CN210942246U - 一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，布置在无人机主体框架上，所述控制装置设有摆杆、摆杆座、推拉杆和驱动机构；所述摆杆上端固定安装旋翼总成摆杆下端设有与摆杆座配合的球头；所述摆杆座与无人机主体框架的侧壁固定装配，在摆杆座上设有球面结构的凹槽，摆杆下端球头可在凹槽中转动；所述推拉杆的外侧端通过带有万向节的套管与摆杆连接，推拉杆的内侧端穿过无人机主体框架上沿前后方向设置的长槽，与驱动机构连接；所述驱动机构布置在无人机主体框架的隔板上，由驱动机构通过推拉杆带动摆杆实现前、后、左、右方向的摆动。本实用新型实现了对无人机空中飞行姿态的控制，达到了满足航拍摄影技术要求、避免出现机身倾斜情况的目的。

Description

一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种多旋翼无人机，尤其是一种多旋翼无人机的飞行姿态控制装置。

背景技术

多旋翼无人机是通过发动机的旋转动力使螺旋桨产生升力而飞起来的，比如四旋翼无人机，当其四个螺旋桨的升力之和等于无人机总重量时，无人机的升力与重力相平衡，就可以在空中平稳飞行了。

无人机航拍摄影是以无人机作为空中平台,以机载录像设备或观测仪器获取信息，通过计算机对信息进行处理制作成满足精度要求的图像。目前，无人机航拍摄影技术作为有效的遥感技术服务手段，对我国经济的发展具有重要的促进作用。但是，现有的多旋翼无人机一般通过改变发动机输出功率或者改变螺旋桨螺距，使多个发动机之间存在升力差或者扭矩差来实现飞行姿态变化，为了保证无人机的平稳飞行，在调整每一个飞行姿态时，需要由计算机编制程序来精确计算发动机输出功率或者螺旋桨的螺距，因计算过程繁琐、难以实时应对复杂多变的飞行环境；另外采用现有的调整方法，因在无人机飞行姿态改变过程中经常会出现机身倾斜的情况，不利于在无人机上搭载录像设备或观测仪器。

实用新型内容

本实用新型提供一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，旨在通过各旋翼轴空间方向的调整，实现对无人机飞行姿态的控制，达到满足航拍摄影技术要求、避免出现机身倾斜情况的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，布置在无人机主体框架上，其数量与无人机上配置的旋翼数量相匹配，所述控制装置设有摆杆、摆杆座、推拉杆和驱动机构；所述摆杆上端固定安装旋翼总成，在旋翼总成中设置由发动机驱动的螺旋桨，摆杆下端设有与摆杆座配合的球头；所述摆杆座通过横撑与无人机主体框架的侧壁固定装配，在摆杆座上设有球面结构的凹槽，摆杆下端球头可在凹槽中转动；所述推拉杆的外侧端通过带有万向节的套管与摆杆连接，推拉杆的内侧端穿过无人机主体框架上沿前后方向设置的长槽，与驱动机构连接；所述驱动机构布置在无人机主体框架的隔板上，由驱动机构通过推拉杆带动摆杆实现前、后、左、右方向的摆动。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述驱动机构包括左右移动单元和前后移动单元；所述左右移动单元布置在前后移动单元的上面，在左右移动单元中设有第一电机、第一丝杆、第一移动块和移动平台，所述第一电机固定在移动平台上，第一电机的输出轴与第一丝杆固定连接，所述第一丝杆穿过第一移动块的螺纹孔，由第一丝杆外螺纹和第一移动块的螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第一移动块与推拉杆内侧端固定连接。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述左右移动单元还设有左右移动导向组件，所述左右移动导向组件包括左右移动导轨和设置在第一移动块底面上的滑槽；所述左右移动导轨固定安装在移动平台上；所述第一移动块通过滑槽与左右移动导轨配装。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述前后移动单元设有第二电机、第二丝杆、第二移动块和推拉板，所述第二电机固定在无人机主体框架的隔板上，第二电机的输出轴与第二丝杆固定连接，所述第二丝杆穿过第二移动块的螺纹孔，由第二丝杆外螺纹和第二移动块的螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第二移动块与推拉板固定连接，所述推拉板固定在移动平台的侧壁上。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述前后移动单元还设有前后移动导向组件，所述前后移动导向组件包括前后移动导轨和前后移动滑块；所述前后移动导轨固定安装在无人机主体框架的隔板上，所述前后移动滑块固定在移动平台的底面。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述前后移动导向组件左右对称布置两组。

上述多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述第一电机和第二电机均为由无人机总控制器控制的伺服电机。

本实用新型提供了一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，它可通过驱动机构中前后移动单元和左右移动单元分别控制推拉杆动作，使其沿前、后、左、右方向水平移动，同时由推拉杆驱动摆杆前、后、左、右方向的摆动，以完成对固定在摆杆上端的每一个旋翼总成中旋翼轴方向的调整，因此可通过无人机机体上布置的多个不同轴向旋翼的配合，实现对无人机空中飞行姿态的控制，达到满足航拍摄影技术要求、避免出现机身倾斜情况的目的。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图；

图4是驱动机构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是无人机向左前方飞行状态示意图；

图7是无人机向右前方飞行状态示意图；

图8是无人机向正前方飞行状态示意图；

图9是无人机向正后方飞行状态示意图；

图10是无人机右转弯飞行状态示意图(俯视)；

图11是无人机左转弯飞行状态示意图(俯视)。

图中各标号清单为：

1、旋翼总成，1-1、螺旋桨，1-2、旋翼轴；

2、摆杆，2-1、球头；

3、摆杆座，3-1、横撑；

4、带有万向节的套管；

5、推拉杆；

6、无人机机体框架，6-1、长槽，6-2、隔板，6-3、前后移动导轨；

7、驱动机构，7-1、第一电机，7-2、第一丝杆，7-3、第一移动块，7-4、左右移动导轨，7-5、移动平台，7-5-1、前后移动滑块，7-6、第二电机，7-7、第二丝杆，7-8、第二移动块，7-9、推拉板；

8、无人机总控制器；

9、录像设备或观测仪器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参看图1、图2、图3，本实用新型提供一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，布置在无人机主体框架6上，在其优选实施例中，无人机配置四组旋翼，在无人机主体框架6的底板上搭载录像设备或观测仪器9，该无人机飞行姿态的控制装置数量设置四组，在每一组控制装置中均设有摆杆2、摆杆座3、推拉杆5和驱动机构7；所述摆杆2上端固定安装旋翼总成1，在旋翼总成1中设置由发动机驱动的螺旋桨1-1，摆杆2下端设有与摆杆座3配合的球头2-1；所述摆杆座3通过横撑3-1与无人机主体框架6的侧壁固定装配，在摆杆座3上设有球面结构的凹槽，摆杆2下端球头2-1可在凹槽中转动；所述推拉杆5的外侧端通过带有万向节的套管4与摆杆2连接，推拉杆5的内侧端穿过无人机主体框架6上沿前后方向设置的长槽6-1与驱动机构7连接；所述驱动机构7布置在无人机主体框架6的隔板6-2上，由驱动机构7通过推拉杆5带动摆杆2实现前、后、左、右方向的摆动。

参看图4、图5，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述驱动机构7包括左右移动单元和前后移动单元；所述左右移动单元布置在前后移动单元的上面，在左右移动单元中设有第一电机7-1、第一丝杆7-2、第一移动块7-3、移动平台7-5和左右移动导向组件，所述第一电机7-1固定在移动平台7-5上，第一电机7-1的输出轴与第一丝杆7-2固定连接，所述第一丝杆7-2穿过第一移动块7-3的螺纹孔，由第一丝杆7-2上外螺纹和第一移动块7-3螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第一移动块7-3与推拉杆5内侧端固定连接，所述左右移动导向组件包括左右移动导轨7-4和设置在第一移动块7-3底面上的滑槽；所述左右移动导轨7-4固定安装在移动平台7-5上，所述第一移动块7-3通过滑槽与左右移动导轨7-4配装。

参看图4、图5，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，所述前后移动单元设有第二电机7-6、第二丝杆7-7、第二移动块7-8、推拉板7-9和前后移动导向组件，所述第二电机7-6固定在无人机主体框架6的隔板6-2上，第二电机7-6的输出轴与第二丝杆7-7固定连接，所述第二丝杆7-7穿过第二移动块7-8的螺纹孔，由第二丝杆7-7外螺纹和第二移动块7-8螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第二移动块7-8与推拉板7-9固定连接，所述推拉板7-9固定在移动平台7-5的侧壁上，所述前后移动导向组件左右对称布置两组，其中每一组前后移动导向组件均包括前后移动导轨6-3和前后移动滑块7-5-1，所述前后移动导轨6-3固定安装在无人机主体框架6的隔板6-2上，所述前后移动滑块7-5-1固定在移动平台7-5的底面。

参看图6，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其向左前方飞行时，驱动机构7中左右移动单元的第一电机7-1运转，通过第一丝杆7-2和第一移动块7-3配合驱动推拉杆5向左移动，再由推拉杆5控制摆杆2向左摆动，此时固定在摆杆2上面的旋翼总成中旋翼轴1-2向左摆动，螺旋桨1-1叶面向左倾斜，由此产生向左的推力，实现无人机向左前方的水平移动。

参看图7，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其向右前方飞行时，驱动机构7中左右移动单元的第一电机7-1反向运转，通过第一丝杆7-2和第一移动块7-3配合驱动推拉杆5向右移动，再由推拉杆5控制摆杆2向右摆动，此时固定在摆杆2上面的旋翼总成中旋翼轴1-2向右摆动，螺旋桨1-1叶面向右倾斜，由此产生向右的推力，实现无人机向右前方的水平移动。

参看图8，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其向正前方飞行时，驱动机构7中前后移动单元的第二电机7-6运转，通过第二丝杆7-7和第二移动块7-8配合驱动推拉杆5向前移动，再由推拉杆5控制摆杆2向前摆动，此时固定在摆杆2上面的旋翼总成中旋翼轴1-2向前摆动，螺旋桨1-1叶面向前倾斜，由此产生向前的推力，实现无人机向正前方的水平移动。

参看图9，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其向正后方飞行时，驱动机构7中前后移动单元的第二电机7-6反向运转，通过第二丝杆7-7和第二移动块7-8配合驱动推拉杆5向后移动，再由推拉杆5控制摆杆2向后摆动，此时固定在摆杆2上面的旋翼总成中旋翼轴1-2向后摆动，螺旋桨1-1叶面向后倾斜，由此产生向后的推力，实现无人机向正后方的水平移动。

参看图10，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其右转弯飞行时，由左侧两组旋翼控制装置控制旋翼总成1中旋翼轴1-2向前摆动，其螺旋桨1-1叶面向前倾斜，同时由右侧两组旋翼控制装置控制旋翼总成1中旋翼轴1-2向后摆动，其螺旋桨1-1叶面向后倾斜，在四组螺旋桨1-1推力同时作用下，实现无人机右转弯飞行。

参看图11，本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，当其左转弯飞行时，由左侧两组旋翼控制装置控制旋翼总成1中旋翼轴1-2向后摆动，其螺旋桨1-1叶面向后倾斜，同时由右侧两组旋翼控制装置控制旋翼总成1中旋翼轴1-2向前摆动，其螺旋桨1-1叶面向前倾斜，在四组螺旋桨1-1推力同时作用下，实现无人机左转弯飞行。

本实用新型所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，在四组螺旋桨1-1中，相邻两组螺旋桨1-1旋转方向相反，无人机升降动作通过改变发动机输出功率或者改变螺旋桨螺距来完成。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机飞行姿态控制装置，布置在无人机主体框架上，其数量与无人机上配置的旋翼数相匹配，其特征是，所述控制装置设有摆杆(2)、摆杆座(3)、推拉杆(5)和驱动机构(7)；所述摆杆(2)上端固定安装旋翼总成(1)，在旋翼总成(1)中设置由发动机驱动的螺旋桨(1-1)，摆杆(2)下端设有与摆杆座(3)配合的球头(2-1)；所述摆杆座(3)通过横撑(3-1)与无人机主体框架(6)的侧壁固定装配，在摆杆座(3)上设有球面结构的凹槽，摆杆(2)下端球头(2-1)可在凹槽中转动；所述推拉杆(5)的外侧端通过带有万向节的套管(4)与摆杆(2)连接，推拉杆(5)的内侧端穿过无人机主体框架(6)上沿前后方向设置的长槽(6-1)与驱动机构(7)连接；所述驱动机构(7)布置在无人机主体框架(6)的隔板(6-2)上，由驱动机构(7)通过推拉杆(5)带动摆杆(2)实现前、后、左、右方向的摆动。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述驱动机构(7)包括左右移动单元和前后移动单元；所述左右移动单元布置在前后移动单元的上面，在左右移动单元中设有第一电机(7-1)、第一丝杆(7-2)、第一移动块(7-3)和移动平台(7-5)，所述第一电机(7-1)固定在移动平台(7-5)上，第一电机(7-1)的输出轴与第一丝杆(7-2)固定连接，所述第一丝杆(7-2)穿过第一移动块(7-3)的螺纹孔，由第一丝杆(7-2)外螺纹和第一移动块(7-3)螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第一移动块(7-3)与推拉杆(5)内侧端固定连接。

3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述左右移动单元还设有左右移动导向组件，所述左右移动导向组件包括左右移动导轨(7-4)和设置在第一移动块(7-3)底面上的滑槽；所述左右移动导轨(7-4)固定安装在移动平台(7-5)上；所述第一移动块(7-3)通过滑槽与左右移动导轨(7-4)配装。

4.根据权利要求2或3所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述前后移动单元设有第二电机(7-6)、第二丝杆(7-7)、第二移动块(7-8)和推拉板(7-9)，所述第二电机(7-6)固定在无人机主体框架(6)的隔板(6-2)上，第二电机(7-6)的输出轴与第二丝杆(7-7)固定连接，所述第二丝杆(7-7)穿过第二移动块(7-8)的螺纹孔，由第二丝杆(7-7)外螺纹和第二移动块(7-8)螺纹孔内螺纹组成丝杠螺母传动副，所述第二移动块(7-8)与推拉板(7-9)固定连接，所述推拉板(7-9)固定在移动平台(7-5)的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述前后移动单元还设有前后移动导向组件，所述前后移动导向组件包括前后移动导轨(6-3)和前后移动滑块(7-5-1)；所述前后移动导轨(6-3)固定安装在无人机主体框架(6)的隔板(6-2)上，所述前后移动滑块(7-5-1)固定在移动平台(7-5)的底面。

6.根据权利要求5所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述前后移动导向组件左右对称布置两组。

7.根据权利要求4所述的多旋翼无人机飞行姿态控制装置，其特征是，所述第一电机(7-1)和第二电机(7-6)均为由无人机总控制器(8)控制的伺服电机。

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