一种具有滚动功能的多旋翼飞行器制造技术

本发明专利技术涉及航模和飞行器领域，特别是一种具有滚动功能的多旋翼飞行器。本发明专利技术包括三个圆环、连接臂，六个动力单元，能量源，飞行控制系统，载荷，机体，机体上盖，其中，三个动力单元旋转中心在同一平面，另外三个动力单元旋转中心在另一平面，两平面平行但不重合，六个动力单元产生的升力矢量和力矩矢量彼此正交，调节六个动力单元旋翼的转速大小和方向可产生任意方向的力矢量和扭矩，实现飞行器运动和姿态的解耦，飞行器可以完成不同的运动和姿态变化，配合圆环使用，飞行器可以沿地面滚动前进或越过障碍物，该飞行器具有极高的灵活性和操纵性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器和航模领域，特别是ー种具有滚动功能的多旋翼飞行器。
技术介绍
具有垂直起降和悬停等功能的多旋翼飞行器，不但在军事领域发挥着重要的作用，在灾害现场救助，危险环境探査、交通监视、电カ巡航以及空中拍摄等多个领域也展示出巨大应用潜力，备受关注。目前的多旋翼飞行器主要有四旋翼、六旋翼、八旋翼、十二旋翼等结构形式，比如Xaircraft、德国Microdrone公司、加拿大DranganfIyer公司的多旋翼飞行器等,其特点是通过控制多个旋翼的转速大小改变旋翼升力和转矩大小，实现飞行器姿态和运动的改变，从结构上来看，其旋转中心均在同一平面上，存在的共性问题是飞行器自身是ー个运动耦合系统，飞行中的运动方向和姿态耦合，制约着飞行器灵活性和操纵性的提高。因此，研制出ー种具有高度灵活性和操纵性的新型结构飞行器势在必行。
技术实现思路
针对上述问题，为解决现有技术的多旋翼飞行器的灵活性和操纵性较差的问题，本专利技术提供了ー种具有滚动功能的多旋翼飞行器。为了解决上述技术问题，本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器具体如下ー种具有滚动功能的多旋翼飞行器，包括所处平面相互正交，互相交叉的连在一起半径相等的三个圆环；任意两个所述圆环在相互交叉的位置分别设有ー个连接节点；球形的机体，设置在三个所述圆环中心的位置；连接臂，分别设置在每个所述连接节点与所述机体之间；六个所述连接臂分别处于三条相互垂直的直线上；一条直线方向上的两个所述连接臂，在相对三个所述圆环中心的对称位置上分別设有ー个动カ単元；所述机体的内部设有为多个所述动カ单元提供动カ的能量源，以及控制多个所述动カ单元的飞行控制系统。上述技术方案中，所述机体的底部还设有起到平衡作用的载荷。上述技术方案中，所述动カ单元设置在所述连接臂的中间位置。上述技术方案中，同一直线方向的两个所述连接臂上的所述动カ単元的旋转轴线相互平行；不同直线方向的所述连接臂上的所述动カ単元的旋转轴线相互垂直。上述技术方案中，所述连接节点包括配合压紧的上压件和下压件。上述技术方案中，所述动カ単元包括永磁无刷直流电机、电机座、支座、驱动器和旋翼；所述永磁无刷直流电机固定于电机座上，其上端同轴安装旋翼，下端安装驱动器；所述电机座固定在所述支座上；所述支座为空心圆柱体。上述技术方案中，所述动カ単元的旋翼叶片为双头反向对称翼型或双头反向非对称翼型。上述技术方案中，所述连接臂通过内接件、外接件与所述机体配合连接；所述内接件外表面为球形，与机体内表面曲率半径相同；所述外接件外表面为球形，与所述机体外表面曲率半径相同。上述技术方案中，所述内接件、所述外接件和所述机体，均设有多个用来走线和机械连接的通孔。上述技术方案中，所述连接臂为可安装导线的中空结构。本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器，具有如下有益效果通过六个动カ单元根据所描述的规则安装结构坐标系进行空间布局，可使飞行器在空间任意方向均具有力和力矩的矢量，避免了传统多旋翼飞行器沿某一方向没有力和力矩矢量的问题，从而使得飞行器可以在任意方向任意姿态下保持平衡或飞行，配合连接臂端部的三个圆环，还可以沿地面滚动前进或越过障碍物，因此该飞行器具有极高的灵活性。由于六个动カ单元中每两个旋转轴线分别与X轴，y轴，z轴平行，所以六个动カ单元中每两个动カ单元的升力和力矩矢量与其他两对动力単元的升力矢量和力矩矢量正交，因此在保持相同动カ单元情况下，该组合动カ单元在任意方向上所需的升力和カ矩最小，可有效节约飞行器的能量，提高飞行器的飞行效率。由于飞行器六个动カ単元中每两个动カ单元的升力矢量和力矩矢量与其他两对动カ单元的升力矢量和力矩矢量正交，因此飞行器在机体坐标系XYZ三轴上均有力和カ矩的分量，有效地增加了飞行器操纵性和稳定性。由于飞行器六个动カ单元中每两个动カ单元的升力和力矩矢量与其他两对动力単元的升力和力矩矢量正交，使得飞行器的运动方向和姿态完全解耦，有效地降低了飞行控制系统难度，提高了控制系统可靠性。当飞行器某个或某些动カ単元出现故障时，只要保证飞行器升力方向相同的两个动カ单元或三个升カ矢量正交的动カ单元正常工作，该飞行器即可安全着陆，因此，该飞行器具有较强的容错能力和安全性。飞行器的旋翼置于圆环之内，降低了旋翼损坏可能性，避免了人员伤害，安全性、防护性好。附图说明图I表示本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器ー种具体实施方式的结构示意图。图2表示图I所示的具体实施方式的结构空间位置示意图。图3表示图I所示的具体实施方式的旋转中心在面20或21上投影示意图。图4表示图I所示的具体实施方式的圆环安装结构示意图。图5表示图I所示的具体实施方式的连接臂与机体安装结构示意图。图6表示图I所示的具体实施方式的动カ单元结构示意图。图7表示图I所示的具体实施方式的连接臂与动カ单元安装结构示意图。图中附图标记表示为1-3、圆环；4-9、连接臂；10_15、动カ单元；18、载荷；19、机体；20、平面;21、平面；22、圆周；23、圆周；24、内接件；25、外接件；26、内接件、27、外接件；28、螺栓；50、下压件；51、上压件；66、平面20和21中间的平面；67、机体上盖；201、永磁无刷直流电机；202、电机座；203、支座；204、驱动器；205、旋翼；2-1/4、圆环2的四分之ー圆环；3_1/2、圆环3的二分之ー圆环；101、动カ单元10的旋转中心；111、动カ单元11的旋转中心；121、动カ单元12的旋转中心；131、动カ单元13的旋转中心；141、动カ单元14的旋转中心；151、动カ单元15的旋转中心。·具体实施例方式本专利技术的专利技术思想为ー种具有滚动功能的多旋翼飞行器，包括所处平面相互正交，互相交叉的连在一起半径相等的三个圆环；其中，任意两个所述圆环在相互交叉的位置分别设有ー个连接节点，用以连接两圆环。此外，本专利技术的多旋翼飞行器还包括设置在三个所述圆环中心的位置球形的机体，以及六个连接臂，每个连接臂分别设置在每个所述连接节点与所述机体之间。本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器中，六个所述连接臂分别处于三条相互垂直的直线上。同一条直线方向上的两个所述连接臂，在相对三个所述圆环中心的对称位置上分別设有ー个动カ単元。同一直线方向的两个所述连接臂上的所述动カ単元的旋转轴线相互平行；不同直线方向的所述连接臂上的所述动カ単元的旋转轴线相互垂直。所述机体的内部设有为多个所述动カ单元提供动力的能量源，以及控制多个所述动力单元的飞行控制系统。所述机体的底部还设有起到平衡作用的载荷。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一歩详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图I至7显示本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器ー种具体实施方式。如图I、2所示，本专利技术的具有滚动功能的多旋翼飞行器包括圆环I、圆环2、圆环3、连接臂4-连接臂9 (包括连接臂4、连接臂5、连接臂6、连接臂7、连接臂8以及连接臂9)，六个动カ単元动カ单元10-动カ单元15 (包括动カ单元10、包括动カ单元11、包括动カ单元12、包括动カ单元13、包括动カ单元14以及动カ单元15),能量源,飞行控制系统,载荷18,机体19,机体上盖67。机体19为空心球形，机体19本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有滚动功能的多旋翼飞行器，其特征在于，包括：所处平面相互正交，互相交叉的连在一起半径相等的三个圆环；任意两个所述圆环在相互交叉的位置分别设有一个连接节点；球形的机体，设置在三个所述圆环中心的位置；连接臂，分别设置在每个所述连接节点与所述机体之间；六个所述连接臂分别处于三条相互垂直的直线上；一条直线方向上的两个所述连接臂，在相对三个所述圆环中心的对称位置上分别设有一个动力单元；所述机体的内部设有为多个所述动力单元提供动力的能量源，以及控制多个所述动力单元的飞行控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆嘉，白越，孙强，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：