CN109278995B - 一种双旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机设备领域，特别是指一种双旋翼无人机。该双旋翼无人机的舵机座内的两侧通过固定板分别固定两舵机，使两舵机的输出轴反向朝外且输出轴上固定齿轮。舵机座两侧设置安装孔，通过将转轴套入安装孔内的步骤，可使转轴的齿轮槽与齿轮相契合，即实现转轴和齿轮的传动连接。另外再通过将卡环卡住转轴的卡环槽上即可限制旋翼座,即可完成旋翼座的安装，此旋翼座的连接结构简单，便于装配。此外，本发明采用双旋翼的结构相比现有技术中的多旋翼结构可有效的节省电能，延长无人机的续航里程，同时能获得较高的飞行品质和自动化程度，具有很高的发展潜力。

Description

一种双旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机设备领域，特别是指一种双旋翼无人机。

背景技术

传统的无人机一般布置有四个旋翼，通过调节每个旋翼的转速，实现无人机升力的变化，从而控制无人机的姿态和位置。然而，四旋翼需要四台电机分别驱动其旋转，耗电量较大，在现今电池技术无法取得突破性进展的前提下，其续航时间始终无法得到延长。有鉴于此，相关技术人员研发了双旋翼驱动的无人机，然而现有的双旋翼无人机结构复杂，装配十分麻烦。并且，现有的双旋翼无人机旋转的传动效率低下，无法有效的延长续航时间。

发明内容

本发明提供一种双旋翼无人机，以克服现有的多旋翼无人机续航时间短且旋翼组件结构复杂、装配麻烦的问题。

本发明采用如下技术方案：一种双旋翼无人机，包括有形成无人机外观的壳体，其特征在于：还包括有可拆卸的连接于壳体上的舵机座、舵机座两侧均连接有的旋翼座和固定于舵机座内的两舵机；所述旋翼座包括支撑杆和固定连接于支撑杆末端的转轴，所述支撑杆相对转轴的另一端连接有旋翼，所述转轴末端设有卡环槽，且卡环槽上嵌套有卡环，该卡环外径大于安装孔内径；所述舵机座内的两侧均设有安装孔，所述舵机座内的两舵机的输出轴分别朝向于两安装孔，且两舵机的输出轴均固定连接有齿轮，所述转轴的末端设有齿轮嵌入并啮合的齿轮槽；所述旋翼座的转轴穿过安装孔使齿轮嵌入齿轮槽内，且使齿轮槽内部平面顶住于齿轮的端面之后，卡环槽刚好露出于安装孔相对挡边的另一端外。

作为进一步的改进，所述安装孔内嵌装有若干轴承，安装孔靠壳体外侧一端形成有阻挡轴承的挡边，且各轴承厚度总和与安装孔内长度总和一致。

作为进一步的改进，还包括有固定板，所述舵机座内形成有两个放置舵机的容置腔，舵机座于两容置腔相反方向的外侧面均固定有第一螺柱，该第一螺柱设有螺纹孔，所述固定板同时覆盖两容置腔，且固定板的四边角均设有连接耳，该连接耳设有第一螺丝穿装的通孔，且第一螺丝穿装通孔后与所述第一螺柱的螺纹孔孔螺旋连接。

作为进一步的改进，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体底部设有若干第二连接孔，所述第二连接孔为沉头孔，所述上壳体内设有若干分别对应各第二连接孔的第二螺柱，第二螺柱设有螺纹孔，且各第二螺柱的螺纹孔均螺旋连接有第二螺丝，第二螺丝由下壳体底部向上穿过第二连接孔与所述第二螺柱的螺纹孔螺旋连接。

作为进一步的改进，所述上壳体顶部设有若干第三连接孔，所述舵机座内设有若干分别对应于各第三连接孔的第三螺柱，所述第三螺柱设有螺纹孔，且各第三螺柱的螺纹孔均螺旋连接有第三螺丝，第三螺丝由上壳体内部向上穿过第三连接孔与所述第三螺柱的螺纹孔螺旋连接。

作为进一步的改进，所述上壳体顶的第三连接孔由上壳体顶部的外边面向内凹陷形成第一安装孔，所述舵机座的各第三螺柱分别自上而下的插入于各第一安装孔内。

作为进一步的改进，还包括有底壳，该底壳通过卡扣扣合于脱机座底部，且所述底壳下表面形成有所述第三螺柱穿过的第二安装孔。

作为进一步的改进，还包括有两分别位于壳体两侧的起落架，两起落架上均设有第四连接孔，且两起落架的第四连接孔分别对应于所述下壳体同一侧的第二连接孔，所述第二螺丝自下而上的以此穿过起落架和下壳体后，与上壳体的第二螺柱的螺纹孔螺旋连接至紧固。

作为进一步的改进，所述支撑杆底部向内形成有容线槽，所述转轴末端于所述齿轮槽的外围环形的分布若干穿线槽，所述穿线槽贯穿转轴且连通至所述容线槽。

作为进一步的改进，转轴于末端的环面还形成有让位槽，该让位槽由外而内的贯穿至所述穿线槽。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明于舵机座内的两侧通过固定板分别固定两舵机，使两舵机的输出轴反向朝外且输出轴上固定齿轮；舵机座两侧设置安装孔，安装孔内嵌装有轴承，通过将转轴套入安装孔的轴承内的步骤，可使转轴的齿轮槽与齿轮相契合，即实现转轴和齿轮的传动连接；并且通过将卡环卡住转轴的卡环槽上即可限制旋翼座，完成旋翼座的安装。此旋翼座的连接结构简单，且便于装配。并且采用双旋翼的结构相比现有技术中的多旋翼结构可有效的节省电能，延长无人机的续航里程；同时，嵌装于安装孔内的轴承在减小转轴旋转的摩擦力，提高旋翼座的使用寿命的同时，亦可提高转轴的传动效率，从而可进一步的提高无人机的续航里程。

附图说明

图1为本发明的分解示意图。

图2为本发明的立体示意图。

图3为本发明的旋翼座旋转后的立体示意图。

图4为旋翼座的结构示意图。

图5为舵机座倒置的结构示意图。

图6为舵机座安装旋翼座后倒置的结构示意图。

图7为旋翼座和舵机连接的示意图。

图8为图7中A向的放大示意图。

图9为旋翼座的转轴穿过安装孔与齿轮连接的侧面剖视图。

图10为上壳体倒置的结构示意图。

图11为下壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

如附图1至3所示，一种双旋翼无人机，包括有形成无人机外观的壳体1、可拆卸的而连接于壳体1上的舵机座3、舵机座3两侧均连接有的旋翼座2和固定于舵机座3内的两舵机4。

如附图1至4所示，所述旋翼座2包括有环形的防护环24和与防护环24一体成型的支撑杆25以及转轴23，具体的，该旋翼座2可采用注塑工艺一体成型。支撑杆25一端连接于防护环24和转轴23，支撑杆25另一端位于防护环24中心位置，且上方固定有旋转电机22。两旋翼座2上的旋转电机22的输出轴均固定连接旋翼21，且两旋转电机22驱动两旋翼21反向旋转。具体的，旋转电机22可采用螺丝锁固的方式固定于支撑杆25，而旋翼21固定于旋转电机22的固定方式为现有技术，此处不作详细赘述。此两旋翼21旋向相反的结构，可抵消无人机自身的扭转，即意味着无人机可实现零反扭力，从而可保证无人机的俯仰角度完全可控。另外，在航行的过程中所述防护环24可用于防护旋翼21，防止旋翼21受碰撞而损坏。

如附图6至9所示，所述转轴23连接于防护环的一端，且转轴23末端设有卡环槽231。所述舵机座3内的两侧均设有安装孔31，该安装孔31内嵌装有若干轴承42，安装孔31靠壳体1外侧一端形成有阻挡轴承外圈的挡边311。同时各轴承42厚度总和与安装孔31内长度总和一致，即各轴承42均嵌入安装孔31内之后，靠挡边311另一端的安装孔31外的轴承42的端面刚好安装孔31的端面齐平。另外，当旋翼座2的转轴23穿装于各轴承42后，卡环槽231刚好露出于安装孔31相对挡边311的另一端外，并且卡环槽231上嵌套有卡环43，该卡环43外径大于安装孔31的内径。具体的，安装时将转轴23由舵机座3外向内依次的穿装各轴承42后，利用卡环43箍住转轴23，可使转轴23无法再向舵机座3外移动，从而可限制转轴23，使转轴23仅作周向旋转运动。同时轴承42可减小转轴23旋转的摩擦力，提高旋翼座2的使用寿命的同时，亦可提高转轴23的传动效率。

如附图5和6所示，所述舵机座3内形成有两个放置舵机4的容置腔33，舵机座3于两容置腔33相反方向的外侧面均固定有第一螺柱34，该第一螺柱34设有螺纹孔，此螺纹孔螺旋连接有第一螺丝36。舵机座3内还配置有固定板32，该固定板32同时覆盖两容置腔33，且固定板32的四边角均设有连接耳321，该连接耳321设有第一螺丝36穿装的通孔（示图未示）。安装时，在将两舵机4分别放置于两容置腔33内之后，将固定板32的连接耳321的各通孔分别对应于各第一螺柱34的螺纹孔，再将第一螺丝36穿过连接耳321的通孔后，与第一螺柱34的螺纹孔螺旋至紧固，此方式可利用固定板32将舵机4压住并固定于舵机座3的容置腔33内。

如附图6至9所示，所述舵机座3内的两舵机4的输出轴分别朝向于两安装孔31，且两舵机4的输出轴均配置有齿轮41。所述转轴41的末端设有齿轮41适配嵌入的齿轮槽233，具体如附图所示，齿轮槽233环形的分布有齿轮41的各个齿对应嵌入的凹槽。在固定舵机4后，将转轴23穿过安装孔31内的轴承42至转轴23末端的各齿轮槽233分别对应嵌套在齿轮41外，即可实现舵机4和转轴23的传动连接，即实现舵机4驱动旋翼座2转动。同时，将转轴23向安装孔31内穿装至齿轮41顶住于齿轮槽233内部平面，此结构使齿轮41可挡住转轴23，使旋翼座22无法向舵机座3内轴向移动。

如附图7至9所示，所述支撑杆25底部向内形成有容线槽251，所述转轴23末端于所述齿轮槽251的外围环形的分布若干穿线槽232，所述穿线槽22贯穿转轴且连通至所述容线槽251。另外，转轴23于末端的环面还形成有让位槽234，该让位槽234由外而内的贯穿至所述穿线槽22。所述容线槽251还可拆卸的覆盖有密封板26，该密封板26与容线槽251可采用现有技术中塑料件的卡扣配合的连接方式。装配时，所述穿线槽251可用于穿装由舵机座3内引出的电源线27，且电源线27由让位槽234依次的穿过穿线槽232和容线槽251连接至旋转电机22，并且在完成布线后将密封板26盖住于容线槽251的槽口。通过此结构可使旋转电机22与控制器连接的电源线27不会暴露于空气中，即增加无人机的美观程度，又可防止电源线27遭到破坏，并且在齿轮41嵌入齿轮槽233后转轴23和舵机4的间隙较小，让位槽234的结构可便于电源线27穿过穿线槽232。另外，由于舵机4在运行过程中不作360°的旋转，因此不会造成电源线的缠绕现象。

如附图1所示，所述壳体包括上壳体11和下壳体12。所述上壳体11前端还形成有用于放置摄像设备的放置区15，该放置区15上可拆卸的覆盖有形成无人机机头造型的机头盖13，所述机头盖13为透明材质。此结构使无人机在航行过程中可实现航拍作业，并且所述机头盖13可有效的防护摄像设备。

如附图1、2、10和11所示，所述上壳体11顶部设有若干第三连接孔112，所述舵机座3内设有若干分别对应于各第三连接孔112的第三螺柱35，所述第三螺柱35设有螺纹孔，且各第三螺柱35的螺纹孔均螺旋连接有第三螺丝（示图未示）。上壳体11顶的第三连接孔112由上壳体11顶部的外边面向内凹陷形成第一安装孔113，所述舵机座3的各第三螺柱35分别自上而下的插入于各第一安装孔113内。第三螺丝由上壳体11内部向上穿过第三连接孔112与所述第三螺柱23的螺纹孔螺旋连接。

继续附图1、2、10和11所示，所述舵机座3的底部开口还适配连接有底壳6，该底壳6通过卡扣扣合的方式连接于舵机座3的底部，且底壳6下表面形成有所述第三螺柱23穿过的第二安装孔（示图未示），即底壳6扣合于舵机座3底部之后，第三螺柱35穿过于底壳6且露出于底壳6外。在固定板32将舵机4固定之后，可将底壳6扣合于舵机座3底部，使舵机座3内形成完整的密闭的空间。在底壳6扣合于舵机座3的底部之后，安装舵机座3时，将舵机座3的各第三螺柱35分别对应插入于上壳体11的各第一安装孔113内，在利用第三螺丝由上壳体11底部向上穿过上壳体11的第三连接孔35至与第三螺丝的螺纹孔锁固连接，即可实现舵机座3固定于上壳体11上。

继续参照附图1、2、10和11所示，所述下壳体12底部设有若干第二连接孔121，所述第二连接孔121为沉头孔。所述上壳体11内设有若干分别对应各第二连接孔121的第二螺柱111，第二螺柱111设有螺纹孔，且各第二螺柱的螺纹孔均螺旋连接有第二螺丝（示图未示），第二螺丝由下壳体12底部向上穿过第二连接孔121与所述第二螺柱111的螺纹孔螺旋连接。壳体1底部的两侧还均配置有起落架5，两起落架5上均设有第四连接孔51，且两起落架5的第四连接孔51分别对应于所述下壳体12同一侧的第二连接孔121。所述第二螺丝自下而上的以此穿过起落架5和下壳体12后，与上壳体11的第二螺柱111的螺纹孔螺旋连接至紧固。另外，所述下壳体12上还设置有用以容纳蓄电池的电池仓16，该电池仓16的仓口朝下且适配连接有电池仓盖14，所述电池仓盖14可通过卡扣扣合连接的方式实现可拆卸的连接于下壳体12底部。

在舵机座3和上壳体11固定连接之后，将起落架5的第四连接孔51、下壳体12的第二连接孔121与上壳体11的各第二螺柱111同时相应的对应；再利用第二螺丝自下而上的依次的穿过第四连接孔51和第二连接孔121与第二螺柱111的螺纹孔螺旋连接至紧固，即可实现上壳体11和下壳体12以及起落架5三者的固定连接。

具体的，本发明的安装方式如下：

第一，将舵机4固定通过固定板32固定于舵机座3内；

第二，将各轴承42依次的嵌入于连接孔31内，将旋翼座2的转轴23穿入舵机座3的安装孔31内的轴承42，使转轴23的齿轮槽233嵌套于齿轮41外，并且使齿轮41顶住于齿轮槽233内部平面，之后再将卡环43箍住于转轴23的卡环槽231上；

第三，将底壳6扣合于舵机座3的底部；

第四，将舵机座3与上壳体11固定连接；

第五，将上壳体11、下壳体12和起落架5同时固定连接。

至此，即可实现本发明的各主体结构的固定连接。此安装方式可实现两旋翼座2可转动的连接于舵机座3的两侧，且不会脱落。通过舵机4可实现驱动旋翼座2的转动，同时装配于舵机座3内的轴承42可减小旋翼座2转动的摩擦力以提高旋翼座的使用寿命的同时，亦可提高转轴23传动效率，即无形中提高的电池的续航里程。

作为优选，本发明以嵌入式芯片作为主控制器；以气压计、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计等传感器组成姿态测量系统；以遥控器或无人机地面站与无线电通信模块作为指令系统。所述姿态测量系统和控制器等均装配于预设在壳体内的设备舱内。

为实现无人机的完全可控，必须对无人机的俯仰角、航向角、滚转角和高度进行控制。本发明的具体执行方法为：采用沿俯仰轴转动的单自由度自动倾斜器同向同角度转动对无人机的俯仰角进行控制；采用倾斜器反向同角度转动和仅具有挥舞运动而无摆振运动的半刚性可变距旋翼对无人机的航向角进行控制；采用旋翼转速差对无人机的滚转角进行控制；采用旋翼转速等量增减对无人机的高度进行控制。以上四个控制通道均为独立控制，每个控制通道均是对航姿传感器组解算出的实际姿态和指令系统给出的期望姿态进行比较，并做PID随动控制，控制量为四通道PID算法在每个执行机构上输出的控制量的线性叠加。

由上述执行方法可见，本发明借鉴了四旋翼无人机控制原理、自动倾斜器周期变距和旋翼挥舞铰设计，最终使四旋翼无人机的优点与双旋翼无人机得以结合，简化了双旋翼无人机的操纵原理，减少了对气动建模的依赖，且同时能获得较高的飞行品质和自动化程度，最终得出一种结构简单、实现性强的双旋翼无人机设计方案，并具有很高的发展潜力。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种双旋翼无人机，包括有形成无人机外观的壳体，其特征在于：还包括有可拆卸的连接于壳体上的舵机座、舵机座两侧均连接有的旋翼座、固定于舵机座内的两舵机、两分别位于壳体两侧的起落架、固定板和底壳；

所述旋翼座包括支撑杆和固定连接于支撑杆末端的转轴，所述支撑杆相对转轴的另一端连接有旋翼，所述转轴末端设有卡环槽，且卡环槽上嵌套有卡环，该卡环外径大于安装孔内径；所述舵机座内的两侧均设有安装孔，所述舵机座内的两舵机的输出轴分别朝向于两安装孔，且两舵机的输出轴均固定连接有齿轮，所述转轴的末端设有齿轮嵌入并啮合的齿轮槽，所述安装孔内嵌装有若干轴承，安装孔靠壳体外侧一端形成有阻挡轴承的挡边，且各轴承厚度总和与安装孔内长度总和一致；

所述旋翼座的转轴穿过安装孔使齿轮嵌入齿轮槽内，且使齿轮槽内部平面顶住于齿轮的端面之后，卡环槽刚好露出于安装孔相对挡边的另一端外；

所述舵机座内形成有两个放置舵机的容置腔，舵机座于两容置腔相反方向的外侧面均固定有第一螺柱，该第一螺柱设有螺纹孔，所述固定板同时覆盖两容置腔，且固定板的四边角均设有连接耳，该连接耳设有第一螺丝穿装的通孔，且第一螺丝穿装通孔后与所述第一螺柱的螺纹孔孔螺旋连接；

所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体底部设有若干第二连接孔，所述第二连接孔为沉头孔，所述上壳体内设有若干分别对应各第二连接孔的第二螺柱，第二螺柱设有螺纹孔，且各第二螺柱的螺纹孔均螺旋连接有第二螺丝，第二螺丝由下壳体底部向上穿过第二连接孔与所述第二螺柱的螺纹孔螺旋连接，所述上壳体顶部设有若干第三连接孔，所述舵机座内设有若干分别对应于各第三连接孔的第三螺柱，所述第三螺柱设有螺纹孔，且各第三螺柱的螺纹孔均螺旋连接有第三螺丝，第三螺丝由上壳体内部向上穿过第三连接孔与所述第三螺柱的螺纹孔螺旋连接，所述上壳体顶的第三连接孔由上壳体顶部的外边面向内凹陷形成第一安装孔，所述舵机座的各第三螺柱分别自上而下的插入于各第一安装孔内；

所述底壳通过卡扣扣合于脱机座底部，且所述底壳下表面形成有所述第三螺柱穿过的第二安装孔；

两起落架上均设有第四连接孔，且两起落架的第四连接孔分别对应于所述下壳体同一侧的第二连接孔，所述第二螺丝自下而上的以此穿过起落架和下壳体后，与上壳体的第二螺柱的螺纹孔螺旋连接至紧固。

2.根据权利要求1所述的一种双旋翼无人机，其特征在于：所述支撑杆底部向内形成有容线槽，所述转轴末端于所述齿轮槽的外围环形的分布若干穿线槽，所述穿线槽贯穿转轴且连通至所述容线槽。

3.根据权利要求2所述的一种双旋翼无人机，其特征在于：转轴于末端的环面还形成有让位槽，该让位槽由外而内的贯穿至所述穿线槽。