CN110562438B - 一种多旋翼飞行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多旋翼飞行器，其属于航空飞行器技术领域，包括机架、机翼和调节机构。其中，调节机构包括固定于机架上的调节部和与调节部连接的伸缩部；调节部被配置为：多旋翼飞行器垂直起降时，调节部驱动伸缩部沿第一方向收缩；多旋翼飞行器水平飞行时，调节部驱动伸缩部沿第二方向伸展。本发明还提供了一种多旋翼飞行器的控制方法，能够控制调节机构在多旋翼飞行器中的伸缩部处于不同飞行状态时具有不同的伸缩状态。本发明提供的多旋翼飞行器在水平飞行的时，能够增大多旋翼飞行器的升力，使得多旋翼飞行器具有较好的飞行能力；在垂直起降时，能够减小多旋翼飞行器在上升或下降过程中的阻力，使得多旋翼飞行器的飞行效率较高。

Description

一种多旋翼飞行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及航空飞行器技术领域，尤其涉及一种多旋翼飞行器及其控制方法。

背景技术

多旋翼飞行器因其具有可垂直起降、灵活机动、速度与效率较高等特点，被广泛的应用在拥挤的市区和地形复杂的野外巡逻、监视等场景。

飞行器在水平飞行过程中，机翼产生的升力影响着飞行器的整体性能，机翼产生的升力越大，飞行器单位时间内所消耗的电能越少，续航的时间越长。相关技术中，通常通过在机身上增加机翼的方式增大机翼产生的升力，以提高飞行器的性能。

但是，随着飞行器中机翼的增多，在垂直起降的过程中，飞行器的阻力面积过大，进而受到的风阻较大，导致飞行器的飞行效率和稳定性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多旋翼飞行器，使得在飞行器在水平飞行时，能够具有较好的飞行能力；在垂直起降时，能够在上升或下降过程中具有较小的阻力。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一方面，提供了一种多旋翼飞行器，包括：

机架；

机翼，固定于所述机架上；

调节机构，包括固定于所述机架上的调节部和与所述调节部连接的伸缩部；

所述调节部被配置为：所述多旋翼飞行器垂直起降时，所述调节部驱动所述伸缩部沿第一方向收缩；所述多旋翼飞行器水平飞行时，所述调节部驱动所述伸缩部沿第二方向伸展，所述第一方向与所述第二方向相反。

作为优选，所述调节机构位于所述机架的上方，和/或，所述调节机构位于所述机架的下方。

作为优选，所述调节部包括固定于所述机架上的固定件，与所述固定件滑动连接的拉杆，以及与所述拉杆转动连接的支撑杆；

所述伸缩部上设有支撑轴，所述支撑杆固定在所述伸缩部上，且所述支撑杆的一端转动连接在所述支撑轴上；

所述拉杆被配置为：所述拉杆在所述固定件上滑动时，能驱动所述支撑杆绕所述支撑轴转动，以使所述支撑杆带动所述伸缩部收缩或伸展。

作为优选，所述固定件包括固定于机架上的连接架、与所述连接架转动连接的螺杆和螺纹连接在所述螺杆上的滑块，所述拉杆与所述滑块连接；所述螺杆转动时，所述滑块能沿所述螺杆运动。

作为优选，所述拉杆与所述支撑杆的中间位置连接，且所述调节部包括两个所述支撑杆和两个拉杆，两个所述支撑杆分别位于所述固定件的两侧，所述两个拉杆分别位于所述固定件的两侧。

作为优选，所述调节部还包括驱动件，所述驱动件与所述螺杆连接，用于带动所述螺杆旋转。

作为优选，所述驱动件为驱动电机或舵机。

作为优选，所述伸缩部包括折叠布或折叠板；

所述多旋翼飞行器垂直起降时，所述折叠布或所述折叠板处于折叠状态；所述多旋翼飞行器水平飞行时，所述折叠布或所述折叠板处于展开状态。

作为优选，所述折叠布或所述折叠板的形状为多边形。

另一方面，提供了一种多旋翼飞行器的控制方法，用于控制上述多旋翼飞行器，所述控制方法包括：

所述多旋翼飞行器垂直起降时，控制调节部驱动伸缩部沿第一方向收缩，以使所述伸缩部处于收缩状态；

所述多旋翼飞行器水平飞行时，控制所述调节部驱动所述伸缩部沿第二方向伸展，以使所述伸缩部处于伸展状态，所述第二方向与所述第一方向相反。

本发明的有益效果至少包括：

本发明提供的多旋翼飞行器包括调节机构，且调节机构中的调节部能够在多旋翼飞行器水平飞行时，驱动伸缩部沿第二方向伸展，以增大多旋翼飞行器的升力，使得多旋翼飞行器具有较好的飞行能力，且由于升力的增大还能提高多旋翼飞行器的续航时间。并且，调节部还能够在多旋翼飞行器在竖直方向上飞行时，驱动伸缩部沿第一方向收缩，以减小多旋翼飞行器在上升或下降过程中的阻力，使得多旋翼飞行器的飞行效率较高，稳定性较好。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的多旋翼飞行器的结构示意图一；

图2是本发明实施例一提供的调节部和伸缩部的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的多旋翼飞行器的结构示意图二；

图4是本发明实施例一提供的多旋翼飞行器的结构示意图三。

图中：

1、机架；2、调节机构；21、调节部；211、拉杆；212、支撑杆；213、连接架；214、螺杆；215、滑块；216、驱动件；217、第一支架；218、第二支架；219、第三支架；22、伸缩部；3、迎风板。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种多旋翼飞行器，请参考图1至图4，该多旋翼飞行器包括机架1、机翼(图中未示出)和调节机构2。

其中，机翼固定于机架1上，机架1可以包括机架主体和多个支架。调节机构2可以包括固定于机架主体上的调节部21和与该调节部21连接的伸缩部22。该调节部21被配置为：当多旋翼飞行器垂直起降时，调节部21用于驱动伸缩部22沿第一方向收缩，以使伸缩部22最终处于收缩状态；当多旋翼飞行器水平飞行时，调节部21用于驱动伸缩部22沿第一方向伸展，以使伸缩部22最终处于伸展状态，该第一方向与该第二方向相反。

需要说明的是，本实施例中的伸缩部可以为折叠布或折叠板，当多旋翼飞行器垂直起降时，折叠布或折叠板处于折叠状态；当多旋翼飞行器水平飞行时，折叠布或折叠板处于展开状态。并且，多旋翼飞行器垂直起降是指多旋翼飞行器在竖直方向上飞行。并且，该第一方向和该第二方向可以垂直于竖直方向。

综上所述，本实施例提供的多旋翼飞行器包括调节机构2，且调节机构2中的调节部21能够在多旋翼飞行器在水平飞行的时，驱动伸缩部22的沿第二方向伸展，以增大多旋翼飞行器的升力，使得多旋翼飞行器具有较好的飞行能力，且由于升力的增大还能提高多旋翼飞行器的续航时间。并且，调节部21还能够在多旋翼飞行器在竖直方向上飞行时，驱动伸缩部22沿第一方向收缩，以减小多旋翼飞行器在上升或下降过程中的阻力，使得多旋翼飞行器的飞行效率较高，稳定性较好。

可选地，于本实施例中，伸缩部22的表面可以为平面或曲面，本实施例对此不作限定，当伸缩部22的表面为曲面时，伸缩部22可以具有较强的升力。

请参考图2，折叠布或折叠板的形状可以为多边形，使得多旋翼飞行器在沿不同的方向飞行时，折叠布和折叠板均能够具有阻力较小的流线，且能够产生较大的升力。

于本实施例中，多旋翼飞行器可以包括一个或多个调节机构2，当多旋翼飞行器包括一个调节机构2时，该一个调节机构2可以位于机架1的上方，或者，该一个调节机构2还可以位于机架1的下方，本实施例对此不作限定。当多旋翼飞行器包括多个调节机构2时，该多个调节机构2可以包括位于机架1上方的调节机构2和位于机架1下方的调节机构2，还可以包括位于机架1前方或后方的调节机构2，本实施例对此不作限定。其中，图1是多旋翼飞行器包括一个调节机构2，且该一个调节机构2位于机架1上方的示意图。其中，机架1的上方可以包括机架1的正上方、左上方、右上方、前上方或后上方等；机架1的下方可以包括机架1的正下方、左下方、右下方、前下方或后下方等。

进一步地，调节机构2可以位于机架1的正上方或正下方，此时，调节机构2与机架1位于同一竖直方向，使得多旋翼飞行器因安装调节机构2所增加的风阻面积可以较小，进而使得多旋翼飞行器在垂直起降时增加的阻力可以较小，提高了多旋翼飞行器的飞行效率。

可选地，请参考图2，调节部21可以包括固定于机架1上的固定件，与固定件滑动连接的拉杆211，以及与拉杆211转动连接的支撑杆212。伸缩部22上设有与支撑杆一端转动连接的支撑轴，且支撑杆固定于伸缩部22上。可选地，如图2所述，拉杆211与支撑杆212的中部转动连接，并且，本实施例提供的调节机构2中包括两个拉杆211和两个支撑杆212，该两个拉杆211分布在固定件的两侧，该两个支撑杆212也分布在固定件的两侧，且两个支撑杆212的一端均与支撑轴转动连接，也即是，两个支撑杆212呈V形设置，固定件位于两个支撑杆212的开口位置处。

示例地，支撑杆212的中部可以设有U形支架，U形支架的两个支板上设有第一通孔，拉杆211用于连接支撑杆212的一端设有第二通孔，通过销柱穿过第一通孔和第二通孔能够实现拉杆211与支撑杆212的转动连接，进而使得拉杆211能够相对于支撑杆212转动。

可选地，伸缩部上还设有两个迎风板3，该两个迎风板3呈V形设置，且支撑轴212位于两个迎风板3围成的空间内，且固定于两个迎风板3。

进一步地，该拉杆211被配置为：拉杆211在固定件上滑动时，能驱动支撑杆212绕支撑轴转动，以使支撑杆212带动伸缩部22收缩或伸展。示例地，拉杆211向固定件的的一端滑动时，能驱动位于固定件一侧的支撑杆212顺时针旋转，位于固定件另一侧的支撑杆212逆时针旋转，进而带动伸缩部22收缩；拉杆211向固定件的另一端滑动时，能驱动位于固定件一侧的支撑杆212逆时针旋转，位于固定件另一侧的支撑杆212顺时针旋转，进而带动伸缩部22伸展。因此，在多旋翼飞行器垂直起降时，可以控制拉杆211向固定件的一端滑动，使得伸缩部22收缩，以减少多旋翼飞行器的风阻。在多旋翼飞行器水平飞行时，可以控制拉杆211向固定件的另一端滑动，使得伸缩部22伸展，以增大多旋翼飞行器的升力。

请继续参考图2，固定件可以包括固定于机架1上的连接架213、与该连接架213转动连接的螺杆214和螺纹连接在该螺杆214上的滑块215，且拉杆211与该滑块215转动连接。当螺杆214转动时，滑块215能沿螺杆214运动。此时，可以通过控制螺杆214转动，以使与滑块215连接的拉杆211在螺杆214上滑动，进而实现拉杆211相对于固定件滑动。

示例地，滑块215与螺杆214的配合关系可以为：当螺杆214顺时针转动时，滑块215向螺杆214的一端(如图2中螺杆214的右端)滑动，由于拉杆211与支撑杆212转动连接，使得两个支撑杆212在拉杆211的作用下向相互靠近的方向移动，以使伸缩部22收缩；当螺杆214逆时针转动时，滑块215向螺杆214的另一端(如图2中螺杆214的左端)滑动，由于拉杆211与支撑杆212转动连接，使得两个支撑杆212在拉杆211的作用下向相互远离的方向移动，以使伸缩部22伸展。

可选地，于本实施例中，请参考图2，调节部21还包括驱动件216，该驱动件216与螺杆214连接，用于带动螺杆214旋转。其中，该驱动件216能够带动螺杆214正转或反转，也即是，螺杆214能够顺时针旋转，也能逆时针旋转。该驱动件216能够与地面的控制器无线连接，使得控制器能够控制驱动件216如何旋转及何时旋转。

继续上述举例，当多旋翼飞行器垂直上升时，控制器可以控制驱动件216向螺杆214施加使其顺时针旋转的力，进而使伸缩部22收缩。当多旋翼飞行器水平飞行时，控制器可以控制驱动件216向螺杆214施加使其逆时针旋转的力，进而使伸缩部22伸展。实现了多旋翼飞行器的调节机构2的自动控制，增加了多旋翼飞行器的灵活性。该驱动件216可以为驱动电机、舵机或其他能够驱动螺旋旋转的装置。

可选地，上述驱动件216还可以不采用控制器控制。示例地，驱动件216包括调控单元、与该调控单元电连接的检测单元，以及与调控单元和螺杆214连接的驱动单元。该检测单元用于检测空气施加在多旋翼飞行器上的力的方向。当空气施加在多旋翼飞行器上的力的方向为垂直方向时，说明多旋翼飞行器处于垂直起降状态，此时，检测单元将该信号传输至调控单元，以使调控单元控制驱动单元带动螺杆214沿顺时针旋转，以使伸缩部22收缩。当空气施加在多旋翼飞行器上的力的方向为水平方向时，说明多旋翼飞行器处于水平飞行状态，此时，检测单元将该信号传输至调控单元，以使调控单元控制驱动单元带动螺杆214沿逆时针旋转，以使伸缩部22伸展。

进一步地，请参考图1至图3，连接架213可以包括第一支架217、第二支架218和第三支架219，且该第一支架217的一端与机架1连接，另一端与第二支架218连接。该第二支架218用于固定驱动件216和螺杆214，示例地，螺杆214的一端与第二支架218转动连接，螺杆214的另一端与驱动件216连接。该第三支架219与第二支架218连接，且该第三支架219的一端与支撑轴连接。

可选地，本实施例中的多旋翼飞行器可以为多旋翼无人机或多旋翼飞机等。

实施例二

本实施例提供了一种多旋翼飞行器的控制方法，用于控制上述实施例中的多旋翼飞行器。该方法包括：

多旋翼飞行器垂直起降时，控制调节部21驱动伸缩部22沿第一方向收缩，以使伸缩部22处于收缩状态。多旋翼飞行器水平飞行时，控制调节部21驱动伸缩部22沿第二方向伸展，以使伸缩部22处于伸展状态，该第二方向与该第一方向相反。

示例地，本实施例以实施例一中的多旋翼飞行器为例，对控制多旋翼飞行器飞行的方式进行简单说明。

在多旋翼飞行器进行垂直起降时，用户可以通过控制器控制驱动件216沿顺时针旋转，此时，螺杆214跟随驱动件216沿顺时针旋转。套设在螺杆214上的滑块215向螺杆214的一端滑动，以带动拉杆211向螺杆214的一端移动，进而带动两个支撑杆212向靠近对方的方向移动，以使折叠布或折叠板折叠。

在多旋翼飞行器水平飞行时，用户可以通过控制器控制驱动件216沿逆时针旋转，此时，螺杆214跟随驱动件216沿逆时针旋转。套设在螺杆214上的滑块215向螺杆214的另一端滑动，以带动拉杆211向螺杆214的另一端移动，进而带动两个支撑杆212向远离对方的方向移动，以使折叠布或折叠板展开。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括：

机架(1)；

机翼，固定于所述机架(1)上；

调节机构(2)，包括固定于所述机架(1)上的调节部(21)和与所述调节部(21)连接的伸缩部(22)；

所述伸缩部(22)为折叠布或折叠板；

所述多旋翼飞行器垂直起降时，所述折叠布或所述折叠板处于折叠状态；所述多旋翼飞行器水平飞行时，所述折叠布或所述折叠板处于展开状态；

所述折叠布或所述折叠板的形状为多边形；

所述调节部(21)被配置为：所述多旋翼飞行器垂直起降时，所述调节部(21)驱动所述伸缩部(22)沿第一方向收缩；所述多旋翼飞行器水平飞行时，所述调节部(21)驱动所述伸缩部(22)沿第二方向伸展，所述第一方向与所述第二方向相反；

所述调节机构(2)位于所述机架(1)的上方，和/或，所述调节机构(2)位于所述机架(1)的下方；

所述调节部(21)包括固定于所述机架(1)上的固定件，与所述固定件滑动连接的拉杆(211)，以及与所述拉杆(211)转动连接的支撑杆(212)；

所述伸缩部(22)上设有支撑轴，所述支撑杆(212)固定在所述伸缩部(22)上，且所述支撑杆(212)的一端转动连接在所述支撑轴上；

所述拉杆(211)被配置为：所述拉杆(211)在所述固定件上滑动时，能驱动所述支撑杆(212)绕所述支撑轴转动，以使所述支撑杆(212)带动所述伸缩部(22)收缩或伸展；

所述伸缩部上还设有两个迎风板（3），且两个所述迎风板（3）呈V形设置，所述支撑轴位于两个所述迎风板（3）围成的空间内，且固定于两个所述迎风板（3）。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述固定件包括固定于所述机架(1)上的连接架(213)、与所述连接架(213)转动连接的螺杆(214)和螺纹连接在所述螺杆(214)上的滑块(215)，所述拉杆(211)与所述滑块(215)转动连接；所述螺杆(214)转动时，所述滑块(215)能沿所述螺杆(214)运动。

3.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述拉杆(211)与所述支撑杆(212)的中间位置连接，且所述调节部(21)包括两个所述支撑杆(212)和两个拉杆(211)，两个所述支撑杆(212)分别位于所述固定件的两侧，所述两个拉杆(211)分别位于所述固定件的两侧。

4.根据权利要求2或3所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述调节部(21)还包括驱动件(216)，所述驱动件(216)与所述螺杆(214)连接，用于带动所述螺杆(214)旋转。

5.根据权利要求4所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述驱动件(216)为驱动电机或舵机。

6.一种多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1至5任一所述的多旋翼飞行器，所述控制方法包括：

所述多旋翼飞行器垂直起降时，控制调节部(21)驱动伸缩部(22)沿第一方向收缩，以使所述伸缩部(22)处于收缩状态；

所述多旋翼飞行器水平飞行时，控制所述调节部(21)驱动所述伸缩部(22)沿第二方向伸展，以使所述伸缩部(22)处于伸展状态，所述第二方向与所述第一方向相反。