CN217706271U - 一种共轴双桨无人机 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种共轴双桨无人机。该共轴双桨无人机包括壳体、第一桨叶、第一转动电机、第一倾转连接机构和第一倾转控制机构；所述第一转动电机的转轴与所述第一桨叶固定相连，所述第一转动电机能够带动所述第一桨叶转动；所述第一转动电机通过所述第一倾转连接机构设置在所述壳体上，以使得所述第一转动电机能够相对于所述壳体沿两个自由度倾转；所述第一倾转控制机构包括两个倾转控制电机，每个倾转控制电机分别通过连杆机构与所述第一转动电机传动连接，每个倾转控制电机用于控制所述第一转动电机相对于所述壳体沿一个自由度倾转。

Description

一种共轴双桨无人机

技术领域

本说明书涉及无人机技术领域，特别涉及一种共轴双桨无人机。

背景技术

目前，无人机在飞行途中变换航向和姿态主要是通过调整桨叶来实现。常见的方法可以是桨叶的周期变距，即单个桨叶每旋转一周，就变换一次桨距，从而为无人机的机身提供各向动力，以实现航向和飞行姿态的转变。但桨叶周期变距至少存在以下缺陷：其一，在桨叶变距的过程中，总会出现振动，影响机身内的其他组件的工作；其二，驱动桨叶变距的机构非常复杂，零件数量多且加工精度要求高，因此成本较为昂贵；其三，桨叶变距的角度有限，因此在空中产生的推力较小，很难驱动无人机实现高机动性能。

实用新型内容

本说明书实施例之一提供一种共轴双桨无人机，所述共轴双桨无人机包括壳体、第一桨叶、第一转动电机、第一倾转连接机构和第一倾转控制机构；所述第一转动电机的转轴与所述第一桨叶固定相连，所述第一转动电机能够带动所述第一桨叶转动；所述第一转动电机通过所述第一倾转连接机构设置在所述壳体上，以使得所述第一转动电机能够相对于所述壳体沿两个自由度倾转；所述第一倾转控制机构包括两个倾转控制电机，每个倾转控制电机分别通过连杆机构与所述第一转动电机传动连接，每个倾转控制电机用于控制所述第一转动电机相对于所述壳体沿一个自由度倾转。

在一些实施例中，所述第一倾转连接机构包括X轴旋转架和Y轴旋转架；所述X轴旋转架与所述壳体转动相连，所述X轴旋转架能够绕X轴相对于所述壳体转动；所述Y轴旋转架与所述X轴旋转架转动相连，所述Y轴旋转架能够绕Y轴相对于所述X轴旋转架转动；所述第一转动电机与所述Y轴旋转架固定相连。

在一些实施例中，所述连杆机构包括摇臂和连杆，所述摇臂的一端与所述倾转控制电机的输出转轴相连，另一端与所述连杆的一端相连，所述连杆的另一端与所述Y轴旋转架相连。

在一些实施例中，所述共轴双桨无人机还包括控制器，所述控制器能够控制所述两个倾转控制电机的转动方向和转动角度，从而控制所述第一桨叶的旋转平面的倾转方向和倾转角度。

在一些实施例中，所述共轴双桨无人机包括第二桨叶、第二转动电机、第二倾转连接机构和第二倾转控制机构；所述第二转动电机的转轴与所述第二桨叶固定相连，所述第二转动电机能够带动所述第二桨叶转动；所述第二转动电机通过所述第二倾转连接机构设置在所述壳体上，所述第二倾转连接机构用于带动所述第二转动电机相对于所述壳体沿两个自由度倾转；所述第二倾转控制机构包括两个倾转控制电机，每个所述倾转控制电机分别通过连杆机构与所述第二转动电机传动连接，每个所述倾转控制电机用于控制所述第二转动电机相对于所述壳体沿一个自由度倾转。

在一些实施例中，所述第一桨叶设置在所述壳体的上端，所述第二桨叶设置在所述壳体的下端。

在一些实施例中，所述第一桨叶和所述第二桨叶之间的间距大于叶片端部到所述叶片的旋转中心的距离。

在一些实施例中，所述壳体上设有控制器、通信装置和摄像设备安装支架。

在一些实施例中，所述第一转动电机为中空轴电机，所述第一桨叶上方设有通信装置，所述通信装置通过第一连接杆穿过所述中空轴电机与所述壳体连接。

在一些实施例中，所述第二转动电机为中空轴电机，所述第二桨叶下方设有摄像设备安装支架，所述摄像设备安装支架通过第二连接杆与所述壳体连接。

在一些实施例中，所述第一桨叶和所述第二桨叶的倾转方向和/或倾转角度能够独立控制。

通过上述技术方案，本说明书实施例中的共轴双桨无人机通过第一倾转连接机构和第一倾转控制机构，带动第一转动电机和第一桨叶共同相对于壳体倾转，结构简单，操作便捷。由于第一桨叶随第一转动电机整体倾转，转动时不会影响第一桨叶的自身旋转，稳定性强，有效减少倾转对共轴双桨无人机产生的振动。并且，第一桨叶整体倾转后，对共轴双桨无人机的侧向驱动力更大，使共轴双桨无人机更容易变换姿态，实现高机动性能。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机的结构示意图；

图2是根据本说明书另一些实施例所示的共轴双桨无人机的结构示意图；

图3是根据图1的一些实施例所示的共轴双桨无人机的爆炸示意图；

图4是根据图2的一些实施例所示的共轴双桨无人机的爆炸示意图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的爆炸示意图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的组装示意图；

图7是根据本说明书另一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的爆炸示意图；

图8是根据本说明书另一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的组装示意图；

图9是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在悬停状态的简图；

图10是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在第一桨叶和第二桨叶倾转后的简图；

图11是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在整机倾转的简图；

图12是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在平移状态的简图。

其中，附图标记为：1、共轴双桨无人机；10、壳体；110，120、固定架； 111，122、X轴轴承；121、连接法兰；20、第一桨叶；30、第一转动电机；40、第一倾转连接机构；410，440、X轴旋转架；411，441、Y轴轴承；420，450、Y轴旋转架；421、转动部；422、连接部；430，460、托架；431，461、连接耳； 50、第一倾转控制机构；510、倾转控制电机；60、连杆机构；610、摇臂；620、连杆；70、第二桨叶；80、第二转动电机；90、第二倾转连接机构；100、第二倾转控制机构；11、通信装置。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书实施例中的共轴双桨无人机可以是具有两组桨叶的飞行器。该共轴双桨无人机可以应用于航拍、监控巡查、快递配送、灾后救援等多个领域，因此对其灵活性和可靠性等方面具有较高的要求。

图1是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机的结构示意图；

图2是根据本说明书另一些实施例所示的共轴双桨无人机的结构示意图；图3 是根据图1的一些实施例所示的共轴双桨无人机的爆炸示意图；图4是根据图 2的一些实施例所示的共轴双桨无人机的爆炸示意图。

如图1至图4所示，本说明书的一些实施例中的共轴双桨无人机1包括壳体10、第一桨叶20、第一转动电机30、第一倾转连接机构40和第一倾转控制机构50。其中：

在一些实施例中，壳体10可以是无人机的机身的外壳，能够保护无人机的内部组件。在一些实施例中，共轴双桨无人机1的壳体10可以是圆柱状，体型小巧紧凑，可以降低空气阻力。

在一些实施例中，第一转动电机30的转轴与第一桨叶20固定相连，第一转动电机30能够带动第一桨叶20转动；第一桨叶20转动时能够推动空气，使空气产生推动桨叶的反向作用力，从而带动共轴双桨无人机1飞行。在一些实施例中，第一桨叶20可以包括多个叶片，例如三个叶片，多个叶片沿旋转方向等间隔布置。

在一些实施例中，第一转动电机30通过第一倾转连接机构40设置在壳体10上，以使得第一转动电机30能够相对于壳体10沿两个自由度倾转。第一倾转连接机构40相对于壳体10具有两个方向的转动自由度，两个方向之间的夹角范围可以在85°～90°内。在一些实施例中，两个方向相互垂直。

在一些实施例中，第一倾转控制机构50包括两个倾转控制电机510，每个倾转控制电机510分别通过连杆机构60与第一转动电机30传动连接，每个倾转控制电机510用于控制第一转动电机30相对于壳体10沿一个自由度倾转。其中，倾转控制电机510可以是舵机或能够控制转动角度的电机；传动连接可以是倾转控制电机510能够通过连杆机构60等传动件将动力传递到第一倾转连接机构40上的连接方式。

通过上述技术方案，本说明书实施例中的共轴双桨无人机1通过第一倾转连接机构40和第一倾转控制机构50，带动第一转动电机30和第一桨叶20共同相对于壳体10倾转，结构简单，操作便捷。由于第一桨叶20随第一转动电机30整体倾转，转动时不会影响第一桨叶20的自身旋转，稳定性强，有效减少倾转对共轴双桨无人机1产生的振动。并且，第一桨叶20的旋转平面整体倾转后，对共轴双桨无人机1的侧向驱动力更大，使共轴双桨无人机1更容易变换姿态，实现高机动性能。

在下文中将结合图5至图8详细介绍本说明书一些实施例中的第一倾转连接机构40和第一倾转控制机构50的示例性实施例。其中，本说明书提供第一倾转连接机构40和第一倾转控制机构50的两种实施例。

图5是根据本说明书一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的爆炸示意图；图6是根据本说明书一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的组装示意图。

如图5和图6所示，在一些实施例中，第一倾转连接机构40包括X轴旋转架410和Y轴旋转架420，X轴旋转架410与壳体10转动相连，X轴旋转架 410能够绕X轴相对于壳体10转动，X轴旋转架410能够允许第一倾转连接机构40具有沿X轴旋转的自由度；Y轴旋转架420与X轴旋转架410转动相连， Y轴旋转架420能够绕Y轴相对于X轴旋转架410转动，Y轴旋转架420能够允许第一倾转连接机构40具有沿Y轴旋转的自由度。其中，X轴和Y轴可以彼此垂直或大体垂直，大体垂直可以是X轴和Y轴之间的夹角范围在85°～90°内。在一些实施例中，X轴可以指X轴旋转架的旋转轴；Y轴可以指Y轴旋转架的旋转轴。

在一些实施例中，壳体10可以包括固定架110，固定架110固定在壳体 10上，用于承托和安装X轴旋转架410和Y轴旋转架420。在一些实施例中，固定架110可拆卸地设置在壳体10上，例如通过紧固件、焊接、粘接等方式与壳体10固定。X轴旋转架410可以通过固定架110实现与壳体10转动相连。在一些实施例中，固定架110上设置有X轴轴承111，X轴旋转架410通过X 轴轴承111可转动地设置在固定架110上。在一些实施例中，固定架110可以是中空的环形结构，例如矩形环或圆环等，X轴旋转架410可转动地设置在固定架110的内部。

在一些实施例中，X轴旋转架410上设置有Y轴轴承411，Y轴旋转架 420通过Y轴轴承411可转动地设置在固定架110上。在一些实施例中，Y轴旋转架420包括转动部421和连接部422。其中，转动部421通过Y轴轴承411 与X轴旋转架410可转动地连接，X轴旋转架410的中心形成有容纳转动部421 的容纳孔，转动部421通过Y轴轴承411可转动地固定在该容纳孔中；连接部 422构造为板状，能够与第一转动电机30固定相连。

在一些实施例中，连杆机构60包括摇臂610和连杆620，摇臂610的一端与倾转控制电机510的输出转轴相连，另一端与连杆620的一端相连，连杆 620的另一端与Y轴旋转架420相连。倾转控制电机510转动带动摇臂610转动，摇臂610转动带动连杆620移动，连杆620移动带动Y轴旋转架420倾转，从而带动第一转动电机30和第一桨叶20的旋转平面倾转。

在一些实施例中，连杆620的一端与倾转控制电机510的输出转轴相连，另一端可以与第一转动电机30相连。倾转控制电机510转动带动摇臂610转动，摇臂610转动带动连杆620移动，连杆620移动带动第一转动电机30和第一桨叶20倾转。

在一些实施例中，第一倾转连接机构40还可以包括托架430，托架430 与Y轴旋转架420的连接部422相连，托架430上设置有呈90°布置的连接耳431，该连接耳431分别通过连杆机构60与两个倾转控制电机510相连。当倾转控制电机510致动时，托架430能够带动Y轴旋转架420倾转。

图7是根据本说明书另一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的爆炸示意图；图8是根据本说明书另一些实施例所示的第一倾转连接机构和第一倾转控制机构的组装示意图。其中，第一倾转连接机构40的主要结构与图5和图6所示的主要结构类似，仅在结构形态上进行了变型。

如图7和图8所示，在一些实施例中，第一倾转连接机构40包括X轴旋转架440和Y轴旋转架450，X轴旋转架440与壳体10转动相连，X轴旋转架 440能够绕X轴相对于壳体10转动，X轴旋转架440能够允许第一倾转连接机构40具有沿X轴的自由度；Y轴旋转架450与X轴旋转架440转动相连，Y轴旋转架450能够绕Y轴相对于X轴旋转架440转动，Y轴旋转架450能够允许第一倾转连接机构40具有沿Y轴的自由度。其中，X轴和Y轴可以彼此垂直或大体垂直，大体垂直可以是X轴和Y轴之间的夹角范围可以在85°～90°内。

在一些实施例中，壳体10可以包括固定架120，固定架120固定在壳体 10上，用于承托和安装X轴旋转架440和Y轴旋转架450。在一些实施例中，固定架120可拆卸地设置在壳体10上，例如通过紧固件、焊接、粘接等方式与壳体10固定。在一些实施例中，固定架120可以是中空柱状结构，固定架120 的两端分别设置有连接法兰121，固定架120的一端的连接法兰121用于通过紧固件与壳体10连接，另一端的连接法兰121用于固定共轴双桨无人机1的其他组件，例如下文提及的通信装置11。固定架120的中部设置有用于容纳X轴旋转架440的容纳空间以及设置在该容纳空间的侧壁上的X轴轴承122，X轴旋转架440可转动地设置在固定架120的容纳空间中。

在一些实施例中，X轴旋转架440上设置有Y轴轴承441，Y轴旋转架 450通过Y轴轴承441可转动地设置在X轴旋转架440上。在一些实施例中， Y轴旋转架450形成为环状结构，并且通过Y轴轴承441可转动地套设在X轴旋转架440的外侧。

在一些实施例中，连杆机构60包括摇臂610和连杆620，摇臂610的一端与倾转控制电机510的输出转轴相连，另一端与连杆620的一端相连，连杆 620的另一端与Y轴旋转架450相连。倾转控制电机510转动带动摇臂610转动，摇臂610转动带动连杆620移动，连杆620移动带动Y轴旋转架450倾转，从而带动第一转动电机30和第一桨叶20倾转。

在一些实施例中，第一倾转连接机构40还可以包括托架460，托架460 与Y轴旋转架450的连接部相连。在一些实施例中，托架460构造为圆环状，用于与Y轴旋转架450的周缘固定连接。在一些实施例中，托架460上设置有呈90°布置的连接耳461，该连接耳461分别通过连杆机构60与两个倾转控制电机510相连。当倾转控制电机510致动时，托架460能够带动Y轴旋转架450 倾转。

根据上述第一倾转连接机构40的两种示例性实施例，当倾转控制电机510 致动时，X轴旋转架410允许Y轴旋转架420具有沿X轴方向旋转的自由度， Y轴旋转架420允许第一转动电机30具有沿Y轴方向旋转的自由度。当两个倾转控制电机510同时致动时，第一转动电机30在X轴旋转架410和Y轴旋转架420的作用下，同时具有沿X轴方向旋转和沿Y轴方向旋转的自由度，两个方向叠加后可以实现Y轴旋转架420朝向任意方向倾转，从而带动第一转动电机30朝向任意方向倾转，提高共轴双桨无人机1换向的灵活性。

通过第一倾转连接机构40，可以使第一转动电机30绕共轴双桨无人机的中轴线在一定锥度范围内任意角度运动。在一些实施例中，第一转动电机30转动的最大锥角范围可以是90°～150°之间。

在一些实施例中，共轴双桨无人机1还包括控制器，控制器能够控制两个倾转控制电机510的转动方向和转动角度，从而控制第一桨叶20的倾转方向和倾转角度。在一些实施例中，通过倾转控制电机510的正转或反转，可以控制 Y轴旋转架420与连接机构连接的一侧向上倾转或向下倾转，从而控制第一桨叶20的倾转方向。在一些实施例中，控制器可以设置在壳体10内部，并与两个倾转控制电机510信号相连。

在一些实施例中，如图1和图2所示，共轴双桨无人机1包括第二桨叶 70、第二转动电机80、第二倾转连接机构90和第二倾转控制机构100；其中，第二桨叶70、第二转动电机80、第二倾转连接机构90和第二倾转控制机构100 的结构特征和连接关系与第一桨叶20、第一转动电机30、第一倾转连接机构40 和第一倾转控制机构50类似，具体可以参见图1至图4及其相关描述。

在一些实施例中，第二转动电机80的转轴与第二桨叶70固定相连，第二转动电机80能够带动第二桨叶70转动；第二桨叶70转动时能够推动空气，使空气产生推动桨叶的反向作用力，从而带动共轴双桨无人机1飞行。在一些实施例中，第二桨叶70可以包括多个叶片，例如三个叶片，多个叶片沿旋转方向等间隔布置。

在一些实施例中，第二转动电机80通过第二倾转连接机构90设置在壳体10上，第二倾转连接机构90用于带动第二转动电机80相对于壳体10沿两个自由度倾转；第一倾转连接机构40相对于壳体10具有两个方向的转动自由度，两个方向之间的夹角范围可以在85°～90°内。

在一些实施例中，第二倾转控制机构100包括两个倾转控制电机510，每个倾转控制电机510分别通过连杆机构60与第二转动电机80传动连接，每个倾转控制电机510用于控制第二转动电机80相对于壳体10沿一个自由度倾转。

根据上述共轴双桨无人机1的结构，在共轴双桨无人机1上设置第一桨叶20和第二桨叶70，飞行时第一桨叶20和第二桨叶70的旋转方向彼此相反，使其在壳体10上产生扭矩相互抵消，提高了飞行的稳定性。此外，通过第一倾转控制机构50控制第一桨叶20的旋转平面倾转，同时通过第二倾转控制机构 100控制第二桨叶70的旋转平面倾转，两者配合使得共轴双桨无人机1具有更大的推动力，以及更灵活的改变航向和飞行姿态。

如图1所示，在一些实施例中，第一桨叶20设置在壳体10的上端，第二桨叶70设置在壳体10的下端，从而使得第一桨叶20产生的推动力作用于壳体10的上端，第二桨叶70产生的推动力作用于壳体10的下端，在改变飞行姿态时可以对壳体10产生较大的控制力矩，便于对无人机进行控制。

如图2所示，在一些实施例中，第一桨叶20也可以与壳体10的上端间隔设置，例如第一桨叶20的上方可以设置通信装置11等组件。第二桨叶70也可以与壳体10的下端间隔设置，例如第二桨叶70的下方可以设置支脚等组件。

在一些实施例中，第一桨叶20和第二桨叶70之间的间距大于叶片端部到叶片的旋转中心的距离，以减小第一桨叶20和第二桨叶70产生的气流之间的相互影响。其中，第一桨叶20和第二桨叶70之间的间距可以是第一桨叶20 的旋转中心点到第二桨叶70的旋转中心点之间的间距；叶片端部可以是叶片远离旋转中心的端部。

在一些实施例中，壳体10上设有控制器、通信装置11和摄像设备安装支架(图中未示出)。在一些实施例中，控制器和通信装置11可以设置在壳体 10的内部。在一些实施例中，摄像设备安装支架的至少部分可以设置在壳体10 的外表面，方便安装摄像设备后对外界进行拍摄。

在一些实施例中，控制器可以与四个倾转控制电机510信号相连，用于控制倾转控制电机510的转动方向和转动角度。在一些实施例中，控制器还可以与第一转动电机30和第二转动电机80信号相连，用于控制第一桨叶20和第二桨叶70的旋转速度。

在一些实施例中，通信装置11可以是无线信号发射器，用于与其他设备 (如地面控制端、其他无人机的通信装置、信号塔、信号卫星等)进行信号交互。例如，地面控制端可以与通信装置11进行信号交互从而对共轴双桨无人机1进行远程控制。

如图4和图7所示，在一些实施例中，第一转动电机30为中空轴电机，第一桨叶20上方设有通信装置11，通信装置11通过第一连接杆穿过中空轴电机与壳体10连接，将通信装置11设置在第一桨叶20的上方可以避免信号干扰。在一些实施例中，第一桨叶20上方还可以设置其他组件，例如控制器、摄像设备安装支架、导航系统等。

在一些实施例中，第一桨叶20的上方设置有飞控硬件舱，飞控硬件舱与固定架120的连接法兰121固定相连。通信装置11、控制器、摄像设备安装支架、导航系统等组件中的至少一个可以设置在飞控硬件舱内。在一些实施例中，第一桨叶20和第二桨叶70之间设置有主舱，电源、配平载荷、控制器、摄像设备安装支架、导航系统等组件中的至少一个可以设置在主舱内。

在一些实施例中，第一连接杆可以是穿设在固定架120的内部的杆件。在一些实施例中，连接杆可以与固定架120一体成型或者是固定架120的一部分，以提高稳定性。

在一些实施例中，第二转动电机80为中空轴电机，第二桨叶70下方设有摄像设备安装支架，摄像设备安装支架通过第二连接杆与壳体10连接。将摄像设备安装支架设置在第二桨叶70的下方，有利于拍摄地面景象，防止第二桨叶70遮挡拍摄从而影响画面质量。

在一些实施例中，第一转动电机30为中空轴电机，第一倾转连接机构40 设置在第一转动电机30的内部，使整体结构更紧凑。在一些实施例中，第二转动电机80为中空轴电机，第二倾转连接机构90设置在第二转动电机80的内部，使结构更紧凑。

在一些实施例中，第一转动电机30和第二转动电机80可以是实心电机，第一倾转机构设置在第一转动电机30的外部，第二倾转机构设置在第二转动电机80的外部。

在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面相对于壳体10的倾转方向和/或倾转角度能够独立控制。在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面的倾转方向与第二桨叶70的旋转平面的倾转方向可以不同，也可以相同。在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面的倾转角度和第二桨叶 70的旋转平面的倾转角度可以相同，也可以不同。通过单独控制第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面相对于壳体10的倾转角度和倾转方向，可以灵活调整共轴双桨无人机1的飞行方向和飞行姿态。

图9是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在悬停状态的简图；图10是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在第一桨叶和第二桨叶倾转后的简图；图11是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在整机倾转的简图；图12是根据本说明书一些实施例所示的共轴双桨无人机在平移状态的简图。

在一些实施例中，共轴双桨无人机1包括壳体10和设置在壳体10上的第一桨叶20和第二桨叶70，第一桨叶20和第二桨叶70能够分别相对于壳体 10实现两个自由度的倾转；控制方法包括：控制第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面相对于壳体10的倾转方向和/或倾转角度不同。第一桨叶20 和第二桨叶70的旋转平面是指叶片旋转一周所经过的空间平面。

在一些实施例中，共轴双桨无人机1的控制器能够分别控制第一倾转控制机构50和第二倾转控制机构100。第一倾转控制机构50能够控制第一桨叶 20的旋转平面相对于壳体10的倾转方向和倾转角度，第二倾转控制机构100能够控制第二桨叶70的旋转平面相对于壳体10的倾转方向和倾转角度。

通过控制第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面相对于壳体 10的倾转方向和/或倾转角度不同，可以使共轴双桨无人机1的整机产生倾转，从而调整飞行方向和姿态，灵活性强。

在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面相对于机身的中轴线呈不同角度倾转时，机身可以具有不同的控制力矩。其中，机身可以是共轴双桨无人机1除了第一桨叶20和第二桨叶70之外的其他组件的总称。在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面垂直于机身的中轴线布置时，第一桨叶20和第二桨叶70沿机身的中轴线产生空气推力，此时机身无倾转力矩产生，可以保持共轴双桨无人机1处于悬停状态和沿预设方向飞行的状态。在一些实施例中，第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面与机身的中轴线的夹角小于90°时，且第一桨叶20的旋转平面和第二桨叶70的旋转平面与机身的中轴线的夹角不相等时，第一桨叶20和第二桨叶70产生的空气推力与机身的中轴线成角度布置，以形成推动机身倾转的倾转力矩，此时共轴双桨无人机1可以转向或变换飞行姿态。

如图9至图12所示，在一些实施例中，当控制共轴双桨无人机1朝第一方向(图示中的箭头所示的方向)飞行时，控制方法包括：控制第一桨叶20的旋转平面朝向第一方向倾转，并控制第二桨叶70的旋转平面朝向第一方向的相反方向倾转。其中，第一桨叶20的旋转平面朝向第一方向倾转可以是叶片在第一方向上向下倾斜；第二桨叶70的旋转平面朝向第一方向相反的方向倾转，可以是叶片在与第一方向相反的方向上向下倾斜。

在一些实施例中，控制共轴双桨无人机1朝向第一方向飞行的过程具体如下：

首先，如图9所示，共轴双桨无人机1在悬停状态，此时机身沿竖直方向布置，第一桨叶20和第二桨叶70垂直于机身的中轴线。接着，如图10所示，控制第一桨叶20的旋转平面朝向第一方向倾转，使第一桨叶20对机身的上部产生朝向第一方向的推力。控制第二桨叶70的旋转平面朝向第一方向相反的方向倾转，使第二桨叶70对机身的下部产生朝向与第一方向相反的方向的推力。如图11所示，第一桨叶20产生的推力和第二桨叶70产生的推力使得机身朝向第一方向倾转。如图12所示，在共轴双桨无人机1倾转完成后，控制第一桨叶 20恢复至与机身的中轴线垂直的位置，同时控制第二桨叶70恢复至与机身的中轴线垂直的位置，此时机身相对于竖直方向倾斜布置，第一桨叶20和第二桨叶 70能够产生沿第一方向的推力，驱动共轴双桨无人机1沿第一方向飞行。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本说明书实施例中的共轴双桨无人机通过第一倾转连接机构和第一倾转控制机构，使第一转动电机带动第一桨叶相对于壳体倾转，结构简单，操作便捷。由于第一桨叶随第一转动电机整体倾转，转动时不会影响第一桨叶的自身旋转，稳定性强，有效减少倾转对共轴双桨无人机产生的振动。并且，第一桨叶整体倾转后，对共轴双桨无人机的侧向驱动力更大，使共轴双桨无人机更容易变换姿态，实现高机动性能； (2)第一转动电机在X轴旋转架和Y轴旋转架的作用下，同时具有沿X轴方向和沿Y轴方向的自由度，从而带动第一转动电机朝向任意方向倾转，提高共轴双桨无人机换向的灵活性；(3)在共轴双桨无人机上设置第一桨叶和第二桨叶，飞行时第一桨叶和第二桨叶的旋转方向彼此相反，使其在壳体上产生扭矩相互抵消，提高了飞行的稳定性。此外，通过第一倾转控制机构控制第一桨叶倾转，同时通过第二倾转控制机构控制第二桨叶倾转，两者配合使得共轴双桨无人机具有更大的推动力，以及更灵活的改变航向和飞行姿态；(4)通过控制第一桨叶的旋转平面和第二桨叶的旋转平面相对于壳体的倾转方向和/或倾转角度不同，可以使共轴双桨无人机的整机产生倾转，从而调整飞行方向和姿态，灵活性强。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (11)

1.一种共轴双桨无人机，其特征在于，所述共轴双桨无人机包括壳体、第一桨叶、第一转动电机、第一倾转连接机构和第一倾转控制机构；

所述第一转动电机的转轴与所述第一桨叶固定相连，所述第一转动电机能够带动所述第一桨叶转动；

所述第一转动电机通过所述第一倾转连接机构设置在所述壳体上，以使得所述第一转动电机能够相对于所述壳体沿两个自由度倾转；

所述第一倾转控制机构包括两个倾转控制电机，每个倾转控制电机分别通过连杆机构与所述第一转动电机传动连接，每个倾转控制电机用于控制所述第一转动电机相对于所述壳体沿一个自由度倾转。

2.如权利要求1所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一倾转连接机构包括X轴旋转架和Y轴旋转架；

所述X轴旋转架与所述壳体转动相连，所述X轴旋转架能够绕X轴相对于所述壳体转动；

所述Y轴旋转架与所述X轴旋转架转动相连，所述Y轴旋转架能够绕Y轴相对于所述X轴旋转架转动；

所述第一转动电机与所述Y轴旋转架固定相连。

3.如权利要求2所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述连杆机构包括摇臂和连杆，所述摇臂的一端与所述倾转控制电机的输出转轴相连，另一端与所述连杆的一端相连，所述连杆的另一端与所述Y轴旋转架相连。

4.如权利要求1所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述共轴双桨无人机还包括控制器，所述控制器能够控制所述两个倾转控制电机的转动方向和转动角度，从而控制所述第一桨叶的旋转平面的倾转方向和倾转角度。

5.如权利要求1所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述共轴双桨无人机包括第二桨叶、第二转动电机、第二倾转连接机构和第二倾转控制机构；

所述第二转动电机的转轴与所述第二桨叶固定相连，所述第二转动电机能够带动所述第二桨叶转动；

所述第二转动电机通过所述第二倾转连接机构设置在所述壳体上，所述第二倾转连接机构用于带动所述第二转动电机相对于所述壳体沿两个自由度倾转；

所述第二倾转控制机构包括两个倾转控制电机，每个所述倾转控制电机分别通过连杆机构与所述第二转动电机传动连接，每个所述倾转控制电机用于控制所述第二转动电机相对于所述壳体沿一个自由度倾转。

6.如权利要求5所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一桨叶设置在所述壳体的上端，所述第二桨叶设置在所述壳体的下端。

7.如权利要求6所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一桨叶和所述第二桨叶之间的间距大于叶片端部到所述叶片的旋转中心的距离。

8.如权利要求6所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述壳体上设有控制器、通信装置和摄像设备安装支架。

9.如权利要求6所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一转动电机为中空轴电机，所述第一桨叶上方设有通信装置，所述通信装置通过第一连接杆穿过所述中空轴电机与所述壳体连接。

10.如权利要求6所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第二转动电机为中空轴电机，所述第二桨叶下方设有摄像设备安装支架，所述摄像设备安装支架通过第二连接杆与所述壳体连接。

11.如权利要求5所述的共轴双桨无人机，其特征在于，所述第一桨叶和所述第二桨叶的倾转方向和/或倾转角度能够独立控制。

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