一种柔性机臂及使用其的飞行器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种柔性机臂及使用其的飞行器，属于飞行器设计领域。柔性机臂包括固定端、若干根梁以及可动端，所述固定端用于将柔性机臂固定于其它物体上，所述梁的一端连接于所述固定端上，所述可动端连接于所述梁的另一端；所述梁在力和力矩的作用下可以发生变形，所述梁的变形组合到一起带动所述可动端发生自适应倾转。本发明专利技术另一方面提供了一种使用该柔性机臂的飞行器。该柔性机臂的飞行器。该柔性机臂的飞行器。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性机臂及使用其的飞行器


[0001]本技术属于飞行器设计领域，具体地，涉及一种柔性机臂及使用其的飞行器。

技术介绍

[0002]近年来，无人机行业发展迅速，无人机在民事、军事领域的应用越来越多，发挥着越来越大的作用。多旋翼飞行器作为无人机设计的热点之一，具有结构简单、机动性好等特点，拥有着广阔的市场前景，近年来发展尤为迅猛。
[0003]多旋翼飞行器作为一种不稳定飞行器，其设计的一大原则解决好力矩的平衡和控制问题，其中俯仰和滚转方向的力矩是控制的重点，决定了飞行器任务能否实现。而偏航问题则是控制的难点，直接影响飞行器的安全性。目前绝大多数的多旋翼飞行器，如常规的四旋翼、六旋翼都是通过各个电机的差速来实现对力矩的控制，各个方向的力矩控制耦合在一起。这类飞行器对于旋翼的布局有一定的要求。少部分飞行器，如带舵机的三旋翼飞行器通过舵机带动旋翼的倾转实现偏航控制，但仍空间位置自由度存在耦合。这些耦合占用了飞行器的控制资源，使飞行器的性能无法充分的发挥。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种柔性机臂，使连接在其上的物体能够发生自适应倾转，具有一定的控制能力。
[0005]本技术的另一个目的在于提供一种使用该柔性机臂的飞行器，使用该柔性机臂来代替飞行器的部分控制，从而实现飞行器的简化，充分发挥飞行器的性能。
[0006]本技术提供的一种柔性机臂，其特征在于，当受到力和力矩的作用时，能够发生自适应扭转。
[0007]本技术提供的一种柔性机臂，包括固定端、若干根梁以及可动端。
[0008]所述固定端用于将柔性机臂固定在其它物体上，所述梁的一端连接于所述固定端上，所述可动端连接于所述梁的另一端。
[0009]所述若干根梁一端的位置受所述固定端的约束。
[0010]所述若干根梁另一端的相对位置受所述可动端的约束。
[0011]所述梁与所述固定端的连接方式为转动副或者固定副，或者介于两者之间。
[0012]所述梁与所述可动端的连接方式为转动副或者固定副，或者介于两者之间。
[0013]所述梁的数量大于等于二。
[0014]所述梁，其特征在于，全部或部分由柔性材料制成。
[0015]所述梁，其特征在于，在受到力或者力矩的作用时会发生变形，变形程度与梁材料的柔性程度有关。
[0016]所述可动端，可以用于搭载旋翼或者其他结构。
[0017]所述可动端受到力和力矩时，会传递到梁上，使梁发生变形。
[0018]本技术提供的一种柔性机臂，其特征在于，不同梁之间发生的变形，在固定端
和可动端的约束下，组合到一起可以带动所述可动端发生倾转。
[0019]所述梁，其特征在于，在受到力或者力矩的作用时会发生变形，变形程度随着力和力矩的变化而变化。
[0020]本技术提供的一种柔性机臂，其特征在于，当所述可动端受到的力和力矩的发生变化时，所述梁的变形会发生变化，所述可动端的倾转程度也会随着发生变化。
[0021]作为本技术可选的方案，所述可动端可以设计为可开合机构，其特征在于，其状态包括闭合状态与打开状态。
[0022]所述可动端在打开状态，可以与所述梁分离，并调整所述可动端与所述梁之间的相对位置。
[0023]本技术另一方面提出一种使用所述柔性机臂的飞行器。
[0024]为实现上述目的，本技术提供的一个技术方案是：
[0025]一种使用所述柔性机臂的飞行器，包括机身、机臂和旋翼。
[0026]所述机臂分布在机身外围，与机身固定连接；所述旋翼连接于机臂的另一端。
[0027]所述旋翼位置高于所述机臂的位置。
[0028]所述机臂的数量大于等于三，所述旋翼的数量与机臂相同。
[0029]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所述旋翼的力和力矩会传递到机臂上，使机臂发生变形。
[0030]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所述机臂受力发生变形扭转后，发生自适应偏转，带动所述旋翼发生倾转，从而产生水平分力。
[0031]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所有旋翼的水平分力互相叠加后，能形成一个与旋翼力矩方向相反的反方向力矩，可以抵消旋翼旋转产生的扭矩。
[0032]所述旋翼传递到机臂的力和力矩，包括旋翼旋转产生的推力和空气扭矩、旋翼加减速产生的惯性反扭矩、旋翼运动产生的空气阻力和惯性力与力矩等。
[0033]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所述旋翼的倾转程度，能够根据电机控制量的变化自适应调整。
[0034]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，当电机控制量增大或减小导致飞行器自旋力矩增大或减小时，机臂能自适应倾转，以增大或减小水平推力，从而进一步抵消自旋力矩。
[0035]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所述旋翼的倾转程度，能够根据飞行器自旋速度的变化自适应调整。
[0036]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，当飞行器存在自旋转速时，机臂能自适应倾转，调整水平推力，从而抑制飞行器的自旋。
[0037]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，所述旋翼的倾转程度，能够根据飞行器自旋加速度的变化自适应调整。
[0038]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，当飞行器存在自旋的趋势时，机臂能自适应倾转，调整水平推力，从而抑制飞行器的自旋的趋势。
[0039]本技术提供的一种飞行器，其特征在于，能够根据飞行器的实际情况，自适应调整机臂的倾转，从而使自旋方向保持稳定。
[0040]本技术具有的有益效果如下：
[0041]1、本技术提供的一种柔性机臂，以材料的变形特性和合理的结构设计替换机构的繁琐控制，简化了控制，提高可靠性。
[0042]2、本技术提供的一种柔性机臂，减少了电机或者舵机的使用，降低了生产成本。
[0043]3、本技术提供的一种使用该柔性机臂的飞行器，降低了飞行器的结构重量和复杂度，生产维护
[0044]成本低，更有利于小型飞行器的应用。
[0045]4、本技术提供的一种使用该柔性机臂的飞行器，从电机控制量、自旋速度、自旋加速度等多个
[0046]维度对飞行器的自旋进行控制，控制效果好。
附图说明
[0047]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，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技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0048]图1为本技术一种具体实施例的机臂示意图；
[0049]图2为图1中的固定端；
[0050]图3为本技术一种具体实例的飞行器示意图；
[0051]图4为机臂受力简化模型；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性机臂，包括固定端、若干根梁以及可动端，其特征在于，所述固定端用于将柔性机臂固定于其它物体上，所述梁的一端连接于所述固定端上，所述可动端连接于所述梁的另一端；所述梁全部或者部分为柔性材料，所述梁在力和力矩的作用下可以发生变形。2.根据权利要求1所述的一种柔性机臂，其特征在于，所述梁的数量大于等于二。3.根据权利要求1所述的一种柔性机臂，其特征在于，所述若干根梁一端的位置受所述固定端的约束。，所述不同梁另一端的相对位置受所述可动端的约束。4.根据权利要求1所述的一种柔性机臂，其特征在于，所述梁的变形会带动可动端相对于固定端倾转。5.根据权利要求1所述的一种柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎显邦，李泽波，李博雯，毛俊杰，乔因迪，阿依江，
申请(专利权)人：李泽波，
类型：新型
国别省市：