CN115042956B - 一种机翼折叠伸缩无人机及无人机翼折叠伸缩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机翼折叠伸缩无人机及无人机翼折叠伸缩控制方法，属于飞行控制技术领域。解决了在临近空间常规舵面控制无法优化无人机飞行性能的技术问题。本发明的机翼折叠伸缩无人机包括机身、前机翼部件、后机翼部件、垂翼部件、伸缩装置和展收装置；垂翼部件包括垂翼动力组件和垂翼；垂翼动力组件包括垂翼传动副；垂翼传动副两端带有垂翼输出轴；前机翼部件和后机翼部件所包括的左、右机翼组件分别包括内机翼和外机翼；伸缩装置带动外机翼相对内机翼伸缩，展收装置带动左、右机翼组件相对机身旋转。本发明机翼折叠伸缩控制方法步骤包括对左、右机翼组件同步展开的控制、对外机翼伸缩的控制、对垂翼部件旋转展开的控制。

Description

一种机翼折叠伸缩无人机及无人机翼折叠伸缩控制方法

技术领域

本发明涉及高空飞行器装备技术领域，尤其涉及一种机翼折叠伸缩无人机及无人机翼折叠伸缩控制方法。

背景技术

现实无人机飞行技术领域中，固定机翼无人机可实现大多数飞行条件下的飞行。但在特定的环境下，如临近空间，空气密度稀薄,采用固定机翼形式的无人机，会造成运输占用空间大、机翼面积局限下升阻比不够的情况发生。

为解决上述影响飞行特性的技术问题，现多采用折叠机翼无人机。目前的折叠机翼无人机多数为只可折叠和展开的无人机，在如临近空间空气密度稀薄的特定环境下，仅采用此种技术的形式，无法满足无人机的飞行要求，需设计多种形式的、多机翼展的无人机来解决机翼面积局限和升阻比不够的问题。

另外，目前常规的机翼折叠和展开的技术实现大多采用液压驱动做动器或推杆的形式，结构上较为复杂，传动效率低、动作缓慢，机翼伸缩或伸展的速度和机翼的稳定性互相掣肘，在实际应用中并没有得到广泛的应用。

目前，急需一种全新的机翼伸缩和展出的结构和控制方法，以解决小空间内无法产生大升阻的技术问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种机翼折叠伸缩无人机，以解决高空飞行无人机翼的高速伸缩及伸展不及时、伸缩及伸展过程稳定性差的技术问题；同时提供一种无人机翼折叠伸缩控制方法，以解决无人机翼的伸缩及伸展的安全性、可靠性、高效性差的技术问题。

本发明通过如下技术方案实现：

一种机翼折叠伸缩无人机，包括机身、前机翼部件、后机翼部件、垂翼部件、伸缩装置和展收装置；所述垂翼部件包括垂翼动力组件和垂翼；所述前机翼部件和后机翼部件结构相同，分别包括左机翼组件和右机翼组件；所述左机翼组件和右机翼组件互为镜像件；所述左机翼组件包括内机翼单元和外机翼单元；所述伸缩装置两端分别连接所述内机翼单元和外机翼单元；所述展收装置连接在所述机身内，两端伸出的部分分别连接并带动所述左机翼组件和右机翼组件在水平面内同步展收；所述伸缩装置、展收装置和垂翼部件上均设置有位置传感器和/或接近开关。

进一步的，所述前机翼部件铰接在所述机身前端上部的前铰接轴处；所述后机翼部件铰接在所述机身后端下部的后铰接轴处；所述垂翼部件连接在机身后部，位于所述机身高度方向的中间位置。

进一步的，所述垂翼动力组件包括垂翼电机和垂翼传动副；垂翼传动副两端带有垂翼输出轴；所述垂翼输出轴连接并带动所述垂翼旋转。

进一步的，所述垂翼动力组件连接在所述机身内，所述垂翼输出轴伸出所述机身侧壁；两端的所述垂翼输出轴同时带动所述垂翼在所述机身外侧面做垂直平面内的旋转。

进一步的，所述机身内部设置有机身桁架单元，2个所述展收装置和垂翼部件连接在机身桁架单元上。

进一步的，2个所述展收装置分别位于所述机身前端的上部和后端的下部，且安装方向相反。

进一步的，所述内机翼单元包括内机翼桁架；所述外机翼单元包括尾板；所述伸缩装置第一端连接所述内机翼桁架；所述伸缩装置第二端连接所述尾板。

进一步的，通过控制终端所述机翼折叠伸缩无人机进行前机翼部件、后机翼部件和垂翼部件进行旋转幅度和旋转时序的控制，步骤为：

S1、前机翼部件和后机翼部件展开的控制；

S2、各外机翼单元相对内机翼单元的伸出控制及垂翼部件旋转展开的控制。

进一步的，S1中，所述控制终端同时对所述前机翼部件和后机翼部件连接的所述展收动力组件发出启动指令；所述展收装置上的展收位置传感器和/或展收接近开关向所述控制终端发送展收到位信号后，所述控制终端制动所述展收动力组件。

进一步的，S2中，所述控制终端同时对伸缩动力组件和垂翼动力组件发出启动指令；所述伸缩装置上的伸缩位置传感器和/或伸缩接近开关向所述控制终端发送伸展到位信号，所述控制终端制动所述伸缩动力组件；所述垂翼部件上的垂翼位置传感器和/或垂翼接近开关向所述控制终端发送旋转到位信号后，所述控制终端制动所述垂翼动力组件。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、本发明的机翼折叠伸缩无人机通过控制终端同时控制前机翼部件和后机翼部件的展收，保持了前机翼部件和后机翼部件中左机翼组件和右机翼组件式中保持相对机身平衡，可以保证无人机飞行过程在舵面控制之下性能良好。

2、本发明的机翼折叠伸缩无人机通过控制终端同时控制所有机翼的外机翼相对于内机翼的伸缩，保持了所有机翼相对机身平衡，可以保证无人机飞行过程在舵面控制之下性能良好。

3、本发明的机翼折叠伸缩无人机通过控制终端控制伸缩装置、展收装置通过高速旋转电机产生小位移带动大的直线位移或角位移，实现了小动能下的高机械效率，使得机翼的伸缩和展收迅速，满足无人机需要瞬时调整临近空间下的飞行特性的需要。

4、本发明的机翼折叠伸缩无人机通过齿轮副将垂翼电机的旋转转化为垂翼的旋转，可以有效提高机械能的转换效率。

5、本发明的机翼折叠伸缩无人机结构简单，重量轻，传动链短，机翼伸缩响应速度快。

6、本发明的无人机翼折叠伸缩控制方法通过时序控制，使得无人机的各种机翼展互不干涉，又能达到最短时间内的全部伸展到位，可以满足无人机需要瞬时调整临近空间下的飞行特性的需要。

附图说明

附图仅用于表示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的机翼折叠伸缩无人机翼展出状态下的整体结构俯视示意图；

图2为图1右视示意图；

图3为图1的后视示意图；

图4为本发明的机翼折叠伸缩无人机部分结构立体示意图；

图5为本发明的展收装置整体结构立体示意图；

图6为图5中A部的局部放大示意图；

图7为本发明的展收装置整体结构爆炸示意图；

图8为图7中B部的局部放大示意图；

图9为本发明安装有伸缩装置的左机翼组件部分结构示意图；

图10为本发明伸缩装置收缩状态下的结构示意图；

图11为本发明伸缩装置局部爆炸的结构示意图；

图12为本发明导向杆单元整体结构示意图；

图13为图12中A-A截面的剖切示意图；

图14为本发明的机翼折叠伸缩无人机的收纳状态立体示意图；

图15为图4中C部的局部放大图；

图16为本发明的导向槽体结构示意图；

图17为本发明无人机翼折叠伸缩控制方法流程图。

附图标记：

1.左机翼组件；11.内机翼单元；111.内机翼桁架；1111.导向槽体；112.机翼铰接单元；12.外机翼单元；121.尾板；122.导向杆接头；123.导向杆单元；1231.导向杆；1232.滚轮；2.右机翼组件；3.垂翼部件；31.垂翼动力组件；311.垂翼电机；312.垂翼传动副；32.垂翼；4.伸缩装置；41.伸缩动力组件；411.伸缩电机；412.伸缩电机安装板；413.伸缩螺母；414.伸缩丝杠；42.伸缩连杆组件；421.伸缩连杆；4211.一类连杆；4212.二类连杆；4213.三类连杆；4214.四类连杆；422.伸缩铰接螺母；43.伸缩连杆接头；5.展收装置；51.展收动力组件；511.展收电机；512.展收丝杠；513.展收螺母；52.展收位移组件；521.滑道；522.滑架；53.拉杆组件；531.拉杆；532.连接轴；54.展收限位单元；541.限位主板；542.限位副板；100.机身；1001.机身桁架单元；201.前铰接轴；202.后铰接轴；300.控制终端。

具体实施方式

下面结合图1-图17来具体描述本发明的机翼折叠伸缩无人机及无人机翼折叠伸缩控制方法的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一：一种机翼折叠伸缩无人。

如图1、图2和图14所示，一种机翼折叠伸缩无人机包括机身100、前机翼部件、后机翼部件和垂翼部件3；还包括位置传感器和/或接近开关。本实施例优选为展收接近开关、伸缩接近开关和垂翼接近开关，且均设置在极限位置的固定端。

如图4所示，机身100内设置有机身桁架组件1001。

如图3所示，机身100的侧壁上，在前端的上部和后端的下部分别设置有贯通的展收安装槽口，用于安装展收装置5。在后端槽口的上部侧壁上，还设置有垂翼旋转轴安装孔，用于安装垂翼部件3。

如图3和图14所示，垂翼部件3包括垂翼动力组件31和垂翼32，垂翼动力组件31包括垂翼电机311和垂翼传动副312。其中，垂翼电机311连接在机身100后部的机身桁架组件1001上，具体位于机身桁架组件1001后端安装的展收装置5的后部。优选的，本实施例垂翼电机311为步进电机，输出旋转动力给垂翼传动副312；垂翼传动副312为齿轮副，主动副为中心孔带有键槽的外齿轮，连接在垂翼电机311的输出轴处；从动副为两端带有同心轴的外齿轮，该同心轴为垂翼旋转轴，垂翼旋转轴的两端为棱柱结构，稳定地限位连接垂翼32，使得垂翼32随垂翼旋转轴同步旋转。垂翼电机311的旋转通过垂翼传动副312转化成两端的垂翼旋转轴的同向旋转运动，带动垂翼32在机身100侧面的垂直平面内同向旋转。

垂翼部件3上设置有垂翼接近开关。优选的，本实施例的垂翼接近开关安装在垂翼旋转轴与垂翼32的限位连接处、机身100上方的位置。用以判断垂翼32是否旋转到位。

垂翼部件3连接在机身100后部，位于所述机身100高度方向的中间位置；垂翼动力组件31位于2个所述展收动力组件51后部。

如图1所示，前机翼部件和后机翼部件结构相同，分别包括左机翼组件1和右机翼组件2；所述左机翼组件1和右机翼组件2互为镜像件。前机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2通过各自的机翼铰接单元112前部上方设置的前铰接轴201处；后机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2通过各自的机翼铰接单元112后部下方设置的后铰接轴202处；前机翼部件和后机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2安装方向相同。

由于前机翼部件和后机翼部件结构相同，左机翼组件1和右机翼组件2互为镜像件，下文涉及到机翼结构的技术描述，均是对前机翼部件的左机翼组件1的描述。

机翼折叠伸缩无人机还包括伸缩装置4和展收装置5。本实施例包括4个伸缩装置4，分别安装在前机翼部件和后机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2上。展收装置5连接在机身100内部，具体设置在展收安装槽口处。本实施例包括2个展收装置5，分别安装在机身100上的机身桁架1001上，前部安装的展收装置5中展收动力组件51位于其本身结构的后部；后部安装的展收装置5中展收动力组件51位于其本身结构的前部。

如图1所示，左机翼组件1包括内机翼单元11和外机翼单元12；外机翼单元12可在内机翼单元11上伸缩。

内机翼单元11包括内机翼和内机翼桁架111；内机翼桁架111通过多点连接支撑内机翼，并在前端连接有机翼铰接单元112；内机翼桁架111上还连接有1个伸缩装置4。

安装在左机翼组件1上的伸缩装置4的两端分别连接内机翼桁架111和尾板121。伸缩装置4能够带动外机翼单元12沿长轴方向在内机翼单元11上迅速、平稳地伸缩，并稳定在伸出和缩回的位置。

如图9和图10所示，本实施例的伸缩装置4包括伸缩动力组件41、伸缩连杆组件42和伸缩连杆接头43。

如图10所示，伸缩动力组件41包括伸缩电机411、伸缩电机安装板412、伸缩螺母413和伸缩丝杠414。伸缩电机411通过伸缩电机安装板412连接在内机翼桁架111上，伸缩丝杠414通过联轴器连接伸缩电机411输出端；伸缩螺母413与伸缩丝杠414组成螺旋副，将伸缩电机411输出轴的旋转运动转化为伸缩螺母413的直线位移运动。

伸缩连杆组件42包括多个伸缩连杆421；多个伸缩连杆421连续交叉铰接，形成交叉连接的多个连续的菱形连杆机构。其中，接近伸缩电机411的第一个菱形连杆机构前端铰接点为第一伸缩固定点，后端铰接端为第一伸缩中心铰接点；第一伸缩固定点连接在伸缩电机安装板412上，第一伸缩中心铰接点连接在伸缩螺母413上。定义最后一个菱形连杆机构后端铰接点为第二伸缩固定点，第二伸缩固定点通过伸缩连杆接头43连接尾板121。

具体的，如图10所示，伸缩装置4位于收缩状态。伸缩电机411旋转，伸缩螺母413带动第一伸缩中心铰接点迅速远离第一伸缩固定点，使得第一个菱形连杆机构变形，伸长。伸缩连杆组件42第一中心铰接点的位移带动各连续的菱形连杆机构同时展开，迅速将伸缩螺母413的直线位移通过多级菱形连杆机构的放大后，传递到伸缩连杆接头43；伸缩连杆接头43以大位移带动尾板121迅速向远离机身100的方向弹出，从而实现了与尾板121固接的外机翼单元12整体弹出内机翼单元11，形成如图9所示的伸缩装置4形成转开状态。

优选的，伸缩电机411选择为高速旋转的伺服电机；伸缩螺母413为滚珠螺母，伸缩丝杠414为滚珠丝杠；滚珠螺母和滚珠丝杠组成的螺旋副具有高传动效率、运动平稳、高精度、高耐用性、高可靠性和无背隙与高刚性等优点。伸缩动力组件41还包括螺母安装法兰。螺母安装法兰能够方便伸缩螺母4131的安装，本实施例优选的，伸缩位置传感器或伸缩接近开关安装在螺母安装法兰上，以精确感应并反馈伸缩装置4的具体位移量。

优选的，如图11所示，伸缩连杆组件42的伸缩连杆421包括一类连杆4211、二类连杆4212、三类连杆4213、四类连杆4214；这几种连杆类型通过伸缩铰接螺母423铰接，构成交叉连接的连续的菱形连杆机构。其中，二类连杆4212长度为三类连杆4213和四类连杆4214长度的一半，设置在伸缩连杆组件42的两端；在伸缩连杆组件42的最前端和尾端，分别由2个二类连杆4212铰接，形成伸缩单元的第一端固定点和第二端固定点。三类连杆4213和四类连杆4214交替铰接设置在伸缩连杆组件42的中部，形成多个菱形连杆结构，铰接位置位于这两类连杆的中部和两端；其中，接近伸缩电机411的第一个菱形连杆结构后端的连杆之一由一类连杆4211代替；一类连杆4211的中部铰接点连接在从动副的螺母431上，为所定义的伸缩单元第一中心铰接点。

这种带有中间铰接点的交叉连续连接的菱形连杆机构具有位移瞬时放大的作用。能够将伸缩电机411带动的伸缩螺母413的位移以加速度形式产生多级放大，传递给尾板121，从而形成外机翼单元12的快速弹出。

进一步优选的，一类连杆4211、二类连杆4212、三类连杆4213、四类连杆4214均设计成弯板结构，形成异形连杆，以增加伸缩连杆组件42的整体强度；进一步优选的，将其中的三类连杆4213设计成中间具有桥洞型的结构，将四类连杆4214设计成弓形结构，将一类连杆4211设计成中间为单板，两端带双耳的结构，二类连杆4212为短杆结构，其它为长杆结构。

如果在调试阶段，还需要机翼从最终的伸展状态缩回到最初的初始状态，该过程只需伸缩电机411反转运行即可。伸缩电机411的正、反转的启动和停止，均通过安装在螺母安装板的伸缩位置传感器或伸缩位移接近开关向控制终端300发出位置信号，由控制终端300接受该信号，并处理。

外机翼单元12除了包括外机翼、尾板121，还包括导向杆接头122和导向杆单元123；导向杆单元123通过导向杆接头122连接在尾板121上。在伸缩装置4带动尾板121运动的过程，均有导向杆单元123的运动导向。

具体的，如图12和图13所示，导向杆单元123连接在机翼尾板121上，导向杆单元123的主体结构为导向杆1231。导向杆1231为条形杆件，导向杆1231的一个面上设置有长轴方向的导向条；相对面上设置有一端开口的导向杆槽；导向杆槽内设置有多个滚轮1232。每个滚轮1232包括滚轮体和将滚轮体连接在导向杆1231上的滚轮安装轴。设置导向杆槽的结构，一方面为了减轻整体结构的重量，另一方面便于安装滚轮1232。

优选的，导向杆1231长度大于外机翼单元12的伸缩的行程，导向条长度等于外机翼单元12的伸缩的行程。在导向杆1231远离尾板121的前端，设置至少3个滚轮1232，以起到伸展状态时具有稳定的支撑的作用。

具体的，内机翼桁架111位于内机翼单元11上；用于支撑内机翼并连接机翼子板和机翼铰接单元112；内机翼桁架111包括多个桁架横梁、桁架纵梁和多个支撑安装体。伸缩电机安装板412通过伸缩电机固定板连接在桁架横梁下或桁架纵梁内侧。

如图9所示，本实施例优选的，桁架纵梁包括两条相对的槽钢，多个桁架横梁连接在2条槽钢之间。为避免伸缩电机固定板干涉内机翼，伸缩电机固定板连接在桁架纵梁槽钢的内侧，进一步优选的，伸缩电机固定板只搭接在内机翼单元11内部空间较大部分的槽钢的内侧上表面。定义该槽钢为第一槽钢。

如图9所示，在第一槽钢外侧面连接有导向槽体1111；导向杆1231在导向槽体1111内滑动，对伸缩装置4的伸缩起导向作用。

如图16所示，导向槽体1111为长杆结构，具体为框架结构，以减轻重量。

优选的，导向槽体1111长轴方向设置通槽的导向槽滑道。导向槽滑道顶面设置有限位槽与导向槽滑道贯通，为保证强度，限位槽一边贯通，另一边设置止端。限位槽的长度不小于外机翼单元12的最大行程。导向槽滑道底面设置有滚轮滑轨，滚轮滑轨为弧形，设计上匹配滚轮1232。

进一步优选的，导向槽滑道的起始位置，在滚轮滑轨的边缘设置有斜面，以便不干涉滚轮1232的滑入、滑出。

伸缩连杆组件42通过铰接组成的柔性伸缩系统保证了其伸出和缩回以放大的位移速度运动而不受干涉；导向杆单元123的导向定位保证了伸缩连杆组件42伸出和缩回运动过程中，外机翼单元12相对于内机翼单元11位置相对稳定，不发生伸缩方向以外的其它方向的运动，避免了与内机翼单元11不必要的结构干涉；同时可以增加伸出和缩回到位后外机翼单元12的相对位置的稳定性，从而进一步保证了无人机在舵面控制下具有良好的飞行状态。

伸缩接近开关可以安装在伸缩电机安装板412上，用于判断伸缩螺母413是否伸展到位；伸缩接近开关也可以安装在导向槽体1111最后端，用于判断导向杆1231是否伸展到位。

控制终端300同时对前机翼部件、后机翼部件上的左机翼组件1和右机翼组件2的共计4个伸缩电机411发出启动或制动的指令，可以使得左机翼组件1和右机翼组件2的4个外机翼单元12同步伸缩运动。或同步稳定位于收缩状态，或同步位于最大伸展状态。

前机翼部件和后机翼部件均连接有展收装置5。两个展收装置5高、低位置不同，安装方向相反。以下对前机翼部件处的展收装置5进行介绍。

如图5和图7所示，展收装置5安装在机身100内部，包括展收动力组件51、展收位移组件52和拉杆组件53。

如图15所示，展收动力组件51包括展收电机511、展收丝杠512和展收螺母513。本实施例优选展收电机511为步进电机，展收丝杠512为滚珠丝杠，展收螺母513为滚珠螺母。展收电机511的输出轴通过联轴器连接展收丝杠512。展收丝杠512和展收螺母513组成螺旋副，将展收电机511输出轴的旋转动力转化为展收螺母513直线位移。

展收位移组件52包括滑道521和滑架522；展收螺母513连接在滑架522上。展收动力组件51带动所述滑架522限位在滑道521内做直线位移；滑架522两端分别设置有滑架连接柄，2个滑架连接柄分别连接有拉杆组件53。2个拉杆组件53分别限位连接左机翼组件1和右机翼组件2。

具体的，如图5、图6和图7所示，滑道521安装在靠近机身100侧壁的纵向桁梁上，开有单方向贯通的滑道槽，开口的另一端为滑道止端。相对安装的2个滑道521的滑道止端放置位置相反，展收位置传感器或展收接近开关可以安装在滑道止端处。2个滑道止端为最大展角位置和收纳位置的极限控制位置。

滑架522中间为框架结构，两边为柄部的滑架连接柄。展收螺母513通过螺母安装板连接在安装滑架522的框架结构处，两边的滑架连接柄在展收螺母513的带动下，在滑道521的滑道槽内于极限控制位置之间做直线位移。滑架连接柄上设置有棱柱孔，用以通过接头体限位连接拉杆组件53。

拉杆组件53包括拉杆531和连接轴532。拉杆531通过接头体连接滑架522；其中，接头体以第一端的棱柱头限位连接滑架522，以第二端的圆柱头的铰接拉杆531第一端；拉杆531第一端和第二端为圆柱头，拉杆531第二端的圆柱头铰接连接轴532第一端；连接轴532第二端为棱柱头，两侧的2个连接轴532分别限位连接左机翼组件1和右机翼组件2，带动左机翼组件1和右机翼组件2同时围绕前铰接轴201相向或相反旋转，以便带动前机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2在收纳或展开位置之间同步产生旋转位移。

左机翼组件1和右机翼组件2的展开角度，要视具体的飞行环境而定。两个相反位置设置的滑道止端只能限定一种极限位置。

为了能够调整最大展开角，本发明的展收装置5还包括展收限位单元54。展收限位单元54设置有一个，位于滑道止端在机身100前部的一侧的机身100侧壁上，且与滑道槽位置对应。

进一步具体的，如图6和图8所示，展收限位单元54包括限位主板541和限位副板542；限位主板541安装在机身100侧壁上，具体位于滑槽止端靠近机身100头部的滑道521一侧；限位主板541上设置有多组螺纹孔；限位副板542上对应设置有一组过孔；限位副板542的一组过孔分别匹配限位主板541上的不同组的过孔，通过紧固件连接，可以定位在限位主板541水平方向的不同位置。不同水平位置的限位副板542端面配合滑道止端，形成不同的滑架522位移行程，从而调整左机翼组件1和右机翼组件2之间形成不同的最大展开角度，以适应不同的飞行环境需要。

如图8所示，限位主板541外表面设置有竖直方向的齿条，限位副板542内表面也设置对应的竖直方向的齿条。限位副板542以齿面粘合的方式，稳定定位在限位主板541上，保证了最大展机翼状态下，调整定位的限位副板542能够稳定连接在限位主板541上；由于限位主板541相对于机身100位置固定，每次位置调整后，限位副板542相对于机身100位置也固定，从而保证左机翼组件1和右机翼组件2以设定的最大展开角度稳定展开，进而保证了舵面控制下无人机的稳定飞行。

进一步优选的，限位主板541和限位副板542在平行于滑道槽的位置开设有限位板槽。当滑架522带动左机翼组件1和右机翼组件2到在最大展开角度调整区间，滑架连接柄进入限位板槽内，进一步限位并支撑滑架522，从而进一步增强了机翼展收装置5运行的稳定性。

具体到本实施例，限位主板541上水平方向设置有5组限位螺孔；每两个水平限位螺孔之间间隔8个齿距，滑架522每位移8个齿距，即1个限位螺孔孔距，对应左机翼组件1和右机翼组件2展开角度变化15°。当限位副板542分别安装在限位主板541两端的螺纹孔上时，对应左机翼组件1和右机翼组件2展开角度最大值分别为150°和210°。左机翼组件1和右机翼组件2最大展开角在此范围内，能够满足不同高度空间的飞行环境下无人机的飞行性能要求。

在有展收限位单元54的情况下，展收接近开关可以安装在限位副板542的限位板槽止端处。限位副板542的限位板槽止端与1个滑道止端配合，可以限定该限位副板542位置下的最大展角位置和收纳的位置的极限控制位置。

控制终端300同时接收前、后2个展收装置5的展收接近开关反馈信号，控制2个展收电机511的启停，从而控制前机翼部件和后机翼部件上的左机翼组件1和右机翼组件2同步展收，或同步位于最大展开角的位置，或同步收回到收纳的位置。

实施例二：一种无人机翼折叠伸缩控制方法。

一种无人机翼折叠伸缩控制方法，通过控制终端300对机翼折叠伸缩无人机进行前机翼部件、后机翼部件和垂翼部件3的旋转幅度和旋转时序的控制，步骤为：

首先，将无人机以收纳状态放置在大型飞机舱内的罩体中，将其带到高空的临近空间。控制终端300设置所有无人机收纳状态为初始位置信息。打开机舱，随时释放罩体内的无人机；

S1、前机翼部件和后机翼部件展开的控制：

罩体释放的瞬间，控制终端300同步启动前机翼部件和后机翼部件中的2个展收电机511，带动各自的左机翼组件1和右机翼组件2分别围绕前铰接轴201和后铰接轴202，相向旋转；

本具体实施例，展收装置5上的展收接近开关可以发出地/开信号，展收接近开关安装在滑道止端和/或限位副板542的限位板槽止端；当左机翼组件1和右机翼组件2到达最大展收角的位置时，展收接近开关的地/开信号通过展收电机511的控制器传送给控制终端300；控制终端300接收到第一信号；控制终端300根据接收到的第一信号发出制动展收电机511的指令；启动无人机翼的下一步运动；

S2、各外机翼单元12的伸出控制及垂翼部件3旋转展开的控制；

控制终端300向各4个机翼，包括前机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2、后机翼部件的左机翼组件1和右机翼组件2，的伸缩电机411发出启动指令；在伸缩连杆组件42的带动下，尾板121带动外机翼迅速脱离内机翼，向外展出；当外机翼伸展到位，伸缩螺母413上设置的伸缩接近开关将到达极限位置的地/开信号通过伸缩电机411的控制器传送给控制终端300；控制终端300接收到该第二信号；控制终端300根据接收到的第二信号发出制动伸缩电机411的指令；

同时，控制终端300向垂翼电机311发出启动指令；在齿轮副的带动下，垂翼从机身100侧面竖起，向外展出；当垂翼旋转到位，位于垂翼旋转轴处的垂翼接近开关将到达极限位置的地/开信号通过垂翼电机311的控制器传送给控制终端300；控制终端300接收到该第三信号；控制终端300根据接收到的第三信号，发出制动垂翼电机311的指令；

再次步骤中，控制终端300同时对伸缩动力组件41和垂翼动力组件31发出启动指令；并分别下达制动电机的控制指令；

控制结束。此时，展收装置5、伸缩装置4展开到位，垂翼部件3旋转到位，控制终端300结束指令下达；垂翼电机311、伸缩电机411和展收电机511抱死，机翼折叠伸缩无人机在临近空间稳定飞行至目的地。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时，凡搭载了本装置的设备，以扩大应用领域并产生复合的技术效果，都属于本方法发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，包括机身(100)、前机翼部件、后机翼部件、垂翼部件(3)、伸缩装置(4)和展收装置(5)；

所述垂翼部件(3)包括垂翼动力组件(31)和垂翼(32)；

所述垂翼动力组件(31)包括垂翼传动副(312)；所述垂翼传动副(312)两端带有垂翼输出轴；

所述垂翼动力组件(31)连接在所述机身(100)内，所述垂翼输出轴伸出所述机身(100)侧壁；两端的所述垂翼输出轴同时带动所述垂翼(32)在所述机身(100)外侧面做垂直平面内的旋转；

所述前机翼部件和后机翼部件结构相同，分别包括左机翼组件(1)和右机翼组件(2)；所述左机翼组件(1)和右机翼组件(2)互为镜像件；

所述左机翼组件(1)包括内机翼单元(11)和外机翼单元(12)；

所述伸缩装置(4)两端分别连接所述内机翼单元(11)和外机翼单元(12)；所述展收装置(5)连接在所述机身(100)内，两端伸出的部分分别连接并带动所述左机翼组件(1)和右机翼组件(2)在水平面内同步展收；

所述伸缩装置(4)、展收装置(5)和垂翼部件(3)上均设置有位置传感器和/或接近开关。

2.根据权利要求1所述的机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，所述前机翼部件铰接在所述机身(100)前端上部的前铰接轴(201)处；所述后机翼部件铰接在所述机身(100)后端下部的后铰接轴(202)处；所述垂翼部件(3)连接在机身(100)后部，位于所述机身(100)高度方向的中间位置。

3.根据权利要求1所述的机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，所述垂翼动力组件(31)还包括垂翼电机(311)；所述垂翼输出轴连接并带动所述垂翼(32)旋转。

4.根据权利要求1所述的机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，所述机身(100)内部设置有机身桁架单元(1001)，2个所述展收装置(5)和垂翼部件(3)连接在机身桁架单元(1001)上。

5.根据权利要求4所述的机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，2个所述展收装置(5)分别位于所述机身(100)前端的上部和后端的下部，且安装方向相反。

6.根据权利要求1所述的机翼折叠伸缩无人机，其特征在于，所述内机翼单元(11)包括内机翼桁架(111)；所述外机翼单元(12)包括尾板(121)；所述伸缩装置(4)第一端连接所述内机翼桁架(111)；所述伸缩装置(4)第二端连接所述尾板(121)。

7.一种无人机翼折叠伸缩控制方法，其特征在于，通过控制终端(300)对权利要求1-6任一所述机翼折叠伸缩无人机进行前机翼部件、后机翼部件和垂翼部件(3)进行旋转幅度和旋转时序的控制，步骤为：

S1、前机翼部件和后机翼部件展开的控制；

S2、各外机翼单元(12)相对内机翼单元(11)的伸出控制及垂翼部件(3)旋转展开的控制。

8.根据权利要求7所述的无人机翼折叠伸缩控制方法，其特征在于，S1中，控制终端(300)同时对前机翼部件和后机翼部件连接的展收动力组件(51)发出启动指令；展收装置(5)上的展收位置传感器和/或展收接近开关向控制终端(300)发送展收到位信号后，控制终端(300)制动展收动力组件(51)。

9.根据权利要求7所述的无人机翼折叠伸缩控制方法，其特征在于，S2中，控制终端(300)同时对伸缩动力组件(41)和垂翼动力组件(31)发出启动指令；伸缩装置(4)上的伸缩位置传感器和/或伸缩接近开关向控制终端(300)发送伸展到位信号，控制终端(300)制动伸缩动力组件(41)；垂翼部件(3)上的垂翼位置传感器和/或垂翼接近开关向控制终端(300)发送旋转到位信号后，控制终端(300)制动垂翼动力组件(31)。

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