CN111204448A - 一种无人飞行器的舵面舵机联动结构和舵面驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人飞行器的舵面舵机联动结构和舵面驱动方法。该联动结构包括：舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带；舵机上安装有舵机齿轮，舵机和舵机齿轮设置在无人飞行器的机翼内部；舵面设置有舵面齿轮，舵面可转动地安装在无人飞行器的机翼上，舵面安装后舵面齿轮位于机翼内部；履带套设在舵机齿轮和舵面齿轮上，使舵机与舵面联动，当舵机转动时驱动舵面相对机翼转动。本申请的联动结构各部件均设置在机翼内部，通过履带与齿轮的啮合作用使舵面与舵机联动，该结构的驱动和传动部件均位于机翼内部，没有外露，安装快捷，且提高了飞行效率和安全性。

Description

一种无人飞行器的舵面舵机联动结构和舵面驱动方法

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术领域，特别涉及一种无人飞行器的舵面舵机联动结构和一种无人飞行器的舵面驱动方法。

背景技术

目前无人机飞行器得到越来越多人的青睐，运用也越来越广泛，同时，人们对无人飞行器的结构和控制要求也越来越高，现有的无人飞行器中，机翼设置舵面的情况下，舵面舵机联动方式在生产与飞行过程中有些欠佳，有的飞行器的舵面舵机联动结构(如舵角加连杆传动结构)是裸露在机翼的蒙皮外面，生产组装比较麻烦，而且在飞行过程中阻力也很大，影响了无人飞行器的使用效率及舵机寿命。对于这种飞行器的舵面舵机联动方式，一是影响生产，限制了生产效率，二是使飞行器在飞行的过程中增加了阻力，降低了飞行使用效率及舵机寿命，更严重的是，还可能因裸露在外的零件阻力太大、舵机过热，造成舵机短路、烧毁、导致炸机等等，很不安全。

发明内容

鉴于现有技术无人飞行器的舵面舵机联动结构裸露在外影响飞行效率和飞行安全的问题，提出了本发明的一种无人飞行器的舵面舵机联动结构和一种无人飞行器的舵面驱动方法，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种无人飞行器的舵面舵机联动结构，该联动结构包括：舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带；

舵机上安装有舵机齿轮，舵机和舵机齿轮设置在无人飞行器的机翼内部；

舵面设置有舵面齿轮，舵面可转动地安装在无人飞行器的机翼上，舵面安装后舵面齿轮位于机翼内部；

履带套设在舵机齿轮和舵面齿轮上，使舵机与舵面联动，当舵机转动时驱动舵面相对机翼转动。

可选地，舵机齿轮和舵机所设置的区域通过机翼的后梁与舵面相隔，在机翼相对舵面的前方区域内，机翼的后梁设置有履带过孔，履带从履带过孔穿过，履带的前后两端分别套设在舵机齿轮和舵面齿轮上。

可选地，舵机齿轮、履带过孔和舵面齿轮对齐，使履带穿过履带过孔，分别与舵机齿轮和舵面齿轮啮合。

可选地，舵面齿轮为齿轮铰链，同时作为转动连接机翼和舵面的铰链结构。

可选地，舵面齿轮通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝锁紧，螺丝锁紧后，舵面齿轮套设在螺丝的光杆轴上，使舵面转动连接在机翼上。

可选地，机翼与舵面之间还设置有两个端部铰链，端部铰链与舵面齿轮沿一条直线对齐，两个端部铰链通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝锁紧；端部铰链分别设置在舵面的两端，作为齿轮铰链的舵面齿轮设置在舵面的中间位置。

可选地，舵机齿轮和舵面齿轮之间的齿轮比为1：1，使舵机同速度、同角度地驱动舵面转动。

可选地，该联动结构还包括：在机翼外壳相应位置设置的可分离舵机盖板，舵机盖板用于将舵机密封于机翼内部，安装后，舵机盖板与机翼的表面平齐或者低于机翼的表面。

依据本发明的另一个方面，提供了一种无人飞行器的舵面驱动方法，该方法包括：

在无人飞行器的机翼内部设置舵机和舵机齿轮，舵机齿轮连接在舵机上；

将舵面可转动地安装在机翼上，并在舵面上设置舵面齿轮，使舵面安装后，舵面齿轮同样位于机翼内部；

在舵机齿轮和舵面齿轮上套设履带，以使舵机与舵面联动，通过控制舵机转动，驱动舵面相对机翼转动。

可选地，该方法还包括：设置舵机齿轮和舵面齿轮的齿轮比为1：1，以使舵机转动时，同速度、同角度地驱动舵面转动。

综上所述，本发明的有益效果是：

本申请的联动结构包括舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带，舵机设有舵机齿轮，舵面设有舵面齿轮，舵机、舵机齿轮以及舵面齿轮均设置在机翼内部，通过履带与齿轮的啮合作用使舵面与舵机联动，该结构的驱动和传动部件均位于机翼内部，没有外露，安装快捷，且提高了飞行效率和安全性。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种无人飞行器的舵面舵机联动结构的爆炸结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种无人飞行器的舵面舵机联动结构的侧面剖视结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种无人飞行器的舵面舵机联动结构的仰视结构示意图；

图4为图3中的局部放大示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种无人飞行器的舵面驱动方法的流程示意图；

图中：舵机100、舵机齿轮110、螺丝120、舵面200、舵面齿轮210、螺丝211、端部铰链220、履带300、履带过孔310、舵机盖板400。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，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，或一体地连接；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申请中的具体含义。

本发明的技术构思是：本申请的联动结构包括舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带，舵机设有舵机齿轮，舵面设有舵面齿轮，舵机、舵机齿轮以及舵面齿轮均设置在机翼内部，通过履带与齿轮的啮合作用使舵面与舵机联动，该结构的驱动和传动部件均位于机翼内部，没有外露，安装快捷，且提高了飞行效率和安全性。

图1至图4示出了本申请无人飞行器的舵面舵机联动结构的一个示意性实施例。

如图1爆炸结构示意图所示，一种无人飞行器的舵面舵机联动结构，该舵面舵机联动结构包括：舵机100、舵面200和连接舵机100与舵面200的履带300。

舵机100上安装有舵机齿轮110，且舵机100和舵机齿轮110共同设置在无人飞行器的机翼内部，从而避免裸露在机翼外，降低无人飞行器的飞行阻力，并提高飞行安全性。具体地，舵机100通过三颗螺丝120固定在舵机固定板上。

舵面200设置有舵面齿轮210，舵面200可转动地安装在无人飞行器的机翼上，从而可以在驱动作用下相对机翼主体改变角度，以控制飞行方向和姿态的变化。舵面200安装后，舵面齿轮210位于机翼内部。

舵机100与舵面200通过履带300联动，履带300套设在舵机齿轮110和舵面齿轮210上，当舵机100转动时，舵机齿轮110带动履带300运动，从而通过舵面齿轮210驱动舵面200相对机翼转动，实现对舵面200的角度控制，具体结构可参考图2剖视图所示。

由于本申请联动结构的舵机100、舵机齿轮110、舵面齿轮210和履带300等部件均设置在机翼内部，没有外露在机翼的蒙皮之外，因而避免了现有舵面舵机联动结构外露导致飞行阻力增大和威胁飞行安全的问题，且履带和齿轮的传动结构安装便捷，在提高飞行效率和安全性的同时，也提高了生产效率。

在本实施例中，参考图1所示，舵机齿轮110和舵机100所设置的区域通过机翼的后梁与舵面200相隔，在机翼相对舵面200的前方区域内，机翼的后梁设置有履带过孔310，履带300从履带过孔310穿过，履带300的前后两端分别套设在舵机齿轮110和舵面齿轮210上。

基于空气动力考虑，舵面200设置在机翼的偏后侧，本申请将包括舵机100和舵机齿轮110的驱动机构放置在舵面200前侧的机翼空间内，如图1和图3所示，机翼位于舵面200的前方区域设置有安装槽，舵机100和舵面齿轮210嵌入安装在该安装槽内。

本实施例中，该联动结构还包括：在机翼外壳相应位置设置的可分离舵机盖板400，舵机盖板400用于将舵机100密封于机翼内部，保护机翼结构安全。安装后，舵机盖板400与机翼的表面平齐或者低于机翼的表面，从而不影响机翼的飞行阻力。

在本实施例中，如图1以及图2所示，舵机齿轮110、履带过孔310和舵面齿轮210对齐，使履带300穿过履带过孔310，分别与舵机齿轮110和舵面齿轮210啮合。保持舵机齿轮110、履带过孔310和舵面齿轮210对齐，即：舵机齿轮110、履带过孔310和舵面齿轮210位于一条直线上，可有利于保持履带300与两个齿轮之间的稳定可靠传动配合关系。

在本实施例中，如图3和图4所示，舵面齿轮210为齿轮铰链，舵面齿轮210的齿轮中央有孔，通过该孔与轴(即螺丝211)配合，从而同时作为转动连接机翼和舵面200的铰链结构。如图4放大图所示，舵面齿轮210固定连接在舵面200上，舵面齿轮210的右侧作为铰链结构，实现舵面200转动，舵面齿轮210的左侧设置为齿轮形状，从而可以套设履带300，实现舵面200与舵机100的联动。本实施例的舵面齿轮210通过将齿轮结构和铰链结构结合，实现了一件两用，简化了舵面200的安装和驱动结构，也有利于实现机翼的轻量化，进一步提高飞行效率。

在本实施例中，如图4放大图所示，舵面齿轮210通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝211锁紧，舵面齿轮210的铰链部分厚度为3mm，螺丝211属于限位螺丝，其中光杆轴长为3.5mm，直径为3.5mm，螺牙长度为3.5mm，所以只要把3.5mm的牙完全锁紧即可，不必担心舵面不能上下摆动。例如，螺丝211的前段(图示4中a段)为光杆轴，后段(图4中b段)带有螺牙，螺丝211锁紧后(即：螺牙部分锁紧后)，舵面齿轮210套设在螺丝211的光杆轴上，可顺利地实现转动，从而使舵面200转动连接在机翼上。

在本实施例中，如图1以及图3所示，机翼与舵面200之间还设置有两个端部铰链220，端部铰链220与舵面齿轮210沿一条直线对齐，即：两个端部铰链220与舵面齿轮210位于一条直线上，两个端部铰链220通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝211锁紧；端部铰链220分别设置在舵面200的两端，作为齿轮铰链的舵面齿轮210设置在舵面200的中间位置。

从而，通过端部铰链220可以增强舵面200与机翼转动连接的稳定性和可靠性，是转动受力均衡。而舵面齿轮210设置在舵面200的中间位置，这样在舵机100通过联动作用驱动舵面200转动时，驱动受力的位置也更加合理，不会造成舵面200转动的不平衡。

在本实施例中，舵机齿轮110和舵面齿轮210之间的齿轮比为1：1，从而使舵机100同速度、同角度地驱动舵面200转动，这样的齿轮比较为方便控制。当然，在本申请的其他实施例中，也可以采用不同的齿轮比例，以实现减速或加速地舵面200转动调节，具体根据飞行控制需要计算确定，在此不一一举例。

本申请还公开了一种无人飞行器的舵面驱动方法，如图5所示，该方法包括：

步骤S510：在无人飞行器的机翼内部设置舵机和舵机齿轮，舵机齿轮连接在舵机上。

步骤S520：将舵面可转动地安装在机翼上，并在舵面上设置舵面齿轮，使舵面安装后，舵面齿轮同样位于机翼内部。

步骤S530：在舵机齿轮和舵面齿轮上套设履带，以使舵机与舵面联动，通过控制舵机转动，驱动舵面相对机翼转动。

在本申请的一个实施例中，上述方法还包括：设置舵机齿轮和舵面齿轮的齿轮比为1：1，以使舵机转动时，同速度、同角度地驱动舵面转动。当然，该驱动方法使用的具体驱动结构可以参考上述舵面舵机联动结构实施例所示，在此不再赘述。该方法实施例与上述联动结构的产品实施例具有对应相同的有益效果。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：将舵机齿轮和舵机设置在机翼相对舵面的前方区域内，通过机翼的后梁与舵面相隔。

在机翼的后梁设置有履带过孔，将履带从履带过孔穿过，并将履带的前后两端分别套设在舵机齿轮和舵面齿轮上。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：在机翼位于舵面的前方区域设置安装槽，将舵机和舵面齿轮嵌入安装在该安装槽内。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：在机翼外壳相应位置设置可分离舵机盖板，使用舵机盖板将舵机密封于机翼内部，保护机翼结构安全。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：将舵机齿轮、履带过孔和舵面齿轮设置为对齐，即呈一条直线，从而方便履带穿过履带过孔，分别与舵机齿轮和舵面齿轮啮合。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：在舵面齿轮中央设置孔，通过该孔与轴配合，从而使舵面齿轮同时作为转动连接机翼和舵面的铰链结构。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：采用带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝配合舵面齿轮，将舵面齿轮套设在螺丝的光杆轴上，使舵面转动连接在机翼上，使得舵面和机翼相对转动连接在一起。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：在机翼与舵面之间设置两个端部铰链，使端部铰链与舵面齿轮210沿一条直线对齐，即：两个端部铰链与舵面齿轮位于一条直线上。优选地，两个端部铰链通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝锁紧；将两个端部铰链分别设置在舵面的两端，将作为齿轮铰链的舵面齿轮设置在舵面的中间位置。

在本申请的一个实施例中，该方法还包括：设置舵机齿轮和舵面齿轮之间的齿轮比为1：1，从而使舵机同速度、同角度地驱动舵面转动，这样的齿轮比较为方便控制。当然，在本申请的其他实施例中，也可以采用不同的齿轮比例，以实现减速或加速地舵面转动调节，具体根据飞行控制需要计算确定，在此不一一举例。

综上所述，本申请的联动结构包括舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带，舵机设有舵机齿轮，舵面设有舵面齿轮，舵机、舵机齿轮以及舵面齿轮均设置在机翼内部，通过履带与齿轮的啮合作用使舵面与舵机联动，该结构的驱动和传动部件均位于机翼内部，没有外露，安装快捷，生成效率高，且提高了飞行效率和安全性。在优选实施例中，舵面齿轮将铰链功能和齿轮功能合一，实现一件两用，进一步简化了结构，且有利于无人飞行器的轻量化设计。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，该联动结构包括：舵机、舵面和连接舵机与舵面的履带；

所述舵机上安装有舵机齿轮，所述舵机和所述舵机齿轮设置在无人飞行器的机翼内部；

所述舵面设置有舵面齿轮，所述舵面可转动地安装在无人飞行器的机翼上，所述舵面安装后所述舵面齿轮位于所述机翼内部；

所述履带套设在所述舵机齿轮和所述舵面齿轮上，使所述舵机与所述舵面联动，当所述舵机转动时驱动所述舵面相对所述机翼转动。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述舵机齿轮和所述舵机所设置的区域通过机翼的后梁与舵面相隔，在所述机翼相对所述舵面的前方区域内，所述机翼的后梁设置有履带过孔，所述履带从所述履带过孔穿过，所述履带的前后两端分别套设在所述舵机齿轮和所述舵面齿轮上。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述舵机齿轮、所述履带过孔和所述舵面齿轮对齐，使所述履带穿过所述履带过孔，分别与所述舵机齿轮和所述舵面齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述舵面齿轮为齿轮铰链，同时作为转动连接所述机翼和所述舵面的铰链结构。

5.根据权利要求4所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述舵面齿轮通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝锁紧，所述螺丝锁紧后，所述舵面齿轮套设在所述螺丝的光杆轴上，使所述舵面转动连接在所述机翼上。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述机翼与所述舵面之间还设置有两个端部铰链，所述端部铰链与所述舵面齿轮沿一条直线对齐，两个所述端部铰链通过带有螺牙和预设长度的光杆轴的螺丝锁紧；所述端部铰链分别设置在所述舵面的两端，作为齿轮铰链的所述舵面齿轮设置在所述舵面的中间位置。

7.根据权利要求1所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，所述舵机齿轮和所述舵面齿轮之间的齿轮比为1：1，使所述舵机同速度、同角度地驱动所述舵面转动。

8.根据权利要求1所述的无人飞行器的舵面舵机联动结构，其特征在于，该联动结构还包括：在机翼外壳相应位置设置的可分离舵机盖板，所述舵机盖板用于将所述舵机密封于所述机翼内部，安装后，所述舵机盖板与所述机翼的表面平齐或者低于机翼的表面。

9.一种无人飞行器的舵面驱动方法，其特征在于，该方法包括：

在所述无人飞行器的机翼内部设置舵机和舵机齿轮，所述舵机齿轮连接在所述舵机上；

将舵面可转动地安装在所述机翼上，并在所述舵面上设置舵面齿轮，使所述舵面安装后，所述舵面齿轮同样位于所述机翼内部；

在所述舵机齿轮和所述舵面齿轮上套设履带，以使所述舵机与所述舵面联动，通过控制所述舵机转动，驱动所述舵面相对所述机翼转动。

10.根据权利要求9所述的无人飞行器的舵面驱动方法，其特征在于，该方法还包括：设置所述舵机齿轮和所述舵面齿轮的齿轮比为1：1，以使所述所述舵机转动时，同速度、同角度地驱动所述舵面转动。

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