在下文提到)，第一联动轴410同轴地位于支臂130中。另外需要说明的是，在图1和图2中，附图标记410以及420所指代的位置实际也为支臂，为了描述方便，这里用410和420分别指代支臂内部的联动轴。

进一步地，如图1所示，第一联动轴410和第二联动轴420平行，四个旋翼200可以位于一个矩形区域的四角，结构稳固。此外，这种结构还具有拆卸方便的优点，当需要更换旋翼200时，只需要将其从联动轴的端部拆卸即可，不影响机身其他结构。

变速箱430的结构可以为多种，参照图2，在本公开的一种实施方式中，变速箱430包括外壳433，套设在第一联动轴410或第二联动轴420上的第一锥齿轮431，和与第一锥齿轮431啮合传动的第二锥齿轮432，第二锥齿轮432与旋翼200共轴以同时转动，第一锥齿轮431和第二锥齿轮432分别容纳在外壳433中。上述的变距机构600可以安装在该外壳433上，以使结构紧凑。采用这种设置，不但可以改变动力传递的方向，同时齿轮变速箱具有结构紧凑，传动平稳，可靠性高的优点。

在一个实施方式中，第一联动轴410与驱动装置300连接，第一联动轴410和第二联动轴420之间连接有能够使二者联动的传动轴440，在这种情况下，第二联动轴420不直接与驱动装置300连接，而是通过传动轴440传递动力，如图1所示，传动轴440沿前后方向连接在第一联动轴410和第二联动轴420之间。

进一步地，在本实施方式中，第一联动轴410连接有第一减速箱510，第二联动轴420连接有第二减速箱520，传动轴440连接在第一减速箱510和第二减速箱520之间，第一减速箱510与驱动装置300的驱动轴310连接。这样，从驱动装置300输出的动力传输至旋翼200，中间至少设有二级变速装置，可以实现较高的转速比。

驱动装置300、第一减速箱510和第二减速箱520可以分别设置在无人机的中心线上，以使得无人机的重心在其中心线上，提升飞行的稳定性。

与变速箱430类似地，两个减速箱也可以采用锥齿轮传动的形式，其优点已经在上面提到，这里不作赘述。具体地，如图3和图4所示，第一减速箱510包括套设在第一联动轴410上的第三锥齿轮511，与第三锥齿轮511啮合传动的第四锥齿轮512，以及与第三锥齿轮511啮合传动并位于第四锥齿轮512对侧的第五锥齿轮513，第二减速箱520包括套设在第二联动轴420上的第六锥齿轮521，和与第六锥齿轮521啮合传动的第七锥齿轮522，传动轴440的两端分别连接第五锥齿轮513和第七锥齿轮522，第四锥齿轮512与驱动轴310连接。这样，驱动装置300将动力传递至第一减速箱510，通过传动轴440、第一联动轴410以及第二联动轴420的联动作用使得四个旋翼200能够同时转动。需要说明的是，为了使得四个旋翼200的转速一致，第一减速箱510和第二减速箱520需要进行转速比的匹配，其具体通过锥齿轮的齿形与齿数进行设计，该设计方法为本领域内的常用手段，这里不做过多说明。

具体在安装时，如图1所示，无人机的机身上设置有平板状的安装板110，驱动装置300、第一减速箱510以及第二减速箱520可以分别稳固地安置在该安装板110上。安装板110的底部设置有支架120，该支架120可以设计为分体式结构，该分体式结构对称地位于安装板110的下方，可以作为无人机的起落架，使得无人机能够平稳起落。

此外，在上述的无人机中，四个旋翼的旋转方向可以通过各个锥齿轮间的配合关系进行调整，使得左前与右后旋翼旋转方向相同，右前与左后旋翼旋转方向相同，该两组旋翼转向相反，在四个旋翼升力相同时，实现整机扭矩的平衡。需要说明的是，这里的“左、右”是相对无人机的前行方向而言的，仅为说明位于对角线上的两个旋翼的旋向相同，且两条对角线上的旋翼旋向相反。

在另一个实施方式中，驱动装置300可以设置在第一联动轴410和第二联动轴420之间，并连接有第三减速箱，第一联动轴410和第二联动轴420分别连接到第三减速箱上，以在驱动装置300的驱动下转动。在这种情况下，第一联动轴410和第二联动轴420之间不通过例如上述的传动轴440连接，而是直接与驱动装置300连接。其具体结构可以参照前述实施方式，例如第一联动轴410连接有第一减速箱510，第二联动轴420连接有第二减速箱520，第一减速箱510和第二减速箱520分别与第三减速箱连接，其他结构也类似于前述实施方式，这里不做过多赘述。在这一实施方式中，第一减速箱510和第二减速箱520的结构可以相同，使得四个旋翼200的转速一致。此外，由于驱动装置300位于两个联动轴之间，其大体位于无人机的中心位置，可以不用增加配重即能够保持无人机的飞行平衡，提高了无人机的稳定性。

在本公开中，驱动装置300可以为燃油发动机，燃油发动机动力较足，可以同时稳定地为多个旋翼200提供动力。采用燃油发动机，驱动装置300的输出功率可以大幅度提高，使得无人机在航程及航时等方面都会有较大提高。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括机身，旋翼(200)，以及驱动所述旋翼(200)的驱动装置(300)，所述旋翼(200)包括均布在所述机身四周的第一旋翼(201)、第二旋翼(202)、第三旋翼(203)以及第四旋翼(204)，所述第一旋翼(201)、所述第二旋翼(202)、所述第三旋翼(203)以及所述第四旋翼(204)之间连接有联动组件，以使四者能够同时转动。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述联动组件包括横向贯穿所述机身的可转动的第一联动轴(410)和第二联动轴(420)，以及变速箱(430)，所述第一旋翼(201)和所述第二旋翼(202)通过所述变速箱(430)安装在所述第一联动轴(410)的两端，所述第三旋翼(203)和所述第四旋翼(204)通过所述变速箱(430)安装在所述第二联动轴(420)的两端，所述第一联动轴(410)和/或所述第二联动轴(420)与所述驱动装置(300)连接。

3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一联动轴(410)和所述第二联动轴(420)平行。

4.根据权利要求2所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述变速箱(430)包括套设在所述第一联动轴(410)或所述第二联动轴(420)上的第一锥齿轮(431)，和与所述第一锥齿轮(431)啮合传动的第二锥齿轮(432)，所述第二锥齿轮(432)与所述旋翼(200)共轴以同时转动。

5.根据权利要求2所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一联动轴(410)与所述驱动装置(300)连接，所述第一联动轴(410)和所述第二联动轴(420)之间连接有能够使二者联动的传动轴(440)。

6.根据权利要求5所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一联动轴(410)连接有第一减速箱(510)，所述第二联动轴(420)连接有第二减速箱(520)，所述传动轴(440)连接在所述第一减速箱(510)和所述第二减速箱(520)之间，所述第一减速箱(510)与所述驱动装置(300)的驱动轴(310)连接。

7.根据权利要求6所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一减速箱(510)包括套设在所述第一联动轴(410)上的第三锥齿轮(511)，与所述第三锥齿轮(511)啮合传动的第四锥齿轮(512)，以及与所述第三锥齿轮(511)啮合传动并位于所述第四锥齿轮(512)对侧的第五锥齿轮(513)，所述第二减速箱(520)包括套设在所述第二联动轴(420)上的第六锥齿轮(521)，和与所述第六锥齿轮(521)啮合传动的第七锥齿轮(522)，所述传动轴(440)的两端分别连接所述第五锥齿轮(513)和所述第七锥齿轮(522)，所述第四锥齿轮(512)与所述驱动轴(310)连接。

8.根据权利要求2所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述驱动装置(300)设置在所述第一联动轴(410)和所述第二联动轴(420)之间，并连接有第三减速箱，所述第一联动轴(410)和所述第二联动轴(420)分别连接到所述第三减速箱上，以在所述驱动装置(300)的驱动下转动。

9.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼(200)连接有变距机构(600)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述驱动装置(300)为燃油发动机。