CN1944091A - 一种多功能飞行器 - Google Patents

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丁希仑
米磊
王志英
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Beijing University of Aeronautics and Astronautics
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Abstract

本发明公开了一种多功能飞行器，应用于低空低航速飞行平台的飞行器，其包括主体及动力装置，还包括设置在主体下方行走装置，行走装置包括万向轮及位于其上的驱动电机，万向轮通过设于其上的万向铰链与主体底部相连接，每个万向轮上设置的万向铰链和驱动电机的数量各为一个；所述主体为内部中空、且有底的扁形圆盘，其内部由上至下依次设有涵道风扇及风扇电机、其外部设有支撑杆；所述动力装置包括固定安装在远离主体一端的支撑杆上的螺旋桨及电机，每个支撑杆上安装的电机和螺旋桨各为一个。因此本发明具有结构简单、造价低的优点，完全能够实现低空低航速灵活的稳定飞行，并且还能够实现吸附及行走功能的多功能飞行器。

Description

一种多功能飞行器
技术领域
本发明涉及一种飞行器，特别涉及一种应用于低空低航速飞行平台，并且能够实现飞行、吸附及行走功能的多功能飞行器。
背景技术
目前作为低空低航速飞行平台，最为普遍的是采用单主旋翼直升机和气球，在技术上均已经很成熟。直升机可以实现悬停、垂直起降等，但在航速比较高、航速降低或悬停之后震动比较大，因此稳定性差。气球航速可以很低，悬停也没有问题，但在位置的精确控制较差、转弯半径要求比较大、机动性也差，并很大程度上受到天气的制约。
目前对于多旋翼碟形飞行器的发展研制，在一定程度上弥补了单主旋翼直升机和气球作为低空低航速飞行平台飞行器的不足。国内外已经有的四旋翼碟形飞行器，在低空低航速飞行状态下比直升机震动小，比气球的控制性好，在对位置的控制上更有优势。如著名的“德拉甘”飞行器，类似的飞行器还有日本的基恩斯公司的“交战者”飞行器等。这些飞行器的基本原理是采用控制手段使得多个对称的旋翼可以稳定的联合运转，能够在机体保持水平的前提下进行一定程度的低空低航速稳定飞行和悬停。“德拉甘”飞行器的主体是采用碳纤维和高性能塑料制成的框架结构，动力装置是采用具有双重变换调频接收机的CPU控制系统独立控制四个电机，并采用压电晶体陀螺仪来增强机体在俯仰、横滚和偏航方向的稳定性。但是此种飞行器存在以下缺点：1.虽然此四旋翼碟形飞行器的飞行精准度好，但由于其结构复杂、制造成本高，因此实用性差；2.此四旋翼碟形飞行器只能实现单一的空中飞行运动，不能在水平地面或是垂直壁面运动，功能比较单一。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种多功能飞行器，具有结构简单、造价低实用性强的优点，能够实现低空低速灵活的稳定飞行，并且还能够实现吸附及行走功能的飞行器。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种多功能飞行器，包括主体及动力装置，还包括设置在主体下方的行走装置，行走装置包括万向轮及位于其上的驱动电机，万向轮通过设置于其上的万向铰链与主体底部相连接，每个万向轮上设置的万向铰链和驱动电机的数量各为一个；所述主体为内部中空、且有底的扁形圆盘，其内部由上至下依次设有涵道风扇及风扇电机、其外部设有支撑杆；所述动力装置包括固定安装在远离主体一端的支撑杆上的螺旋桨及电机，每个支撑杆上安装的电机和螺旋桨的数量各为一个。
所述支撑杆的数量至少为二个、并沿主体外部圆周方向均布，相应的所述螺旋桨和电机的数量各为二个。
所述万向轮与驱动电机的数量至少各为二个。
所述支撑杆的上表面位于同一水平面。
本发明的有益效果可概括为下述三个方面：
1)相比现有技术，本发明采用主体内部设置涵道风扇、主体下部设有行走装置结构，可实现飞行器的吸附及行走功能，可根据需要自动贴附在物体上爬行，开展一些高难度的空中作业，所以具有多项功能且实用性高的优点。
2)相比现有技术主体的框架结构，本发明采用了空心盘式的主体结构，使多功能飞行器本体更加稳定，并且在设置有中央涵道的同时可获得较大的内部储存空间，实现小尺寸，大容量的目的。
3)相比现有技术，本发明采用了一部电机控制一个螺旋桨的结构，由主控制系统对每个电机进行独立控制。因此可以使控制系统结构简单、便于维护，更有利于增强机体的稳定性和自适应性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
图1(a)是本实用新型一种多功能飞行器的立体结构示意图；
图1(b)是本实用新型一种多功能飞行器的主视图；
图1(c)是本实用新型一种多功能飞行器的侧视图。
图中：1主体、2螺旋桨、3电机、4支撑杆、5万向轮、6风扇电机、7涵道风扇、8万向铰链、9驱动电机。
具体实施方式
如图1(a)、(b)、(c)所示的一种多功能飞行器，包括主体1及动力装置。为了增加本发明的行走功能，所述多功能飞行器还包括设置在主体1下方的行走装置，行走装置包括万向轮5及位于其5上的驱动电机9，所述万向轮5由驱动电机9提供动力。所述万向轮5通过设于其5上的万向铰链8与主体1底部相连接，并由安装在万向铰链8上的方向舵机控制方向。每个万向轮5上设置的万向铰链8和驱动电机9的数量各为一个。所述万向轮5与驱动电机9的数量至少各为二个。所述万向轮5的最佳数量是四个，与之相配的驱动电机9的数量也是四个。
为了使本发明具有吸附功能，所述主体1为内部中空、且有底的扁形圆盘，其1内部由上至下依次设有涵道风扇7及风扇电机6、其1外部设有支撑杆4。涵道风扇7由风扇电机6提供动力。
为了简化本发明的结构、增强本发明的稳定性和自适应性，所述动力装置包括固定安装在支撑杆4远离主体一端的螺旋桨2和电机3，每个支撑杆4上安装的电机3和螺旋桨2各为一个。所述支撑杆4的数量至少为二个、并沿主体1外部圆周方向均布，相应的螺旋桨2和电机3各为二个。所述支撑杆4的最佳数量为四个，相应的螺旋桨2和电机3的最佳数量也各为四个。所述支撑杆4的上表面位于同一水平面。螺旋桨2由电机3提供动力，电机3由独立的控制系统控制。
本发明的工作原理：
1)飞行时：由独立的控制系统协调控制支撑杆上的四个电机的转速，从而带动螺旋桨、并使螺旋桨具有不同的转速、产生不同的升力，以达到上升、下降、悬停、稳定飞行及改变飞行方向的目的。
2)吸附时：当多功能飞行器需要吸附在某一垂直壁面上时，多功能飞行器可根据命令飞近物体表面，四个螺旋桨相互协调使多功能飞行器主体平面逐渐倾斜，达到一定倾斜角度后，多功能飞行器中部的涵道风扇自动开启，产生一定的压力使多功能飞行器迅速贴在物体表面上，并同时关闭前述的四个螺旋桨，这样就可以使多功能飞行器稳定地吸附在物体表面。
3)行走时：多功能飞行器处于吸附状态时，由控制系统发出指令给万向轮的方向舵机，由方向舵机控制万向铰链的转动并由其上的驱动电机提供动力，从而控制万向轮按照预定轨迹爬行。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多功能飞行器，包括主体及动力装置，其特征在于：还包括设置在主体下方的行走装置，行走装置包括万向轮及位于其上的驱动电机，万向轮通过设置于其上的万向铰链与主体底部相连接，每个万向轮上设置的万向铰链和驱动电机的数量各为一个；所述主体为内部中空、且有底的扁形圆盘，其内部由上至下依次设有涵道风扇及风扇电机、其外部设有支撑杆；所述动力装置包括固定安装在远离主体一端的支撑杆上的螺旋桨及电机，每个支撑杆上安装的电机和螺旋桨的数量各为一个。
2.按权利要求1所述的一种多功能飞行器，其特征在于：所述支撑杆的数量至少为二个、并沿主体外部圆周方向均布，相应的所述螺旋桨和电机的数量也各为二个。
3.按权利要求1所述的一种多功能飞行器，其特征在于：所述万向轮与驱动电机的数量至少各为二个。
4.按权利要求2所述的一种多功能飞行器，其特征在于：所述支撑杆的数量为四个，相应的所述螺旋桨和电机的数量各为四个。
5.按权利要求3所述的一种多功能飞行器，其特征在于：所述的万向轮与驱动电机的数量各为四个。
6.按权利要求1或5任一所述的一种多功能飞行器，其特征在于：所述支撑杆的上表面位于同一水平面。
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