CN202080435U - 横列双旋翼垂直起降无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种横列双旋翼垂直起降无人飞行器，包括机体、任务仓、机体平衡杆、尾翼、电控系统和无线遥控器；机体的下方设有四轮起落架，机体中设有双轴连接器，双轴连接器上连接有左侧转动轴和右侧转动轴，左侧转动轴的端部连接有左侧电机和左侧螺旋桨，右侧转动轴的端部连接有右侧电机和右侧螺旋桨，左侧转动轴上连接有左侧舵机，右侧转动轴上连接有右侧舵机，位于双轴连接器两侧的机体中对称设有电源一和电源二；电控系统包括电源模块、控制器、GPS模块、双轴陀螺仪、无线遥控接收机和无线通信模块，任务仓的前端设有天线。本实用新型结构紧凑，设计合理，机体平衡性能好，飞行速度快、稳定，能够垂直起降，飞行灵活方便。

Description

横列双旋翼垂直起降无人飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种无人飞行器，尤其是涉及一种横列双旋翼垂直起降无人飞行器。

背景技术

无人飞行器是由遥控设备或机上自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。当前，世界上实用的无人机大多数为固定翼的无人机，其有起飞着陆场地要求，环境适应性差，大大限制了其执行任务的范围；无人直升机则发展较晚，使用方便，但是现有技术中的无人直升机还存在着操作难度高，控制复杂，维护要求较高，飞行速度较低等缺陷和不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其结构紧凑，设计合理，机体平衡性能好，飞行速度快、稳定，能够垂直起降，飞行灵活方便，对环境的适应性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：包括机体、连接在机体前端的任务仓、通过机体平衡杆连接在机体后端的尾翼和设置在机体中的电控系统以及与电控系统进行无线通信并操纵该无人飞行器飞行的无线遥控器；所述机体后半部的下方设置有四轮起落架，位于所述四轮起落架几何中心位置处上方的机体中设置有双轴连接器，所述双轴连接器上连接有分别位于机体左右两侧的左侧转动轴和右侧转动轴，所述左侧转动轴的端部连接有左侧电机和与左侧电机相接且由左侧电机带动旋转的左侧螺旋桨，所述右侧转动轴的端部连接有右侧电机和与右侧电机相接且由右侧电机带动旋转的右侧螺旋桨，所述左侧螺旋桨和右侧螺旋桨对称位于机体的左右两侧且其中一个为正桨、另一个为反桨，所述左侧转动轴上沿垂直于左侧转动轴的方向连接有用于调节左侧转动轴位置及方向的左侧舵机，所述右侧转动轴上沿垂直于右侧转动轴的方向连接有用于调节右侧转动轴位置方向的右侧舵机，所述左侧舵机和右侧舵机均位于双轴连接器的后方且沿机体的中心线对称地设置在机体中，位于所述双轴连接器两侧的机体中对称设置有电源一和电源二；所述电控系统位于所述双轴连接器的前方，所述电控系统包括电源模块、控制器和与控制器相接的GPS模块，所述控制器的输入端接用于检测该无人飞行器水平及垂直方向位置的双轴陀螺仪和用于接收无线遥控器所发出信号的无线遥控接收机，所述控制器接收GPS模块、双轴陀螺仪和无线遥控接收机所输出的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的左侧舵机、右侧舵机、左侧电子调速器、右侧电子调速器和无线通信模块，所述左侧电子调速器和右侧电子调速器分别与左侧电机和右侧电机相接，所述电源模块的输入端接电源一和电源二，所述电源模块的输出端接控制器、GPS模块、双轴陀螺仪和无线遥控接收机；所述左侧舵机、左侧电子调速器和左侧电机均与电源一相接，所述右侧舵机、右侧电子调速器和右侧电机与电源二相接；所述任务仓的前端设置有与无线通信模块相接的天线。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述控制器的输入端还接有用于检测机体内温度的温度传感器和用于检测电源一电量与电源二电量的电量传感器，所述温度传感器和电量传感器均与电源模块连接。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨的外围设置有左侧涵道，所述右侧螺旋桨的外围设置有右侧涵道。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述任务仓中设置有视频采集及传输系统，所述视频采集及传输系统包括设置在任务仓中的舵机云台、安装在舵机云台顶端的摄像机、与摄像机连接的视频采集模块和与视频采集模块连接的视频处理模块，所述舵机云台和视频处理模块均与控制器连接。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述尾翼包括沿机体左右方向设置的横向尾翼和垂直设置在横向尾翼上方的多个纵向尾翼。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述控制器为单片机。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧电机和右侧电机均为无刷直流电机，所述左侧电子调速器和右侧电子调速器均为无刷电子调速器。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨和右侧螺旋桨均为三叶桨。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨为正桨，所述右侧螺旋桨为反桨。

上述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述电源一和电源二均为锂聚合物充电电池。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构紧凑，设计合理，操作方便，起飞着陆占用场地小，可在任何地方垂直起降。

2、机体平衡性能好，飞行速度快、稳定，能在空中悬停，能向任何一个方向灵活飞行，能够在可视距内通过无线遥控器遥控飞行，也能够超视距通过GPS导航飞行，运行时噪声小，便于隐蔽。

3、本实用新型使用锂聚合物充电电池作为电源，充电所需时间短，工作效率高，而且设计了电源一和电源二，电源一和电源二对称位于双轴连接器两侧的机体中，更好地保证了机体在飞行过程中的平衡性。

4、本实用新型控制器通过电子调速器来调节电机的转速，以便使电机工作在不同速度之下，调速效果好，更好地保证该无人飞行器的稳定飞行。

5、本实用新型的环境适应性强，适应城市、乡间、工厂、海岸、舰艇、草原、高山、高速公路到呢个地方的垂直起降飞行。

6、本实用新型既可以执行有人驾驶直升机无法执行的某些空中作业，又可完成固定翼无人驾驶飞机无法完成的某些任务，能够有效地执行空中摄影、广告宣传、通信中继、火灾汛情监测、追捕逃犯、交通指挥等任务，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构紧凑，设计合理，机体平衡性能好，飞行速度快、稳定，能够垂直起降，飞行灵活方便，对环境的适应性强，解决了现有技术所存在的对飞行场地要求高、操作难度高、结构复杂、飞行速度低、维护工作量大等缺陷和不足，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明：

1-机体；          2-任务仓；           3-机体平衡杆；

4-电控系统；      4-1-控制器；         4-2-GPS模块；

4-3-双轴陀螺仪；  4-4-无线遥控接收机； 4-5-电源模块；

4-6-温度传感器；  4-7-电量传感器；     4-8-无线通信模块；

5-无线遥控器；    6-四轮起落架；       7-双轴连接器；

8-1-左侧转动轴；  8-2-右侧转动轴；     9-1-左侧电机；

9-2-右侧电机；    10-1-左侧螺旋桨；    10-2-右侧螺旋桨；

11-1-左侧舵机；   11-2-右侧舵机；      12-1-电源一；

12-2-电源二；     13-1-左侧电子调速    13-2-右侧电子调速

                     器；                 器；

14-天线；            15-1-舵机云台；      15-2-摄像机；

15-3-视频采集模块；  15-4-视频处理模块；  16-1-横向尾翼；

16-2-纵向尾翼；      17-1-左侧涵道；      17-2-右侧涵道。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括机体1、连接在机体1前端的任务仓2、通过机体平衡杆3连接在机体1后端的尾翼和设置在机体1中的电控系统4以及与电控系统4进行无线通信并操纵该无人飞行器飞行的无线遥控器5；所述机体1后半部的下方设置有四轮起落架6，位于所述四轮起落架6几何中心位置处上方的机体1中设置有双轴连接器7，所述双轴连接器7上连接有分别位于机体1左右两侧的左侧转动轴8-1和右侧转动轴8-2，所述左侧转动轴8-1的端部连接有左侧电机9-1和与左侧电机9-1相接且由左侧电机9-1带动旋转的左侧螺旋桨10-1，所述右侧转动轴8-2的端部连接有右侧电机9-2和与右侧电机9-2相接且由右侧电机9-2带动旋转的右侧螺旋桨10-2，所述左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2对称位于机体1的左右两侧且其中一个为正桨、另一个为反桨，所述左侧转动轴8-1上沿垂直于左侧转动轴8-1的方向连接有用于调节左侧转动轴8-1位置及方向的左侧舵机11-1，所述右侧转动轴8-2上沿垂直于右侧转动轴8-2的方向连接有用于调节右侧转动轴8-2位置方向的右侧舵机11-2，所述左侧舵机11-1和右侧舵机11-2均位于双轴连接器7的后方且沿机体1的中心线对称地设置在机体1中，位于所述双轴连接器7两侧的机体1中对称设置有电源一12-1和电源二12-2；所述电控系统4位于所述双轴连接器7的前方，所述电控系统4包括电源模块4-5、控制器4-1和与控制器4-1相接的GPS模块4-2，所述控制器4-1的输入端接用于检测该无人飞行器水平及垂直方向位置的双轴陀螺仪4-3和用于接收无线遥控器5所发出信号的无线遥控接收机4-4，所述控制器4-1接收GPS模块4-2、双轴陀螺仪4-3和无线遥控接收机4-4所输出的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的左侧舵机11-1、右侧舵机11-2、左侧电子调速器13-1、右侧电子调速器13-2和无线通信模块4-8，所述左侧电子调速器13-1和右侧电子调速器13-2分别与左侧电机9-1和右侧电机9-2相接，所述电源模块4-5的输入端接电源一12-1和电源二12-2，所述电源模块4-5的输出端接控制器4-1、GPS模块4-2、双轴陀螺仪4-3和无线遥控接收机4-4；所述左侧舵机11-1、左侧电子调速器13-1和左侧电机9-1均与电源一12-1相接，所述右侧舵机11-2、右侧电子调速器13-2和右侧电机9-2均与电源二12-2相接；所述任务仓2的前端设置有与无线通信模块4-8相接的天线14。

本实施例中，所述控制器4-1的输入端还接有用于检测机体1内温度的温度传感器4-6和用于检测电源一12-1电量与电源二12-2电量的电量传感器4-7，所述温度传感器4-6和电量传感器4-7均与电源模块4-5连接。所述左侧螺旋桨10-1的外围设置有左侧涵道17-1，所述右侧螺旋桨10-2的外围设置有右侧涵道17-2；提高了左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2的气动效率，减少了失速。所述任务仓2中设置有视频采集及传输系统15，所述视频采集及传输系统15包括设置在任务仓2中的舵机云台15-1、安装在舵机云台15-1顶端的摄像机15-2、与摄像机15-2连接的视频采集模块15-3和与视频采集模块15-3连接的视频处理模块15-4，所述舵机云台15-1和视频处理模块15-4均与控制器4-1连接。所述尾翼包括沿机体1左右方向设置的横向尾翼16-1和垂直设置在横向尾翼16-1上方的多个纵向尾翼16-2，在该无人飞行器飞行时可以起到平衡机体的作用。

本实施例中，所述控制器4-1为单片机。所述左侧电机9-1和右侧电机9-2均为无刷直流电机，所述左侧电子调速器13-1和右侧电子调速器13-2均为无刷电子调速器。所述左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2均为三叶桨。所述左侧螺旋桨10-1为正桨，在旋转时提供飞行器升力，所述右侧螺旋桨10-2为反桨，旋转时抵消正桨的扭力，提供无人飞行器的升力。所述电源一12-1和电源二12-2均为锂聚合物充电电池。

本实用新型的工作原理及工作过程是：电控系统4通电后，操作无线遥控器5，无线遥控接收机4-4接收无线遥控器5所发出的指令信号并输出给电控系统4中的控制器4-1，同时，双轴陀螺仪4-3检测该无人飞行器水平及垂直方向位置并把所检测到的信号输出给控制器4-1，控制器4-1接收双轴陀螺仪4-3和无线遥控接收机4-4所输出的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的左侧舵机11-1、右侧舵机11-2、左侧电子调速器13-1和右侧电子调速器13-2，左侧舵机11-1和右侧舵机11-2分别用于调整左侧转动轴8-1和右侧转动轴8-2的位置及方向，使得左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2进入相应的状态；左侧电子调速器13-1和右侧电子调速器13-2接收控制器4-1所输出的控制信号并分别进一步控制左侧电机9-1和右侧电机9-2；具体控制过程如下：

(1)当无线遥控接收机4-4接收到起飞指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号，使左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2螺旋桨加速旋转，左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2朝两个相反的方向旋转，其扭力平衡，该无人飞行器垂直起飞；

(2)当无线遥控接收机4-4接收到前飞指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号，左侧舵机11-1和右侧舵机11-2同步动作调整左侧转动轴8-1和右侧转动轴8-2的位置及方向，使左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2同时向前倾斜，该无人飞行器前飞；

(3)当无线遥控接收机4-4接收到左转指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号，左侧舵机11-1调整左侧转动轴8-1向后转动，右侧舵机11-2调整右侧转动轴8-2向前转动，同时左侧电机9-1、右侧电机9-2、左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2也随之做相应转动，该无人飞行器做左转弯动作；

(4)当无线遥控接收机4-4接收到右转指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号，左侧舵机11-1调整左侧转动轴8-1向前转动，右侧舵机11-2调整右侧转动轴8-2向后转动，同时左侧电机9-1、右侧电机9-2、左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2也随之做相应转动，该无人飞行器做右转弯动作；控制左侧转动轴8-1和右侧转动轴8-2的偏转角度，即左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2的偏转角度，还可使该无人飞行器做盘旋飞行；

(5)当无线遥控接收机4-4接收到左横倾斜飞行指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号并经左侧电子调速器13-1传给左侧电机9-1，左侧电机9-1转速有所降低，随之左侧升力减小，该无人飞行器做左横倾斜运动；

(6)当无线遥控接收机4-4接收到右横倾斜飞行指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号并经右侧电子调速器13-2传给右侧电机9-2，右侧电机9-2转速有所降低，随之右侧升力减小，该无人飞行器做右横倾斜运动；

(7)当无线遥控接收机4-4接收到后飞指令时，经控制器4-1处理后输出控制信号，左侧舵机11-1和右侧舵机11-2同步动作调整左侧转动轴8-1和右侧转动轴8-2的位置及方向，使左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2同时向后倾斜，该无人飞行器倒飞；由于尾翼的作用，倒飞时仅做低速调整，不能高速飞行。

如果是在可视距环境飞行，就通过操作无线遥控器5遥控该无人飞行器的飞行，如果是在超视距环境飞行，还可以通过电控系统4带有的GPS模块4-2来实现GPS导航飞行，工作原理与操作无线遥控器5的工作原理相同。该无人飞行器的整体稳定性是通过控制器4-1对左侧舵机11-1和右侧舵机11-2的控制以及控制器4-1经左侧电子调速器13-1和右侧电子调速器13-2对左侧电机9-1和右侧电机9-2的控制来实现的；通过改变左侧电机9-1和右侧电机9-2的转速，继而改变左侧螺旋桨10-1和右侧螺旋桨10-2的转速，来达到飞行器动态平衡的目的。

当在任务仓2中放入电子侦查设备，例如放入舵机云台15-1、摄像机15-2、视频采集模块15-3和视频处理模块15-4时，舵机云台15-1带动摄像机15-2做180°或360°旋转，对环境中的目标进行摄像并输出图像给视频采集模块15-3，视频采集模块15-3采集摄像机15-2所输出的图像信息并进行格式转换后输出给视频处理模块15-4，视频处理模块15-4对视频采集模块15-3所输出的信号进行预处理后再输出给控制器4-1，控制器4-1对视频处理模块15-4所输出的信号进行再处理后通过无线通信模块4-8和天线14传输给上位机等终端设备进行显示，上位机等终端设备上也接有与无线通信模块4-8相对应的无线通信设备。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：包括机体(1)、连接在机体(1)前端的任务仓(2)、通过机体平衡杆(3)连接在机体(1)后端的尾翼和设置在机体(1)中的电控系统(4)以及与电控系统(4)进行无线通信并操纵该无人飞行器飞行的无线遥控器(5)；所述机体(1)后半部的下方设置有四轮起落架(6)，位于所述四轮起落架(6)几何中心位置处上方的机体(1)中设置有双轴连接器(7)，所述双轴连接器(7)上连接有分别位于机体(1)左右两侧的左侧转动轴(8-1)和右侧转动轴(8-2)，所述左侧转动轴(8-1)的端部连接有左侧电机(9-1)和与左侧电机(9-1)相接且由左侧电机(9-1)带动旋转的左侧螺旋桨(10-1)，所述右侧转动轴(8-2)的端部连接有右侧电机(9-2)和与右侧电机(9-2)相接且由右侧电机(9-2)带动旋转的右侧螺旋桨(10-2)，所述左侧螺旋桨(10-1)和右侧螺旋桨(10-2)对称位于机体(1)的左右两侧且其中一个为正桨、另一个为反桨，所述左侧转动轴(8-1)上沿垂直于左侧转动轴(8-1)的方向连接有用于调节左侧转动轴(8-1)位置及方向的左侧舵机(11-1)，所述右侧转动轴(8-2)上沿垂直于右侧转动轴(8-2)的方向连接有用于调节右侧转动轴(8-2)位置方向的右侧舵机(11-2)，所述左侧舵机(11-1)和右侧舵机(11-2)均位于双轴连接器(7)的后方且沿机体(1)的中心线对称地设置在机体(1)中，位于所述双轴连接器(7)两侧的机体(1)中对称设置有电源一(12-1)和电源二(12-2)；所述电控系统(4)位于所述双轴连接器(7)的前方，所述电控系统(4)包括电源模块(4-5)、控制器(4-1)和与控制器(4-1)相接的GPS模块(4-2)，所述控制器(4-1)的输入端接用于检测该无人飞行器水平及垂直方向位置的双轴陀螺仪(4-3)和用于接收无线遥控器(5)所发出信号的无线遥控接收机(4-4)，所述控制器(4-1)接收GPS模块(4-2)、双轴陀螺仪(4-3)和无线遥控接收机(4-4)所输出的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的左侧舵机(11-1)、右侧舵机(11-2)、左侧电子调速器(13-1)、右侧电子调速器(13-2)和无线通信模块(4-8)，所述左侧电子调速器(13-1)和右侧电子调速器(13-2)分别与左侧电机(9-1)和右侧电机(9-2)相接，所述电源模块(4-5)的输入端接电源一(12-1)和电源二(12-2)，所述电源模块(4-5)的输出端接控制器(4-1)、GPS模块(4-2)、双轴陀螺仪(4-3)和无线遥控接收机(4-4)；所述左侧舵机(11-1)、左侧电子调速器(13-1)和左侧电机(9-1)均与电源一(12-1)相接，所述右侧舵机(11-2)、右侧电子调速器(13-2)和右侧电机(9-2)均与电源二(12-2)相接；所述任务仓(2)的前端设置有与无线通信模块(4-8)相接的天线(14)。

2.按照权利要求1所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述控制器(4-1)的输入端还接有用于检测机体(1)内温度的温度传感器(4-6)和用于检测电源一(12-1)电量与电源二(12-2)电量的电量传感器(4-7)，所述温度传感器(4-6)和电量传感器(4-7)均与电源模块(4-5)连接。

3.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨(10-1)的外围设置有左侧涵道(17-1)，所述右侧螺旋桨(10-2)的外围设置有右侧涵道(17-2)。

4.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述任务仓(2)中设置有视频采集及传输系统(15)，所述视频采集及传输系统(15)包括设置在任务仓(2)中的舵机云台(15-1)、安装在舵机云台(15-1)顶端的摄像机(15-2)、与摄像机(15-2)连接的视频采集模块(15-3)和与视频采集模块(15-3)连接的视频处理模块(15-4)，所述舵机云台(15-1)和视频处理模块(15-4)均与控制器(4-1)连接。

5.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述尾翼包括沿机体(1)左右方向设置的横向尾翼(16-1)和垂直设置在横向尾翼(16-1)上方的多个纵向尾翼(16-2)。

6.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述控制器(4-1)为单片机。

7.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧电机(9-1)和右侧电机(9-2)均为无刷直流电机，所述左侧电子调速器(13-1)和右侧电子调速器(13-2)均为无刷电子调速器。

8.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨(10-1)和右侧螺旋桨(10-2)均为三叶桨。

9.按照权利要求8所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述左侧螺旋桨(10-1)为正桨，所述右侧螺旋桨(10-2)为反桨。

10.按照权利要求1或2所述的横列双旋翼垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述电源一(12-1)和电源二(12-2)均为锂聚合物充电电池。

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