CN213677136U - 一种冗余限位低扭全自由度无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种冗余限位低扭全自由度无人机，属于无人机技术领域，包括作为用于提供螺旋升力的升力组件，包括作为结构支撑的主机机板，位于主机机板上具有四个凹陷的且作为容纳升力组件的环形凹陷部；位于每个环形凹陷部内枢接有同心的第一环形圈，位于第一环形圈内枢接有同心的第二环形圈，第一环形圈与第二环形圈同轴心设置形成同轴嵌套结构，所述的升力组件就配装在第二环形圈内；实现了陀螺仪分布结构。机构简洁，结构新颖，具备突出的创新性。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机机动平台机构领域，具体涉及一种冗余限位低扭全自由度无人机。
背景技术
我国对于无人机行业探索愈加重视，无人机一般通过电控、电调、中心控制电源搭配GPS实现空中操控，现有无人机从初始状态旋转至动作状态，无人机坐标点欧拉角的控制动作主要由电机旋转差量产生动量，现有的技术探索往往停留在旋转差量移动机构的移动方式，但是以目前的算法和结构能实现八字、旋转、翻转，折现等四维向量飞行动作，无法实现快速急停、快速斜飞、垂钓斜飞等特殊要求全维度向量技术动作，并且现有的飞行器具，在高空中对于清劲风、强风、上坡风、混合风无法实现对于风流方向的正向抵抗，现有的改进方式为，针对以上风形，根据操作者施加对应大致方位的前进动量，由分量抵抗风能，其他分量实现动作，这容易出现设备失稳、瓢形运动等危险动作，对于演员和操作人员存在潜在风险。
实用新型内容
本实用新型为解决上述存在的问题，而提出了一种冗余限位低扭全自由度无人机，其实现了四轴陀螺仪全向组合制动的效能。
一种冗余限位低扭全自由度无人机，包括作为用于提供螺旋升力的升力组件，包括作为结构支撑的主机机架，主机机架的支臂夹角处形成飞行导向区；
位于每个飞行导向区处枢接有同心的第一环形圈，位于第一环形圈内枢接有同心的第二环形圈，第一环形圈与第二环形圈同轴心设置形成同轴嵌套结构，所述的升力组件固定连接第二环形圈中心处，升力组件的底端位于第二环形圈所在平面的下方；
与每个第一环形圈对应的位于主机机架正交的支臂上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和用于限位枢轴座，第一环形圈外沿具有的两个相对设置的第一枢轴，两个第一枢轴分别一一对应的配装至所述的支臂上固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
与每个第二环形圈对应的位于的第一环形圈上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和限位枢轴座，第二环形圈外沿具有两个相对设置的第二枢轴，两个第二枢轴分别一一对应的配装至所述的第一环形圈上分别固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
所述的两个第一枢轴的连线与两个第二枢轴的连线正交。
进一步的，所述的驱动枢轴座包括枢轴座盖板、枢轴座底板，枢轴座底板两侧伸出的侧翼处固定有多个气垫柱，位于枢轴座底板下方固定有驱动电机，驱动电机浮空，枢轴座盖板固定在枢轴座底板上且与驱动电机固定连接，驱动电机的输出端连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输出端用于与枢轴固定连接。
进一步的，所述的限位枢轴座为自由限位枢轴座，限位枢轴座包括轴座体，位于轴座体内设置用于和枢轴配合的回转轴承。
进一步的，所述的限位枢轴座为用于限位枢轴转动的限位限位枢轴座，所述的限位枢轴座包括限位枢轴座壳，位于限位枢轴座壳具有用于与枢轴配合的轴道，对应的第一枢轴或者第二枢轴配装在轴孔内，位于对应的第一枢轴或者第二枢轴的末端具有凹槽，与凹槽对应的位于凹槽上方设置铰接在限位轴座壳内的限位弯钩，位于限位弯钩与限位轴座壳的顶壁之间设置碟片弹簧组，位于限位弯钩的末端带有用于嵌合至所述凹槽内的卡块，位于限位弯钩上方具有设置电磁铁。
进一步的，位于限位弯钩背部与电磁铁相对应的设有永久磁铁。
进一步的，限位枢轴座壳下方配装有多个气垫柱。
进一步的，位于轴道入口处配装有推力轴承。
进一步的，主机机架包括通信架板和支臂，所述的通信架板上均设有四个支臂，每个支臂的末端配装有扇形板，位于扇形板下方均设有支腿。
进一步的，升力组件包括无刷电机和螺旋桨，无刷电机通过十字架固定在第二环形圈中心处，螺旋桨配装在无刷电机输出端配装的螺旋桨杆的顶端。
本方面的优点在于：
采用了涡轮蜗杆减速的效能，有效保护舵机，提高舵机寿命，在限位枢轴周向设置多个卡口，可以实现定速定量回转。
对于无人机采用结构改进传统的旋转差量的制动前进方式，采用四轴联合陀螺仪理念全自由度制动效果，在针对不同环境可以实现不同的抵抗效能。
环形凹陷部处的陀螺仪制动机构，采用三维平台理念，在三维移动的基础上增加了轴角摆动的特性，通过轴角可以实现理想化欧拉角变化，自锁特性可以实现定量定角度移动，摒弃了板式结构实现了更低的风阻。
本无人机机构的摆动范围广，可以实现针对快速急停、快速斜飞、垂钓斜飞等特殊要求全维度向量技术动作。
附图说明
图1为本机构的整体结构图。
图2为本机构的驱动枢轴座结构图。
图3为驱动枢轴座正视结构图。
图4为驱动枢轴座与驱动舵机组合结构图。
图5环形凹陷部搭配升力组件结构图。
图6为限位枢轴座结构图。
图7为机构飞行状态姿态示意图。
标号说明：
主机机架1、扇形板部2、升力组件3、第一环形圈4、第二环形圈5。
飞行导向区a；
限位枢轴座a1、驱动枢轴座a2；
限位轴座壳a11、电磁铁a12、限位弯钩a13、弹簧组a14；
固定轴座a21、驱动舵机a22、蜗轮蜗杆减速器a24；
滑移丝杠、限位光杆、无刷电机、舵机；
具体实施方式
以下根据附图1-7对本实用新型做进一步说明：
一种冗余限位低扭全自由度无人机，包括作为用于提供螺旋升力的升力组件3，包括作为结构支撑的主机机架1，主机机架的支臂夹角处形成飞行导向区a；
位于每个飞行导向区处枢接有同心的第一环形圈4，位于第一环形圈内枢接有同心的第二环形圈5，第一环形圈与第二环形圈同轴心设置形成同轴嵌套结构，所述的升力组件固定连接第二环形圈中心处，升力组件的底端位于第二环形圈所在平面的下方；
与每个第一环形圈对应的位于主机机架正交的支臂上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和限位枢轴座，第一环形圈外沿具有的两个相对设置的第一枢轴，两个第一枢轴分别一一对应的配装至所述的支臂上固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
与每个第二环形圈对应的位于的第一环形圈上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和限位枢轴座，第二环形圈外沿具有两个相对设置的第二枢轴，两个第二枢轴分别一一对应的配装至所述的第一环形圈上分别固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
所述的两个第一枢轴的连线与两个第二枢轴的连线正交。
所述的驱动枢轴座包括枢轴座盖板、枢轴座底板，枢轴座底板两侧伸出的侧翼处固定有多个气垫柱，位于枢轴座底板下方固定有驱动电机，驱动电机浮空，枢轴座盖板固定在枢轴座底板上且与驱动电机固定连接，驱动电机的输出端连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输出端用于与枢轴固定连接。
所述的限位枢轴座为自由限位枢轴座，限位枢轴座包括轴座体所述的限位枢轴座用于限位枢轴转动，所述的限位枢轴座包括限位枢轴座壳，位于限位枢轴座壳具有用于与枢轴配合的轴道，位于轴道入口处配装有推力轴承，对应的第一枢轴或者第二枢轴配装在轴孔内，位于对应的第一枢轴或者第二枢轴的末端沿着周向开由多个凹槽，凹槽的间隔角度为5°，位于枢轴正上方上方设置铰接在限位轴座壳内的限位弯钩，位于限位弯钩与限位轴座壳的顶壁之间设置碟片弹簧组，位于限位弯钩的末端带有用于嵌合至所述凹槽内的卡块，位于限位弯钩上方具有设置电磁铁，限位枢轴座壳下方配装有多个气垫柱，位于限位弯钩背部与电磁铁相对应的设有永久磁铁。
主机机架包括通信架板和支臂，所述的通信架板上均设有四个支臂，每个支臂的末端配装有扇形板，位于扇形板下方均设有支腿。
升力组件包括无刷电机和螺旋桨，无刷电机通过十字架固定在第二环形圈中心处，螺旋桨配装在无刷电机输出端配装的螺旋桨杆的顶端。
所述的两个第一枢轴的连线与两个第二枢轴的连线成正交。
电磁铁型号为H3006030吸盘式电磁铁，采用36V供电，常规弱电器件，所述的舵机采用mg995舵机。
本实用新型的运行原理为：
正常状态下，由无刷电机驱动升力，根据指令可以实现不同情况预设模组飞行姿态，
当需要急停时，电磁铁通电，解除限位弯钩对枢轴的限位，驱动舵机带动蜗轮蜗杆减速器进而枢轴进而带动第一环形圈反方向回转，翻转角度恒定，翻转结束后电磁铁断电，保持限位弯钩对枢轴的限位，此时无刷电机提供升力可用于刹车，根据需求调节第一环形圈回转角度可以实现不同的刹车特效。
当需要对整机稳定空中停车时驱动舵机带动第一环形圈，同时，另一组驱动舵机带动第二环形圈，可以带动无刷电机在球面运动实现全向量移动。
Claims (9)
1.一种冗余限位低扭全自由度无人机，包括作为用于提供螺旋升力的升力组件，其特征在于：包括作为结构支撑的主机机架，主机机架的支臂夹角处形成飞行导向区；
位于每个飞行导向区处枢接有同心的第一环形圈，位于第一环形圈内枢接有同心的第二环形圈，第一环形圈与第二环形圈同轴心设置形成同轴嵌套结构，所述的升力组件固定连接第二环形圈中心处，升力组件的底端位于第二环形圈所在平面的下方；
与每个第一环形圈对应的位于主机机架正交的支臂上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和限位枢轴座，第一环形圈外沿具有的两个相对设置的第一枢轴，两个第一枢轴分别一一对应的配装至所述的支臂上固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
与每个第二环形圈对应的位于的第一环形圈上分别固定有用于驱动枢轴回转的驱动枢轴座和限位枢轴座，第二环形圈外沿具有两个相对设置的第二枢轴，两个第二枢轴分别一一对应的配装至所述的第一环形圈上分别固定的驱动枢轴座和限位枢轴座上；
所述的两个第一枢轴的连线与两个第二枢轴的连线正交。
2.根据权利要求1所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：所述的驱动枢轴座包括枢轴座盖板、枢轴座底板，枢轴座底板两侧伸出的侧翼处固定有多个气垫柱，位于枢轴座底板下方固定有驱动电机，驱动电机浮空，枢轴座盖板固定在枢轴座底板上且与驱动电机固定连接，驱动电机的输出端连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输出端用于与枢轴固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：限位枢轴座为自由限位枢轴座，限位枢轴座包括轴座体，位于轴座体内设置用于和枢轴配合的回转轴承。
4.根据权利要求2所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：限位枢轴座用于限位枢轴转动，所述的限位枢轴座包括限位枢轴座壳，限位枢轴座壳具有用于与枢轴配合的轴道，对应的第一枢轴或者第二枢轴配装在限位枢轴座的轴孔内，位于对应的第一枢轴或者第二枢轴的末端具有凹槽，与凹槽对应的位于凹槽上方设置铰接在限位轴座壳内的限位弯钩，位于限位弯钩与限位轴座壳的顶壁之间设置碟片弹簧组，位于限位弯钩的末端带有用于嵌合至所述凹槽内的卡块，位于限位弯钩上方具有设置电磁铁。
5.根据权利要求4所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：位于限位弯钩背部与电磁铁相对应的设有永久磁铁。
6.根据权利要求4所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：限位枢轴座下方配装有多个气垫柱。
7.根据权利要求1所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：位于轴道入口处配装有推力轴承。
8.根据权利要求1所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：主机机架包括通信架板和支臂，所述的通信架板上均设有四个支臂，每个支臂的末端配装有扇形板，位于扇形板下方均设有支腿。
9.根据权利要求1所述的一种冗余限位低扭全自由度无人机，其特征在于：升力组件包括无刷电机和螺旋桨，无刷电机通过十字架固定在第二环形圈中心处，螺旋桨配装在无刷电机输出端配装的螺旋桨杆的顶端。
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