CN114537648B - 一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器技术领域，且公开了一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，包括机体，机体的底部固定连接有支架，所述机体的外部铰接有铰接块，铰接块的外部固定连接有支撑轴，支撑轴的内部套接有延伸轴，延伸轴的外部固定连接有马达，马达驱动轴的顶部固定连接有翼头；通过控制调节电机，调节电机通过主齿轮带动从动齿环转动，从动齿环带动丝杆套转动，丝杆套通过和推动丝杆螺纹连接，则丝杆套带动推动丝杆向外滑动，推动丝杆通过内轴杆向外推动外轴杆向外移动，外轴杆推动马达和翼头向外移动，从而方便根据不同飞行任务调节合适的延伸轴的长度，有效增加该飞行器的适用范围和使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体为一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置。
背景技术
变体飞行器能够在不同的飞行环境和飞行任务中主动或被动地改变外形结构，确保在不同的飞行阶段始终具有最优的飞行性能，从而提高环境适应能力，满足大范围多任务需求。变体飞行器的优势和潜力使其得到了许多国家的关注，在如何设计合理可行的变形机构以实现期望的结构变形方面开展了大量工作。
然而现有的变体飞行器的协调变形器的飞行控制装置操控功能简单，可控变形不稳定，且变形范围小，无法适用于复杂外部环境，飞行器自身的运动控制还有许多有待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，具备控制效果好，变形控制稳定，适用范围广的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，包括机体、支架、支撑轴、铰接块、延伸轴、外轴杆、内轴杆、推动丝杆、丝杆套、限位环、从动齿环、主齿轮、调节电机、马达、翼头、连接杆、伸缩杆、固定块、转动套、按压块、活动棘环、限位弹簧、定位块、固定棘块、电控机构、密封块、电力插口、磁插头、拉簧、电磁块。
上述各结构的位置及连接关系如下：
机体的底部固定连接有支架，所述机体的外部铰接有铰接块，铰接块的外部固定连接有支撑轴，支撑轴的内部套接有延伸轴，延伸轴的外部固定连接有马达，马达驱动轴的顶部固定连接有翼头；
所述延伸轴包括外轴杆，外轴杆的外部铰接有内轴杆，内轴杆的外部固定连接有推动丝杆，推动丝杆的外部螺纹连接有丝杆套，丝杆套的外部固定连接有限位环，丝杆套的外部固定连接有从动齿环，从动齿环的外部啮合连接有主齿轮，主齿轮的外部固定连接有调节电机。
优选的，所述马达和外轴杆固定连接，外轴杆和支撑轴之间设置有径向组件，外轴杆、内轴杆的外径和支撑轴的内径适配，在外轴杆位于支撑轴的内部时，外轴杆和内轴杆的铰接转动轴线与铰接块的转动轴线共线。
优选的，所述支撑轴设置有六组，六组支撑轴分别通过铰接块和机体活动连接，且其适配支撑飞行部分连接机构相同，支撑飞行部分包括支撑轴、延伸轴、马达、翼头，延伸轴包括外轴杆、内轴杆、推动丝杆、丝杆套、限位环、从动齿环、主齿轮、调节电机。
优选的，六组所述调节电机功率型号相同，且每对称的两个调节电机串联，六组调节电机分为三组分开控制。
优选的，所述支撑轴的顶部固定连接有连接杆，连接杆的顶部固定连接有伸缩杆，伸缩杆的外部固定连接有固定块，所述连接杆由上下两部分活动的支杆转动连接组成，连接杆的上下支杆分别和支撑轴、伸缩杆固定连接。
优选的，所述固定块包括转动套，转动套的外部和伸缩杆固定连接，转动套的内部活动连接有按压块，按压块和转动套的之间设置有限位弹簧，转动套的内部转动连接有定位块，所述定位块固定连接在机体的顶部，所述按压块的内部固定连接有活动棘环，定位块的顶部固定连接有固定棘块。
优选的，所述活动棘环和固定棘块活动卡接，活动棘环和固定棘块用于限制转动套仅可进行逆时针单向转动。
优选的，所述外轴杆的内部设置有电控机构，所述电控机构用于连接机体的内部供电装置和马达，用于控制马达的开合，机体对称两个外轴杆内部的电控机构电路串联连接。
优选的，所述电控机构包括密封块，密封块的内部设置有电力插口，密封块的内部活动连接有磁插头，磁插头和密封块之间设置有拉簧，密封块的内部设置有电磁块。
优选的，所述磁插头和电力插口可活动插接，在磁插头插接在电力插口内部时，电路连通，所述磁插头和电磁块同性磁极相接。
有益效果：
1、该用于协调变形器变形与飞行的控制装置，通过控制调节电机，调节电机通过主齿轮带动从动齿环转动，从动齿环带动丝杆套转动，丝杆套通过和推动丝杆螺纹连接，则丝杆套带动推动丝杆向外滑动，推动丝杆通过内轴杆向外推动外轴杆向外移动，外轴杆推动马达和翼头向外移动，从而方便根据不同飞行任务调节合适的延伸轴的长度，有效增加该飞行器的适用范围和使用效果。
2、该用于协调变形器变形与飞行的控制装置，通过丝杆套和推动丝杆和配合使用，在丝杆套转动时带动推动丝杆向外移动，使对内轴杆与外轴杆向外移动控制稳定，位移距离控制精确，从而有效保证该变体飞行器的协调变形器的飞行控制装置控制稳定准确的效果。
3、该用于协调变形器变形与飞行的控制装置，通过转动固定块，在固定块转动时，带动伸缩杆转动，伸缩杆通过连接杆和支撑轴固定连接，从而在固定块转动时，同步带动外部支撑轴向外扩展转动，使外部支撑轴达到同步控制的效果，有效控制支撑轴的向外扩展角度相同，进一步保证对变体飞行器的协调变形器的飞行控制装置的控制稳定性。
4、该用于协调变形器变形与飞行的控制装置，通过活动棘环和固定棘块活动卡接，使支撑轴无法自行顺时针转动，保证该装置的稳定性，在收束时，通过向下压动按压块，按压块带动活动棘环向下移动，控制活动棘环与固定棘块脱离卡接，从而方便控制转动套进行顺时针转动，达到收起支撑轴的效果。提高该装置的使用效果。
5、该用于协调变形器变形与飞行的控制装置，在飞行器一个马达产生故障时，其电路发生断路，由于机体对称两个外轴杆内部的电控机构电路串联连接。则其对称的一侧电磁块断电，与之相匹配的磁插头失去电磁斥力，从而磁插头在拉簧的作用下与电力插口分离，达到控制与故障马达对称部分的马达断电，使其六翼飞行器变成四翼飞行器，仍可保持相对的稳定性，从而方便该飞行器紧急迫降，避免飞行器直接摔落。
附图说明
图1为本发明结构整体外观示意图；
图2为本发明结构俯视示意图；
图3为本发明结构变形与飞行的控制部分示意图；
图4为本发明结构延伸轴向外延伸状态示意图；
图5为本发明结构飞行扩展状态示意图；
图6为本发明结构图5的局部连接示意图；
图7为本发明结构图6的A部分放大示意图；
图8为本发明结构固定块连接示意图；
图9为本发明结构图6的B部分放大连接示意图。
图中：1、机体；11、支架；2、支撑轴；21、铰接块；3、延伸轴；31、外轴杆；32、内轴杆；321、推动丝杆；33、丝杆套；331、限位环；332、从动齿环；34、主齿轮；35、调节电机；4、马达；5、翼头；6、连接杆；7、伸缩杆；8、固定块；81、转动套；82、按压块；821、活动棘环；83、限位弹簧；84、定位块；841、固定棘块；9、电控机构；91、密封块；92、电力插口；93、磁插头；94、拉簧；95、电磁块。
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。
实施例一
请参阅图1-2，一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，包括机体1，机体1的底部固定连接有支架11，机体1的外部铰接有铰接块21，铰接块21的外部固定连接有支撑轴2，支撑轴2的内部套接有延伸轴3，延伸轴3的外部固定连接有马达4，马达4驱动轴的顶部固定连接有翼头5；
参考3-7，延伸轴3包括外轴杆31，外轴杆31的外部铰接有内轴杆32，内轴杆32的外部固定连接有推动丝杆321，推动丝杆321的外部螺纹连接有丝杆套33，丝杆套33的外部固定连接有限位环331，丝杆套33的外部固定连接有从动齿环332，从动齿环332的外部啮合连接有主齿轮34，主齿轮34的外部固定连接有调节电机35。
其中，马达4和外轴杆31固定连接，外轴杆31和支撑轴2之间设置有径向组件，外轴杆31、内轴杆32的外径和支撑轴2的内径适配，在外轴杆31位于支撑轴2的内部时，外轴杆31和内轴杆32的铰接转动轴线与铰接块21的转动轴线共线。外轴杆31和支撑轴2之间的径向组件使外轴杆31无法与支撑轴2发生偏转，从而保证马达4和翼头5的稳定性，避免在飞行过程中，马达4和翼头5发生偏转，且由于外轴杆31和内轴杆32的铰接转动轴线与铰接块21的转动轴线共线，所以在外轴杆31收缩与支撑轴2的内部时，方便支撑轴2进行向外偏转转动，或使支撑轴2向机体1方向偏转，达到收束马达4和翼头5的效果。
参考图5-6，其中，支撑轴2设置有六组，六组支撑轴2分别通过铰接块21和机体1活动连接，且其适配支撑飞行部分连接机构相同，支撑飞行部分包括支撑轴2、延伸轴3、马达4、翼头5，延伸轴3包括外轴杆31、内轴杆32、推动丝杆321、丝杆套33、限位环331、从动齿环332、主齿轮34、调节电机35。
其中，六组调节电机35功率型号相同，且每对称的两个调节电机35串联，六组调节电机35分为三组分开控制。使调节电机35在控制延伸轴3时，达到对称控制的效果，保证机体1外部飞行部分控制的对称性，从而保证飞行控制的稳定性。
参考图5，初始状态时，支撑轴2紧靠机体1，处于对马达4和翼头5的收束状态，方便对飞行器的收容，使用过程中，转动支撑轴2，支撑轴2绕铰接块21转动，控制支撑轴2处于向外扩展状态，达到伸展工作状态。
参考图7，在伸展工作状态时，外轴杆31和内轴杆32的轴线处于同一直线上，同时控制所有调节电机35同步启动，调节电机35通过主齿轮34带动从动齿环332转动，从动齿环332带动丝杆套33转动，丝杆套33通过和推动丝杆321螺纹连接，则丝杆套33带动推动丝杆321向外滑动，推动丝杆321通过内轴杆32向外推动外轴杆31向外移动，外轴杆31推动马达4和翼头5向外移动。
参考图4，此时，外轴杆31和内轴杆32的铰接位置与铰接块21位置偏移，外轴杆31和内轴杆32的铰接位置卡接与支撑轴2的内部，从而使外轴杆31和内轴杆32位置固定，有效保证延伸轴3的稳定性。
通过外轴杆31和内轴杆32铰接与支撑轴2的配合使用，从而方便对支撑轴2进行收束，方便对飞行器进行收容，在飞行性时，通过展开支撑轴2，使马达4和翼头5扩展，增加翼展面积，从而保证机体1的稳定性，同时在飞行时，方便通过控制调节电机35，调节电机35通过主齿轮34带动从动齿环332转动，从动齿环332带动丝杆套33转动，丝杆套33通过和推动丝杆321螺纹连接，则丝杆套33带动推动丝杆321向外滑动，推动丝杆321通过内轴杆32向外推动外轴杆31向外移动，外轴杆31推动马达4和翼头5向外移动，从而方便根据不同飞行任务调节合适的延伸轴3的长度，有效增加该飞行器的适用范围和使用效果。
且通过丝杆套33和推动丝杆321和配合使用，在丝杆套33转动时带动推动丝杆321向外移动，使对内轴杆32与外轴杆31向外移动控制稳定，位移距离控制精确，从而有效保证该变体飞行器的协调变形器的飞行控制装置控制稳定准确的效果。
实施例二
实施例一的基础上，进一步的增加支撑轴2的辅助控制稳定部分，请参阅图8，一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，包括机体1，机体1的底部固定连接有支架11，机体1的外部铰接有铰接块21，铰接块21的外部固定连接有支撑轴2，支撑轴2的内部套接有延伸轴3，延伸轴3的外部固定连接有马达4，马达4驱动轴的顶部固定连接有翼头5。
其中，支撑轴2的顶部固定连接有连接杆6，连接杆6的顶部固定连接有伸缩杆7，伸缩杆7的外部固定连接有固定块8，连接杆6由上下两部分活动的支杆转动连接组成，连接杆6的上下支杆分别和支撑轴2、伸缩杆7固定连接。在固定块8转动时，同步带动外部支撑轴2向外扩展转动，使外部支撑轴2达到同步控制的效果。
其中，固定块8包括转动套81，转动套81的外部和伸缩杆7固定连接，转动套81的内部活动连接有按压块82，按压块82和转动套81的之间设置有限位弹簧83，转动套81的内部转动连接有定位块84，定位块84固定连接在机体1的顶部，按压块82的内部固定连接有活动棘环821，定位块84的顶部固定连接有固定棘块841。
其中，活动棘环821和固定棘块841活动卡接，活动棘环821和固定棘块841用于限制转动套81仅可进行逆时针单向转动。
使用过程中，通过转动固定块8，在固定块8转动时，带动伸缩杆7转动，伸缩杆7通过连接杆6和支撑轴2固定连接，从而在固定块8转动时，同步带动外部支撑轴2向外扩展转动，使外部支撑轴2达到同步控制的效果，有效控制支撑轴2的向外扩展角度相同，进一步保证对变体飞行器的协调变形器的飞行控制装置的控制稳定性。
且通过活动棘环821和固定棘块841活动卡接，使支撑轴2无法自行顺时针转动，保证该装置的稳定性，在收束时，通过向下压动按压块82，按压块82带动活动棘环821向下移动，控制活动棘环821与固定棘块841脱离卡接，从而方便控制转动套81进行顺时针转动，达到收起支撑轴2的效果。提高该装置的使用效果。
实施例三
在实施二的基础上，进一步的增加电力控制部分，请参阅图9，一种用于协调变形器变形与飞行的控制装置，包括机体1，机体1的底部固定连接有支架11，机体1的外部铰接有铰接块21，铰接块21的外部固定连接有支撑轴2，支撑轴2的内部套接有延伸轴3，延伸轴3的外部固定连接有马达4，马达4驱动轴的顶部固定连接有翼头5；
延伸轴3包括外轴杆31，外轴杆31的外部铰接有内轴杆32，内轴杆32的外部固定连接有推动丝杆321，推动丝杆321的外部螺纹连接有丝杆套33，丝杆套33的外部固定连接有限位环331，丝杆套33的外部固定连接有从动齿环332，从动齿环332的外部啮合连接有主齿轮34，主齿轮34的外部固定连接有调节电机35。
其中，外轴杆31的内部设置有电控机构9，电控机构9用于连接机体1的内部供电装置和马达4，用于控制马达4的开合，机体1对称两个外轴杆31内部的电控机构9电路串联连接。使两个对称的马达4具备同步通电断电的效果。
其中，电控机构9包括密封块91，密封块91的内部设置有电力插口92，密封块91的内部活动连接有磁插头93，磁插头93和密封块91之间设置有拉簧94，密封块91的内部设置有电磁块95。利用磁铁同性相斥的原理，在电磁块95通电的时候，电磁块95和磁插头93之间产生斥力，推动磁插头93插接在电力插口92的内部。磁插头93和电力插口92可活动插接，在磁插头93插接在电力插口92内部时，电路连通，磁插头93和电磁块95同性磁极相接。利用磁铁同性相斥的原理，在电磁块95通电的时候，电磁块95和磁插头93之间产生斥力，推动磁插头93插接在电力插口92的内部。
在飞行器一个马达4产生故障时，其电路发生断路，由于机体1对称两个外轴杆31内部的电控机构9电路串联连接。使两个对称的马达4具备同步通电断电的效果。则其对称的一侧电磁块95断电，与之相匹配的磁插头93失去电磁斥力，从而磁插头93在拉簧94的作用下与电力插口92分离，达到控制与故障马达4对称部分的马达4断电，使其六翼飞行器变成四翼飞行器，仍可保持相对的稳定性，从而方便该飞行器紧急迫降，避免飞行器直接摔落。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，包括机体(1)，机体(1)的底部固定连接有支架(11)，其特征在于：所述机体(1)的外部铰接有铰接块(21)，铰接块(21)的外部固定连接有支撑轴(2)，支撑轴(2)的内部套接有延伸轴(3)，延伸轴(3)的外部固定连接有马达(4)，马达(4)驱动轴的顶部固定连接有翼头(5)；所述延伸轴(3)包括外轴杆(31)，外轴杆(31)的内侧铰接有内轴杆(32)，内轴杆(32)的内侧固定连接有推动丝杆(321)，推动丝杆(321)的外部螺纹连接有丝杆套(33)，丝杆套(33)的外部固定连接有限位环(331)，丝杆套(33)的外部固定连接有从动齿环(332)，从动齿环(332)的外部啮合连接有主齿轮(34)，主齿轮(34)的外部固定连接有调节电机(35)；所述马达(4)和外轴杆(31)固定连接，外轴杆(31)和支撑轴(2)之间设置有径向组件使外轴杆无法与支撑轴发生偏转，外轴杆(31)、内轴杆(32)的外径和支撑轴(2)的内径适配，在外轴杆(31)位于支撑轴(2)的内部时，外轴杆(31)和内轴杆(32)的铰接转动轴线与铰接块(21)的转动轴线共线；所述支撑轴(2)的顶部固定连接有连接杆(6)，连接杆由上下两部分活动的支杆转动连接组成，连接杆(6)的顶部固定连接有伸缩杆(7)，伸缩杆(7)的内侧固定连接有固定块(8)；所述固定块(8)包括转动套(81)，转动套(81)的外部和伸缩杆(7)固定连接，转动套(81)的内部活动连接有按压块(82)，按压块(82)和转动套(81)的之间设置有限位弹簧(83)，转动套(81)的内部转动连接有定位块(84)，所述定位块(84)固定连接在机体(1)的顶部，所述按压块(82)的内部固定连接有活动棘环(821)，定位块(84)的顶部固定连接有固定棘块(841)；所述活动棘环(821)和固定棘块(841)活动卡接，活动棘环(821)和固定棘块(841)用于限制转动套(81)仅可进行逆时针单向转动；通过向下压动按压块，能够控制活动棘环与固定棘块脱离卡接，从而控制转动套进行顺时针转动。
2.根据权利要求1所述的一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，其特征在于：所述支撑轴(2)设置有六组，六组支撑轴(2)分别通过铰接块(21)和机体(1)活动连接，且其适配支撑飞行部分连接机构相同，支撑飞行部分包括支撑轴(2)、延伸轴(3)、马达(4)、翼头(5)，延伸轴(3)包括外轴杆(31)、内轴杆(32)、推动丝杆(321)、丝杆套(33)、限位环(331)、从动齿环(332)、主齿轮(34)、调节电机(35)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，其特征在于：六组所述调节电机(35)功率型号相同，且每对称的两个调节电机(35)串联，六组调节电机(35)分为三组分开控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，其特征在于：所述外轴杆(31)的内部设置有电控机构(9)，所述电控机构(9)用于连接机体(1)的内部供电装置和马达(4)，用于控制马达(4)的开启，机体(1)对称两个外轴杆(31)内部的电控机构(9)电路串联连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，其特征在于：所述电控机构(9)包括密封块(91)，密封块(91)的内部设置有电力插口(92)，密封块(91)的内部活动连接有磁插头(93)，磁插头(93)和密封块(91)之间设置有拉簧(94)，密封块(91)的内部设置有电磁块(95)。
6.根据权利要求5所述的一种用于协调变体飞行器变形与飞行的控制装置，其特征在于：所述磁插头(93)和电力插口(92)可活动插接，在磁插头(93)插接在电力插口(92)内部时，电路连通，所述磁插头(93)和电磁块(95)同性磁极相接。
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