一種分布式獨(dú)立控制多旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到一種旋翼飛行器，尤其涉及到一種分布式獨(dú)立控制多旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代航空事業(yè)的飛速發(fā)展和我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，無人飛行器也在現(xiàn)代高科技條件下快速發(fā)展。無人飛行器一般分為固定翼式、撲翼式和旋翼式三種，事實(shí)上，旋翼飛行器已經(jīng)形成了一條廣泛的商業(yè)鏈，用到最廣泛的無疑是四旋翼飛行器，但四旋翼飛行器也有許多不足之處，從而衍生出許多改進(jìn)型的旋翼飛行器。
[0003]旋翼飛行器與普通固定翼飛行器相比有許多的優(yōu)勢，比如機(jī)動靈活性強(qiáng)、可懸?？纱怪逼鸾?、易控制等，但其左右偏航的操縱是通過改變旋翼轉(zhuǎn)速大小來控制的，這樣轉(zhuǎn)速大的旋翼勢必會使機(jī)身產(chǎn)生一個傾斜的力矩，這個力矩會使機(jī)身往旋翼速度小的方向傾斜，經(jīng)常性的控制方向意味著需要經(jīng)常性的傾斜機(jī)身。經(jīng)常性的更換傾斜平面對于需要在正常巡航狀態(tài)下平面拍攝的無人機(jī)來說并不能使其達(dá)到很高的拍攝要求；其次，常規(guī)四旋翼機(jī)沒有較大的巡航速度，因?yàn)樗难埠剿俣葋碓从谛韨?cè)傾或迎角的一個水平分力。所以，基于此本論文提出一種旋翼和機(jī)械相結(jié)合的控制方式解決上述問題，通過在常規(guī)四旋翼的基礎(chǔ)上加上前旋翼和后旋翼可以使飛行器具有前進(jìn)方向的動力，前旋翼和四個主旋翼通過徑向力臂連接于控制面板，控制面板下面加工有齒輪機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)體裝置內(nèi)的電機(jī)帶動齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動從而帶動控制面板轉(zhuǎn)動，控制面板通過徑向力臂帶動前、后旋翼和四個主旋翼同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動，控制面板、徑向力臂、四個主旋翼、前旋翼、后旋翼是作為一個剛體結(jié)構(gòu)繞飛行器中心線轉(zhuǎn)動的，由于飛行器的前進(jìn)方向完全由前旋翼決定故可通過控制前、后旋翼的方向來控制整架飛行器的方向。其次主旋翼兩兩旋翼的旋向相反可中和飛行器的總力矩，前旋翼和后旋翼旋向的相反可中和飛行器在水平方向的力矩。該飛行器是基于四旋翼飛行器和螺旋槳飛機(jī)的基礎(chǔ)上來改進(jìn)的，但卻有四旋翼飛行器和螺旋槳飛機(jī)無法比擬的優(yōu)勢。
[0004]中國專利授權(quán)公告號為CN 203005746 U公開了一種復(fù)合式多旋翼飛行器，雖然采用了主副旋翼的力矩中和布局方式，但其航向的改變依然是通過改變旋翼速度大小來控制的，其機(jī)身依然需要側(cè)傾。
[0005]中國專利授權(quán)公告號為CN 203094441 U公開了一種改進(jìn)型四旋翼飛行器，其驅(qū)動方式與常規(guī)四旋翼飛行器并無本質(zhì)區(qū)別，沒有安裝前旋翼和蝶形轉(zhuǎn)盤，更無機(jī)械驅(qū)動的方式，依然需要側(cè)傾機(jī)身。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種分布式獨(dú)立控制多旋翼飛行器，為了克服常規(guī)四旋翼機(jī)抗風(fēng)能力不夠強(qiáng)，前飛巡航速度不夠快，在改變航向時需要通過傾斜機(jī)身產(chǎn)生一個側(cè)傾的分力來控制方向和航速而設(shè)計的；經(jīng)常性的傾斜機(jī)身會使航拍飛行器拍攝的畫面不清晰產(chǎn)生晃動，本實(shí)用新型不需要通過側(cè)傾機(jī)身來提高前飛時的巡航速度也不需通過側(cè)傾機(jī)身來改變航向，只需機(jī)械的轉(zhuǎn)動控制面板來控制前旋翼和后旋翼的方向，使機(jī)身永遠(yuǎn)處于水平的飛行狀態(tài)下。
[0007]本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種分布式獨(dú)立控制多旋翼飛行器，主要包括四個主旋翼，前旋翼，后旋翼，蝶形機(jī)身，電機(jī)馬達(dá)裝置，徑向力臂，控制面板，機(jī)體裝置，連桿，連接塊，銷和安裝在機(jī)體裝置內(nèi)部的齒輪傳動機(jī)構(gòu)；其特征在于:所述機(jī)體裝置通過連桿連接于連接塊，連接塊焊接在蝶形機(jī)身上，從而連桿和機(jī)體裝置為一整體的剛體結(jié)構(gòu)，機(jī)體裝置位于控制面板的正下方使飛行器的重心為飛行器的幾何中心；所述控制面板圓周分布設(shè)有六個徑向力臂，其中有四個徑向力臂均勻分布在控制面板的圓周面內(nèi)，另外兩個徑向力臂分布在四個徑向力臂的對角線上，六個徑向力臂連接六個電機(jī)馬達(dá)裝置，六個電機(jī)馬達(dá)裝置分別連接四個主翼和一個前旋翼以及一個后旋翼；前旋翼和后旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反；控制前旋翼的方向就可以控制整架飛行器的方向。
[0008]進(jìn)一步的，所述蝶形機(jī)身中間開有凹槽，凹槽的底部涂有一些滑油，凹槽里面安裝有六個電機(jī)馬達(dá)裝置，電機(jī)馬達(dá)裝置的直徑等于凹槽的寬度，使電機(jī)馬達(dá)裝置可在凹槽圓周內(nèi)滑動。所述蝶形機(jī)身的側(cè)向圓周內(nèi)開有一條繞機(jī)身一周的環(huán)形縫隙，環(huán)形縫隙內(nèi)嵌套有六個銷，使銷的直徑等于環(huán)形縫隙的高度，銷是在電機(jī)馬達(dá)裝置上加工出來的一個突起結(jié)構(gòu)，所以銷和電機(jī)馬達(dá)裝置為一個剛體結(jié)構(gòu)，銷可在環(huán)形縫隙內(nèi)做圓周滑動，通過銷的作用可使電機(jī)馬達(dá)裝置嵌套于蝶形機(jī)身的凹槽內(nèi)使其只有沿周向滑動的一個自由度。所述蝶形機(jī)身可通過連接塊和連桿連接于機(jī)體裝置，使其成為一個剛體結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步的，所述控制面板圓周分布有六個徑向力臂，四個主旋翼的徑向力臂均布在控制面板的圓周，前旋翼和后旋翼的徑向力臂分布在四個主旋翼徑向力臂的對角線上，控制面板底部加工有一斜錐齒輪，該斜錐齒輪是用銑刀銑削出來的，在與斜錐齒輪軸線垂直的方向安裝有兩個連接齒輪，連接齒輪與斜錐齒輪相嚙合用于驅(qū)動斜錐齒輪的轉(zhuǎn)動，在連接齒輪下方嚙合有一主驅(qū)動齒輪，主驅(qū)動齒輪由安裝于機(jī)體裝置內(nèi)部的電機(jī)帶動，通過連接齒輪帶動斜錐齒輪一起轉(zhuǎn)動，從而使控制面板可在機(jī)體裝置上360度自由旋轉(zhuǎn)，所述各個齒輪機(jī)構(gòu)都位于機(jī)體裝置內(nèi)部。
[0010]進(jìn)一步的，所述四個主旋翼對角線上的兩旋翼旋向相同，兩不同對角線上的旋翼旋向相反，四個主旋翼的旋轉(zhuǎn)平面平行于水平地面；所述前旋翼和后旋翼位于體同一對角線上且其旋向相反，前旋翼和后旋翼的旋轉(zhuǎn)平面與主旋翼的旋轉(zhuǎn)平面垂直，前旋翼和后旋翼都提供飛行器向前飛行的動力，前旋翼提供拉力后旋翼提供推力。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:不需要通過控制四旋翼轉(zhuǎn)速的大小來使飛行器產(chǎn)生側(cè)傾從而達(dá)到改變方向和提高巡航速度的目地，只需機(jī)械的轉(zhuǎn)動控制面板來控制前旋翼和后旋翼的方向，使機(jī)身永遠(yuǎn)處于水平的飛行狀態(tài)下，采用了旋翼與機(jī)械相結(jié)合的控制方式，可使飛行器轉(zhuǎn)彎時機(jī)身不會側(cè)傾；其次，該飛行器蝶形機(jī)身的設(shè)計使飛行器的重心降低使飛行器具有一定的抗風(fēng)性能，且其蝶形機(jī)身的設(shè)計免去了起落架的使用，機(jī)身較大的受力面積使飛行器降落更加平穩(wěn)。解決了的技術(shù)問題是蝶形機(jī)身的設(shè)計、齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計、控制面板和機(jī)體裝置的配合以及轉(zhuǎn)動時各旋翼之間的氣流干擾問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型飛行器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型飛行器總體結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型飛行器總體結(jié)構(gòu)左視示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型飛行器總體結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型蝶形機(jī)身內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電機(jī)馬達(dá)裝置嵌套示意圖。
[0017]圖6為本實(shí)用新型飛行器各旋翼示意圖。
[0018]圖7為本實(shí)用新型控制面板齒輪傳動機(jī)構(gòu)示意圖。
[0019]圖8為本實(shí)用新型飛行器抗風(fēng)性能原理圖。
[0020]圖中各標(biāo)記的名稱為:1、2、3、4主旋翼；5前旋翼；6后旋翼；7控制面板；8蝶形機(jī)身；9機(jī)體裝置；10連桿；11電機(jī)馬達(dá)裝置；12主旋翼徑向力臂；13連接塊；14銷；15凹槽；16環(huán)形縫隙；17后旋翼徑向力臂；18前旋翼徑向力臂；19、20、21主旋翼徑向力臂；22斜錐齒輪；23、24連接齒輪；25主驅(qū)動齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，該飛行器的整體結(jié)構(gòu)包過主旋翼1、2、3、4，前旋翼5，后旋翼6，控制面板7，蝶形機(jī)身8，機(jī)體裝置9，連桿10，電機(jī)馬達(dá)裝置11，徑向力臂12，連接塊13，銷14，環(huán)形縫隙15，凹槽16，以及安裝在機(jī)體裝置內(nèi)部的齒輪傳動機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是，所述機(jī)體裝置9通過連桿10連接于連接塊13，連接塊焊接在蝶形機(jī)身8上，使機(jī)體裝置、連桿、連接塊、蝶形機(jī)身為一剛體結(jié)構(gòu)，機(jī)體裝置9位于控制面板7的正下方從而使飛行器的重心為飛行器的幾何中心；
[0023]蝶形機(jī)身的重量要大于各旋翼的重量使飛行器的重心較低，較低的重心具有一定的穩(wěn)定性，從而使使飛行器具有一定抗風(fēng)性能和力矩自復(fù)能力(其抗風(fēng)性能和力矩自復(fù)能力如下圖6所示)，蝶形機(jī)身較大的底部受力面積可使飛行器較平穩(wěn)的降落在地面上可直接作為飛行器的起落架使用；所述控制面板7可在機(jī)體裝置9上繞自身的軸線自轉(zhuǎn)；所述前旋翼5和后旋翼6分別布置在主旋翼I和2，主旋翼3和4之間的對角線上，前旋翼5和后旋翼6類似于螺旋槳式飛機(jī)的前螺旋槳產(chǎn)生向前的拉力，所以控制前旋翼和后旋翼的方向就可以控制整架飛行器的方向。
[0024]如圖2所示，為本實(shí)用新型飛行器總體結(jié)構(gòu)主