CN110341947A - 一种可多向倾转的四旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种可多向倾转的四旋翼飞行器，包括控制模块、电池模块、机架以及对称安装在机架四角的第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构，其中四个旋翼机构均可转动，所述第一旋翼机构与第二旋翼机构之间以及第三旋翼机构与第四旋翼机构之间分别通过旋翼连接杆连接，所述机架中部安装有可转动的方向操纵杆，所述方向操纵杆与两根所述旋翼连接杆分别通过传动连接杆连接，所述机架上还安装有驱动电机模块，所述驱动电机模块通过驱动杆与所述方向操纵杆相连，所驱动模块包括步进电机一、步进电机二，所述步进电机一通过曲轴连杆与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆做直线运动，所述步进电机二与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆作曲线运动。

Description

一种可多向倾转的四旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器领域，特别涉及一种可多向倾转的四旋翼飞行器。

背景技术

常规四旋翼飞行器在进行转向或是倾转的时候一般是通过控制四个旋翼的不同速度实现的，这种操作虽然实现简单，但是会增大巡航时的阻力，不利于提升无人机的续航时间以及巡航速度，同时此种改变方向的机动性能查，没有很好的抗风险。

为改变这种情况，公开发明专利申请“一种倾转四旋翼飞行器”(CN105035313B)通过设置固定管、倾转摇臂、连杆、倾转舵机、旋翼臂、球头等机构实现了改变旋翼的安装角度是四旋翼达到前进飞行同时保持机身水平的目的，但是此种倾转四旋翼飞行器只能实现前进时前后方向上的机身水平，无法实现在前进时由前后方向改变为左右方向运动时机身同样保持水平，因此其机动性能仍然无法满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可多向倾转的四旋翼飞行器，其通过内部驱动电机模块控制飞行器的四个旋翼进行前进方向和左右方向上倾转，从而改变飞行器的行进方向同时又能保证飞行器机身的水平。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可多向倾转的四旋翼飞行器，包括控制模块、电池模块、机架以及对称安装在机架四角的第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构，其特征在于，第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构均可转动，所述第一旋翼机构与第二旋翼机构之间以及第三旋翼机构与第四旋翼机构之间分别通过旋翼连接杆连接，所述机架中部安装有可转动的方向操纵杆，所述方向操纵杆与两根所述旋翼连接杆分别通过传动连接杆连接，所述机架上还安装有驱动电机模块，所述驱动电机模块通过驱动杆与所述方向操纵杆相连，所驱动模块包括步进电机一、步进电机二，所述步进电机一通过曲轴连杆与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆做直线运动，所述步进电机二与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆作曲线运动。

进一步地，所述第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构结构相同，包括安装在机架上的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有旋翼支撑轴，所述旋翼支撑轴上安装有旋翼电机，所述旋翼电机输出轴上安装有旋翼。

进一步地，所述方向操纵杆安装在一个万向球轴承上，该万向球轴承安装在机架上。

进一步地，所述第一旋翼机构、第二旋翼机构之间的机架上安装有第一支撑机构，所述第一支撑机构包括安装在机架上的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有支撑杆，所述支撑杆与其对应的旋翼连接杆和传动连接杆相连；所述第三旋翼机构、第四旋翼机构之间的机架上安装有第二支撑机构，所述第二支撑机构包括安装在机架上的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有支撑杆，所述支撑杆与其对应的旋翼连接杆和传动连接杆相连。

进一步地，所述方向操纵杆上方安装有支撑盘，所述支撑盘中部开有通孔，所述通孔处设置有限位环，所述方向操纵杆穿过通孔其运动范围限定在所述限位环内；所述支撑盘上安装有所述控制模块和电池模块。

本发明有益效果：

本发明在现有技术的基础上增加了飞行器旋翼的左右倾转，能够更方便地控制飞行器的转向运动，同时在不改变机身水平状态的情况下减小了飞行器机身倾斜所产生的阻力。

附图说明

图1为本发明旋翼机构前后运动状态示意图；

图2为本发明旋翼机构左右运动状态示意图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明驱动电机模块内部结构图；

图5为图4中I处截面放大图；

图6为图4中驱动件一结构示意图；

图7为本发明中旋翼机构的结构示意图；

图8为本发明中支撑机构的结构示意图；

图中：1机架，2第一旋翼机构，3第二旋翼机构，4第三旋翼机构，5第四旋翼机构，6第一支撑机构，7第二支撑机构，8支撑盘，9旋翼连接杆，10传动连接杆，11方向操纵杆，12支撑盘固定杆，13驱动杆，131挡片，14限位环，15控制模块，16电池模块，17万向球轴承，18支撑杆，19旋翼，20旋翼电机，21旋翼支撑轴，22驱动电机模块，221步进电机一，222步进电机二，223曲轴连杆，224驱动件一，225驱动件二，226驱动杆支撑。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地说明。

如图1、2、3，一种可多向倾转的四旋翼飞行器，包括控制模块15、电池模块16、机架1以及对称安装在机架1四角的第一旋翼机构2、第二旋翼机构3、第三旋翼机构4、第四旋翼机构5，所述第一旋翼机构2、第二旋翼机构3、第三旋翼机构4、第四旋翼机构5均可转动，它们具体结构如图7，包括安装在机架1上的万向球轴承17，所述万向球轴承17上安装有旋翼支撑轴21，所述旋翼支撑轴21上安装有旋翼电机20，所述旋翼电机20输出轴上安装有旋翼19。所述万向球轴承17包括球体和球壳，其中球体可在所述球壳内进行任意方向的转动，设计所述球体与所述球壳之间具有一定阻尼，防止旋翼机构在不受力情况下发生偏转。

所述第一旋翼机构2与第二旋翼机构3之间通过旋翼连接杆9连接，所述第三旋翼机构4与第四旋翼机构5之间通过旋翼连接杆9连接，所述机架1中部安装有可转动的方向操纵杆11，所述方向操纵杆11安装在一个万向球轴承17上，该万向球轴承17安装在机架1上。所述第一旋翼机构2、第二旋翼机构3之间的机架1上安装有第一支撑机构6，所述第一支撑机构6包括安装在机架1上的万向球轴承17，所述万向球轴承17上安装有支撑杆18，所述支撑杆18与该处对应的旋翼连接杆9和传动连接杆10相连；所述第三旋翼机构4、第四旋翼机构5之间的机架1上安装有第二支撑机构7，所述第二支撑机构7包括安装在机架1上的万向球轴承17，所述万向球轴承17上安装有支撑杆18，所述支撑杆18与该处对应的旋翼连接杆9和传动连接杆10相连。如图1、2，应当说明图中所示左右为本申请所描述的左右方向，图中正面为本申请所述的前后方向，图中当方向操纵杆11向左右方向运动时，通过传动连接杆10以及旋翼连接杆9可驱动旋翼机构和支撑机构向左右方向倾转，当方向操纵杆11向前后方向运动时，通过传动连接杆10以及旋翼连接杆9可驱动旋翼机构和支撑机构向前后方向倾转。

所述机架1上还安装有驱动电机模块22，所述驱动电机模块22通过驱动杆13与所述方向操纵杆11相连，优选地，所述驱动杆13为Z型结构，方便其进行转动。所驱动模块包括步进电机一221、步进电机二222，所述步进电机一221通过曲轴连杆223与所述驱动杆13相连并控制所述驱动杆13做直线运动，所述曲轴连杆223端部连接有如图6所示的曲驱动件一224，所述曲驱动件一224套装在所述驱动杆13上，所述曲驱动件一224中部设置有凹槽，所述驱动杆13上设置有挡片131，所述挡片131位于所述凹槽中，当驱动杆13转动时挡片131不会被驱动件一224限制。所述曲驱动件一224通过所述挡片131带动所述驱动杆13做直线运动。所述曲轴连杆为发动机常用机构，在发动机上设置有活塞，活塞通过曲轴连杆连接飞轮，曲轴连杆将活塞的直线运动转化为飞轮的曲线运动，本发明中的曲轴连杆223与发动机中的曲轴连杆作用相反，此处其将步进电机一221的转动及曲线运动转化为曲驱动件一224的直线运动(由于驱动杆13的限制曲驱动件一224只能做直线运动)，进而通过挡片131带动驱动杆13做直线运动。所述驱动杆13的端部为多边形结构，该多边形的端部的外部设置有与其形状相适配的驱动件二225，所述驱动件二225连接有步进电机二222。驱动杆13的端部以及驱动件二225的截面形状如图5所示，应当理解，图5中仅是给出了驱动杆13的端部及驱动件二225的3种截面形状的示意图，并不代表驱动杆13的端部及驱动件二225的截面形状仅为这3种。所示驱动杆13的端部与驱动件二225的形状为多边形且相适配，驱动杆13的端部套装在驱动件二225中且可在其中左右(图中左右)移动。当步进电机一221带动驱动杆13前后运动时，驱动杆13的端部不会脱离驱动件二225，且不会带动步进电机二222。当步进电机二222转动时，驱动件二225能带动驱动杆13作曲线运动，由于挡片131设置在曲驱动件一224的中部凹槽内，驱动杆13的运动又不会影响步进电机一221。

所述方向操纵杆11上方安装有支撑盘8，所述支撑盘8通过若干根支撑盘固定杆12安装在机架1上，所述支撑盘8中部开有通孔，所述通孔处设置有限位环14，所述方向操纵杆11穿过通孔且其运动范围限定在所述限位环14内；所述支撑盘8上安装有所述控制模块15和电池模块16。

如图1，当驱动电机模块22控制驱动杆13在图中前后方向进行转动即曲线运动时，旋翼机构前后倾转，飞行器可迅速进行前进或是后退，在其前进或是后退的时候机身整体可以保持水平状态。

如图2，当驱动电机模块22控制驱动杆13在图中左右方向进行直线运动时，旋翼机构左右倾转，飞行器可迅速进行向左或向右运动，在向左或向右运动时候机身整体可以保持水平状态。

Claims (5)

1.一种可多向倾转的四旋翼飞行器，包括控制模块、电池模块、机架以及对称安装在机架四角的第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构，其特征在于：第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构均可转动，所述第一旋翼机构与第二旋翼机构之间以及第三旋翼机构与第四旋翼机构之间分别通过旋翼连接杆连接，所述机架中部安装有可转动的方向操纵杆，所述方向操纵杆与两根所述旋翼连接杆分别通过传动连接杆连接，所述机架上还安装有驱动电机模块，所述驱动电机模块通过驱动杆与所述方向操纵杆相连，所驱动模块包括步进电机一、步进电机二，所述步进电机一通过曲轴连杆与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆做直线运动，所述步进电机二直接与所述驱动杆相连并控制所述驱动杆作曲线运动。

2.根据权利要求1所述的一种可多向倾转的四旋翼飞行器，其特征在于：所述第一旋翼机构、第二旋翼机构、第三旋翼机构、第四旋翼机构结构相同，包括安装在机架上的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有旋翼支撑轴，所述旋翼支撑轴上安装有旋翼电机，所述旋翼电机输出轴上安装有旋翼。

3.根据权利要求1所述的一种可多向倾转的四旋翼飞行器，其特征在于：所述方向操纵杆安装在一个万向球轴承上，该万向球轴承安装在机架上。

4.根据权利要求1或2所述的一种可多向倾转的四旋翼飞行器，其特征在于：所述第一旋翼机构、第二旋翼机构之间的机架上安装有第一支撑机构，所述第一支撑机构包括安装在机架是的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有支撑杆，所述支撑杆与该处对应的旋翼连接杆和传动连接杆相连；所述第三旋翼机构、第四旋翼机构之间的机架上安装有第二支撑机构，所述第二支撑机构包括安装在机架上的万向球轴承，所述万向球轴承上安装有支撑杆，所述支撑杆与该处对应的旋翼连接杆和传动连接杆相连。

5.根据权利要求1或3所述的一种可多向倾转的四旋翼飞行器，其特征在于：所述方向操纵杆上方安装有支撑盘，所述支撑盘中部开有通孔，所述通孔处设置有限位环，所述方向操纵杆穿过通孔其运动范围限定在所述限位环内；所述支撑盘上安装有所述控制模块和电池模块。