CN111169630A - 一种矢量共轴双桨无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矢量共轴双桨无人机，第一旋翼和第二旋翼均安装在对转电机的输出端，第一旋翼的转动方向与第二旋翼的转动方向相反；对转电机的壳体固定在第一翻转架上，第一翻转架转动连接在第二翻转架中，第二翻转架转动连接在上框架中，第一翻转架的转轴垂直于第二翻转架的转轴；第一舵机固定在第二翻转架上，第一舵机的输出轴通过第一连杆机构与第一翻转架连接；第二舵机固定在上框架上，第二舵机的输出轴通过第二连杆机构与第二翻转架连接。目的在于解决现有技术中无人机螺旋桨损坏会失去平衡而不能正常飞行的问题。效果为：体积小巧，携带方便，安全性高，反扭矩对称，悬停效果好，稳定性显著增强。

Description

一种矢量共轴双桨无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种矢量共轴双桨无人机。

背景技术

在现代化战争中，简单易用、便携高效的无人侦察飞行器开始崭露头角；针对单兵特种作战的使用需求，开发一款单兵便携使用的作战无人机，兼具侦察、攻击等用途。

现有的无人机结构是采用多个轴臂，每个轴臂上组装由电机驱动的单螺旋浆，单螺旋浆存在的缺点是：如有一个螺旋浆在飞行中损坏，会失去平衡而不能正常飞行。

发明内容

为此，本发明提供一种矢量共轴双桨无人机，以解决现有技术中无人机螺旋浆损坏会失去平衡而不能正常飞行的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种矢量共轴双桨无人机，包括第一旋翼、第二旋翼、对转电机、第一翻转架、第二翻转架、上框架、第一舵机、第二舵机、第一连杆机构和第二连杆机构；第一旋翼和第二旋翼均安装在对转电机的输出端，第一旋翼位于第二旋翼的上方，第一旋翼的转动方向与第二旋翼的转动方向相反；对转电机的壳体固定在第一翻转架上，第一翻转架的外周侧套设有第二翻转架，第一翻转架转动连接在第二翻转架中，第二翻转架的外周侧套设有上框架，第二翻转架转动连接在上框架中，第一翻转架的转轴垂直于第二翻转架的转轴；第一舵机固定在第二翻转架上，第一舵机的输出轴通过第一连杆机构与第一翻转架连接；第二舵机固定在上框架上，第二舵机的输出轴通过第二连杆机构与第二翻转架连接。

进一步地，第一连杆机构包括第一摆臂和第一摇杆；第一摆臂的一端固定在第一舵机的输出轴上，第一摆臂的另一端与第一摇杆的一端铰接，第一摇杆的另一端与第一翻转架铰接。

进一步地，第二连杆机构包括第二摆臂和第二摇杆；第二摆臂的一端固定在第二舵机的输出轴上，第二摆臂的另一端与第二摇杆的一端铰接，第二摇杆的另一端与第二翻转架铰接。

进一步地，还包括下框架，下框架可拆卸连接在上框架的下端。

进一步地，还包括飞控模块，飞控模块可拆卸连接在上框架内，飞控模块靠近下框架设置，对转电机、第一舵机和第二舵机均分别与飞控模块电连接。

进一步地，还包括蓄电池，蓄电池可拆卸设置在下框架内，蓄电池通过导线与飞控模块电连接。

进一步地，还包括上外壳，上外壳套设在上框架的外周侧，上外壳可拆卸连接在上框架上。

进一步地，还包括下外壳，下外壳套设在下框架的外周侧，下外壳可拆卸连接在下框架上。

进一步地，还包括支撑架，支撑架固定在下外壳的下表面，支撑架为三点式支撑框架结构。

进一步地，第二翻转架上分别开设有两个第一转孔和两个第二转孔，两个第一转孔同轴设置，两个第二转孔同轴设置，两个第一转孔的同轴线垂直于两个第二转孔的同轴线，第一翻转架通过两个第一转孔转动连接在第二翻转架上，第二翻转架通过两个第二转孔转动连接在上框架上。

本发明具有如下优点：本发明的一种矢量共轴双桨无人机能够垂直起降，体积小巧，携带方便，安全性高，反扭矩对称，悬停效果好，稳定性显著增强，适应于狭窄的地方飞行，搭载不同仪器可做侦查、攻击、搜救等任务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的第一视角的内部结构图。

图2为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的第二视角的内部结构图。

图3为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的局部结构图图。

图4为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的立体图。

图5为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的主视图。

图6为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的俯视图。

图7为本发明一些实施例提供的一种矢量共轴双桨无人机的仰视图。

图中：1、第一旋翼，2、第二旋翼，3、对转电机，4、第二翻转架，5、第一翻转架，6、上框架，7、下框架，8、第一舵机，9、第二舵机，10、第一摆臂，11、第二摆臂，12、第一摇杆，13、第二摇杆，14、飞控模块，15蓄电池，16、上外壳，17、下外壳，18、支撑架，19、第一转孔，20、第二转孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所涉及的共轴双桨是指两幅完全相同的旋翼，一上一下安装在同一旋翼轴上，两旋翼间有一定间距，两副旋翼的旋转方向相反，其反扭矩可以互相抵消；航向操纵靠两旋翼总距的差动变化来控制；共轴双桨式飞机结构紧凑，外形尺寸小，反扭矩对称，其悬停效果也比较好；有两副旋翼产生升力，每副旋翼的直径也可以缩短；机体部件可以紧凑地安排在直升机重心处，所以飞行稳定性好；与单旋翼带尾桨直升机相比，其操纵有明显加强。

实施例1

如图1至图7所示，本实施例中的一种矢量共轴双桨无人机，包括第一旋翼1、第二旋翼2、对转电机3、第一翻转架5、第二翻转架4、上框架6、第一舵机8、第二舵机9、第一连杆机构和第二连杆机构；第一旋翼1和第二旋翼2均安装在对转电机3的输出端，第一旋翼1位于第二旋翼2的上方，第一旋翼1的转动方向与第二旋翼2的转动方向相反；对转电机3的壳体固定在第一翻转架5上，第一翻转架5的外周侧套设有第二翻转架4，第一翻转架5转动连接在第二翻转架4中，第二翻转架4的外周侧套设有上框架6，第二翻转架4转动连接在上框架6中，第一翻转架5的转轴垂直于第二翻转架4的转轴；第一舵机8固定在第二翻转架4上，第一舵机8的输出轴通过第一连杆机构与第一翻转架5连接；第二舵机9固定在上框架6上，第二舵机9的输出轴通过第二连杆机构与第二翻转架4连接。

在本实施例中，第一翻转架5为围绕对转电机3形成的环形框架结构，第二翻转架4为围绕第一翻转架5形成的环形框架结构，对转电机3通过内六角螺钉连接在第一翻转架5上，第一翻转架5通过销轴转动连接在第二翻转架4上，第二翻转架4通过销轴转动连接在上框架6上。

本实施例采用矢量共轴双桨的布局方式，动力为对转电机3提供，例如采用型号为2409-1400kv的对转电机3，第一旋翼1和第二旋翼2组成的反向旋转的一对螺旋桨为整机提供动力，第一舵机8和第二舵机9带动第一翻转架5和第二翻转架4组成的电机座进行矢量姿态控制，即第一翻转架5和第二翻转架4分别沿着X轴及Y轴进行转动，通过该方式避免了传统直升机旋翼头采用十字盘控制姿态带来的机械结构的不可靠。

在一个具体的实施例中，在使用过程中分为以下两种模式：

1、连接单机作战时，选择好使用的无人机编号，手持无人机，打开机械保险，无人机通电，上下晃动无人机两次，无人机自动解锁加速，松开手后，无人机自动巡航至作战目标区域上空，实时回传侦察图像，当发现目标后，解除地面端保险，锁定目标，按下攻击按钮，无人机将自动飞到目标附近，引爆，由于攻击过程中飞行高度下降，攻击后半程图像可能会丢失，攻击效果要有其他无人机确认；

2、连接多机作战时，可以选择成片区域地毯式侦察，控制端可以同时收到多片区域的实时战况，同时，多台无人机通信自组网，可以抵达更远的距离，利用一台或两台无人机进行通信中继或者高空预警评估，可以在其他无人机进行攻击时，提供实时图像回传，如有问题，可以随时解除攻击指令；同时，高空的无人机可以提供攻击损毁评估，在执行完任务后，自毁或返航。

本实施例达到的技术效果为：本实施例的一种矢量共轴双桨无人机能够垂直起降，体积小巧，携带方便，安全性高，反扭矩对称，悬停效果好，稳定性显著增强，适应于狭窄的地方飞行，搭载不同仪器可做侦查、攻击、搜救等任务。

实施例2

如图1至图7所示，本实施例中的一种矢量共轴双桨无人机，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，第一连杆机构包括第一摆臂10和第一摇杆12；第一摆臂10的一端固定在第一舵机8的输出轴上，第一摆臂10的另一端与第一摇杆12的一端铰接，第一摇杆12的另一端与第一翻转架5铰接；第二连杆机构包括第二摆臂11和第二摇杆13；第二摆臂11的一端固定在第二舵机9的输出轴上，第二摆臂11的另一端与第二摇杆13的一端铰接，第二摇杆13的另一端与第二翻转架4铰接。

本实施例中的有益效果为：通过第一摆臂10和第一摇杆12组成的第一连杆机构，结构简单，紧凑性好，能够稳定的将第一舵机8的动力传输至第一翻转架5上；通过第二摆臂11和第二摇杆13组成的第二连杆机构，结构简单，紧凑性好，能够稳定的将第二舵机9的动力传输至第二翻转架4上。

实施例3

如图1至图7所示，本实施例中的一种矢量共轴双桨无人机，包括实施例2中的全部技术特征，除此之外，还包括下框架7，下框架7可拆卸连接在上框架6的下端；还包括飞控模块14，飞控模块14可拆卸连接在上框架6内，飞控模块14靠近下框架7设置，对转电机3、第一舵机8和第二舵机9均分别与飞控模块14电连接；还包括蓄电池15，蓄电池15可拆卸设置在下框架7内，蓄电池15通过导线与飞控模块14电连接。

在本实施例中，飞控模块14即控制无人机的飞行状态的控制中心，该模块的具体电路在现有技术中有各种不同的形式；蓄电池15为飞控模块14、对转电机3、第一舵机8和第二舵机9提供电能。

优选的，在一个具体的实施例中，下框架7和上框架6均为圆柱形框架结构，该种结构方式结构尺寸紧凑。

本实施例中的有益效果为：通过飞控模块14，使得无人机系统自动化程度高，任务飞行过程采用全自主垂直起飞和自主垂直降落，突破无人机关于起飞着陆场地的限制。

实施例4

如图1至图7所示，本实施例中的一种矢量共轴双桨无人机，包括实施例3中的全部技术特征，除此之外，还包括上外壳16，上外壳16套设在上框架6的外周侧，上外壳16可拆卸连接在上框架6上；还包括下外壳17，下外壳17套设在下框架7的外周侧，下外壳17可拆卸连接在下框架7上；还包括支撑架18，支撑架18固定在下外壳17的下表面，支撑架18为三点式支撑框架结构。

本实施例的机身采用两舱设计，上部为动力及飞控舱，下部为设备舱；机身分为上框架6、下框架7、上外壳16、下外壳17、电机座五部分，各部分之间的连接均通过螺丝连接。

本实施例中的有益效果为：通过设置上外壳16和下外壳17实现了对无人机的机舱内部零部件的保护，避免了无人机内部零部件的损伤；通过三点式的支撑架18，实现了对整个无人机的稳定支撑，显著提高了无人机在地表的平稳性。

实施例5

如图1至图7所示，本实施例中的一种矢量共轴双桨无人机，包括实施例4中的全部技术特征，除此之外，第二翻转架4上分别开设有两个第一转孔19和两个第二转孔20，两个第一转孔19同轴设置，两个第二转孔20同轴设置，两个第一转孔19的同轴线垂直于两个第二转孔20的同轴线，第一翻转架5通过两个第一转孔19转动连接在第二翻转架4上，第二翻转架4通过两个第二转孔20转动连接在上框架6上。

本实施例中的有益效果为：通过设置第一转孔19实现第一翻转架5相对于第二翻转架4的转动，结构简单，流畅性好；通过第二转孔20实现第二翻转架4相对于上框架6的转动，结构简单，流畅性好。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，包括第一旋翼(1)、第二旋翼(2)、对转电机(3)、第一翻转架(5)、第二翻转架(4)、上框架(6)、第一舵机(8)、第二舵机(9)、第一连杆机构和第二连杆机构；所述第一旋翼(1)和所述第二旋翼(2)均安装在所述对转电机(3)的输出端，所述第一旋翼(1)位于所述第二旋翼(2)的上方，所述第一旋翼(1)的转动方向与所述第二旋翼(2)的转动方向相反；所述对转电机(3)的壳体固定在所述第一翻转架(5)上，所述第一翻转架(5)的外周侧套设有所述第二翻转架(4)，所述第一翻转架(5)转动连接在所述第二翻转架(4)中，所述第二翻转架(4)的外周侧套设有所述上框架(6)，所述第二翻转架(4)转动连接在所述上框架(6)中，所述第一翻转架(5)的转轴垂直于所述第二翻转架(4)的转轴；所述第一舵机(8)固定在所述第二翻转架(4)上，所述第一舵机(8)的输出轴通过所述第一连杆机构与所述第一翻转架(5)连接；所述第二舵机(9)固定在所述上框架(6)上，所述第二舵机(9)的输出轴通过所述第二连杆机构与所述第二翻转架(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一连杆机构包括第一摆臂(10)和第一摇杆(12)；所述第一摆臂(10)的一端固定在所述第一舵机(8)的输出轴上，所述第一摆臂(10)的另一端与所述第一摇杆(12)的一端铰接，所述第一摇杆(12)的另一端与所述第一翻转架(5)铰接。

3.根据权利要求1所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，所述第二连杆机构包括第二摆臂(11)和第二摇杆(13)；所述第二摆臂(11)的一端固定在所述第二舵机(9)的输出轴上，所述第二摆臂(11)的另一端与所述第二摇杆(13)的一端铰接，所述第二摇杆(13)的另一端与所述第二翻转架(4)铰接。

4.根据权利要求1所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括下框架(7)，所述下框架(7)可拆卸连接在所述上框架(6)的下端。

5.根据权利要求4所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括飞控模块(14)，所述飞控模块(14)可拆卸连接在所述上框架(6)内，所述飞控模块(14)靠近所述下框架(7)设置，所述对转电机(3)、所述第一舵机(8)和所述第二舵机(9)均分别与所述飞控模块(14)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括蓄电池(15)，所述蓄电池(15)可拆卸设置在所述下框架(7)内，所述蓄电池(15)通过导线与所述飞控模块(14)电连接。

7.根据权利要求6所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括上外壳(16)，所述上外壳(16)套设在所述上框架(6)的外周侧，所述上外壳(16)可拆卸连接在所述上框架(6)上。

8.根据权利要求7所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括下外壳(17)，所述下外壳(17)套设在所述下框架(7)的外周侧，所述下外壳(17)可拆卸连接在所述下框架(7)上。

9.根据权利要求8所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，还包括支撑架(18)，所述支撑架(18)固定在所述下外壳(17)的下表面，所述支撑架(18)为三点式支撑框架结构。

10.根据权利要求1所述的一种矢量共轴双桨无人机，其特征在于，所述第二翻转架(4)上分别开设有两个第一转孔(19)和两个第二转孔(20)，两个所述第一转孔(19)同轴设置，两个所述第二转孔(20)同轴设置，两个所述第一转孔(19)的同轴线垂直于两个所述第二转孔(20)的同轴线，所述第一翻转架(5)通过两个所述第一转孔(19)转动连接在所述第二翻转架(4)上，所述第二翻转架(4)通过两个所述第二转孔(20)转动连接在所述上框架(6)上。

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