CN209739340U - 机身平衡无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机技术领域，涉及机身平衡无人机。本实用新型无人机采用倾转旋翼技术，通过旋翼倾转装置使旋翼支架旋转以控制旋翼的倾角，做飞行姿态调整时不需要调整机身姿态，同时设有机身平衡控制器和机身平衡执行器来抵消风力导致的机身倾转，飞行过程中机身能保持平衡性，可以提高抗风能力，增加飞行稳定性，适用于作为摄像平台。相对于传统直升机，该无人机没有复杂的倾斜盘结构，用一个结构简单的旋翼倾转装置实现对旋翼倾角的控制，相对于多旋翼无人机，该无人机只有一个升力装置，另外，所用的机身平衡执行器也是结构简单的部件，整机结构简单、成本低。

Description

机身平衡无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，更具体地说，是涉及机身平衡无人机。

背景技术

近年来，随着微电子技术和新型材料的发展，消费级无人机(主要是直升型无人机)快速发展。早期的消费级无人机是传统直升机，主要有共轴双桨、单桨加尾桨两种构型，传统直升机的倾斜盘的结构太复杂、制造难度大、可靠性低，相应的，多旋翼无人机的结构简单，制造容易，可靠性高，目前多旋翼无人机已成为市场的主流，其中，四旋翼无人机是最流行的多旋翼无人机类型。

消费级无人机最主要的应用是拍摄，拍摄对无人机的机身平衡性要求很高，不然，机身不断晃动，带动相机不断晃动，会严重影响拍摄的影像效果。然而，根据传统直升机和多旋翼无人机的飞行控制原理，在飞行过程中无人机却是无法保持机身平稳不动的，在加减速、风速变化或者风向变化等情况下，无人机都需要做俯仰运动和/或滚转运动才能实现飞行控制，比如：前飞时无人机要低头使旋翼前倾产生前向的推力、而侧飞时无人机要侧倾使旋翼侧倾产生横向的推力、侧向有风时无人机要侧倾使旋翼侧倾抵抗风力，无人机的这种俯仰和滚转运动频繁并且幅度很大。

公告号为CN106428543B、CN206243472U的专利中提出了一种倾转旋翼控制装置，该装置包含两个旋转机构，可以控制旋翼绕着两个旋转轴旋转，从而控制旋翼的倾角，实现无人机的飞行控制。采用这种控制装置的无人机与上述的传统直升机和多旋翼无人机的飞行控制器原理不同，其调整旋翼的倾角时，机身姿态不需要随着调整，因此机身在飞行姿态调整时是保持平衡的。不过，这种控制方式有个问题：旋翼的推力不能用于机身姿态的控制，决定机身姿态的主要作用力为风力(或其它外力)和机身重力，当受到风力作用时，机身会随风倾斜，倾斜角度主要由风力和重力的大小决定。对于微小型无人机，由于机身重量小，风力较大时，机身倾斜角度会很大，当风向和风速交变频繁时，甚至会触发来回震荡，影响飞行稳定性。

解决无人机机身不断晃动所导致的影像不佳问题，一个简单的方法是采用数字图像防抖技术，不过数字图像防抖技术无法获得很让人满意的影像。目前中高端无人机的解决方法是将相机挂在一个云台上，由云台转动来抵消机身的晃动，可以获得比较令人满意的图像。但是，微型无人机由于机身轻，相较于较重的大型无人机，需要调整更大的俯仰角或滚转角才能产生足够的力完成同样的飞行姿态控制，这意味着云台需要更快速地、更大幅度地转动，然而，微型无人机的空间小，只能安置小型的性能较低的云台，因此，当遇到较大的风时，特别是风速和风向变化频繁时，云台仍然无法完全抵消机身的倾转运动，造成拍摄影像不佳。

近年来，AR/VR技术和应用快速发展，全景影像的拍摄是未来影像领域的一个重要方向。全景影像的拍摄需要环绕布置多个相机(360°影像至少要4个以上，720°影像至少要6个以上)，所有相机同步拍摄，然后用图像算法将所有相机拍摄的影像进行拼接。目前飞行拍摄全景影像的方法是：用一个云台挂一个球形吊仓，在吊仓的四周安装多个相机进行拍摄。由于吊仓挂在无人机下面，因此无法拍摄吊仓上面的场景，无法拍摄720°影像。一个机身总是保持平衡能拍摄720°全景影像的飞行平台对于未来全景影像的发展具有很大的价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供机身平衡无人机，以解决现有无人机机身不断晃动影响影像拍摄的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种机身平衡无人机，包括：

机身；

旋翼支架；

安装在所述旋翼支架上的升力装置，所述升力装置包括旋翼；

安装于所述机身且用于使所述旋翼支架旋转以控制所述旋翼的倾角的旋翼倾转装置；

至少一个用于输出使所述机身产生倾转运动的力矩的机身平衡执行器；以及

用于控制所述机身平衡执行器动作以使所述机身保持平衡的机身平衡控制器。

可选地，所述旋翼倾转装置包括第一旋转机构、第一旋转控制器、转接支架、第二旋转机构和第二旋转控制器；所述旋翼支架通过所述第一旋转机构旋转连接于所述转接支架，所述转接支架通过所述第二旋转机构旋转连接于所述机身，所述第一旋转机构的旋转轴线和所述第二旋转机构的旋转轴线不平行；所述第一旋转控制器用于控制所述旋翼支架绕着所述第一旋转机构的旋转轴旋转，所述第二旋转控制器用于控制所述转接支架绕着所述第二旋转机构的旋转轴旋转，从而控制所述旋翼绕着所述第一旋转机构和第二旋转机构的旋转轴旋转，实现所述旋翼的倾角控制。

可选地，所述旋翼倾转装置还包括第三旋转机构，所述转接支架的两个端部分别通过所述第二旋转机构和所述第三旋转机构旋转连接于所述机身，所述第二旋转机构与和所述第三旋转机构的旋转轴线重合；

或者，所述旋翼倾转装置还包括第三旋转机构和第四旋转机构，所述旋翼支架的两个端部分别通过所述第一旋转机构和所述第三旋转机构旋转连接于所述转接支架，所述第一旋转机构与所述第三旋转机构的旋转轴线重合；所述转接支架的两个端部分别通过所述第二旋转机构和所述第四旋转机构旋转连接于机身，所述第二旋转机构和所述第四旋转机构的旋转轴线重合。

可选地，还包括安装在所述旋翼支架上的旋翼防护框，所述旋翼防护框为中空结构，所述旋翼置于所述旋翼防护框的内部，所述旋翼防护框用于防护所述旋翼。

可选地，至少一个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生俯仰运动的力矩的机身平衡执行器；

和/或，其中两个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生俯仰运动的力矩的机身平衡执行器，该两个机身平衡执行器分别设置在所述机身平衡无人机的俯仰轴线的两边。

可选地，至少一个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生滚转运动的力矩的机身平衡执行器；

和/或，其中两个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生滚转运动的力矩的机身平衡执行器，该两个机身平衡执行器分别设置在所述机身平衡无人机的滚转轴线的两边。

可选地，其中至少一个所述机身平衡执行器包括平衡导流片和平衡伺服器，所述平衡导流片安装于所述旋翼下方，利用所述旋翼的下洗气流产生使所述机身发生倾转运动的力矩，所述平衡伺服器控制所述平衡导流片旋转，以调整所述平衡导流片相对于所述旋翼下洗气流的角度，控制所述平衡导流片产生的力矩大小。

可选地，所述平衡导流片的一个表面朝向所述旋翼的下洗气流，利用所述旋翼的下洗气流在该表面形成的压力产生使所述机身发生倾转运动的力矩。

可选地，所述平衡导流片具有旋转至不影响所述机身平衡无人机折叠回收的位置。

可选地，其中至少一个所述机身平衡执行器为风扇，所述风扇设于所述机身上，所述风扇的推力产生使所述机身发生倾转运动的力矩，控制所述风扇转速调整力矩大小。

可选地，所述机身包括第一机体和至少一个机臂，所述第一机体为长条形结构，所述机臂设于所述第一机体的端部，所述旋翼倾转装置安装于所述机臂，所述升力装置置入所述机臂和第一机体所包围的空间内以实现所述机身平衡无人机的折叠回收；

或者，所述机身为中空的框架结构，所述旋翼倾转装置和升力装置置于所述机身内部，所述机身的四周设置多个相机以拍摄全景影像。

本实用新型相对于现有技术的技术效果是：

1.本实用新型无人机采用倾转旋翼技术，通过旋翼倾转装置使旋翼支架旋转以控制旋翼的倾角，做飞行姿态调整时不需要调整机身姿态，同时设有机身平衡控制器和机身平衡执行器来抵消风力导致的机身倾转，飞行过程中机身能保持平衡性，适用于作为摄像平台。

2.公开号CN106428543B、CN206243472U专利所述的无人机微型化后，抗风能力较低，本实用新型无人机增设机身平衡控制器和机身平衡执行器，可以提高抗风能力，增加飞行稳定性。

3.相对于传统直升机，本实用新型无人机没有复杂的倾斜盘结构，用一个结构简单的旋翼倾转装置实现对旋翼倾角的控制，相对于多旋翼无人机，本实用新型无人机只有一个升力装置，另外，所用的机身平衡执行器也是结构简单的部件，整机结构简单、成本低。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。

图1为本实用新型一组第一实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图2为图1的机身平衡无人机的立体分解图；

图3为本实用新型一组第二实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图4为本实用新型一组第三实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图5为本实用新型一组第四实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图6(a)、图6(b)分别为本实用新型一组第五实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图、局部放大图；

图7(a)、图7(b)分别为本实用新型一组第六实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图、局部放大图；

图8为图1的机身平衡无人机在折叠时的结构示意图；

图9为本实用新型二组实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图10为图9的机身平衡无人机在折叠时的结构示意图；

图11为本实用新型三组第一实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图；

图12为本实用新型三组第二实施例提供的机身平衡无人机的立体装配图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

请参阅图1及图2，在本实用新型一个实施例中，提供一种机身平衡无人机，其包括机身100、旋翼支架500、升力装置200、旋翼倾转装置400、机身平衡执行器(310、320、330、340)和机身平衡控制器(图未示)，升力装置200安装在旋翼支架500上，升力装置200包括旋翼220；旋翼倾转装置400安装于机身100，用于使旋翼支架500旋转以控制旋翼220的倾角；机身平衡执行器(310、320、330、340)用于输出使机身100产生倾转运动的力矩；机身平衡控制器用于控制机身平衡执行器(310、320、330、340)动作以使机身100保持平衡。

无人机采用倾转旋翼技术，通过旋翼倾转装置400使旋翼支架500旋转以控制旋翼220的倾角，因此做飞行姿态调整时不需要调整机身100的姿态，同时设有机身平衡控制器和机身平衡执行器(310、320、330、340)来抵消风力导致的机身倾转，飞行过程中机身100能保持平衡性，并可以提高抗风能力，增加飞行稳定性，适用于作为摄像平台。相对于传统直升机，该无人机没有复杂的倾斜盘结构，用一个结构简单的旋翼倾转装置400实现对旋翼220倾角的控制，相对于多旋翼无人机，该无人机只有一个升力装置200，另外，所用的机身平衡执行器(310、320、330、340)也是结构简单的部件，可见本实用新型无人机的结构简单、成本低。

需要说明的是，机身平衡控制器根据机身100姿态及其它数据，计算各个机身平衡执行器的控制量，然后控制各个机身平衡控制器协同动作，实现机身100的平衡控制，这部分属于现有技术。

实施例一组：

本实施例描述一个本实用新型提出的无人机，如图1、图2所示，包括机身100、升力装置200、机身平衡执行器(310、320、330、340)、机身平衡控制器(图未示)、旋翼倾转装置400、旋翼支架500。

在本实用新型另一实施例中，机身100为“L”型结构，包括第一机体110和机臂120。第一机体110为长条形结构，机臂120设于第一机体110的一个端部，第一机体110内容置电池、光流传感器、视觉分析模块、云台、相机700等无人机功能模块，其包含无人机的大部分重量。

在本实用新型另一实施例中，还包括飞行控制器(图未示)，飞行控制器根据各种传感器的数据和飞行任务要求，控制无人机的飞行，这属于现有技术。包含飞行控制器的电子控制组件可以安装在无人机的任意位置，通常是安装在第一机体110内。

在本实用新型另一实施例中，升力装置200包含两个电机210和两个旋翼220，两个电机210一个朝上、一个朝下安装在旋翼支架500上，两个旋翼220分别安装在两个电机210输出轴上，旋转方向相反，两个旋翼220的旋转扭矩可以相互抵消。

在本实用新型另一实施例中，还包括旋翼防护框600，旋翼防护框600安装在旋翼支架500上，将升力装置200包裹在内部，为旋翼220提供防护和避免误伤人。图1所示的旋翼防护框600为一个中空的圆形框，圆形框可以为镂空结构以降低重量，圆形框的上下两端可加网状盖板以提高安全性。

在本实用新型另一实施例中，旋翼倾转装置400包括第一旋转机构410、第一旋转控制器420，转接支架430、第二旋转机构440和第二旋转控制器450。旋翼支架500通过第一旋转机构410旋转安装于转接支架430，转接支架430通过第二旋转机构440旋转安装于机臂120。在原理上，第一旋转机构410的旋转轴线R1和第二旋转机构440的旋转轴线R2只要不平行都可行，在本实施例中R1轴线和R2轴线是正交的，这是优选设计，可以简化飞行控制器的设计，如果正交设计难以实现，相互垂直的设计也可以获得较好的效果。通过第一旋转控制器420和第二旋转控制器450控制升力装置200分别绕着R1轴和R2轴旋转，继而控制旋翼220的倾角。要说明的是，第一旋转控制器420和第二旋转控制器450的灵敏度和控制精度要求较高，不然会影响无人机的操控稳定性。

本实施例中，第一旋转机构410采用轴系结构，轴系结构的部件很多，图2中以第一轴承411和第一传动轴412两个主要部件进行示意，在图中，转接支架430上设置第一轴承411，旋翼支架500的端部设置第一传动轴412。实际上，相反设置也是可以的，即转接支架上设置第一传动轴，旋翼支架的端部设置第一轴承。与第一旋转机构410相同，第二旋转机构440也采用轴系结构，图中以第二轴承441和第二传动轴442两个主要轴系构件进行示意，机臂上设置第二轴承441，转接支架430的端部设置第二传动轴442。实际上，相反设置也是可以的。第一旋转控制器420和第二旋转控制器450是一种伺服器，包括电机、传动减速部件和电机控制组件等部件，在图中以一个电机和齿轮组示意，用于按照控制信号来输出转动，这属于现有技术。

上述无人机的飞行控制原理为：飞行时，第一机体110处于旋翼220下方，第一机体110包含了无人机的大部分重量，基于第一机体110重力的支撑作用，通过第一旋转控制器420可以控制旋翼支架500绕着R1轴旋转；通过第二旋转控制器450可以控制转接支架430绕着R2轴旋转，因此可控制旋翼220绕着R1轴和R2轴旋转，继而控制无人机沿着X轴和Y轴向运动或抵消X轴和Y轴向的外力作用保持悬停；通过控制两个旋翼220的转速，调整两个旋翼220的旋转扭矩差，产生偏航力矩，同时控制两个旋翼220产生的总升力不变，控制无人机的偏航运动；通过控制两个旋翼220的转速，调整两个旋翼220产生的总升力，同时保持两个旋翼220的旋转扭矩相互抵消，实现无人机的升降控制。由上可见，本实施例无人机采用倾转旋翼技术，这种控制方式的优点是无人机无需调整机身100姿态就可以调整旋翼220的倾角以实现飞行控制，也就是说无人机作飞行姿态调整时机身100仍可以保持平稳。

上述控制方式的技术特性是：旋翼220的推力不能用于机身100姿态的控制，决定机身100姿态的主要作用力为风力(或其它外力)和机身重力，当受到风力作用或加减速时，机身100会以升力中心(上下两个旋翼中心点连线的中点)为支点倾斜，倾斜角度由风力和机身重力的大小决定。对于微小型无人机，由于机身重量太轻，倾斜角度会较大，不仅影响拍摄，甚至可能触发来回震荡，影响飞行稳定性。本实施例无人机包括机身平衡控制器和四个机身平衡执行器(310、320、330、340)，用于控制上述机身100的倾转运动。

如图1所示，X轴的箭头指向设为机头方向，那么过升力中心且平行于Y轴的直线为无人机的俯仰轴，过升力中心且平行于X轴的直线为无人机的滚转轴。本实施例无人机的其中两个机身平衡执行器(310、320)设于第一机体110的两个端部，处于俯仰轴线的两边，另外两个机身平衡执行器(330、340)设于旋翼防护框600上，处于滚转轴线的两边。机身平衡执行器(310、320、330、340)的基本结构包括平衡导流片(311、321、331、341)和平衡伺服器，其工作原理是：平衡导流片(311、321、331、341)的一个表面迎向旋翼220的下洗气流，旋翼220的下洗气流在该表面产生压力，从而产生使无人机产生倾转运动的力矩；平衡伺服器控制平衡导流片旋转，调整其相对于旋翼气流的迎角，使迎向气流的面积变大或变小，从而控制所产生力矩的大小。例如，第一机体体110上的机身平衡执行器(310、320)能产生使机身100作俯仰运动的俯仰力矩。若右端的机身平衡执行器320的平衡导流片321旋转角度b向外张开，增加力矩，左端的机身平衡执行器310的平衡导流片311旋转角度a向机身靠拢，减小力矩，则产生使机身100绕着俯仰轴作顺时针旋转的俯仰力矩。若两个机身平衡执行器(310、320)的平衡导流片(311、321)往相反方向旋转，则会产生使机身100绕着俯仰轴作逆时针旋转的俯仰力矩。同样的，旋翼防护框600上的两个机身平衡执行器(330、340)能产生使机身100绕着滚转轴旋转的滚转力矩。平衡伺服器包括电机、传动减速部件和电机控制组件等部件，用于按照控制信号来输出转动，这属于现有技术。

本实施例中，每个机身平衡执行器可以只设置一个平衡伺服器控制两个平衡导流片同步转动。由于两个平衡导流片所受的气流会不同，导致两个张开角度相同的平衡导流片上受到的压力不同，此时机身平衡执行器所产生的力矩将使机身不只绕着一个轴旋转，比如，第一机体110上的机身平衡执行器(310、320)产生的力矩将不仅是俯仰力矩，还有部分分量是滚转力矩，同样，旋翼防护框600上的机身平衡执行器(330、340)产生的力矩也不仅是滚转力矩，还有部分分量是俯仰力矩，不过，机身平衡控制器可以控制四个机身平衡执行器(310、320、330、340)协调动作，从而控制机身的平衡。为了简化控制，每个机身平衡执行器可以设置两个平衡伺服器分别控制两个平衡导流片的角度，使单一机身平衡执行器的力矩只为俯仰力矩或滚转力矩，但所用部件更多。

在本实用新型另一实施例中，机身平衡执行器应尽可能设置在力臂较大的位置，可以提高电源效率，比如，本实施例第一机体110上的两个机身平衡执行器(310、320)设置在第一机体110的两个端部，这是俯仰力矩的力臂最大的位置。另外，机身平衡执行器的设置位置有多种实施方式，比如，图1所示无人机设于第一机体上的两个机身平衡执行器(310、320)也可以设在旋翼防护框600上；或者，如图3所示，在第一机体110上设置两个支架130用于安装机身平衡执行器330，这两个机身平衡执行器330产生滚转力矩，替代图1所示无人机安装在旋翼防护框600上的两个机身平衡执行器，两个支架130的根部可以设置铰接机构，以折叠回收无人机。

图1所示无人机在俯仰轴和滚转轴向上都设有两个机身平衡执行器。要说明的是，在本实用新型另一实施例中，如图4所示无人机，每个轴向上只设置一个机身平衡执行器(310、320)也是可行的。采用这种配置，结构较简单、重量较小，不过力矩较小，抗风能力下降。要注意的是，由于机身平衡执行器(310、320)只能输出单向力矩，因此在无风悬停时它们的平衡导流片(311、321)要张开一定的角度产生一个初始力矩，与机身重力的协同作用，通过调大或调小该力矩以实现双向控制。

在本实用新型另一实施例中，如图5所示，其第一机体110上的机身平衡执行器310是基于导流片技术的另一种实现方式，这种机身平衡执行器310也是包括平衡导流片311和平衡伺服器，这种机身平衡执行器310的平衡导流片311的工作原理不同，其采用固定翼原理，旋翼的下洗气流在平衡导流片311的两个表面会产生压力差，从而产生力矩，平衡伺服器控制平衡导流片311旋转，调整平衡导流片与旋翼气流的迎角以调整力矩的大小，这种实现方式的电源效率高，不过易受到外界气流的影响。

在本实用新型另一实施例中，机身平衡执行器还有基于风扇的实现方式，如图6所示无人机的第一机体110中部的风扇350是一个机身平衡执行器，风扇350的推力可以产生滚转力矩，风扇内设置两组扇叶(351，352)，两组扇叶(351，352)的出风方向相反，使风扇顺时针或逆时针旋转时可以输出大小基本相同的力矩，控制风扇350的旋转方向可以控制力矩的方向，调整风扇350的转速可以控制力矩的大小。

在本实用新型另一实施例中，如图7，设于第一机体110上的风扇360是另一种基于风扇的机身平衡执行器的实现方式，该风扇360设有两个出风口361，出风口361上设有阀门，空气由上方吸入，从出风口361排出产生力矩，通过开关两个出风口361的阀门可以控制力矩的方向，调整风扇的转速可以控制力矩的大小。阀门活动安装于出风口361，并通过驱动件带动移动，实现出风口361的开关。

在本实用新型另一实施例中，机身平衡执行器的设置相关于无人机的具体应用需求，可能对俯仰轴或滚转轴的某个轴向的平衡性要求高，对另一轴向要求低，则可以只在一个轴向设置机身平衡执行器，或在某个轴向上设置一个机身平衡执行器、而在另一个轴向上设置两个机身平衡执行器。另外，机身平衡执行器的具体性能也与无人机的具体应用需求相关。

在本实用新型另一实施例中，无人机的机身为“L”型结构，无人机的机臂120和第一机体110围成了一个空间，如图8所示，通过第一旋转机构410和第二旋转机构440的旋转，可将升力装置200和旋翼防护框600一体化地置入该空间内；另外，第一机体110上的机身平衡执行器(310、320)的平衡导流片(311、321)可以旋转至与第一机体110的外壳贴合，旋翼防护框600上的机身平衡执行器(330、340)的平衡导流片(331，341)可以旋转至旋翼防护框600内，从而实现无人机的折叠回收，使得无人机的回收尺寸小巧，便携性好。值得注意的是，本实用新型无人机的旋翼防护框600可以固定安装在旋翼支架500上，因此每次收放无人机时不需要拆卸旋翼防护框600，兼顾了无人机的易用性和安全性。

实施例二组：

本实施例描述一个本实用新型提出的无人机，如图9所示，包括机身100、升力装置200、机身平衡执行器310、旋翼倾转装置400、旋翼支架500和机身平衡控制器(图未示)。机身平衡控制器与实施例一组无人机相同，不再赘述。

在本实用新型另一实施例中，机身100为“U”型结构，包括第一机体110和两个机臂120。第一机体110为长条形结构，两个机臂120分别设于第一机体110的两端，第一机体110内容置电池、光流传感器、视觉分析模块、云台、相机700等无人机功能模块，其包含无人机的大部分重量。

在本实用新型另一实施例中，升力装置200安装在旋翼支架500上，旋翼倾转装置400包括第一旋转机构410、第一旋转控制器420、转接支架430、第二旋转机构440、第二旋转控制器450和第三旋转机构460，旋翼支架500通过第一旋转机构410旋转安装于转接支架430的中部位置，转接支架430的两个端部通过第二旋转机构440和第三旋转机构460分别旋转安装于两个机臂120，第二旋转机构440和第三旋转机构460的旋转轴线重合，因此转接支架430可以相对于机身100旋转。通过第一旋转控制器420控制旋翼支架500绕着第一旋转机构410的旋转轴R1相对于转接支架430旋转，通过第二旋转控制器450控制转接支架430绕着第二旋转机构440的旋转轴R2相对于机身100旋转。

在本实用新型另一实施例中，本实施例的升力装置包含电机210、旋翼220、偏航导流片(230、240)和偏航伺服器。电机210安装在旋翼支架500上，旋翼220安装在电机210输出轴上。偏航导流片(230、240)安装于旋翼220的下方，利用旋翼220的下洗气流产生使无人机发生偏航运动的力矩，有两个偏航导流片230是固定安装的，另外两个偏航导流片240是可活动的，偏航伺服器控制可活动的偏航导流片240转动调整偏航力矩大小。偏航伺服器包括电机、传动减速部件和电机控制组件等部件，用于按照控制信号来输出转动，这属于现有技术。

本实施例无人机的飞行控制除了偏航运动控制，其它的与实施例一组无人机相同，不再赘述。本实施例无人机的偏航运动控制原理为：偏航导流片(230、240)基于固定翼原理，旋翼220的下洗气流流过偏航导流片(230、240)，在偏航导流片(230、240)的两个表面会产生压力差，从而产生偏航力矩，通过偏航伺服器控制可活动的偏航导流片240旋转，调整相对于旋翼气流的迎角，可以控制所产生的力矩的大小，实现无人机的偏航运动控制。

在本实用新型另一实施例中，本实施例包括四个设置在机身100上的机身平衡执行器310，每个机身平衡执行器310包括一个平衡导流片311和一个平衡伺服器，其工作原理与图1所示无人机的机身平衡执行器相同。要说明的是，本实施例的每个机身平衡执行器310产生的力矩同时有俯仰力矩和滚转力矩分量，需要四个机身平衡执行器310联合作用实现机身的平衡性控制。注意，为了使滚转力矩够大，本实施例的机身平衡执行器的平衡导流片311的长度要比图1所示无人机的长，这样可以增大滚转力矩的力臂。

要说明的是，实施例一组无人机中论述的机身平衡执行器也都可以用于本实施例无人机。

在本实用新型另一实施例中，本实施例无人机的“U”型机身100可以承受较重的升力装置，其两个机臂120和第一机体110所包围的空间可以容纳升力装置200和旋翼防护框600，实现无人机的折叠回收，如图10所示。

实施例三组：

本实施例描述一个全景拍摄无人机，如图11所示，包括机身100、升力装置200、机身平衡执行器(310、320)、旋翼倾转装置400、旋翼支架500和机身平衡控制器(图未示)。本实施例无人机的机身平衡控制器、升力装置与实施例一组无人机相同，不再赘述。

在本实用新型实施例中，机身100为椭球形中空框架结构，机身100包括第一机体110，第一机体110置于下半球体中，其内部容置电池和其它电子组件，包含无人机的大部分重量。在机身框架的四周安装多个相机700，可以拍摄720°全景影像。优选是采用光学防抖的相机。

在本实用新型另一实施例中，升力装置200安装在旋翼支架500上，旋翼倾转装置400包括第一旋转机构410、第一旋转控制器420、转接支架430、第二旋转机构440、第二旋转控制器450、第三旋转机构460和第四旋转机构470。转接支架430是环形结构，旋翼支架500的两个端部分别通过第一旋转机构410和第三旋转机构460旋转安装于转接支架430，第一旋转机构410的旋转轴线与第三旋转机构460的旋转轴线重合，因此旋翼支架500可相对于转接支架430旋转。转接支架430的两个端部分别通过第二旋转机构440和第四旋转机构470旋转安装于机身100，第二旋转机构440和第四旋转机构470的旋转轴线重合，因此转接支架430可以相对于机身100旋转。通过第一旋转控制器420控制旋翼支架500绕着第一旋转机构410的旋转轴相对于转接支架430旋转，通过第二旋转控制器450控制转接支架430绕着第二旋转机构440的旋转轴相对于机身100旋转。本实施例无人机的旋翼倾转装置400的结构支撑力更强，可支持较大的升力装置200。本实施例无人机的飞行控制原理与实施例一组无人机完全相同。

在本实用新型另一实施例中，如图11所示，本实施例无人机的机身平衡执行器采用三个风扇(310、320)。设X轴的箭头指向为机头，则X轴是滚转轴，Y轴为俯仰轴。中间风扇310的风向平行于X轴，产生俯仰力矩，两边两个风扇320的风向平行于Y轴，产生滚转力矩。另一种实施方式可以采用两个风扇，保留中间风扇310，在中间风扇310的下方设置另一个风扇，其风向平行于Y轴，代替图11中两边的两个风扇320，不过将风扇设于该位置时力臂较短，电源效率低；一种替代实施方式是在下半球体对称于中间风扇310的位置设置一个风扇，其风向平行于Y轴，以高效率地产生滚转力矩。

要说明的是，实施例一组和实施例二组中的机身平衡执行器都可用于本实施例无人机，如图12所示为一个实施例，该无人机在下半球体上设置四个基于导流片技术的机身平衡执行器310，其它部分与图11所示无人机相同。

要说明的是，本实施例无人机的机身平衡执行器的性能要更高，使机身能维持更高的平稳性，这有利于图像拼接，拍摄稳定的全景影像。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、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 (11)

1.一种机身平衡无人机，其特征在于，包括：

机身；

旋翼支架；

安装于所述旋翼支架上的升力装置，所述升力装置包括旋翼；

安装于所述机身且用于使所述旋翼支架旋转以控制所述旋翼的倾角的旋翼倾转装置；

至少一个用于输出使所述机身产生倾转运动的力矩的机身平衡执行器；以及

用于控制所述机身平衡执行器动作以使所述机身保持平衡的机身平衡控制器。

2.如权利要求1所述的机身平衡无人机，其特征在于，所述旋翼倾转装置包括第一旋转机构、第一旋转控制器、转接支架、第二旋转机构和第二旋转控制器；所述旋翼支架通过所述第一旋转机构旋转连接于所述转接支架，所述转接支架通过所述第二旋转机构旋转连接于所述机身，所述第一旋转机构的旋转轴线和所述第二旋转机构的旋转轴线不平行；所述第一旋转控制器用于控制所述旋翼支架绕着所述第一旋转机构的旋转轴旋转，所述第二旋转控制器用于控制所述转接支架绕着所述第二旋转机构的旋转轴旋转，从而控制所述旋翼绕着所述第一旋转机构和第二旋转机构的旋转轴旋转，实现所述旋翼的倾角控制。

3.如权利要求2所述的机身平衡无人机，其特征在于，所述旋翼倾转装置还包括第三旋转机构，所述转接支架的两个端部分别通过所述第二旋转机构和所述第三旋转机构旋转连接于所述机身，所述第二旋转机构与和所述第三旋转机构的旋转轴线重合；

或者，所述旋翼倾转装置还包括第三旋转机构和第四旋转机构，所述旋翼支架的两个端部分别通过所述第一旋转机构和所述第三旋转机构旋转连接于所述转接支架，所述第一旋转机构与所述第三旋转机构的旋转轴线重合；所述转接支架的两个端部分别通过所述第二旋转机构和所述第四旋转机构旋转连接于机身，所述第二旋转机构和所述第四旋转机构的旋转轴线重合。

4.如权利要求1所述的机身平衡无人机，其特征在于，还包括安装在所述旋翼支架上的旋翼防护框，所述旋翼防护框为中空结构，所述旋翼置于所述旋翼防护框的内部，所述旋翼防护框用于防护所述旋翼。

5.如权利1至4任一项所述的机身平衡无人机，其特征在于，至少一个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生俯仰运动的力矩的机身平衡执行器；

和/或，其中两个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生俯仰运动的力矩的机身平衡执行器，该两个机身平衡执行器分别设置在所述机身平衡无人机的俯仰轴线的两边。

6.如权利要求1至4任一项所述的机身平衡无人机，其特征在于，至少一个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生滚转运动的力矩的机身平衡执行器；

和/或，其中两个所述机身平衡执行器为用于输出使所述机身发生滚转运动的力矩的机身平衡执行器，该两个机身平衡执行器分别设置在所述机身平衡无人机的滚转轴线的两边。

7.如权利要求1至4任一项所述的机身平衡无人机，其特征在于，其中至少一个所述机身平衡执行器包括平衡导流片和平衡伺服器，所述平衡导流片安装于所述旋翼下方，利用所述旋翼的下洗气流产生使所述机身发生倾转运动的力矩，所述平衡伺服器控制所述平衡导流片旋转，以调整所述平衡导流片相对于所述旋翼下洗气流的角度，控制所述平衡导流片产生的力矩大小。

8.如权利要求7所述的机身平衡无人机，其特征在于，所述平衡导流片的一个表面朝向所述旋翼的下洗气流，利用所述旋翼的下洗气流在该表面形成的压力产生使所述机身发生倾转运动的力矩。

9.如权利要求7所述的机身平衡无人机，其特征在于，所述平衡导流片具有旋转至不影响所述机身平衡无人机折叠回收的位置。

10.如权利要求1至4任一项所述的机身平衡无人机，其特征在于，其中至少一个所述机身平衡执行器为风扇，所述风扇设于所述机身上，所述风扇的推力产生使所述机身发生倾转运动的力矩，控制所述风扇转速调整力矩大小。

11.如权利要求1至4任一项所述的机身平衡无人机，其特征在于，所述机身包括第一机体和至少一个机臂，所述第一机体为长条形结构，所述机臂设于所述第一机体的端部，所述旋翼倾转装置安装于所述机臂，所述升力装置置入所述机臂和第一机体所包围的空间内以实现所述机身平衡无人机的折叠回收；

或者，所述机身为中空的框架结构，所述旋翼倾转装置和升力装置置于所述机身内部，所述机身的四周设置多个相机以拍摄全景影像。