CN110171562A - 一种无人机旋翼控制结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机旋翼控制结构。包括与无人机机体直接连接的安装板，设置在旋翼安装板上的旋翼组件以及用于控制旋翼组件的控制组件；旋翼组件包括旋翼杆以及旋翼杆末端的旋翼；控制组件包括限位杆以及驱动组件，驱动组件包括设置在安装板上的伺服驱动电机，与驱动电机电机轴连接的齿轮组，齿轮组的前级齿轮与驱动电机连接，后级齿轮上设置有齿轮转轴。本发明能够有效保证旋翼之间的同步运动，保证无人机重心的固定，能够提高无人机复杂环境下的稳定性，该结构控制简单，装置简明，可适用于多种多旋翼无人机结构，能够在优先的成本下最大化的保证机构的稳定，提高无人机性能。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机旋翼控制结构。
背景技术
无人机是一种新兴的科技产品，近几年来得到快速发展，并在环境监测、国土测量以及监控规划、军事设备等众多领域得到应用，其成本低，安全高效，能够极大的提高日常工作的效率，无人机的基本构架主要包括无人机机体，以及无人机控制系统，相对而言，无人机控制以及追踪技术得益于现有遥感、无线传输技术的发展已经相对成熟。
无人机机体主要承担支撑无人机本体质量，保证无人机飞行状态的作用，常见的无人机，除了极少量的碟式或者单翼无人机以外，基本都属于多轴结构，为了操控方便，简化结构设计，多轴式无人机一般均是对称式，常见的有四翼、六翼，对称式的多轴结构操控便捷且能够较好的保持无人机飞行姿态，适于在各种环境下使用。
但相对的，由于多轴式结构依靠多个旋翼等结构提供动力，结构零件相对较多，对于简单的姿态变化可以很轻易的实现，对于复杂情况下需要进行旋翼等结构的缩放等变化时相对较难，其主要问题是难以保证各轴能够以保持相对稳定的速度进行变化，有可能导致轴间失衡，无人机剧烈晃动或者翻滚等。
发明内容
本发明创造的目的在于，提供一种能够实现多旋翼同步控制，较好的保持无人机重心位置不变的无人机旋翼控制结构。
本发明的无人机旋翼控制结构包括与无人机机体直接连接的安装板，均匀设置在旋翼安装板上的旋翼组件，以及用于控制旋翼组件的控制组件；旋翼组件包括旋翼杆以及旋翼杆末端的旋翼；
安装板上均匀设置有多个轴孔，轴孔数目与旋翼的数目相同，轴孔呈中心阵列的方式均匀设置在安装板上；靠近各轴孔处，分别设置有弧形槽，弧形槽的中心轴与轴孔的中心轴重合，且弧形槽设于轴孔的外侧，即离安装板中心较远的一侧；
旋翼杆上远离旋翼的一端设置有连接轴以及控制杆，连接轴和控制杆的间距与弧形槽的半径相同；连接轴可旋转的插入安装板上的轴孔中，控制杆插入弧形槽中并可沿弧形槽滑动；特别的，控制杆的长度足够以使其能够从安装板的下端伸出与控制组件连接；
控制组件包括限位杆以及驱动组件，限位杆包括中间的定位部，定位部外侧以环形陈列的方式均匀对称得设置有多个限位臂，限位臂的数目与旋翼的数目相同，限位臂的末端设置有滑动槽，限位杆和旋翼杆分别设置与安装板的两侧，控制杆从弧形槽中穿过后插入滑动槽，基于上述结构，限位杆旋转的过程中即可推动控制单沿弧形槽左右滑动，并带动旋翼杆以连接轴为中心轴左右旋转；较佳的实施方式是，使滑动槽为直线状且指向环形阵列的中心轴，以提高滑动槽对控制杆的限位效果。
驱动组件包括设置在安装板上的伺服驱动电机，与驱动电机电机轴连接的齿轮组，齿轮组的前级齿轮与驱动电机连接，后级齿轮上设置有齿轮转轴，齿轮转轴与限位杆连接，以使电机工作时能够带动限位杆转动一定角度，其中一种实施方式是，将伺服电机设置在安装板的中心，且与限位杆分别设置在安装板的上下面，以使无人机中心尽量靠近中心处，提高稳定性。
驱动组件的另一种较佳实施方式是，伺服电机设置在安装板的边缘，且在限位杆上设置环形驱动条，并在驱动条上设置齿轮，通过伺服电机以及齿轮驱动驱动条/限位杆转动，基于此结构，可以减小对伺服电机驱动力的要求，实现转动角度更精确的控制。
对上述方案的进一步改进还包括，旋翼杆由镂空状轻质骨架构成，旋翼杆上还设置有安装腔或者安装孔，以便于配置安装其他结构或者用于调节重心位置的质量调节块。
其有益效果在于：
本发明的无人机旋翼控制结构能够有效保证旋翼之间的同步运动，保证无人机重心的固定，能够提高无人机复杂环境下的稳定性，该结构控制简单，装置简明，可适用于多种多旋翼无人机结构，能够在优先的成本下最大化的保证机构的稳定，提高无人机性能。
附图说明
图1是本发明的无人机旋翼控制结构的前视图；
图2是本发明的无人机旋翼控制结构的俯视图；
图3是本发明的无人机旋翼控制结构的主视图；
图4是本发明的无人机旋翼控制结构角度变化后的示意图；
图5是本发明的无人机旋翼控制结构中安装板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
本发明的一种无人机旋翼控制结构，主要用于无人机系统，对于多轴对称式无人机系统，其旋翼间距以及相对位置需要保持同步变化，以保持无人机受力平衡，提高稳定性，但由于多轴式结构相对复杂，因此一般情况下无人机的旋翼控制结构一般均是固定对称式，并通过各旋翼上叶轮的功率变化来调整飞行姿态，但在实际使用过程中此类结构的无人机经常会遇到很多无法解决问题，例如从提高无人机稳定性上来说，旋翼之间的间距越大，叶轮与无人机重心的间距越远无人机飞行时的稳定性更高，但其直接导致无人机的尺寸变大，无人机在转弯或者姿态调整时所需的时间以及能源消耗增加，采用可变距离的多旋翼控制结构可以更灵活的实现操控和节省电力，但有的不能有效实现旋翼间的同步，或者由于同步结构复杂导致无人机体积质量的增加。
如图1～5所示，本发明的基本目的是提供一种无人机旋翼控制结构，一方面提高无人机机构的稳定性，另一方面实现各旋翼间的间距同步，提高控制效率，实现无人机旋翼间距的自有变化，进而使无人机获得更加灵活高效的操控效果。
无人机旋翼控制结构包括与无人机机体直接连接的安装板1，均匀设置在旋翼安装板1上的旋翼组件2，以及用于控制旋翼组件2的控制组件3；旋翼组件2包括旋翼杆2a以及旋翼杆2a末端的旋翼2b；
特别的，为提高无人机旋翼的控制效果，减少调节旋翼所需要的作用力，在本实施例中，旋翼杆2a由镂空状轻质骨架构成，旋翼杆2a上还设置有安装腔或者安装孔，以便于配置安装其他结构或者用于调节重心位置的质量调节块。
安装板1上均匀设置有多个轴孔1a，轴孔1a数目与旋翼2b的数目相同，轴孔1a呈中心阵列的方式均匀设置在安装板1上；靠近各轴孔1a处，分别设置有弧形槽1b，弧形槽1b的中心轴与轴孔1a的中心轴重合，且弧形槽1b设于轴孔1a的外侧，即离安装板1中心较远的一侧；
旋翼杆2a上远离旋翼2b的一端设置有连接轴2c以及控制杆2d，连接轴2c和控制杆2d的间距与弧形槽1b的半径相同；连接轴2c可旋转的插入安装板1上的轴孔1a中，控制杆2d插入弧形槽1b中并可沿弧形槽1d滑动；特别的，控制杆2d的长度足够以使其能够从安装板1的下端伸出与控制组件3连接；
控制组件3包括限位杆3a以及驱动组件3e，限位杆3a包括中间的定位部3d，定位部3d外侧以环形陈列的方式均匀对称得设置有多个限位臂3b，限位臂3b的数目与旋翼2b的数目相同，限位臂3b的末端设置有滑动槽3c，限位杆3a和旋翼杆2a分别设置与安装板1的两侧，控制杆2d从弧形槽1a中穿过后插入滑动槽3c，基于上述结构，限位杆3a旋转的过程中即可推动控制单2d沿弧形槽1a左右滑动，并带动旋翼杆2a以连接轴2c为中心轴左右旋转；较佳的实施方式是，使滑动槽3c为直线状且指向环形阵列的中心轴，以提高滑动槽3c对控制杆2d的限位效果。
驱动组件3e包括设置在安装板1上的伺服驱动电机3f，与驱动电机3f电机轴连接的齿轮组3g，齿轮组3g的前级齿轮与驱动电机3f连接，后级齿轮上设置有齿轮转轴，齿轮转轴与限位杆3a连接，以使电机工作时能够带动限位杆3a转动一定角度，其中一种实施方式是，将伺服电机3f设置在安装板1的中心，且与限位杆3a分别设置在安装板1的上下面，以使无人机中心尽量靠近中心处，提高稳定性。
驱动组件3e的另一种较佳实施方式是，伺服电机设置在安装板的边缘，且在限位杆上设置环形驱动条，并在驱动条上设置齿轮，通过伺服电机以及齿轮驱动驱动条/限位杆转动，基于此结构，可以减小对伺服电机驱动力的要求，实现转动角度更精确的控制。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种无人机旋翼控制结构，其特征在于，包括与无人机机体直接连接的安装板，均匀设置在旋翼安装板上的旋翼组件，以及用于控制旋翼组件的控制组件；旋翼组件包括旋翼杆以及旋翼杆末端的旋翼；
安装板上均匀设置有多个轴孔，轴孔数目与旋翼的数目相同，轴孔呈中心阵列的方式均匀设置在安装板上；靠近各轴孔处，分别设置有弧形槽，弧形槽的中心轴与轴孔的中心轴重合，且弧形槽设于轴孔的外侧，即离安装板中心较远的一侧；
旋翼杆上远离旋翼的一端设置有连接轴以及控制杆，连接轴和控制杆的间距与弧形槽的半径相同；连接轴可旋转的插入安装板上的轴孔中，控制杆插入弧形槽中并可沿弧形槽滑动；控制杆从安装板的下端伸出与控制组件连接；
控制组件包括限位杆以及驱动组件，限位杆包括中间的定位部，定位部外侧以环形陈列的方式均匀对称得设置有多个限位臂，限位臂的数目与旋翼的数目相同，限位臂的末端设置有滑动槽，限位杆和旋翼杆分别设置与安装板的两侧，控制杆从弧形槽中穿过后插入滑动槽；
驱动组件包括设置在安装板上的伺服驱动电机，与驱动电机电机轴连接的齿轮组，齿轮组的前级齿轮与驱动电机连接，后级齿轮上设置有齿轮转轴，齿轮转轴与限位杆连接。
2.根据权利要求1所述一种无人机旋翼控制结构，其特征在于，滑动槽为直线状且指向环形阵列的中心轴。
3.根据权利要求1所述一种无人机旋翼控制结构，其特征在于，伺服电机设置在安装板的中心，且与限位杆分别设置在安装板的上下面。
4.根据权利要求1所述一种无人机旋翼控制结构，其特征在于，伺服电机设置在安装板的边缘，限位杆上设置环形驱动条，并在驱动条上设置齿轮，通过伺服电机以及齿轮驱动驱动条/限位杆转动。
5.根据权利要求1所述一种无人机旋翼控制结构，其特征在于，旋翼杆由镂空状轻质骨架构成，旋翼杆上还设置有安装腔或者安装孔，以便于配置安装其他结构或者用于调节重心位置的质量调节块。
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