【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直升机，特别涉及一种基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置及方法。
技术介绍
1、随着无人直升机的广泛应用,其操纵性能的提升成为研发的关键点。主旋翼操纵机构作为实现直升机飞行操纵的核心执行机构,其结构与性能关系到直升机的操纵品质。传统的主旋翼操纵机构采用非过约束的结构形式，如中国专利cn110920874a公开了一种三舵机定轴变距操纵模块，在倾斜盘限位件的辅助约束下可保留直升机旋翼系统的各项变距特性；中国专利cn 202110217360.7公开了一种基于3sps+rrs+ps非过约束并联驱动构型的无人直升机自动倾斜器结构，通过对球铰结构及连接方式的改进以降低检修和维护难度；中国专利cn201610362112.0公开了一种基于2sps+upu+sp的直升机旋翼并联驱动装置，使得主旋翼摆动灵活，易于控制；中国专利cn 201822258471.9公开了一种基于3rss+rrs+pu非过约束并联构型的主旋翼系统，通过改善倾斜组件以期提高使用寿命和稳定性。
2、上述主旋翼操纵装置均采用非过约束并联构型的驱动组件，但非过约束的构型存在着结构刚度小、振动响应大等不足，同时三驱动分支圆周均匀布置的安装形式存在横纵周期操纵耦合程度高，控制难度大等问题。因此，从机构构型创新设计角度出发解决主旋翼操纵机构振动大，操纵难度高等问题成为直升机和机器人领域研究学者们持续努力的目标。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于2rpu-sp
2、本专利技术提供了一种基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其包括并联驱动组件、桨叶变距组件和旋翼主轴驱动组件。所述并联驱动组件，其包括基座、倾斜盘、第一rpu驱动分支、第二rpu驱动分支、spu驱动分支和pu被动分支，所述第一rpu驱动分支、所述第二rpu驱动分支、所述spu驱动分支和所述pu被动分支分别沿着所述基座的圆周以90度均匀分布，所述第一rpu驱动分支、所述第二rpu驱动分支、所述spu驱动分支和所述pu被动分支的两端分别与所述基座和所述倾斜盘的安装端连接。所述第一rpu驱动分支和所述第二rpu驱动分支的结构相同，所述第一rpu驱动分支和所述第二rpu驱动分支对称设置在所述基座的两侧，所述第一rpu驱动分支，其包括第一转动副、第一移动副和第一万向铰，所述第一转动副的轴线和所述第一万向铰中绕x轴转动的轴线平行，所述第二rpu驱动分支，其包括第二转动副、第二移动副和第二万向铰，所述第二转动副的轴线和所述第二万向铰中绕x轴转动的轴线平行，所述第一转动副的轴线和所述第二转动副的轴线平行，所述第一万向铰中绕y轴转动的轴线、所述第二万向铰中绕y轴转动的轴线和所述第四万向铰中绕y轴转动的轴线在同一条直线上。所述spu驱动分支，其包括球副、第三移动副和第三万向铰，所述pu被动分支，其包括第四移动副和第四万向铰，所述第四移动副的轴线垂直于所述基座，初始位置时，所述第三万向铰中绕x轴转动的轴线和所述第四万向铰中绕x轴转动的轴线在同一条直线上，所述第三万向铰中绕y轴转动的轴线和所述第四万向铰中绕y轴转动的轴线平行。
3、可优选的是，所述桨叶变距组件，其包括旋转斜盘、向心关节球轴承、扭力臂、扭力臂套环、变距连杆、变距桨夹、桨毂和桨叶，所述旋转斜盘的中心凹槽和所述向心关节球轴承的外圈连接，所述旋转斜盘的外圈通过滚动轴承和所述倾斜盘的中部安装端连接，所述旋转斜盘的第一连接端和所述变距连杆的第一端连接，所述变距连杆的第二端和所述变距桨夹的第一端连接，所述变距桨夹的第二端通过桨毂的连接端和所述桨叶连接，所述旋转斜盘的第二连接端和所述扭力臂的第一端连接，所述扭力臂的第二端和所述扭力臂套环的第一端连接。
4、可优选的是，所述旋翼主轴驱动组件，其包括旋翼主轴、电机、电机轴带轮、轴套、主轴带轮和同步带，所述旋翼主轴的输出端通过所述扭力臂套环的第二端和所述桨毂的驱动端连接，所述旋翼主轴的输入端依次通过轴套和所述向心关节球轴承的内圈与所述主轴带轮的输出端连接，所述主轴带轮通过同步带和所述电机轴带轮连接，所述电机的输出端和所述电机轴带轮的输入端连接。
5、可优选的是，所述基座、所述倾斜盘、所述旋转斜盘和所述旋翼主轴的中心线在同一条直线上。
6、可优选的是，所述变距连杆和所述变距桨夹的数量均为两个，所述变距连杆和所述变距桨夹分别对称分布在所述桨毂的两侧。
7、本专利技术的另外一方面，提供一种基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置的主旋翼操纵方法，其包括总距操纵步骤和周期变距操纵步骤，
8、所述总距操纵步骤的具体实施步骤为：
9、s1、依次控制第一rpu驱动分支、第二rpu驱动分支和spu驱动分支分别移动相同的距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘沿z轴进行滑移。
10、s2、步骤s1中旋转斜盘的滑移量带动与变距连杆连接的变距桨夹进行转动，使桨叶改变周期内的平均桨矩角，从而实现主旋翼沿z轴的升降或悬停。
11、所述周期变距操纵步骤的具体实施步骤为：
12、s1、将第一rpu驱动分支移动第一距离，将第二rpu驱动分支移动第二距离，将spu驱动分支移动第三距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘绕x轴或y轴进行转动。
13、s2、步骤s1中旋转斜盘的转动量带动与变距连杆连接的变距桨夹进行转动，使桨叶改变周期内不同相位时的桨矩角，从而实现主旋翼绕x轴的滚转或侧移和绕y轴的俯仰或进退。
14、可优选的是，横向周期变距操纵的方法是通过控制第一rpu驱动分支和第二rpu驱动分支向相反方向分别移动相同的距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘绕x轴进行转动。
15、可优选的是，纵向周期变距操纵的方法是通过控制spu驱动分支移动一定的距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘绕y轴进行转动。
16、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
17、1.本专利技术通过两个rpu驱动分支、一个spu驱动分支以及一个pu被动分支优化了传统倾斜盘与基座之间的连接方式，实现了倾斜盘沿旋翼主轴方向的上下移动和与主轴方向垂直的两个转动，从而实现横向和纵向周期变距操纵的解耦，避免复杂的控制工作。
18、2.本专利技术提出的并联驱动组件为2rpu-spu-pu的过约束机构，r本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其包括并联驱动组件、桨叶变距组件和旋翼主轴驱动组件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述桨叶变距组件，其包括旋转斜盘、向心关节球轴承、扭力臂、扭力臂套环、变距连杆、变距桨夹、桨毂和桨叶，所述旋转斜盘的中心凹槽和所述向心关节球轴承的外圈连接，所述旋转斜盘的外圈通过滚动轴承和所述倾斜盘的中部安装端连接，所述旋转斜盘的第一连接端和所述变距连杆的第一端连接，所述变距连杆的第二端和所述变距桨夹的第一端连接，所述变距桨夹的第二端通过桨毂的连接端和所述桨叶连接，所述旋转斜盘的第二连接端和所述扭力臂的第一端连接，所述扭力臂的第二端和所述扭力臂套环的第一端连接。
3.根据权利要求1所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述旋翼主轴驱动组件，其包括旋翼主轴、电机、电机轴带轮、轴套、主轴带轮和同步带，所述旋翼主轴的输出端通过所述扭力臂套环的第二端和所述桨毂的驱动端连接，所述旋翼主轴的输入端依次通过轴套
4.根据权利要求1所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述基座、所述倾斜盘、所述旋转斜盘和所述旋翼主轴的中心线在同一条直线上。
5.根据权利要求1所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述变距连杆和所述变距桨夹的数量均为两个，所述变距连杆和所述变距桨夹分别对称分布在所述桨毂的两侧。
6.一种根据权利要求1-5之一所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵装置的主旋翼操纵方法，其包括总距操纵步骤和周期变距操纵步骤，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵方法，其特征在于，横向周期变距操纵的方法是通过控制第一RPU驱动分支和第二RPU驱动分支向相反方向分别移动相同的距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘绕x轴进行转动。
8.根据权利要求6所述的基于2RPU-SPU-PU过约束并联驱动的主旋翼操纵方法，其特征在于，纵向周期变距操纵的方法是通过控制SPU驱动分支移动一定的距离，使与倾斜盘连接的旋转斜盘绕y轴进行转动。
...【技术特征摘要】
1.一种基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其包括并联驱动组件、桨叶变距组件和旋翼主轴驱动组件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述桨叶变距组件，其包括旋转斜盘、向心关节球轴承、扭力臂、扭力臂套环、变距连杆、变距桨夹、桨毂和桨叶，所述旋转斜盘的中心凹槽和所述向心关节球轴承的外圈连接，所述旋转斜盘的外圈通过滚动轴承和所述倾斜盘的中部安装端连接，所述旋转斜盘的第一连接端和所述变距连杆的第一端连接，所述变距连杆的第二端和所述变距桨夹的第一端连接，所述变距桨夹的第二端通过桨毂的连接端和所述桨叶连接，所述旋转斜盘的第二连接端和所述扭力臂的第一端连接，所述扭力臂的第二端和所述扭力臂套环的第一端连接。
3.根据权利要求1所述的基于2rpu-spu-pu过约束并联驱动的主旋翼操纵装置，其特征在于，所述旋翼主轴驱动组件，其包括旋翼主轴、电机、电机轴带轮、轴套、主轴带轮和同步带，所述旋翼主轴的输出端通过所述扭力臂套环的第二端和所述桨毂的驱动端连接，所述旋翼主轴的输入端依次通过轴套和所述向心关节球轴承的内圈与所述主轴带轮的输出端连接，所述主轴带轮通过同步带和所述电...
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