CN113998099A - 一种机臂可倾转多旋翼无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机臂可倾转多旋翼无人机，属于无人机领域，包括机身以及多个连接在机身上的机臂，每个机臂上均安装有升力组件，机臂为可倾转机臂；机臂包括内机臂和外机臂，内机臂的根部与机身固定连接，外机臂的梢部用于安装升力组件；且内机臂的梢部与外机臂的根部之间依次连接有至少两个舵机，其中至少一个舵机的输出轴呈竖直状以带动外机臂在水平面内转动，其中至少一个舵机的输出轴呈水平状以带动外机臂在竖直平面内转动。本发明结构设计合理，安装有升力组件的外机臂能够在水平面和竖直平面内自由倾转，从而改变多旋翼无人机的升力方向，提高飞行效率，保障无人机飞行平稳。

Description

一种机臂可倾转多旋翼无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种机臂可倾转多旋翼无人机。
背景技术
通常，无人机分为三类：固定翼飞机、单旋翼直升机、多旋翼直升机。在早期，固定翼飞机与直升机占有主导地位，而近十年来随着多旋翼的理论日趋成熟，组装简单、超控灵活的多旋翼无人机渐渐占据重要地位。
目前在多旋翼无人机普遍存在飞行速度慢、抗风能力差等问题，这是由于多旋翼无人机在空中飞行时主要靠各个支臂上安装的旋翼的转速差形成的升力差来使无人机产生一定的倾角，通过升力的水平分力为无人机前进提供给动力，因此这就导致了现有技术中的多旋翼无人机无法快速飞行，且在较大风力下无法飞行。在姿态角限制下前进的推力或拉力是有限，多旋翼无人机产生的水平分力不足以抵消大风产生的阻力，导致多旋翼无人机无法飞行甚至倒飞。
发明内容
针对现有技术存在的多旋翼无人机产生的水平分力小导致无法在大风条件下飞行的问题，本发明的目的在于提供一种机臂可倾转多旋翼无人机。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种机臂可倾转多旋翼无人机，包括机身以及多个连接在所述机身上的机臂，每个所述机臂上均安装有升力组件，所述机臂为可倾转机臂；所述机臂包括内机臂和外机臂，所述内机臂的根部与所述机身固定连接，所述外机臂的梢部用于安装所述升力组件；且所述内机臂的梢部与所述外机臂的根部之间依次连接有至少两个舵机，其中至少一个舵机的输出轴呈竖直状以带动所述外机臂在水平面内转动，其中至少一个舵机的输出轴呈水平状以带动所述外机臂在竖直平面内转动。
优选的，所述舵机有两个，所述舵机包括输出轴呈竖直状的水平方向舵机以及输出轴呈水平状的竖直方向舵机。
优选的，所述水平方向舵机和所述竖直方向舵机均为单轴舵机；所述水平方向舵机的输出轴通过舵机支架与所述内机臂的梢部枢转连接，所述竖直方向舵机的输出轴通过舵机支架与所述外机臂的根部枢转连接，且所述水平方向舵机的机体与所述竖直方向舵机的机体固定连接。
优选的，所述水平方向舵机和所述竖直方向舵机均为双轴舵机；所述水平方向舵机的一侧输出轴通过舵机支架与所述内机臂的梢部枢转连接，所述竖直方向舵机的一侧输出轴通过舵机支架与所述外机臂的根部枢转连接，所述水平方向舵机的另一侧输出轴通过转接支架与所述竖直方向舵机的另一侧输出轴枢转连接。
优选的，所述舵机支架包括架体，所述架体的一侧开设有用于容纳舵机的凹槽，所述凹槽的侧壁上设置有与舵机的输出轴相适配的轴孔，所述架体的另一侧可拆卸固定在所述外机臂的根部端面或者所述内机臂的梢部端面上。
优选的，所述外机臂的根部端面以及所述内机臂的梢部端面上均设置有与所述架体相适配的支架安装槽，所述架体通过螺栓或者螺钉可拆卸连接在所述支架安装槽内。
优选的，所述转接支架包括支架本体，所述支架本体的两侧分别设置有用于容纳所述水平方向舵机以及所述竖直方向舵机的凹槽，且所述凹槽的侧壁上分别设置有与所述水平方向舵机的输出轴以及所述竖直方向舵机的输出轴相适配的轴孔。
采用上述技术方案，由于外机臂、内机臂以及两者之间依次连接的两个舵机的设置，使得通过舵机的动作即可使外机臂在水平面以及竖直平面内转动，从而改变安装在外机臂上的升力组件提供的升力方向，从而能够产生更大的水平分力以克服环境中的大风阻力，进而使本申请提出的多旋翼无人机能够适用于大风条件下的飞行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中机臂的结构示意图；
图3为本发明中机臂的另一种结构示意图。
图中:1-机身、2-机臂、21-内机臂、22-外机臂、3-升力组件、4-水平方向舵机、5-竖直方向舵机、6-舵机支架、7-电流、8-转接支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，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。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
一种机臂可倾转多旋翼无人机，如图1及图2所示，包括机身1以及多个(例如六个)连接在机身1上的机臂2，每个机臂2上均安装有升力组件3。其中，机臂2均配置为可倾转机臂。
机臂2具体包括有均呈长条状笔直构造的内机臂21和外机臂22。其中，内机臂21的根部与机身1的周向侧面固定连接；外机臂22的梢部则用于安装上述的升力组件3；升力组件3通常包括与外机臂22固定连接的电机以及安装在电机的输出轴上的桨叶，并且电机的输出轴通常呈竖直状布置。并且机臂2还包括依次连接在内机臂21的梢部与外机臂22的根部之间的至少两个舵机。同时配置其中至少有一个舵机的输出轴呈竖直状以便于其工作时带动外机臂22在水平面内转动，其中至少有一个舵机的输出轴呈水平状以便于其工作时带动外机臂22在竖直平面内转动。
例如本实施例中，配置舵机有两个，因此两个舵机中的一个为输出轴呈竖直状的水平方向舵机4，其中另一个为输出轴呈水平状的竖直方向舵机5。并进一步配置水平方向舵机4和竖直方向舵机5均为单轴舵机，并且优选两者的结构形式相同，区别在于输出轴的布置方向不同。水平方向舵机4的输出轴通过舵机支架6与内机臂21的梢部枢转连接，竖直方向舵机5的输出轴通过另一舵机支架6与外机臂22的根部枢转连接，并且水平方向舵机4的机体与竖直方向舵机5的机体固定连接。
本实施例中，具体配置舵机支架6包括架体，该架体的一侧开设有用于容纳舵机的凹槽，凹槽的两个相对侧壁上均设置有与舵机的输出轴相适配的轴孔，而该架体的另一侧则可拆卸固定在外机臂22的根部端面或者是内机臂21的梢部端面上。可以理解的是，架体通常呈门式构造，包括有两个平行且相对布置的耳板以及连接在两个耳板之间的连接板，两个耳板上设置有共轴线的轴孔。如图2所示，外机臂22的根部端面以及内机臂21的梢部端面上均设置有与舵机支架6相适配的支架安装槽，舵机支架6的另一侧伸入至支架安装槽内后通过螺栓或者螺钉可拆卸连接在支架安装槽内。
另外可以理解的是，每个可倾转机臂所配置的升力组件3、水平方向舵机4、竖直方向舵机5均通过电缆7与机身1电性连接，以便于升力组件3、水平方向舵机4以及竖直方向舵机5通过电缆7接收机身1的控制信号以及工作时所需的电量。
本发明的工作原理如下：飞行状态下，当各升力组件3通过转速差产生的水平分力不足以克服空气阻力时，通过控制相应机臂2中的竖直方向舵机5工作而带动外机臂22在竖直平面内转动后，即可使该外机臂22上安装的升力组件3能够提供更多的水平分力，进而克服空气阻力进行平分。并且可以理解的是，由于多旋翼无人机通常是结构对称的，因此进行水平分力调整时，通常也会同时调整两个或者更多数量的机臂2，使其中的外机臂22各自在竖直平面内转动，从而保持飞行方向的稳定。另外，为了平衡外机臂22在竖直平面内转动后可能带来的重心失衡，以及避免外机臂22在竖直平面内转动时可能发生的机械碰撞情况发生，同步地通过水平方向舵机4对外机臂22在水平面内的位置进行调整，如此不但可以避免机械碰撞，还能够使多旋翼无人机的重心始终维持在特定的位置，以便于进行飞行控制。
实施例二
其与实施例一的区别在于：本实施例中，配置水平方向舵机4和竖直方向舵机5均为双轴舵机，如图3所示。水平方向舵机4的一侧(左侧)输出轴通过舵机支架6与内机臂21的梢部枢转连接，竖直方向舵机5的一侧(右侧)输出轴通过舵机支架6与外机臂22的根部枢转连接，而水平方向舵机4的另一侧(右侧)输出轴通过转接支架8与竖直方向舵机5的另一侧(左侧)输出轴枢转连接。
本实施例中，配置转接支架8包括支架本体，该支架本体的左右两侧分别设置有凹槽，两个凹槽分别沿水平和竖直方向开设，以便于沿水平方向开设的凹槽用于容纳水平方向舵机4、沿竖直方向开设的凹槽用于容纳竖直方向舵机5。两个凹槽的侧壁上各设置有与水平方向舵机4的输出轴相适配的轴孔、与竖直方向舵机5的输出轴相适配的轴孔。
可以理解的是，转接支架8还可以是上述的两个舵机支架6的组合连接结构，即两个舵机支架6以凹槽相互背离的方式相互连接，并且配置使凹槽的开设方向互相垂直，从而使其中一个舵机支架6的凹槽呈水平方向开设以容纳水平方向舵机4，其中另一个舵机支架6的凹槽呈竖直方向开设以便于容纳竖直方向舵机5。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种机臂可倾转多旋翼无人机，包括机身以及多个连接在所述机身上的机臂，每个所述机臂上均安装有升力组件，其特征在于：所述机臂为可倾转机臂；所述机臂包括内机臂和外机臂，所述内机臂的根部与所述机身固定连接，所述外机臂的梢部用于安装所述升力组件；且所述内机臂的梢部与所述外机臂的根部之间依次连接有至少两个舵机，其中至少一个舵机的输出轴呈竖直状以带动所述外机臂在水平面内转动，其中至少一个舵机的输出轴呈水平状以带动所述外机臂在竖直平面内转动。
2.根据权利要求1所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述舵机有两个，所述舵机包括输出轴呈竖直状的水平方向舵机以及输出轴呈水平状的竖直方向舵机。
3.根据权利要求2所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述水平方向舵机和所述竖直方向舵机均为单轴舵机；所述水平方向舵机的输出轴通过舵机支架与所述内机臂的梢部枢转连接，所述竖直方向舵机的输出轴通过舵机支架与所述外机臂的根部枢转连接，且所述水平方向舵机的机体与所述竖直方向舵机的机体固定连接。
4.根据权利要求2所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述水平方向舵机和所述竖直方向舵机均为双轴舵机；所述水平方向舵机的一侧输出轴通过舵机支架与所述内机臂的梢部枢转连接，所述竖直方向舵机的一侧输出轴通过舵机支架与所述外机臂的根部枢转连接，所述水平方向舵机的另一侧输出轴通过转接支架与所述竖直方向舵机的另一侧输出轴枢转连接。
5.根据权利要求3或4所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述舵机支架包括架体，所述架体的一侧开设有用于容纳舵机的凹槽，所述凹槽的侧壁上设置有与舵机的输出轴相适配的轴孔，所述架体的另一侧可拆卸固定在所述外机臂的根部端面或者所述内机臂的梢部端面上。
6.根据权利要求5所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述外机臂的根部端面以及所述内机臂的梢部端面上均设置有与所述架体相适配的支架安装槽，所述架体通过螺栓或者螺钉可拆卸连接在所述支架安装槽内。
7.根据权利要求4所述的机臂可倾转多旋翼无人机，其特征在于：所述转接支架包括支架本体，所述支架本体的两侧分别设置有用于容纳所述水平方向舵机以及所述竖直方向舵机的凹槽，且所述凹槽的侧壁上分别设置有与所述水平方向舵机的输出轴以及所述竖直方向舵机的输出轴相适配的轴孔。
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