CN205721377U - 一种多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多旋翼飞行器，包括飞行器机座；对称连接于所述飞行器机座的多个旋翼轴，所述旋翼轴为中空结构且与所述飞行器机座相连通；连接于所述旋翼轴端部的旋翼机构；所述多旋翼飞行器平衡调节装置还包括：设置于所述飞行器机座内的飞行姿态测量传感器；设置于所述飞行器机座内、且与所述飞行姿态测量传感器电连接的姿态平衡控制电路；与所述姿态平衡控制电路电连接的逆向倾角平衡机构。本实用新型的技术方案能够在保证多旋翼飞行器飞行速度的前提下，平抑多旋翼飞行器的俯仰角。

Description

一种多旋翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，更为具体地说，涉及一种多旋翼飞行器。

背景技术

多旋翼飞行器一般具有四个或四个以上的旋翼，是一种通过呈轴对称分布的多个旋翼驱动的飞行器，多旋翼飞行器通过调节分布与各个旋翼相连的多个电机转速以达到改变旋翼转速，实现升力变化的目的，从而达到控制飞行器飞行姿态和飞行位置的功能。

以多旋翼飞行器中的四旋翼飞行器为例，四旋翼飞行器的运行形式如图1a和图1b所示，图1a为四旋翼飞行器俯仰运动状态示意图，图1a所示，第一旋翼的转速上升，第三旋翼的转速下降(转速改变量大小相等)，第二旋翼与第四旋翼的转速保持不变。由于第一旋翼的转速上升导致第一旋翼的升力上升，第三旋翼的转速下降导致第三旋翼的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当第一旋翼的转速下降，第三旋翼的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。图1b为四旋翼飞行器前后运动状态示意图，如图1b所示，通过增加第三旋翼转速，使第三旋翼的升力增大，相应减小第一旋翼转速，使第一旋翼的升力减小，同时保持其它两个旋翼转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图1a的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。

由图1a和图1b可知，多旋翼飞行器前后运动与俯仰运动的原理相同，因此多旋翼飞行器前后运动时容易发生较大的俯仰动作，从而使得多旋翼飞行器失稳，严重时，很容易导致多旋翼飞行器前后翻滚，为了防止多旋翼飞行器前后运动时的前后翻滚，相关技术中，在多旋翼飞行器内部设置姿态调节器，感知多旋翼飞行器的俯仰动作，通过调节前后电机的转速，以平抑俯仰角。

然而此种调节前、后电机转速的方式，必然会导致多旋翼飞行器前后运动速度的减慢，从而影响多旋翼飞行器的飞行速度，导致使用者的体验效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多旋翼飞行器，以解决背景技术中所介绍的现有技术中调整飞行器俯仰角的方法容易导致多旋翼飞行器前后运动速度的减慢的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种多旋翼飞行器，包括飞行器机座；对称连接于所述飞行器机座的多个旋翼轴，所述旋翼轴为中空结构且与所述飞行器机座相连通；连接于所述旋翼轴端部的旋翼机构；所述多旋翼飞行器还包括：

设置于所述飞行器机座内的飞行姿态测量传感器；

设置于所述飞行器机座内部、且与所述飞行姿态测量传感器电连接的姿态平衡控制电路；

与所述姿态平衡控制电路电连接的逆向倾角平衡机构。

优选地，所述逆向倾角平衡机构包括：

与所述姿态平衡控制电路电连接的伸缩杆控制电路；

位于所述旋翼轴内、且与所述飞行器机座相连的伸缩杆，所述伸缩杆与所述伸缩杆控制电路电连接；

设置于所述伸缩杆端部的杆头压块；

套设于所述伸缩杆的伸缩弹簧；

设置于所述伸缩杆上、且与所述伸缩杆控制电路电连接的卡位件，所述卡位件与所述旋翼轴内的限位槽相卡接。

优选地，所述飞行姿态测量传感器包括：

设置于所述飞行器机座、且相互垂直的三轴陀螺仪；

与所述三轴陀螺仪电连接的飞行姿态计算电路，所述飞行姿态计算电路与所述姿态平衡控制电路电连接。

优选地，所述多旋翼飞行器还包括：

与所述旋翼轴相连的桨距调节转动短杆，所述桨距调节转动短杆与所述旋翼机构固定相连；

设置于所述桨距调节转动短杆端部且与所述旋翼轴相连的铰接机构。

优选地，所述旋翼机构包括：

与所述旋翼轴转动相连的旋翼支撑转动短杆，所述旋翼支撑转动短杆与所述姿态平衡控制电路电连接；

设置于所述旋翼支撑转动短杆端部的旋翼承载座；

固设于所述旋翼承载座、且与所述姿态平衡控制电路电连接的旋翼驱动电机；

设置于所述旋翼驱动电机顶部、且与所述旋翼驱动电机的电机轴相连的螺旋桨。

优选地，所述多旋翼飞行器，还包括：

环绕连接于所述飞行器机座下方的可折叠支撑架，所述可折叠支撑架与所述飞行器机座通过铰链连接；以及，

形成于所述飞行器机座底部的支撑架凹槽。

优选地，所述多旋翼飞行器还包括：

固定于所述飞行器机座下端的航拍云台；

连接于所述航拍云台的拍摄装置。

优选地，所述多旋翼飞行器还包括：

固定于所述飞行器机座顶部的导航模块；

与所述导航模块相连的导航信息收发器。

优选地，所述多旋翼飞行器还包括：覆盖所述飞行器机座顶部的球形防护罩。

优选地，所述多旋翼飞行器还包括：连接于所述飞行器机座顶部旋翼机构。

本实用新型提供的多旋翼飞行器的工作过程如下所述：

设置于飞行器机座内的飞行姿态测量传感器测量飞行器的飞行姿态，然后姿态平衡控制电路根据飞行姿态测量传感器测量的飞行器的飞行姿态，调节与姿态平衡控制电路电连接的逆向倾角平衡机构平衡飞行器飞行产生机身倾角，由于该多旋翼飞行器并不是如背景技术中所述的控制飞行器的电机的转速，不会导致飞行器飞行速度降低，从而能够在飞行器飞行的过程中平抑机身倾角。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型提供的多旋翼飞行器，通过调节逆向倾角平衡机构，达到平衡飞行器飞行过程中的机身倾角的作用，从而在不影响飞行器飞行速度的前提下，控制飞行器飞行的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1a是相关技术提供的一种四旋翼飞行器俯仰运动状态示意图；

图1b是相关技术提供的一种四旋翼飞行器前后运动状态示意图；

图2是本实用新型一示例性实施例示出的一种多旋翼飞行器的结构示意图；

图3是本实用新型一示例性实施例示出的一种多旋翼飞行器的结构示意图；

图4是本实用新型一示例性实施例示出的一种飞行姿态测量传感器的结构示意图。

图1至图4中各结构与附图标记的对应关系如下：

1-飞行器机座、2-旋翼轴、21-限位槽、3-旋翼机构、31-旋翼支撑转动短杆、32-旋翼承载座、33-旋翼驱动电机、34-螺旋桨、4-飞行姿态测量传感器、41-三轴陀螺仪、42-飞行姿态计算电路、5-姿态平衡控制电路、6-逆向倾角平衡机构、61-伸缩杆控制电路、62-伸缩杆、63-杆头压块、64-伸缩弹簧、65-卡位件、7-桨距调节转动短杆、71-铰接机构、8-可折叠支撑架、9-支撑架凹槽、10-航拍云台、11-拍摄装置、12-导航模块、13-导航信息收发器、14-球形防护罩、15-顶端旋翼机构。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的多旋翼飞行器，解决了背景技术中所介绍的现有技术中调节俯仰角的方式导致的多旋翼飞行器前后运动速度减慢，使用者体验效果不佳的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图2和附图3，图2和图3分别为本实用新型一示例性实施例示出的一种多旋翼飞行器的结构示意图。如图2和图3所示，本实用新型提供的多旋翼飞行器，包括：

飞行器机座1；对称连接于所述飞行器机座1的多个旋翼轴2，所述旋翼轴2为中空结构且与所述飞行器机座1相连通；连接于所述旋翼轴2端部的旋翼机构3；所述多旋翼飞行器还包括：

设置于所述飞行器机座1内的飞行姿态测量传感器4；飞行姿态测量传感器4用于测量飞行器的飞行姿态。飞行姿态测量传感器4能够根据测量的多旋翼飞行器的飞行姿态，感知多旋翼飞行器的抖动与偏转。

设置于所述飞行器机座1内部、且与所述飞行姿态测量传感器4电连接的姿态平衡控制电路5；姿态平衡控制电路5根据飞行姿态测量传感器4测量的飞行器飞行姿态，计算需要对多旋翼飞行器进行调整的调整量，从而在多旋翼飞行器飞行过程中保持飞行器的平衡。

与所述姿态平衡控制电路5电连接的逆向倾角平衡机构6。逆向倾角平衡机构6用于对飞机前后运动，或左右运动产生的俯仰角进行抑制，以平衡多旋翼飞行器飞行过程产生的机身倾角，由于该多旋翼飞行器是通过重力作用平衡多旋翼飞行器的倾角，相比于背景技术中所述的通过控制多旋翼飞行器的电机转速，实现对倾角的抑制的方案，不会导致多旋翼飞行器飞行速度的下降。其中，逆向倾角平衡机构6通过增加与倾角相对方向的飞行器重量，达到平衡飞行器俯仰倾角的作用。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型提供的多旋翼飞行器，通过设置逆向倾角平衡机构6，通过逆向倾角平衡机构6平抑多旋翼飞行器的倾角，达到平衡飞行器飞行过程中的机身倾角的作用，从而在不影响飞行器飞行速度的前提下，控制飞行器飞行的稳定。

其中，图2所示实施例提供的逆向倾角平衡机构6包括：

与所述姿态平衡控制电路5电连接的伸缩杆控制电路61；伸缩杆控制电路61与姿态平衡控制电路5电连接，能够接收姿态平衡控制电路5发送的调整量信号，并根据该调整量信号控制伸缩杆62的伸缩。

位于所述旋翼轴2内、且与所述飞行器机座1相连的伸缩杆62，所述伸缩杆62与所述伸缩杆控制电路61电连接；伸缩杆62与伸缩杆控制电路61电连接，能够在伸缩杆控制电路61的控制下向与倾角向对的方向伸缩，从而平抑飞行器飞行过程中产生的倾角，保持多旋翼飞行器的飞行姿态平衡。

设置于所述伸缩杆62端部的杆头压块63；伸缩杆62端部设置有杆头压块63，杆头压块63具有一定重量，通过杆头压块63的重力作用，能够达到平衡多旋翼飞行器倾角的作用，例如，当多旋翼飞行器向前下方倾斜时，伸缩杆62将向多旋翼飞行器后方的旋翼轴2内伸长，杆头压块63将位于飞行器后方的旋翼轴2内，通过杆头压块63以及伸缩杆62的重力调节，能够平衡多旋翼飞行器前下方的倾角，调节多旋翼飞行器的飞行姿态，保持多旋翼飞行器水平飞行。

套设于所述伸缩杆62的伸缩弹簧64；伸缩弹簧64套接于伸缩杆62上，并且位于杆头压块63与飞行器机座1之间，用于快速弹射伸缩杆62，以起到快速平衡飞行器倾角的作用。

设置于所述伸缩杆62上、且与所述伸缩杆控制电路61电连接的卡位件65，所述卡位件65与所述旋翼轴2内的限位槽21相卡接。卡位件65沿着伸缩杆62设置，通过伸缩杆控制电路61控制卡位件65的开启或关闭，当伸缩杆62被伸缩弹簧64弹射出去时，卡位件65卡接于对应的限位槽21中，从而固定伸缩杆62，保持伸缩杆62的长度，达到根据伸缩杆62的伸缩长度抑制飞行器倾角，调整飞行器平衡的目的。其中，卡位件65能够设置多个，沿伸缩杆62长度方向排列于伸缩杆62上，并根据多旋翼飞行器倾角的大小，选择对应位置的卡位件65，以达到平抑飞行器倾角的目的；卡位件65也能够只设置一个，并根据飞行器倾角的大小，将卡位件65调节到伸缩杆62的不同位置，以达到平抑飞行器倾角的目的。

具体地，飞行姿态测量传感器4测量到多旋翼飞行器向前下方倾斜时，伸缩杆控制电路61根据姿态平衡控制电路5发送的调整量信号，生成调节脉冲，该调节脉冲包括后向伸缩杆62的伸长量；此时，在调节脉冲的控制下，逆向倾角平衡机构6释放伸缩弹簧64，伸缩弹簧64将伸缩杆62弹射出去，从而使得后向伸缩杆62伸长，并开启后向伸缩杆62上与调节脉冲对应位置的卡位件65，随着后向伸缩杆62的伸长，卡位件65卡接于限位槽21中，从而保持后向伸缩杆62延伸预定长度，从而抑制多旋翼飞行器的前倾角，当多旋翼飞行器逐渐平衡时，伸缩杆控制电路61控制伸缩杆62逐渐缩回，从而达到调整多旋翼飞行器的飞行姿态的目的。

其中，如图3和图4所示，所述飞行姿态测量传感器4包括：

设置于所述飞行器机座1、且相互垂直的三轴陀螺仪41；三轴陀螺仪41能够测量飞行器的转动角速度。

与所述三轴陀螺仪41电连接的飞行姿态计算电路42，所述飞行姿态计算电路42与所述姿态平衡控制电路5电连接。

飞行姿态计算电路42对三轴陀螺仪41测量的多旋翼飞行器的转动角速度进行解析，计算多旋翼飞行器的飞行姿态，多旋翼飞行器的飞行姿态包括多旋翼飞行器的方位角、俯仰角以及横滚角，并发送至姿态平衡控制电路5，姿态平衡控制电路5根据多旋翼飞行器的飞行姿态计算多旋翼飞行器的调整量，该多旋翼飞行器的调整量包括需要调整的伸缩杆62的伸缩长度。

如图2和图3所示，所述多旋翼飞行器还包括：与所述旋翼轴2相连的桨距调节转动短杆7；所述桨距调节转动短杆7与所述旋翼机构3固定相连；

设置于所述桨距调节转动短杆7端部且与所述旋翼轴2相连的铰接机构71。

桨距调节转动短杆7与旋翼轴2相连，能够调节各个旋翼机构3之间的距离，从而使得多个旋翼机构3之间气流互不扰动，避免影响飞行器飞行平衡，铰接机构71与旋翼轴2相连且设置于桨距调节转动短杆7的端部，从而通过该铰接机构71的转动，桨距调节转动短杆7的转动角度能够改变，即调节各个旋翼机构3之间的距离。

如图2和图3所示，该实施例中的旋翼机构3包括：

与所述旋翼轴2转动相连的旋翼支撑转动短杆31，所述旋翼支撑转动短杆31与所述姿态平衡控制电路5电连接；

设置于所述旋翼支撑转动短杆31端部的旋翼承载座32；

旋翼支撑转动短杆31与旋翼轴2转动相连，在姿态平衡控制电路5的控制下，旋翼支撑转动短杆31垂直于旋翼轴2竖直方向倾转，进而使得旋翼承载座32倾转；

固设于旋翼承载座32、且与所述姿态平衡控制电路5电连接的旋翼驱动电机33；

设置于所述旋翼驱动电机33顶部、且与所述旋翼驱动电机33的电机轴相连的螺旋桨34。

旋翼驱动电机33与姿态平衡控制电路5电连接、且该旋翼驱动电机33的电机轴与螺旋桨34相连，能够在姿态平衡控制电路5的控制下，控制螺旋桨34转动，从而控制多旋翼飞行器的起飞升降等飞行动作。

请参见图3，如图3所示，该多旋翼飞行器还包括：

环绕连接于所述飞行器机座1下方的可折叠支撑架8，所述可折叠支撑架8与所述飞行器机座1通过铰链连接；可折叠支撑架8环绕连接于飞行器机座1下方，当多旋翼飞行器降落时，通过铰链，可折叠支撑架8能够实现转动并打开，以保证飞行器平稳降落，可折叠支撑架8与飞行器机座1通过铰链连接，能够在铰链的带动下转动，从而实现伸展与缩回。其中，可折叠支撑架8与姿态平衡控制电路5电连接，从而在姿态平衡控制电路5的作用下，实现折叠或开启。

同时，还包括形成于所述飞行器机座1底部的支撑架凹槽9。当飞行器升空时，可折叠支撑架8在铰链的带动下，能够缩回支撑架凹槽9内。

如图3所示，该多旋翼飞行器还包括：

固定于所述飞行器机座1下端的航拍云台10；

连接于所述航拍云台10的拍摄装置11。

航拍云台10连接于飞行器机座1下端，同时在航拍云台10上连接有拍摄装置11，拍摄装置11能够实现航拍的功能，从而方便对地面的目标物进行拍摄。

其中，该多旋翼飞行器还包括：

固定于所述飞行器机座1顶部的导航模块12；

与所述导航模块12相连的导航信息收发器13。

通过设置导航模块12，能够实现多旋翼飞行器的导航功能，并根据该导航功能，与地面的相关操作仪器相连，从而监测多旋翼飞行器的飞行轨迹，控制多旋翼飞行器向目的地飞行。其中，导航模块12能够为导航信息收发天线，导航信息收发器13与姿态平衡控制电路5电连接。

如图3所示，所述多旋翼飞行器，还包括：

覆盖所述飞行器机座1顶部的球形防护罩14。

飞行器机座1顶部设置球形防护罩14，能够在多旋翼飞行器飞行过程中防止灰尘以及其他杂物进入飞行器机座1内部，从而对飞行器内部的姿态平衡控制电路5、逆向倾角平衡机构6和飞行姿态测量传感器4进行保护，避免灰尘带来的影响。

其中为了提高多旋翼飞行器的升力，如图3所示，该多旋翼飞行器还包括：

连接于所述飞行器机座1顶部的顶端旋翼机构15。

通过设置连接于飞行器机座1顶部的顶端旋翼机构15，能够提高多旋翼飞行器的升力。

本实用新型提供的多旋翼飞行器的工作过程如下所述：

设置于飞行器机座1内的飞行姿态测量传感器4测量飞行器的飞行姿态，然后姿态平衡控制电路5根据飞行姿态测量传感器4测量的飞行器的飞行姿态，调节与姿态平衡控制电路5电连接的逆向倾角平衡机构6平衡飞行器飞行产生机身倾角，由于该多旋翼飞行器并不是如背景技术中所述的控制飞行器的电机的转速，不会导致飞行器飞行速度降低，从而能够在飞行器飞行的过程中平抑机身倾角。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型提供的多旋翼飞行器，通过调节逆向倾角平衡机构6，达到平衡多旋翼飞行器飞行过程中的机身倾角的作用，从而在不影响飞行器飞行速度的前提下，控制飞行器飞行的稳定。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括飞行器机座(1)；对称连接于所述飞行器机座(1)的多个旋翼轴(2)，所述旋翼轴(2)为中空结构且与所述飞行器机座(1)相连通；连接于所述旋翼轴(2)端部的旋翼机构(3)；所述多旋翼飞行器还包括：

设置于所述飞行器机座(1)内的飞行姿态测量传感器(4)；

设置于所述飞行器机座(1)内部、且与所述飞行姿态测量传感器(4)电连接的姿态平衡控制电路(5)；

与所述姿态平衡控制电路(5)电连接的逆向倾角平衡机构(6)。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述逆向倾角平衡机构(6)包括：

与所述姿态平衡控制电路(5)电连接的伸缩杆控制电路(61)；

位于所述旋翼轴(2)内、且与所述飞行器机座(1)相连的伸缩杆(62)，所述伸缩杆(62)与所述伸缩杆控制电路(61)电连接；

设置于所述伸缩杆(62)端部的杆头压块(63)；

套设于所述伸缩杆(62)的伸缩弹簧(64)；

设置于所述伸缩杆(62)上、且与所述伸缩杆控制电路(61)电连接的卡位件(65)，所述卡位件(65)与所述旋翼轴(2)内的限位槽(21)相卡接。

3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行姿态测量传感器(4)包括：

设置于所述飞行器机座(1)、且相互垂直的三轴陀螺仪(41)；

与所述三轴陀螺仪(41)电连接的飞行姿态计算电路(42)，所述飞行姿态计算电路(42)与所述姿态平衡控制电路(5)电连接。

4.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

与所述旋翼轴(2)相连的桨距调节转动短杆(7)，所述桨距调节转动短杆(7)与所述旋翼机构(3)固定相连；

设置于所述桨距调节转动短杆(7)端部且与所述旋翼轴(2)相连的铰接机构(71)。

5.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼机构(3)包括：

与所述旋翼轴(2)转动相连的旋翼支撑转动短杆(31)，所述旋翼支撑转动短杆(31)与所述姿态平衡控制电路(5)电连接；

设置于所述旋翼支撑转动短杆(31)端部的旋翼承载座(32)；

固设于所述旋翼承载座(32)、且与所述姿态平衡控制电路(5)电连接的旋翼驱动电机(33)；

设置于所述旋翼驱动电机(33)顶部、且与所述旋翼驱动电机(33)的电机轴相连的螺旋桨(34)。

6.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

环绕连接于所述飞行器机座(1)下方的可折叠支撑架(8)，所述可折叠支撑架(8)与所述飞行器机座(1)通过铰链连接；以及，

形成于所述飞行器机座(1)底部的支撑架凹槽(9)。

7.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

固定于所述飞行器机座(1)下端的航拍云台(10)；

连接于所述航拍云台(10)的拍摄装置(11)。

8.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

固定于所述飞行器机座(1)顶部的导航模块(12)；

与所述导航模块(12)相连的导航信息收发器(13)。

9.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

覆盖所述飞行器机座(1)顶部的球形防护罩(14)。

10.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，还包括：

连接于所述飞行器机座(1)顶部的顶端旋翼机构(15)。