CN113954592B - 一种基于foc动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机飞行器领域，特别是一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机。六旋翼两栖无人机包括机座、第一支撑管件、第二支撑管件、第一旋桨组件、第二旋桨组件、倾转驱动组件和FOC控制模块；所述倾转驱动组件用于驱动所述第二支撑管件转动。所述六旋翼两栖无人机在利用现有四旋翼无人机的基础上，在所述机座的两侧设置了可倾转驱动的旋翼结构，使得所述六旋翼两栖无人机可以在空中保持具有六轴驱动的高载重无人机状态，在水下又能切换为水平横向推进的水下高速移动无人机状态，相较于现有技术中倾斜无人机整体横向驱动的技术方案而言无人机横向移动时阻力更小，速度更快且稳定。

Description

一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机

技术领域

本发明涉及无人机飞行器领域，特别是一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机。

背景技术

无人机简称UAV(Unmanned Aerial Vehicle)，指不载有操作人员可以自主飞行或遥控驾驶的飞行器。多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机。其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力。旋翼的总距固定，而不像一般直升机那样可变。通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹。

目前两栖可水下航行的无人机主要为固定翼飞行器，虽然水下速度较快，但因速度较低时舵效较低运行较不稳定，且阻力较大难以将空中动作在水下实现，因此使用较少。而旋翼无人机由于大直径螺旋桨在水下旋转阻力大，采用空中的螺旋桨及电机，水中电机转速难以控制、水下旋翼反扭较大，姿态控制精度较差，容易晃动，偏航、前行等动作在水下难以实现，因此应用较少。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，包括机座、第一支撑管件、第二支撑管件、第一旋桨组件、第二旋桨组件、倾转驱动组件和FOC控制模块；所述第一支撑管件包括四根，每根的第一支撑管件的安装端固定安装于所述机座的安装面，且四根所述第一支撑件沿在所述安装面所在的平面内呈X状分布，四根所述第一支撑管件的驱动端以所述安装面的几何中心为中心呈放射状向外延伸；每根所述第一支撑管件的驱动端均设有所述第一旋桨组件，所述第一旋桨组件驱动时为对应位置的所述第一支撑管件的驱动端提供竖直向上的升力；所述第二支撑管件的中部通过转动轴承安装于所述机座的安装面；所述第二支撑管件两端的驱动端从分别从所述机座正对的两侧向外延伸，且关于所述安装面的几何中心对称设置；所述第二支撑管件的两个驱动端均设有所述第二旋桨组件，所述第二旋桨组件驱动时为所述第二支撑管件的驱动端提供驱动力，所述驱动力垂直所述第二支撑管件；所述倾转驱动组件安装于所述机座的中心区域，所述第二支撑管件的中部与所述倾转驱动组件传动连接，所述倾转驱动组件用于驱动所述第二支撑管件绕自身轴线方向相对于所述机座转动；所述FOC驱动就控制模块与所述第一旋桨组件、所述第二旋桨组件和倾转驱动组件电联接，所述驱动控制模块用于控制六翼两栖无人机飞行。

优选地，所述第一旋桨组件包括：第一驱动电机和第一旋翼；所述第一驱动电机竖向垂直安装于所述第一支撑管件的驱动端；所述第一旋翼水平安装于所述第一驱动电机的驱动端；所述第二旋桨组件包括：电机安装架、两个第二驱动电机和两个第二旋翼，所述电机安装架正对的两侧分别固定安装有所述第二驱动电机，两个所述第二驱动电机的驱动端共轴设置，且向相反的方向延伸；两个所述第二旋翼分别安装于所述第二驱动电机的驱动端。

优选地，所述第一旋翼的直径大于所述第二旋翼的直径，所述第一旋翼的螺距小于所述第二旋翼的螺距。

优选地，倾转驱动组件包括蜗轮、蜗杆和倾转驱动电机；所述倾转驱动电机安装于所述机座，所述蜗杆与所述倾转驱动电机的驱动端轴向连接；所述蜗轮套设于第二支撑管件的中部，所述蜗轮与所述蜗杆传动配合。

优选地，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机为无刷电机，且设有霍尔传感器，所述倾转驱动电机为无刷云台电机；所述FOC控制模块与所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述霍尔传感器和所述倾转驱动电机电联接。

优选地，所述第二支撑管件通过管夹安装至所述机座的安装面；所述管夹包括：上夹板和下夹板；所述下夹板竖立安装于所述机座的安装面，所述上夹板竖立拼装于所述下夹板的正上方，使得所述上夹板和所述下夹板之间形成安装孔；所述安装孔内竖立安装有所述转动轴承，所述第二支撑管件穿过所述转动轴承，使得所述转动轴承的内环与所述第二支撑管件的外壁套设固定。

优选地，所述第二支撑管件的外壁设有行程挡片；所述机座的安装面竖向安装有光电传感器；所述管夹的侧面水平设有光电传感器；所述第二支撑管件转动时，所述形成挡片能触发至对应为的光电传感器；所述光电传感器用于检测所述第二支撑管件转动的角度；所述光电传感器与所述FOC控制模块电联接；所述光电传感器为槽型光电开关。

优选地，所述机座底部设有若干个脚架管，所述脚架管内设有水位传感器；所述水位传感器与所述FCO控制模块电联接。

优选地，六旋翼两栖无人机的总重力大于其完全进入水中产生的浮力，且总六旋翼两栖无人机的重力为其在空中最大转速驱动时的所有螺旋桨推力的一半；所述FOC控制模块应用了FOC飞行控制方法；所述FOC飞行控制方法包括如下内容：

旋翼转动方向控制：所述机座安装的四个所述第一旋翼中，位于同一斜对角连线上的两个所述第一旋翼转动方向相同，位于不同斜对角连线上的所述第一旋翼转动方向不同；两根不同所述第二支撑管上的所述第二旋翼的转动方向相反；同一根所述第二支撑管上的两个所述第二旋翼转动方向和速度同步。

优选地，所述FOC飞行控制方法还包括如下内容：

当六旋翼两栖无人机在空中进行飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件与所述第一旋桨组件平行，均竖直向上设置；所述第一旋桨组件和所述第二旋桨组件在所述FOC控制模块的控制下，调节各个旋翼的转动速，进而实现对六旋翼两栖无人机升降操作；

当六旋翼两栖无人机在进入水下飞行时，FOC控制模块接收控制指令，控制所述第一旋桨组件和所述第二旋桨组件的驱动情况，使得第一旋翼和第二旋翼的转速降低，六旋翼两栖无人机在重力和竖直向上的升力作用下缓慢下降进入水中；所述FOC控制模块根据所述水位传感器实时检测信息，同步控制第一旋翼和第二旋翼的转速，使得六旋翼两栖无人机在重力、竖直向上升力及浮力作用下匀速下降至水中；

当六旋翼两栖无人机在水中悬停飞行时，当六旋翼两栖无人机完全进入水面以下时，所述水位传感器实时检测各个脚架在水下的深度信息，当各个水位传感器的信息参数不一致时，FOC控制模块控制各个所述第一旋翼的转速，使得基座保持水平；当六旋翼两栖无人机在水面以下发生位置平移时，FOC控制模块控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件转动实现水平方向上驱动，使得六旋翼两栖无人机在水平方向上的移动及时被制止，使得六旋翼两栖无人机在水中处于悬浮状态；

当六旋翼两栖无人机在水中平移飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件向前转动90度至水平方向；所述一旋桨组件保持垂直向上设置；所述第一旋桨组件之间配合调节，使得所述机座保持水平。

本发明的实施例的有益效果：

所述六旋翼两栖无人机，在利用现有四旋翼无人机的基础上，在所述机座的两侧设置了可倾转驱动的旋翼结构，使得所述六旋翼两栖无人机可以在空中保持具有六轴驱动的高载重无人机状态，在水下又能切换为水平横向推进的水下高速移动无人机状态，相较于现有技术中倾斜无人机整体横向驱动的技术方案而言无人机横向移动时阻力更小，速度更快且稳定；才外所述六旋翼两栖无人机在进出水面时，可实时根据浮力变化控制自身飞行驱动情况，能保持整体结构水平并平稳飞行。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中所述六旋翼两栖无人机的结构示意图；

图2是图1所示实施例中将盖板拆开后的结构示意图；

图3是图1所示实施例中将盖板拆开后的另一个结构示意图；

图4是图1所示实施例中将盖板拆除后的俯视结构示意图；

图5是图3所示实施例中圆圈圈出部分的放大结构示意图；

图6是本发明的一个实施例中所述六旋翼两栖无人机的结构示意图。

其中：机座110，转动轴承111，管夹120，上夹板121，下夹板122，脚架管112，配重箱113，盖板114，第一支撑管件130，行程挡片131，光电传感器132，第二支撑管件140，蜗轮141，蜗杆142，倾转驱动电机173，第一旋桨组件150，第一驱动电机151，第一旋翼152，第二旋桨组件160，电机安装架161，第二驱动电机162，第二旋翼163，倾转驱动组件170，倾转驱动电机173。

具体实施方式

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。

本申请的一个实施例，如图1至图6所示，一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其包括机座110、第一支撑管件130、第二支撑管件140、第一旋桨组件150、第二旋桨组件160、倾转驱动组件170和FOC控制模块；所述第一支撑管件130包括四根，每根的第一支撑管件130的安装端固定安装于所述机座110的安装面，且四根所述第一支撑件沿在所述安装面所在的平面内呈X状分布，四根所述第一支撑管件130的驱动端以所述安装面的几何中心为中心呈放射状向外延伸；每根所述第一支撑管件130的驱动端均设有所述第一旋桨组件150，所述第一旋桨组件150驱动时为对应位置的所述第一支撑管件130的驱动端提供竖直向上的升力；所述第二支撑管件140的中部通过转动轴承111安装于所述机座110的安装面；所述第二支撑管件140两端的驱动端从分别从所述机座110正对的两侧向外延伸，且关于所述安装面的几何中心对称设置；所述第二支撑管件140的两个驱动端均设有所述第二旋桨组件160，所述第二旋桨组件160驱动时为所述第二支撑管件140的驱动端提供驱动力，所述驱动力垂直所述第二支撑管件140；所述倾转驱动组件170安装于所述机座110的中心区域，所述第二支撑管件140的中部与所述倾转驱动组件170传动连接，所述倾转驱动组件170用于驱动所述第二支撑管件140绕自身轴线方向相对于所述机座110转动；所述FOC驱动就控制模块与所述第一旋桨组件150、所述第二旋桨组件160和倾转驱动组件170电联接，所述驱动控制模块用于控制六翼两栖无人机飞行。

所述六旋翼两栖无人机在飞行时机座110可以始终保持水平，所述第一支撑管件130与所述机座110固定安装的，因此所述第一旋桨组件150提供的升力始终时保持与所述机座110垂直的，即始终时竖直向上的；而所述第二支撑管件140可以根据飞行需要，在所述倾斜转动驱动组件的驱动下转动，进而使得所述第二旋桨组件160给于所述机座110的驱动力是可以变化的，当所述第二旋桨组件160的驱动力竖直向上时，此时所述第二旋桨组件160对所述机座110起到的竖直向上的提升作用；当所述第二旋桨组件160倾斜转动驱动时，此时对所述机座110的驱动力除了提升作用外，在水平方向上还可以是水平驱动或者制动效果。在所述所述FOC控制模块的控制下，所述第一旋桨组件150固定设置可以使得所述机座110始终保持水平飞行，所述第二旋桨组件160倾转驱动，使得所述六旋翼两栖无人机的驱动更加多样化，驱动力更加精准，进而使得飞行姿态能实现更精准的控制。

所述第一旋桨组件150包括：第一驱动电机151和第一旋翼152；所述第一驱动电机151竖向垂直安装于所述第一支撑管件130的驱动端；所述第一旋翼152水平安装于所述第一驱动电机151的驱动端；所述第二旋桨组件160包括：电机安装架161、两个第二驱动电机162162和两个第二旋翼163，所述电机安装架161正对的两侧分别固定安装有所述第二驱动电机162，两个所述第二驱动电机162的驱动端共轴设置，且向相反的方向延伸；两个所述第二旋翼163分别安装于所述第二驱动电机162的驱动端。

所述第一旋翼152的直径大于所述第二旋翼163的直径，所述第一旋翼152的螺距小于所述第二旋翼163的螺距。所述第一旋桨组件150采用大直径螺距小的旋翼，使得所述第一旋桨组件150具有推进效率高及速度快的特定，提高了六旋翼两栖无人机平移驱动的灵活性和飞行平稳性。所述第二旋桨组件160采用小直径螺距大的旋翼，使得所述第二旋桨组件160在水下阻力更小，推进速度更快，保证六旋翼两栖无人机两栖运行续航能力的同时也提高水下航行速度。

倾转驱动组件170包括蜗轮141、蜗杆142和倾转驱动电机173；所述倾转驱动电机173安装于所述机座110，所述蜗杆142与所述倾转驱动电机173的驱动端轴向连接；所述蜗轮141套设于第二支撑管件140的中部，所述蜗轮141与所述蜗杆142传动配合。

所述第一驱动电机151和所述第二驱动电机162为无刷电机，且设有霍尔传感器，所述倾转驱动电机173为无刷云台电机；所述FOC控制模块与所述第一驱动电机151、所述第二驱动电机162、所述霍尔传感器和所述倾转驱动电机173电联接。所述蜗杆142与所述蜗轮141配合，蜗杆142与低转速高扭矩的无刷云台电机传动连接，FOC控制模块通过控制无刷云台电机驱动，可以使得蜗杆142转动下带动所述蜗轮141缓慢旋转，放大扭矩，从而实现所述第二支撑管件140倾转；更优的，利用所述蜗轮141和所述蜗杆142组成传动结构后，由于该所述蜗轮141和所述蜗杆142具有自锁特性，可以放置无刷云台电机停止通电后出现所述第二支撑管件140被动倾转现象发生。

又由于六旋翼两栖无人机在水下推进时，两侧的所述第二旋桨组件160主要用于水下推进，为了抵消所述第二旋翼163告诉旋转下带来的扭矩，所述第二支撑关键的同一个驱动端正对设有两个所述第二旋翼163，且由无刷电机驱动，无刷电机上还搭载了编码器。

所述霍尔传感器能实时检测各个电机工作时的电流参数，进而可以得知各个旋桨转动的转速和对应方向上的驱动力，使得FOC控制模块能通过精准调节各个电机的转速从而实现对六旋翼两栖无人机的各个旋翼的驱动状态进行精准化控制。

所述第二支撑管件140通过管夹120安装至所述机座110的安装面；所述管夹120包括：上夹板121和下夹板122；所述下夹板122竖立安装于所述机座110的安装面，所述上夹板121竖立拼装于所述下夹板122的正上方，使得所述上夹板121和所述下夹板122之间形成安装孔；所述安装孔内竖立安装有所述转动轴承111，所述第二支撑管件140穿过所述转动轴承111，使得所述转动轴承111的内环与所述第二支撑管件140的外壁套设固定。

具体的，所述上夹板121和所述下夹板122可以采用螺栓拼接安装，上述安装实施方式使得六旋翼两栖无人机的安装结构简洁，安装操作方便，轻便，且在空气和水中的移动的阻力更小。

所述第二支撑管件140的外壁设有行程挡片131；所述机座110的安装面竖向安装有光电传感器132；所述管夹120的侧面水平设有光电传感器132；所述第二支撑管件140转动时，所述形成挡片能触发至对应为的光电传感器132；所述光电传感器132用于检测所述第二支撑管件140转动的角度；所述光电传感器132与所述FOC控制模块电联接；所述光电传感器132为槽型光电开关。

了保证所述第二旋桨组件160倾转角度的准确性，在所述第二支撑管件140上固定有塑料材质的所述行程挡片131，在基座固定有2个槽型光电开关，由于红外在水中传播距离很短，因此所述槽型光电开关的光源采用蓝色可见光，减少误报的情况，槽型光电开关的外层涂有透明树脂作为防水，同时又不影响槽型光电开关的准确性。具体的，两个所述槽型光电开关之间有90度夹角，分别对应所述第二旋转组件竖直向上以及水平朝前的位置，当所述行程挡片131挡住所述槽型光电开关时，表示所述第二旋桨组件160已经倾转至对应位置，此时所述倾转驱动电机173停止驱动将所述第二旋桨组件160定位在该位置，能快速精准的完成六旋翼两栖无人机驱动模式切换。

所述机座110底部设有若干个脚架管112，所述脚架管112内设有水位传感器；所述水位传感器与所述FCO控制模块电联接。

所述水位传感器为可以直接从市场上采购得到的元器件，其可以经过检测数据解算出机座110到水面的距离，并能检测计算出六旋翼两栖无人机收到的浮力大小；所述FCO控制模块根据水位传感器得到距离数据和浮力数据，可以实现对六旋翼两栖无人机中所述第一旋桨组件150和所述第二旋桨组件160进行实时反馈控制，进而使得六旋翼两栖无人机在水中控制更加精准快速。更优的，特别是当六旋翼两栖无人机是从空气进入水中时，为了保证六旋翼两栖无人机平稳进入水中，增设所述水位传感器对精准控制的效果更为突出；可以完全避免现有技术中两栖无人机在空气和水中切换飞行时因速度和姿态发生不可以预料的突变带来的影响。

更优的，所述六旋翼两栖无人机的底部在左右两侧可以对称分别设有一个配重箱113，所述配重箱113内部设置有控制电路和电池等，可以保证防水性；两个配重箱体又使得所述六旋翼两栖无人机的浮力中心始终保持在自身重心之上，所述六旋翼两栖无人机在水中能通过浮力和重力的作用，实现快速自稳调节，使得所述六旋翼两栖无人机在水下能保持机座水平。

在一些实施例中，所述配重箱内还可以增设腔体，所述腔体内设有液泵、进液管和出液管，用于向腔体内注入或者排出液体；在空中飞行时，所述配重箱113内使得六旋翼两栖无人机的重心降低，提升了六旋翼两栖无人机的飞行稳定性；在水中飞行时，可以根据六旋翼两栖无人机飞行下潜深度需要，向腔体内注入或者排出液体，进而改变向腔体内注入或者排出液体自身的重力和浮力，从而使得向腔体内注入或者排出液体在水中的飞行控制更加精准和灵活。

所述机座110正上方平行设有盖板114，所述盖板114与所述管夹120和所述第一支撑管件130的安装端连接。所述盖板114一方面能加强机座110的支撑结构稳定性，避免基座受力过大发生变形，另一方面所述盖板114能在水中能与机座110一起对水流起到类似的引流效果，使得六旋翼两栖无人机的上下表面水流速度保持接近，更有利于六旋翼两栖无人机的机身保持水平。

六旋翼两栖无人机的总重力大于其完全进入水中产生的浮力，且总六旋翼两栖无人机的重力为其在空中最大转速驱动时的所有螺旋桨推力的一半；所述FOC控制模块应用了FOC飞行控制方法。

所述FOC飞行控制方法包括如下内容：旋翼转动方向控制：所述机座110安装的四个所述第一旋翼152中，位于同一斜对角连线上的两个所述第一旋翼152转动方向相同，位于不同斜对角连线上的所述第一旋翼152转动方向不同；两根不同所述第二支撑管上的所述第二旋翼163的转动方向相反；同一根所述第二支撑管上的两个所述第二旋翼163转动方向和速度同步。

所述FOC飞行控制方法还包括如下内容：

当六旋翼两栖无人机在空中进行飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机173驱动所述第二支撑管件140转动，使得两个所述第二旋桨组件160与所述第一旋桨组件150平行，均竖直向上设置；所述第一旋桨组件150和所述第二旋桨组件160在所述FOC控制模块的控制下，调节各个旋翼的转动速，进而实现对六旋翼两栖无人机升降操作。

当六旋翼两栖无人机在进入水下飞行时，FOC控制模块接收控制指令，控制所述第一旋桨组件150和所述第二旋桨组件160的驱动情况，使得第一旋翼152和第二旋翼163的转速降低，六旋翼两栖无人机在重力和竖直向上的升力作用下缓慢下降进入水中；所述FOC控制模块根据所述水位传感器实时检测信息，同步控制第一旋翼152和第二旋翼163的转速，使得六旋翼两栖无人机在重力、竖直向上升力及浮力作用下匀速下降至水中。

当六旋翼两栖无人机在水中悬停飞行时，当六旋翼两栖无人机完全进入水面以下时，所述水位传感器实时检测各个脚架在水下的深度信息，当各个水位传感器的信息参数不一致时，FOC控制模块控制各个所述第一旋翼152的转速，使得基座保持水平；当六旋翼两栖无人机在水面以下发生位置平移时，FOC控制模块控制所述倾转驱动电机173驱动所述第二支撑管件140转动，使得两个所述第二旋桨组件160转动实现水平方向上驱动，使得六旋翼两栖无人机在水平方向上的移动及时被制止，使得六旋翼两栖无人机在水中处于悬浮状态。

当六旋翼两栖无人机在水中平移飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机173驱动所述第二支撑管件140转动，使得两个所述第二旋桨组件160向前转动90度至水平方向；所述一旋桨组件保持垂直向上设置；所述第一旋桨组件150之间配合调节，使得所述机座110保持水平。

具体的，如图6所示，所述六旋翼两栖无人机的整机设计总质量为G总，整机重力大于其完全浸没在水中产生的浮力，且总重力为空中总最大螺旋桨推力的1/2。浮力中心设计在质量中心下方，使自然状态下无人机在水中可以保持水平状态下的稳定。在脚架上设有水位传感器，可以感知机身浸入水中的深度。

设六旋翼两栖无人机的整机在水面上悬停时的浮力为F1，则所需要的螺旋桨在垂直方向提供的推力为{G总-F1}，此时A、D、E、H号电机输出的推力分别为{1/4(G总-F1)}桨叶在水面刚好实现旋转，在地效及浮力的作用下可以实现以极低的功率实现悬停；当需要离开水面进入空中时，B、C、F和G号电机由水平朝前转至竖直朝上，并增加A、D、E、H号电机转速至达到1/2推力，此时无人机将逐渐离开水面但未完全离开水面，仍有一部分体积在水中提供浮力，这时启动B、C、F和G号电机至略超越1/2推力，由于原先4个电机已经能实现四轴飞行器的水平稳定作用，且总推力略大于总重力，加上有部分浮力也能提供竖直向上的力来抵消重力，因此可以实现非常稳定的离开水面。

当无人机需要从空中降落至水面时，先飞至水面上空，逐渐减速至脚架等下半部分浸入水中，此时开始有浮力，电机整体减速至1/2推力，再将B、C、F和G号电机逐渐减速，由于竖直方向总推力的减小，浮力加竖直方向总推力小于重力，无人机将逐渐下降至浮力加竖直方向总推力等于重力，因此只需继续缓慢减少B、C、F和G号电机推力即可实现稳定的入水，在水位传感器的辅助下，对B、C、F和G号电机进行反馈控制，即可精确控制下降速率。当遇到风等外界因素导致无人机晃动，可以将A、D、E、H号电机视为普通X型4轴无人机，可以控制无人机倾斜，用倾斜后的水平分力进行补偿控制，由于有部分体积进入水中，水下阻力大难以实现自身偏航，此时无刷云台电机驱动蜗轮蜗杆结构进而带动所述第二支撑管件发生倾转；所述第二支撑管件一端的两个所述第二旋翼增大转速进行驱动，而第二支撑管件另一端的两个所述第二旋翼反向增大转速进行驱动，即可在水下阻力较大的情景下，在水平方向上对所述六旋翼两栖无人机提供较大的偏航轴转矩，使得六旋翼两栖无人机能更加快速精准的调整自身姿态。

所述六旋翼两栖无人机，在利用现有四旋翼无人机的基础上，在所述机座110的两侧设置了可倾转驱动的旋翼结构，使得所述六旋翼两栖无人机可以在空中保持具有六轴驱动的高载重无人机状态，在水下又能切换为水平横向推进的水下高速移动无人机状态，相较于现有技术中倾斜无人机整体横向驱动的技术方案而言无人机横向移动时阻力更小，速度更快且稳定。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其特征在于，包括机座、第一支撑管件、第二支撑管件、第一旋桨组件、第二旋桨组件、倾转驱动组件和FOC控制模块；

所述第一支撑管件包括四根，每根的第一支撑管件的安装端固定安装于所述机座的安装面，且四根所述第一支撑管件沿在所述安装面所在的平面内呈X状分布，四根所述第一支撑管件的驱动端以所述安装面的几何中心为中心呈放射状向外延伸；

每根所述第一支撑管件的驱动端均设有所述第一旋桨组件，所述第一旋桨组件驱动时为对应位置的所述第一支撑管件的驱动 端提供竖直向上的升力；

所述第二支撑管件的中部通过转动轴承安装于所述机座的安装面；所述第二支撑管件两端的驱动端从分别从所述机座正对的两侧向外延伸，且关于所述安装面的几何中心对称设置；

所述第二支撑管件的两个驱动端均设有所述第二旋桨组件，所述第二旋桨组件驱动时为所述第二支撑管件的驱动端提供驱动力，所述驱动力垂直所述第二支撑管件；

所述倾转驱动组件安装于所述机座的中心区域，所述第二支撑管件的中部与所述倾转驱动组件传动连接，所述倾转驱动组件用于驱动所述第二支撑管件绕自身轴线方向相对于所述机座转动；

所述FOC控制模块与所述第一旋桨组件、所述第二旋桨组件和倾转驱动组件电联接，所述FOC控制模块用于控制六翼两栖无人机飞行；

所述第一旋桨组件包括：第一驱动电机和第一旋翼；所述第一驱动电机竖向垂直安装于所述第一支撑管件的驱动端；所述第一旋翼水平安装于所述第一驱动电机的驱动端；

所述第二旋桨组件包括：电机安装架、两个第二驱动电机和两个第二旋翼，所述电机安装架正对的两侧分别固定安装有所述第二驱动电机，两个所述第二驱动电机的驱动端共轴设置，且向相反的方向延伸；两个所述第二旋翼分别安装于所述第二驱动电机的驱动端；

倾转驱动组件包括蜗轮、蜗杆和倾转驱动电机；

所述倾转驱动电机安装于所述机座，所述蜗杆与所述倾转驱动电机的驱动端轴向连接；所述蜗轮套设于第二支撑管件的中部，所述蜗轮与所述蜗杆传动配合；

所述机座底部设有若干个脚架管，所述脚架管内设有水位传感器；所述水位传感器与所述F0C控制模块电联接；

六旋翼两栖无人机的总重力大于其完全进入水中产生的浮力，且总六旋翼两栖无人机的重力为其在空中最大转速驱动时的所有螺旋桨推力的一半；

所述FOC控制模块应用了FOC飞行控制方法；所述FOC飞行控制方法包括如下内容：

旋翼转动方向控制：所述机座安装的四个所述第一旋翼中，位于同一斜对角连线上的两个所述第一旋翼转动方向相同，位于不同斜对角连线上的所述第一旋翼转动方向不同；

两根不同所述第二支撑管上的所述第二旋翼的转动方向相反；同一根所述第二支撑管上的两个所述第二旋翼转动方向和速度同步；

所述FOC飞行控制方法还包括如下内容：

当六旋翼两栖无人机在空中进行飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件与所述第一旋桨组件平行，均竖直向上设置；所述第一旋桨组件和所述第二旋桨组件在所述FOC控制模块的控制下，调节各个旋翼的转动速，进而实现对六旋翼两栖无人机升降操作；

当六旋翼两栖无人机在进入水下飞行时，FOC控制模块接收控制指令，控制所述第一旋桨组件和所述第二旋桨组件的驱动情况，使得第一旋翼和第二旋翼的转速降低，六旋翼两栖无人机在重力和竖直向上的升力作用下缓慢下降进入水中；所述FOC控制模块根据所述水位传感器实时检测信息，同步控制第一旋翼和第二旋翼的转速，使得六旋翼两栖无人机在重力、竖直向上升力及浮力作用下匀速下降至水中；

当六旋翼两栖无人机在水中悬停飞行时，当六旋翼两栖无人机完全进入水面以下时，所述水位传感器实时检测各个脚架在水下的深度信息，当各个水位传感器的信息参数不一致时，FOC控制模块控制各个所述第一旋翼的转速，使得基座保持水平；当六旋翼两栖无人机在水面以下发生位置平移时，FOC控制模块控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件转动实现水平方向上驱动，使得六旋翼两栖无人机在水平方向上的移动及时被制止，使得六旋翼两栖无人机在水中处于悬浮状态；

当六旋翼两栖无人机在水中平移飞行时，FOC控制模块接收控制指令，并控制所述倾转驱动电机驱动所述第二支撑管件转动，使得两个所述第二旋桨组件向前转动90度至水平方向；所述一旋桨组件保持垂直向上设置；所述第一旋桨组件之间配合调节，使得所述机座保持水平。

2.根据权利要求1所述的一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其特征在于，所述第一旋翼的直径大于所述第二旋翼的直径，所述第一旋翼的螺距小于所述第二旋翼的螺距。

3.根据权利要求1所述的一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其特征在于，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机为无刷电机，且设有霍尔传感器，所述倾转驱动电机为无刷云台电机；

所述FOC控制模块与所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述霍尔传感器和所述倾转驱动电机电联接。

4.根据权利要求1所述的一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其特征在于，所述第二支撑管件通过管夹安装至所述机座的安装面；所述管夹包括：上夹板和下夹板；所述下夹板竖立安装于所述机座的安装面，所述上夹板竖立拼装于所述下夹板的正上方，使得所述上夹板和所述下夹板之间形成安装孔；

所述安装孔内竖立安装有所述转动轴承，所述第二支撑管件穿过所述转动轴承，使得所述转动轴承的内环与所述第二支撑管件的外壁套设固定。

5.根据权利要求4所述的一种基于FOC动力系统可倾转的六旋翼两栖无人机，其特征在于，所述第二支撑管件的外壁设有行程挡片；所述机座的安装面竖向安装有光电传感器；所述管夹的侧面水平设有光电传感器；所述第二支撑管件转动时，所述行程挡片能触发至对应为的光电传感器；所述光电传感器用于检测所述第二支撑管件转动的角度；所述光电传感器与所述FOC控制模块电联接；所述光电传感器为槽型光电开关。

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