多軸飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于飛行器領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種多軸飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，驅(qū)動飛行器上升運(yùn)動的力稱為拉力，驅(qū)使飛行器水平運(yùn)動的力稱為推力，現(xiàn)有的飛行器通常使用葉片式旋翼作為拉力旋翼為飛行器提供拉力。
[0003]飛行器的基本飛行動作有垂直升降運(yùn)動、前后運(yùn)動、側(cè)向運(yùn)動、俯仰運(yùn)動、橫滾運(yùn)動以及偏航運(yùn)動。
[0004]參見圖1以四軸飛行器200為例，其四個電機(jī)呈十字狀地分布在水平面中相互垂直的X與Y軸上，并把X軸正方向視為機(jī)頭方向。電機(jī)I位于X軸正半軸，電機(jī)3位于X軸負(fù)半軸；電機(jī)2位于Y軸正半軸，電機(jī)4位于Y軸負(fù)半軸；Z軸豎直。
[0005]升降運(yùn)動:四個電機(jī)同時提高轉(zhuǎn)速，四軸飛行器200獲得的拉力增加而沿Z軸正方向移動；四個電機(jī)同時降低轉(zhuǎn)速，四軸飛行器200獲得的拉力減少而沿Z軸負(fù)方向移動。
[0006]仰俯運(yùn)動:電機(jī)I提速，電機(jī)3降速，四軸飛行器200繞Y軸轉(zhuǎn)動并抬起機(jī)頭而上仰，同時沿X軸負(fù)方向移動；反之，四軸飛行器200繞Y軸轉(zhuǎn)動并下探機(jī)頭而下俯，同時沿X軸正方向移動。
[0007]橫滾運(yùn)動:電機(jī)4提速，電機(jī)2降速，四軸飛行器200繞X軸轉(zhuǎn)動而左傾，并沿Y軸負(fù)方向移動；反之，四軸飛行器200繞X軸轉(zhuǎn)動而右傾，并沿Y軸正方向移動。當(dāng)電機(jī)4和電機(jī)2轉(zhuǎn)速差足夠大時，四軸飛行器200便會發(fā)生完整的橫向滾動，即橫滾運(yùn)動。
[0008]偏航運(yùn)動:旋翼5轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩。為了克服反扭矩影響，四個旋翼5的布置方式采用兩個正轉(zhuǎn)兩個反轉(zhuǎn)，且對置旋翼的轉(zhuǎn)向相同。每個旋翼5產(chǎn)生反扭矩的大小與旋翼5的轉(zhuǎn)速有關(guān)，旋翼5轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的反扭矩越大。當(dāng)四個旋翼5轉(zhuǎn)速相同時，四個旋翼5對四軸飛行器200產(chǎn)生的反扭矩相互抵消，四軸飛行器200相對Z軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動；當(dāng)四個旋翼的轉(zhuǎn)速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消時，反扭矩會引起四軸飛行器200相對Z軸轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)偏航運(yùn)動。電機(jī)I和3轉(zhuǎn)速提高(正轉(zhuǎn))，電機(jī)2和4轉(zhuǎn)速降低(反轉(zhuǎn))，四軸飛行器200就會繞Z軸旋轉(zhuǎn)向右偏轉(zhuǎn)，即向右偏航。由于電機(jī)I和3轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)2和4轉(zhuǎn)速降低，總體的拉力不變，所以四軸飛行器200不會上升或下降。
[0009]目前，飛行器均利用慣性測量模塊(IMU)控制飛行姿態(tài)。慣性測量模塊包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性導(dǎo)航組合。參考空間直角坐標(biāo)系，在x、Y、z軸方向上，分別布置一個陀螺儀，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；在乂、￥、2軸方向上，分別布置一個加速度計(jì)，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上平移運(yùn)動的加速度。慣性測量模塊能夠檢測到飛行器前后俯仰、左右傾斜、偏航等姿態(tài)，并將相應(yīng)的信號反饋給多軸飛行器的控制電路，多軸飛行器根據(jù)預(yù)設(shè)在控制電路中的存儲器中的姿態(tài)控制規(guī)則或遙控器輸入的控制信號控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整飛行姿態(tài)。
[0010]如圖2所示，飛行器100是一種三軸飛行器。飛行器100具有機(jī)架110，機(jī)架110的機(jī)臂111的兩端分別設(shè)置一個電機(jī)112，電機(jī)112上設(shè)置一個旋翼113。機(jī)架110上還包括旋轉(zhuǎn)軸120，旋轉(zhuǎn)軸120的端部連接一個尾部電機(jī)121和尾部旋翼122。旋翼113和尾部旋翼122的槳徑相同。旋轉(zhuǎn)軸120能夠發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而帶動尾部旋翼122向旋轉(zhuǎn)軸120的兩側(cè)傾斜。飛行器100的兩個旋翼113為一對正反槳，即一對槳距角大小相同方向相反的旋翼，當(dāng)兩個旋翼113轉(zhuǎn)速相同是，受到來自空氣的反扭矩相互抵消。旋翼122是一個正槳或反漿，因此，飛行器100不但需要通過調(diào)整尾部旋翼122的轉(zhuǎn)速來控制飛行姿態(tài)，還需要控制尾部旋翼122的傾斜角度來平衡尾部旋翼122受到來自空氣的反扭矩。
[0011]由于飛行器100具有一個可以動態(tài)傾斜的尾部旋翼122，因此其飛行動作較為靈活。正因?yàn)轱w行器100的尾部旋翼122需要動態(tài)傾斜地平衡尾部旋翼122受到來自空氣的反扭矩，所以飛行器100的穩(wěn)定性較弱。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型的目的是提供一種飛行動作靈活且穩(wěn)定性更好的多軸飛行器。
[0013]本實(shí)用新型提供的多軸飛行器包括機(jī)架；第一機(jī)臂，第一機(jī)臂安裝在機(jī)架上；第一動力單元具有第一旋翼和第二旋翼；第一旋翼可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一機(jī)臂的第一端，第二旋翼可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一機(jī)臂的第二端；第二動力單元具有第三旋翼裝置，第三旋翼裝置安裝在機(jī)架上；第一機(jī)臂通過轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在機(jī)架上；多軸飛行器還具有旋轉(zhuǎn)動力單元，安裝在機(jī)架上并用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；第一旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線和第二旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線相交于第一交點(diǎn)。
[0014]上述方案可見，第一機(jī)臂質(zhì)量遠(yuǎn)小于整機(jī)質(zhì)量，第一機(jī)臂的慣性遠(yuǎn)小于整機(jī)慣性，轉(zhuǎn)動第一機(jī)臂比傾斜整機(jī)所需的驅(qū)動功率也較小，通過轉(zhuǎn)動第一機(jī)臂獲得水平分力的方式來驅(qū)動多軸飛行器轉(zhuǎn)向的靈活性較高，轉(zhuǎn)向風(fēng)阻?。淮送?，第一旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線和第二旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線相交于第一交點(diǎn)時，還有利于通過下洗氣流克服反扭矩，提高飛行穩(wěn)定性。
[0015]一個優(yōu)選的方案是，第三旋翼裝置包括第一子旋翼和第二子旋翼；第一子旋翼和第二子旋翼對稱地分布在轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)。
[0016]上述方案可見，對稱布置的方案有利于飛行器上的控制程序的控制算法的簡化。
[0017]一個優(yōu)選的方案是，第一子旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線和第二子旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線相交于第二交點(diǎn)；第二交點(diǎn)位于第一子旋翼和第二子旋翼的進(jìn)氣的一側(cè)。
[0018]上述方案可見，第一子旋翼和第二子旋翼朝外下方射出氣流，有利于提高氣體支承跨度，提尚飛彳丁穩(wěn)定性。
[0019]一個優(yōu)選的方案是，第一交點(diǎn)位于第一旋翼和第二旋翼的排氣的一側(cè)。
[0020]上述方案可見，當(dāng)?shù)谝唤稽c(diǎn)在排氣一側(cè)時，可利用的氣流進(jìn)入空間較大，避免第一旋翼和第二旋翼爭搶氣流，因此能夠增強(qiáng)氣動效率。
[0021]一個優(yōu)選的方案是，第一交點(diǎn)位于第一旋翼和第二旋翼的進(jìn)氣的一側(cè)。
[0022]上述方案可見，第一旋翼和第二旋翼朝外下方射出氣流，有利于提高氣體支承跨度，提尚飛彳丁穩(wěn)定性。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，在豎直方向上，第一旋翼和第二旋翼的高度相等，且第一子旋翼和第二子旋翼的高度也相等，第二旋翼與第二子旋翼位于轉(zhuǎn)軸的同一側(cè)，且第二子旋翼的軸線與第二旋翼的軸線的交點(diǎn)位于機(jī)架的下方，且交點(diǎn)與機(jī)架之間的距離小于或等于第二子旋翼的直徑的5倍。該布置有利于在飛行器下方構(gòu)件均勻的氣體支承，提高飛行的穩(wěn)定性。
[0024]一個優(yōu)選的方案是，第一旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線和第二旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線形成的夾角在8。至90。之間。
[0025]上述方案可見，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)這個角度的飛行器的靈活性更好，且具有更加良好的飛行穩(wěn)定性。
[0026]一個優(yōu)選的方案是，第一機(jī)臂呈V型。
[0027]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，第一機(jī)臂包括三通、左機(jī)臂和右機(jī)臂；三通具有第一管筒、第二管筒和第三管筒；轉(zhuǎn)軸的一端固接在第一管筒上；左機(jī)臂和右機(jī)臂分別固接在第二管筒和第三管筒上。
[0028]上述方案可見，三通結(jié)構(gòu)簡單，連接方式合理。
[0029]一個優(yōu)選的方案是，第一機(jī)臂呈U型。
[0030]上述方案可見，結(jié)構(gòu)簡單，連接方式合理。
【附圖說明】
[0031]圖1是現(xiàn)有的一種四軸飛行器的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2是現(xiàn)有的一種T形多軸飛行器的結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖3是