CN113232851B - 一种多轴共轴双桨多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，包括机壳，所述机壳内腔的底部固定安装有电池壳，该无人机能够在起飞的时候，通过调节机构将固定翼调节为竖直状态，并且通过第一驱动电机和第二驱动电机来实现垂直起落的功能，同时在该无人机飞行的过程中，可将固定翼调节为水平状态，并且将第二动力单元调节为前倾状态，以提升无人机的飞行速度，该无人机能够根据不同的情况来调整飞行状态，而且机壳相较传统的旋翼无人机体积更大，电池容量更多，并且在飞行状态下，可通过调整固定翼的姿态，来降低风阻，并且使其具备滑翔功能，降低了第一驱动电机的负重，提升了该无人机的续航能力，十分值得推广。

Description

一种多轴共轴双桨多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种多轴共轴双桨多旋翼无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。

在民用无人机方面，主要采用旋翼无人机和固定翼无人机两种方式，多旋翼无人机通过多个轴数的高转速电机带动桨叶，旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，通过悬停，垂直升降来完成一些类动作，对起飞场地要求较小，但因市面上多旋翼无人机体型设计都比较灵巧，也是为了满足无人机爱好者飞行玩法和拍摄需求，机身都比较轻盈，这样相对来说电池就很小了，所以导致续航能力较差，固定翼无人机因为体型比多旋翼要大出很多，一般市面上固定翼无人机体型长达至少1米，有充足的的空间放置多块电池，甚至会放入油电发动机，在电池用电量量不足的情况下，可以自由转换，但是固定翼无人机的起飞场地要求较高，因此综合以上两种无人机的优缺点，本发明设计出一种能够根据使用需求来进行切换的多轴共轴双桨多旋翼无人机。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，包括机壳，所述机壳内腔的底部固定安装有电池壳，所述电池壳内腔的底部固定安装有蓄电池，所述电池壳顶部的右侧分别固定安装有水平传感器和处理器，所述处理器位于水平传感器的右侧，所述机壳顶部的右侧分别固定安装有摄像头和信号接发模块，所述摄像头的底部贯穿到机壳的外部，所述信号接发模块的顶部贯穿到机壳的外部，所述机壳的前后两侧均固定安装有安装杆，所述安装杆的另一端固定安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的数量为四组，且分部在机壳的四角处，所述电池壳顶部的左侧固定安装有第二动力单元，所述电池壳顶部的中端固定安装有调节机构，所述机壳的内壁固定安装有平衡机构。

进一步地，所述第二动力单元包括第一伺服电机，所述第一伺服电机固定安装在电池壳的顶部，所述第一伺服电机的输出轴固定安装有主动轮，所述主动轮的表面绕设有皮带，所述主动轮通过皮带传动连接有从动轮，所述从动轮的内壁焊接有转杆，所述转杆的两端均贯穿到机壳的外部，所述转杆的两端均固定安装有第二驱动电机，所述第一驱动电机和第二驱动电机的输出轴均固定安装有旋翼。

进一步地，所述调节机构包括第二伺服电机，所述第二伺服电机固定安装在电池壳的外部，所述第二伺服电机的输出轴固定安装有主动齿，所述主动齿的右侧啮合有从动齿，所述从动齿的内壁焊接有连接杆，所述连接杆的两端均焊接有连接齿，所述连接齿的右侧啮合有齿盘，所述齿盘的内壁固定安装有转管，所述转管的一端贯穿到机壳的外部，所述转管的一端固定安装有固定翼。

进一步地，所述转杆位于转管和固定翼的内部，所述转杆的表面套设有轴承，所述转杆通过轴承与转管和固定翼转动连接。

进一步地，所述机壳的内壁焊接有加固板，所述连接杆和转管均通过轴承与加固板转动连接，所述转管通过轴承与机壳转动连接。

进一步地，所述平衡机构包括平衡块，所述平衡块的两侧均设置有电动滑轨，所述电动滑轨的滑动端与平衡块的表面固定安装，所述电动滑轨远离平衡块的一侧与机壳的内壁固定安装。

进一步地，所述机壳的底部固定安装有框架，所述框架的底部固定安装有缓冲组件，所述缓冲组件的底部固定安装有支脚。

进一步地，所述缓冲组件包括空心管，所述空心管的底部与支脚的顶部固定安装，所述空心管的内壁滑动连接有支杆，所述支杆的顶部与框架固定安装，所述支杆的底部焊接有弹簧，所述弹簧的底部与空心管的内壁焊接，所述支杆的表面固定安装有吊装板。

进一步地，所述电池壳内腔的左侧固定安装有充电器，所述充电器与蓄电池电性连接，所述充电器的充电端贯穿至机壳的外部。

进一步地，所述处理器的输出端与摄像头和信号接发模块的输入端均为双向电连接，所述信号接发模块的输出端双向电连接有遥控设备，所述水平传感器的输出端与处理器的输入端为单向电连接，所述处理器的输出端与第一驱动电机、第二驱动电机、电动滑轨、第一伺服电机和第二伺服电机的输入端均为单向电连接。

本发明的有益效果是该无人机能够在起飞的时候，通过调节机构将固定翼调节为竖直状态，并且通过第一驱动电机和第二驱动电机来实现垂直起落的功能，同时在该无人机飞行的过程中，可将固定翼调节为水平状态，并且将第二动力单元调节为前倾状态，以提升无人机的飞行速度，该无人机能够根据不同的情况来调整飞行状态，而且机壳相较传统的旋翼无人机体积更大，电池容量更多，并且在飞行状态下，可通过调整固定翼的姿态，来降低风阻，并且使其具备滑翔功能，降低了第一驱动电机的负重，提升了该无人机的续航能力，十分值得推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明所述机壳的立体示意图；

图2：本发明所述框架和调节机构的立体示意图；

图3：本发明所述机壳的俯视剖面图；

图4：本发明所述机壳的正视剖面图；

图5：本发明所述平衡机构立体示意图；

图6：本发明所述空心管正视剖面图；

图7：本发明所述转管的截面图；

图8：本发明所述系统原理图。

附图标记如下：

1、机壳；2、电池壳；3、蓄电池；4、水平传感器；5、处理器；6、摄像头；7、信号接发模块；8、安装杆；9、第一驱动电机；10、第二动力单元；101、第一伺服电机；102、主动轮；103、从动轮；104、转杆；105、第二驱动电机；11、调节机构；111、第二伺服电机；112、主动齿；113、从动齿；114、连接杆；115、连接齿；116、齿盘；117、转管；118、固定翼；12、平衡机构；121、平衡块；122、电动滑轨；13、旋翼；14、加固板；15、框架；16、缓冲组件；161、空心管；162、支杆；163、弹簧；164、吊装板；17、支脚；18、充电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，包括机壳1，机壳1内腔的底部固定安装有电池壳2，电池壳2内腔的底部固定安装有蓄电池3，电池壳2顶部的右侧分别固定安装有水平传感器4和处理器5，处理器5位于水平传感器4的右侧，机壳1顶部的右侧分别固定安装有摄像头6和信号接发模块7，摄像头6的底部贯穿到机壳1的外部，信号接发模块7的顶部贯穿到机壳1的外部，机壳1的前后两侧均固定安装有安装杆8，安装杆8的另一端固定安装有第一驱动电机9，第一驱动电机9的数量为四组，且分部在机壳1的四角处，电池壳2顶部的左侧固定安装有第二动力单元10，电池壳2顶部的中端固定安装有调节机构11，机壳1的内壁固定安装有平衡机构12。

优选的，第二动力单元10包括第一伺服电机101，第一伺服电机101固定安装在电池壳2的顶部，第一伺服电机101的输出轴固定安装有主动轮102，主动轮102的表面绕设有皮带，主动轮102通过皮带传动连接有从动轮103，从动轮103的内壁焊接有转杆104，转杆104的两端均贯穿到机壳1的外部，转杆104的两端均固定安装有第二驱动电机105，第一驱动电机9和第二驱动电机105的输出轴均固定安装有旋翼13。

优选的，调节机构11包括第二伺服电机111，第二伺服电机111固定安装在电池壳2的外部，第二伺服电机111的输出轴固定安装有主动齿112，主动齿112的右侧啮合有从动齿113，从动齿113的内壁焊接有连接杆114，连接杆114的两端均焊接有连接齿115，连接齿115的右侧啮合有齿盘116，齿盘116的内壁固定安装有转管117，转管117的一端贯穿到机壳1的外部，转管117的一端固定安装有固定翼118。

优选的，转杆104位于转管117和固定翼118的内部，转杆104的表面套设有轴承，转杆104通过轴承与转管117和固定翼118转动连接。

优选的，机壳1的内壁焊接有加固板14，连接杆114和转管117均通过轴承与加固板14转动连接，转管117通过轴承与机壳1转动连接。

优选的，平衡机构12包括平衡块121，平衡块121的两侧均设置有电动滑轨122，电动滑轨122的滑动端与平衡块121的表面固定安装，电动滑轨122远离平衡块121的一侧与机壳1的内壁固定安装。

优选的，机壳1的底部固定安装有框架15，框架15的底部固定安装有缓冲组件16，缓冲组件16的底部固定安装有支脚17。

优选的，缓冲组件16包括空心管161，空心管161的底部与支脚17的顶部固定安装，空心管161的内壁滑动连接有支杆162，支杆162的顶部与框架15固定安装，支杆162的底部焊接有弹簧163，弹簧163的底部与空心管161的内壁焊接，支杆162的表面固定安装有吊装板164。

优选的，电池壳2内腔的左侧固定安装有充电器18，充电器18与蓄电池3电性连接，充电器18的充电端贯穿至机壳1的外部。

优选的，处理器5的输出端与摄像头6和信号接发模块7的输入端均为双向电连接，信号接发模块7的输出端双向电连接有遥控设备，水平传感器4的输出端与处理器5的输入端为单向电连接，处理器5的输出端与第一驱动电机9、第二驱动电机105、电动滑轨122、第一伺服电机101和第二伺服电机111的输入端均为单向电连接。

本发明的一个具体实施方式为：

使用时，该无人机通过配套的遥控设备进行操控，遥控设备发送的指令信号能够被信号接发模块7接收，并且发送给处理器5，处理器5接收数据后处理分析，并且根据指令来分别控制第一驱动电机9、第二动力单元10、调节机构11、平衡机构12和摄像头6进行启动，在无人机起飞的过程中，调节机构11将固定翼118调节为竖直状态，以降低起飞时候的阻力，此时第一驱动电机9和第二驱动电机105均为竖直状态，使该无人机能够垂直起飞，在无人机飞行的过程中，调节机构11调节固定翼118为水平状态，并且第二动力单元10调整第二驱动电机105为倾斜状态，如需向前飞行则使第二驱动电机105向前倾斜，如果需要掉头则使其中一个第二驱动电机105正转，另一个反转即可，并且在转弯的时候，只需一侧的第一驱动电机9转速降低，另一侧的转速升高即可。

如图2所示，该无人机配套设置有起落架，并且该起落架具备缓冲效果，当该无人机降落的时候，支脚17会将作用力传递给空心管161，空心管161则将作用力传递给弹簧163，通过弹簧163的弹性力对产生的作用力进行抵消，以增加该无人机降落时候的稳定性。

如图3所示，调节机构11的具体运行过为：第二伺服电机111的输出轴带动主动齿112旋转，主动齿112带动从动齿113旋转，从动齿113带动连接杆114旋转，连接杆114带动连接齿115旋转，连接齿115带动齿盘116旋转，齿盘116带动转管117旋转，通过转管117来带动固定翼118转动，从而完成对固定翼118的调节。

如图3所示，第二动力单元10的运动过程如下：第一伺服电机101的输出轴带动主动轮102旋转，主动轮102通过皮带带动从动轮103旋转，从动轮103带动转杆104旋转，转杆104带动与之连接的第二驱动电机105进行转动，从而完成对第二驱动电机105的调节。

如图5所示，该无人机中还配套设置有平衡机构12，主要目的是用来调整无人机整体的平衡，使其处于水平状态，具体运行方式为：水平传感器4实时监测该无人机的水平状态，当产生倾斜的时候，水平传感器4会发送信号给处理器5，处理器5控制电动滑轨122启动，电动滑轨122带动平衡块121进行移动，从而通过平衡块121的重力作用来调整该无人机的水平度。

如图7所示，转管117和转杆104之间设置有轴承，其目的是为了使转杆104和转管117在转动的时候，不会产生互相干扰的情况。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：包括机壳（1），所述机壳（1）内腔的底部固定安装有电池壳（2），所述电池壳（2）内腔的底部固定安装有蓄电池（3），所述电池壳（2）顶部的右侧分别固定安装有水平传感器（4）和处理器（5），所述处理器（5）位于水平传感器（4）的右侧，所述机壳（1）顶部的右侧分别固定安装有摄像头（6）和信号接发模块（7），所述摄像头（6）的底部贯穿到机壳（1）的外部，所述信号接发模块（7）的顶部贯穿到机壳（1）的外部，所述机壳（1）的前后两侧均固定安装有安装杆（8），所述安装杆（8）的另一端固定安装有第一驱动电机（9），所述第一驱动电机（9）的数量为四组，且分布在机壳（1）的四角处，所述电池壳（2）顶部的左侧固定安装有第二动力单元（10），所述电池壳（2）顶部的中端固定安装有调节机构（11），所述机壳（1）的内壁固定安装有平衡机构（12）；所述第二动力单元（10）包括第一伺服电机（101），所述第一伺服电机（101）固定安装在电池壳（2）的顶部，所述第一伺服电机（101）的输出轴固定安装有主动轮（102），所述主动轮（102）的表面绕设有皮带，所述主动轮（102）通过皮带传动连接有从动轮（103），所述从动轮（103）的内壁焊接有转杆（104），所述转杆（104）的两端均贯穿到机壳（1）的外部，所述转杆（104）的两端均固定安装有第二驱动电机（105），所述第一驱动电机（9）和第二驱动电机（105）的输出轴均固定安装有旋翼（13）；所述调节机构（11）包括第二伺服电机（111），所述第二伺服电机（111）固定安装在电池壳（2）的外部，所述第二伺服电机（111）的输出轴固定安装有主动齿（112），所述主动齿（112）的右侧啮合有从动齿（113），所述从动齿（113）的内壁焊接有连接杆（114），所述连接杆（114）的两端均焊接有连接齿（115），所述连接齿（115）的右侧啮合有齿盘（116），所述齿盘（116）的内壁固定安装有转管（117），所述转管（117）的一端贯穿到机壳（1）的外部，所述转管（117）的一端固定安装有固定翼（118）；所述转杆（104）位于转管（117）和固定翼（118）的内部，所述转杆（104）的表面套设有轴承，所述转杆（104）通过轴承与转管（117）和固定翼（118）转动连接。

2.根据权利要求 1 所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述机壳（1）的内壁焊接有加固板（14），所述连接杆（114）和转管（117）均通过轴承与加固板（14）转动连接，所述转管（117）通过轴承与机壳（1）转动连接。

3.根据权利要求 1 所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述平衡机构（12）包括平衡块（121），所述平衡块（121）的两侧均设置有电动滑轨（122），所述电动滑轨（122）的滑动端与平衡块（121）的表面固定安装，所述电动滑轨（122）远离平衡块（121）的一侧与机壳（1）的内壁固定安装。

4.根据权利要求 1 所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述机壳（1）的底部固定安装有框架（15），所述框架（15）的底部固定安装有缓冲组件（16），所述缓冲组件（16）的底部固定安装有支脚（17）。

5.根据权利要求 4 所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述缓冲组件（16）包括空心管（161），所述空心管（161）的底部与支脚（17）的顶部固定安装，所述空心管（161）的内壁滑动连接有支杆（162），所述支杆（162）的顶部与框架（15）固定安装，所述支杆（162）的底部焊接有弹簧（163），所述弹簧（163）的底部与空心管（161）的内壁焊接，所述支杆（162）的表面固定安装有吊装板（164）。

6.根据权利要求 1 所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述电池壳（2）内腔的左侧固定安装有充电器（18），所述充电器（18）与蓄电池（3）电性连接，所述充电器（18）的充电端贯穿至机壳（1）的外部。

7.根据权利要求 1-6 中任意一项所述的一种多轴共轴双桨多旋翼无人机，其特征在于：所述处理器（5）的输出端与摄像头（6）和信号接发模块（7）的输入端均为双向电连接，所述信号接发模块（7）的输出端双向电连接有遥控设备，所述水平传感器（4）的输出端与处理器（5）的输入端为单向电连接，所述处理器（5）的输出端与第一驱动电机（9）、第二驱动电机（105）、电动滑轨（122）、第一伺服电机（101）和第二伺服电机（111）的输入端均为单向电连接。

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