一种X型四旋翼可变结构无人机制造技术

一种X型四旋翼可变结构无人机属四旋翼无人机技术领域，本发明专利技术由可伸缩机臂组、控制组件、折纸拮抗组件、传动组件和无人机中心体组件组成。通过控制组件控制折纸拮抗组件的伸缩，驱动可伸缩机臂组的伸缩，可在飞行状态下灵活且精准的切换无人机飞行姿态，能适应各种狭窄复杂的地形、节约无人机遇到障碍物而重新规划路径所需的算力、避免无人机在规划路径过程中悬停与计算数据带来的的电力损耗；并且能避免无人机因避障增加的行进路程，大大提升复杂地形下无人机的穿梭的能力。同时控制系统简单且同步，只需一个步进电机的转动，即可通过传动机构控制四个机臂实现同步伸缩。传动机构控制四个机臂实现同步伸缩。传动机构控制四个机臂实现同步伸缩。

【技术实现步骤摘要】
一种X型四旋翼可变结构无人机


[0001]本专利技术属于四旋翼无人机
，具体涉及一种X型四旋翼可变结构无人机。

技术介绍

[0002]随着航空工业的迅速发展，无人机逐渐得到更加广泛的应用，同时各大领域都对飞行器的功能与性能提出了更高的要求。
[0003]传统的小型定轴距旋翼无人机行进过程中，在识别到窄间距树丛、洞穴等障碍时，一般需要悬停并重新规划形式路径，且规划后的路径往往需要完全绕过障碍区域，增加行进路程，耗费大量时间与电力。
[0004]可变结构无人机能够通过结构的切换适应狭窄复杂的地形，节约了无人机遇到障碍物而重新规划路径所需的算力，避免了无人机在规划路径过程中悬停与计算数据带来的电力损耗；并且避免了无人机因避障增加的行进路程，大大提升了无人机在狭窄空间、复杂地形下无人机的穿梭的能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提高狭窄复杂地形下无人机的穿梭能力，提供一种X型四旋翼可变结构无人机，在遇到障碍时，通过无人机中心体下方的步进电机，控制折纸拮抗机构带动四个机臂同步收缩，切换飞行状态为收缩状态从而便于穿越障碍，在穿越障碍后同样可通过步进电机控制折纸拮抗机构带动四个机臂同步伸展，使无人机恢复展开状态，大大提升了复杂地形下无人机的穿梭的能力。同时控制系统简单且机臂伸缩可保持同步，只需一个步进电机的转动，即可通过传动机构控制四个机臂实现同步伸缩。
[0006]本专利技术的一种X型四旋翼可变结构无人机由可伸缩机臂组A、控制组件B、折纸拮抗组件C、传动组件D和中心体组件E组成,其中可伸缩机臂组A由可伸缩机臂组件ⅠA1、可伸缩机臂组件ⅡA2、可伸缩机臂组件ⅢA3、可伸缩机臂组件ⅣA4组成，可伸缩机臂组件ⅠA1、可伸缩机臂组件ⅡA2、可伸缩机臂组件ⅢA3、可伸缩机臂组件ⅣA4的结构相同,均由滑轨1、滑臂2、驱动电机3、桨叶对4、螺母5组成；控制组件B由电机盒16、步进电机17、卷线轴19和驱动绳20组成；折纸拮抗组件C由顶板25、后板Ⅰ29、后板Ⅱ30、右板Ⅰ35、右板Ⅱ33、前板Ⅰ39、前板Ⅱ40、底板43、左板Ⅰ47、左板Ⅱ45、后支撑板51、前支撑板54、上弹簧56、下弹簧58组成；传动组件D由传动杆Ⅰ63a、传动杆Ⅱ63b、传动杆Ⅲ63c、传动杆Ⅳ63d、连接架64、内嵌轴Ⅰ65a、内嵌轴Ⅱ65b、内嵌轴Ⅲ65c和内嵌轴Ⅳ65d组成；中心体组件E由中心板Ⅰ71、中心板Ⅱ72、中心板Ⅲ73、支撑螺柱Ⅰ74a、支撑螺柱Ⅱ74b和支撑螺柱Ⅲ74c组成；中心板Ⅰ71、可伸缩机臂组件ⅠA1，可伸缩机臂组件ⅡA2，可伸缩机臂组件ⅢA3和可伸缩机臂组件ⅣA4，中心板Ⅱ72、控制组件B、中心板Ⅲ73、折纸拮抗组件C、传动组件D自上而下顺序排列，其中可伸缩机臂组件ⅠA1、可伸缩机臂组件ⅡA2、可伸缩机臂组件ⅢA3和可伸缩机臂组件ⅣA4的内端上面，分别固接于中心板Ⅰ71的四角下面；可伸缩机臂组件ⅠA1、可伸缩机臂组件ⅡA2、可伸缩机臂组件ⅢA3和可伸缩机臂组件ⅣA4的内端下面，分别固接于中心板Ⅱ72的上面；控制组件B、支撑螺
柱Ⅰ74a、支撑螺柱Ⅱ74b和支撑螺柱Ⅲ74c呈正方形排列，其上下两端分别与中心板Ⅱ72和中心板Ⅲ73固接，控制组件B位于中心板Ⅲ73的前部；折纸拮抗组件C的顶板25固接于中心板Ⅲ73下面；折纸拮抗组件C的底板43固接于传动组件D的连接架64上面；控制组件B的驱动绳20从卷线轴19穿过进孔
Ⅵ
77，穿过进孔Ⅰ27，经过进孔Ⅱ28进入折纸拮抗组件C，穿过走线槽Ⅰ57绕折纸拮抗组件C的后支撑板51外侧一周，驱动绳20的拉紧将使α1变小，即将后支撑板51拉向右板Ⅱ33；驱动绳20绕后支撑板51外侧一周后经过出孔Ⅰ31，穿过出孔Ⅱ32穿出折纸拮抗组件C，穿过出孔
Ⅴ
67在连接架64下端绕过，穿过进孔
Ⅴ
68，穿过进孔Ⅳ42，经进孔Ⅲ41再次进入折纸拮抗组件C，穿过走线槽Ⅱ59绕折纸拮抗组件C的前支撑板54外侧一周，驱动绳20的拉紧将使α2变小，即将前支撑板54拉向左板Ⅱ45，驱动绳20绕后支撑板51外侧一周后经过出孔Ⅳ38，穿过出孔Ⅲ37，穿过出孔
Ⅵ
76绕回卷线轴19，形成闭环；传动组件D的传动杆Ⅰ63a、传动杆Ⅱ63b、传动杆Ⅲ63c、传动杆Ⅳ63d近外端的四个孔
Ⅴ
70经四个销轴分别与可伸缩机臂组件ⅠA1、可伸缩机臂组件ⅡA2、可伸缩机臂组件ⅢA3、可伸缩机臂组件ⅣA4的四个带孔滑臂2的四个孔对15铰接。
[0007]所述的可伸缩机臂组A中的滑轨1设有限位凹槽9、左卡扣组11、滑动轨道12、右卡扣组13、左行程极限14a、右行程极限14b、孔对15；滑臂2设有限位筋8、定位柱10；驱动电机3设有输出轴Ⅰ6、轴肩Ⅰ7，滑轨1和滑臂2滑动连接，滑轨1的限位筋8和滑臂2的限位凹槽9间隙配合，实现了滑臂2的限位；定位柱10与滑动轨道12间隙配合，确保滑臂2在滑轨1上能够一定程度上自由滑动，定位柱10在滑动轨道12的有效滑动长度d为20mm～30mm，即左行程极限14a到右行程极限14b的距离，当无人机处于伸展状态时，滑臂2上的定位柱10滑至左行程极限14a，与滑轨1的左卡扣组11内侧平面相切，实现精确定位，无人机处于收缩状态时，滑臂2上的定位柱10滑至右行程极限14b，与滑轨1的左卡扣组11内侧平面相切，实现精确定位，且卡扣组前端凸起处限制的宽度窄于定位柱10的滑动所需的最小轨道宽度，防止无人机飞行状态下由于振动、冲击等外部因素导致定位柱10脱出行程极限，导致滑臂2与滑轨1产生不可控的相对滑动；在定位柱10处于左行程极限14a、右行程极限14b时，定位柱10与左卡扣组11、右卡扣组13内侧平面相切；驱动电机3固接于滑臂2外端上面，驱动电机3上部中心设有输出轴Ⅰ6；桨叶对4与输出轴Ⅰ6过盈配合，经轴肩Ⅰ7实现轴向与径向限位；螺母5与电机3螺纹连接。
[0008]所述的控制组件B中的电机盒16设有孔Ⅰ21、孔Ⅱ22、孔Ⅲ23；步进电机17后端设有输出轴Ⅱ18、轴肩Ⅱ24；卷线轴19设有卷线槽19a；步进电机17装于电机盒16内；输出轴Ⅱ18后端固接卷线轴19，并由轴肩Ⅱ24限位；驱动绳20套于卷线槽19a中。
[0009]所述的折纸拮抗组件C中的顶板25分别与后板Ⅰ29、右板Ⅰ35、前板Ⅰ39、左板Ⅰ47上端铰接；后板Ⅰ29和后板Ⅱ30上下排列并铰接；右板Ⅰ35位于右板Ⅱ33前上方，下端与右板Ⅱ33铰接；前板Ⅰ39和前板Ⅱ40上下排列并铰接；左板Ⅰ47位于左板Ⅱ45后上方，下端与左板Ⅱ45铰接；底板43分别与后板Ⅱ30、右板Ⅱ33、前板Ⅱ40、左板Ⅱ45下端铰接；后支撑板51与右板Ⅱ33铰接，后支撑板51与右板Ⅱ33沿铰接处角度α1为0
°
～90
°
；前支撑板54与左板Ⅱ45铰接，前支撑板54与左板Ⅱ45沿铰接处角度α2为0
°
～90
°
；α1与α2的差值满足|α1
‑
α2|≤4
°
；左板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X型四旋翼可变结构无人机，其特征在于：由可伸缩机臂组(A)、控制组件(B)、折纸拮抗组件(C)、传动组件(D)和中心体组件(E)组成,其中可伸缩机臂组(A)由可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)、可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)、可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)、可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)组成，可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)、可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)、可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)、可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)的结构相同,均由滑轨(1)、滑臂(2)、驱动电机(3)、桨叶对(4)、螺母(5)组成；控制组件(B)由电机盒(16)、步进电机(17)、卷线轴(19)和驱动绳(20)组成；折纸拮抗组件(C)由顶板(25)、后板Ⅰ(29)、后板Ⅱ(30)、右板Ⅰ(35)、右板Ⅱ(33)、前板Ⅰ(39)、前板Ⅱ(40)、底板(43)、左板Ⅰ(47)、左板Ⅱ(45)、后支撑板(51)、前支撑板(54)、上弹簧(56)、下弹簧(58)组成；传动组件(D)由传动杆Ⅰ(63a)、传动杆Ⅱ(63b)、传动杆Ⅲ(63c)、传动杆Ⅳ(63d)、连接架(64)、内嵌轴Ⅰ(65a)、内嵌轴Ⅱ(65b)、内嵌轴Ⅲ(65c)和内嵌轴Ⅳ(65d)组成；中心体组件(E)由中心板Ⅰ(71)、中心板Ⅱ(72)、中心板Ⅲ(73)、支撑螺柱Ⅰ(74a)、支撑螺柱Ⅱ(74b)和支撑螺柱Ⅲ(74c)组成；中心板Ⅰ(71)、可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)，可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)，可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)和可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)，中心板Ⅱ(72)、控制组件(B)、中心板Ⅲ(73)、折纸拮抗组件(C)、传动组件(D)自上而下顺序排列，其中可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)、可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)、可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)和可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)的内端上面，分别固接于中心板Ⅰ(71)的四角下面；可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)、可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)、可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)和可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)的内端下面，分别固接于中心板Ⅱ(72)的上面；控制组件(B)、支撑螺柱Ⅰ(74a)、支撑螺柱Ⅱ(74b)和支撑螺柱Ⅲ(74c)呈正方形排列，其上下两端分别与中心板Ⅱ(72)和中心板Ⅲ(73)固接，控制组件(B)位于中心板Ⅲ(73)的前部；折纸拮抗组件(C)的顶板(25)固接于中心板Ⅲ(73)下面；折纸拮抗组件(C)的底板(43)固接于传动组件(D)的连接架(64)上面；控制组件(B)的驱动绳(20)从卷线轴(19)出发，依次穿过中心板Ⅲ(73)的进孔
Ⅵ
(77)、顶板(25)的进孔Ⅰ(27)，经过右板Ⅰ(35)的进孔Ⅱ(28)进入折纸拮抗组件(C)，穿过走线槽Ⅰ(57)绕后支撑板(51)外侧一周，经过右板Ⅱ(33)的出孔Ⅰ(31)，穿过底板(43)的出孔Ⅱ(32)穿出折纸拮抗组件(C)，穿过连接架(64)的出孔
Ⅴ
(67)绕于连接架(64)下端，依次穿过连接架(64)的进孔
Ⅴ
(68)、穿过底板(43)的进孔Ⅳ(42)，经左板Ⅱ(45)的进孔Ⅲ41进入折纸拮抗组件(C)，穿过走线槽Ⅱ(59)绕前支撑板(54)外侧一周，经过左板Ⅰ(47)的出孔Ⅳ(38)，穿过顶板(25)的出孔Ⅲ(37)，穿过中心板Ⅲ(73)的出孔
Ⅵ
(76)绕回卷线轴(19)，形成闭环；传动组件(D)的传动杆Ⅰ(63a)、传动杆Ⅱ(63b)、传动杆Ⅲ(63c)、传动杆Ⅳ(63d)近外端的四个孔
Ⅴ
(70)经四个销轴分别与可伸缩机臂组件Ⅰ(A1)、可伸缩机臂组件Ⅱ(A2)、可伸缩机臂组件Ⅲ(A3)、可伸缩机臂组件Ⅳ(A4)的四个带孔滑臂(2)的四个孔对(15)铰接。2.根据权利要求1所述的X型四旋翼可变结构无人机，其特征在于：所述的可伸缩机臂组(A)中的滑轨(1)设有限位凹槽(9)、左卡扣组(11)、滑动轨道(12)、右卡扣组(13)、左行程极限(14a)、右行程极限(14b)、孔对(15)；滑臂(2)设有限位筋(8)、定位柱(10)；驱动电机(3)设有输出轴Ⅰ(6)、轴肩Ⅰ(7)，滑轨(1)和滑臂(2)滑动连接，滑轨(1)的限位筋(8)和滑臂(2)的限位凹槽(9)间隙配合；定位柱(10)与滑动轨道(12)间隙配合，定位柱(10)在滑动轨道(12)的有效滑动长度d为20mm～30mm，即左行程极限(14a)到右行程极限(14b)的距离，在定位柱(10)处于左行程极限(14a)、右行程极限(14b)时，定位柱(10)与左卡扣组(11)、右卡扣组(13)内侧平面相切；驱动电机(3)固接于滑臂(2)外端上面，驱动电机(3)上部中心设有
输出轴Ⅰ(6)；桨叶对(4)与输出轴Ⅰ(6)过盈配合，经轴肩Ⅰ(7)实现轴向与径向限位；螺母(5)与电机(3)螺纹连接。3.根据权利要求1所述的X型四旋翼可变结构无人机，其特征在于：所述的控制组件(B)中的电机盒(16)设有孔Ⅰ(21)、孔Ⅱ(22)、孔Ⅲ(23)；步进电机(17)后端设有输出轴Ⅱ(18)、轴肩Ⅱ(24)；卷线轴(19)设有卷线槽(19a)；步进电机(17)装于电机盒(16)内；输出轴Ⅱ(18)后端固接卷线轴(19)，并由...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱航，赵胤，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：