非共軸類多旋翼飛行器及其姿態控制方法技術

本發明專利技術涉及一種非共軸類多旋翼飛行器，包括機體、動力系統、傳動系統、飛行控制系統、2N個旋翼組件，其中N≥2；動力系統通過傳動系統驅動旋翼組件轉動，飛行控制系統控制動力系統工作；每個旋翼組件包括旋翼以及用于改變旋翼槳距的槳距驅動機構，飛行控制系統用于控制每個槳距驅動機構的工作；傳動系統包括依次交錯分布的N個正向傳動機構和N個反向傳動機構；動力系統通過N個正向傳動機構驅動N個旋翼組件的旋翼沿同一個方向旋轉。本發明專利技術解決了目前多旋翼飛行器通過改變旋翼轉速來控制飛行器姿態所導致的驅動方式單一、飛行器載荷小、航時短等技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航空產品
，涉及一種多旋翼飛行器姿態控制方法及使用該方法的飛行器。
技術介紹
現在市場上的多旋翼飛行器的控制方法都是通過改變旋翼轉速來控制飛行器姿態，這樣的控制方法存在以下缺陷I.其旋翼驅動方式多適用于電機驅動，不易于設計制造重載荷、長航時的多旋翼 飛行器。2.不易于使用除電機驅動以外的驅動方式的控制，如燃油驅動。
技術實現思路
為解決目前多旋翼飛行器通過改變旋翼轉速來控制飛行器姿態所導致的驅動方式單一、飛行器載荷小、航時短等技術問題，本專利技術提供一種多旋翼飛行器及其姿態控制方法。本專利技術的技術解決方案如下—種非共軸類多旋翼飛行器，包括機體、動力系統、傳動系統、飛行控制系統、2N個旋翼組件，其中N > 2 ;所述動力系統通過傳動系統驅動旋翼組件轉動,所述飛行控制系統控制動力系統工作；其特殊之處在于所述每個旋翼組件包括旋翼以及用于改變旋翼槳距的槳距驅動機構，所述飛行控制系統用于控制每個槳距驅動機構的工作；所述傳動系統包括依次交錯分布的N個正向傳動機構和N個反向傳動機構；所述動力系統通過N個正向傳動機構驅動N個旋翼組件的旋翼沿同一個方向旋轉,所述動力系統通過N個反向傳動機構驅動另外N個旋翼組件的旋翼沿反方向旋轉,所述2N個旋翼組件的旋翼轉速絕對值相等。上述動力系統為動力裝置和減速裝置,所述動力裝置為電動機或發動機； 所述正向傳動機構包括傳動組件,所述反向傳動機構包括換向組件以及與正向傳動機構相同的傳動組件，所述傳動組件是齒輪傳動組件、皮帶傳動組件、軸傳動組件或者鏈傳動組件；所述換向組件用于改變減速機構輸出軸和傳動組件輸入端之間的轉向關系；所述減速裝置的輸出軸分別與所有正向傳動機構的傳動組件的輸入端相連，同時通過換向組件分別與所有反向傳動機構的傳動組件的輸入端相連。上述動力系統還包括離合器，所述離合器設置在動力系統的發動機和減速裝置之間或者設置在動力系統和傳動系統之間。—種非共軸類多旋翼飛行器，包括機體、2N個動力系統、飛行控制系統、2N個旋翼組件，其中N > 2 ;所述動力系統驅動相應的旋翼組件轉動，所述飛彳丁控制系統控制動力系統工作；其特殊之處在于所述每個旋翼組件包括旋翼以及用于改變旋翼槳距的槳距驅動機構，所述飛行控制系統用于控制每個槳距驅動機構的工作；所述N個動力系統驅動N個旋翼組件的旋翼沿同一個方向旋轉，所述另外N個反向動力系統驅動N個旋翼組件的旋翼沿反方向旋轉,所述任意相鄰的旋翼的旋轉方向相反，所述2N個旋翼組件的旋翼轉速絕對值相等。上述動力系統為動力裝置和減速裝置,所述動力裝置為電動機或發動機；所述減速裝置的輸出軸分別與 相應旋翼的驅動軸相連；所述動力系統還包括離合器，所述離合器設置在動力系統的發動機和減速裝置之間或者設置在動力系統和旋翼組件之間。—種非共軸類多旋翼飛行器，包括機體、N個動力系統、傳動系統、飛行控制系統、2N個旋翼組件，其中NS 2 ;所述動力系統通過傳動系統驅動旋翼組件轉動,所述飛行控制系統控制動力系統工作；其特殊之處在于所述每個旋翼組件包括旋翼以及用于改變旋翼槳距的槳距驅動機構，所述飛行控制系統用于控制每個槳距驅動機構的工作；所述傳動系統包括對角設置的正向傳動機構和反向傳動機構；所述動力系統設置在正向傳動機構和反向傳動機構的中間，所述動力系統通過正向傳動機構驅動一個旋翼組件的旋翼旋轉，該動力系統通過反向傳動機構驅動對角設置的另外一個旋翼組件的旋翼旋轉，所述任意相鄰的旋翼的旋轉方向相反，所述2N個旋翼組件的旋翼轉速絕對值相等。上述動力系統為動力裝置和減速裝置,所述動力裝置為電動機或發動機；所述正向傳動機構包括傳動組件,所述反向傳動機構包括換向組件以及與正向傳動機構相同的傳動組件，所述傳動組件是齒輪傳動組件、皮帶傳動組件、軸傳動組件或者鏈傳動組件；所述換向組件用于改變減速機構輸出軸和傳動組件輸入端之間的轉向關系；所述減速裝置的輸出軸分別與所有正向傳動機構的傳動組件的輸入端相連，同時通過換向組件分別與所有反向傳動機構的傳動組件的輸入端相連。上述動力系統還包括離合器，所述離合器設置在動力系統的發動機和減速裝置之間或者設置在動力系統和傳動系統之間。—種非共軸類多旋翼飛行器的姿態控制方法，其特殊之處在于包括以下步驟I多旋翼飛行器的燃油發動機驅動至少2N個旋翼同轉速旋轉，使多旋翼飛行器處于飛行或懸停狀態，其中的N彡2 ;2飛行控制系統采用如下方式對飛行器姿態進行控制2. I懸停姿態的控制步驟如下2. I. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. I. 2使所有旋翼的槳距相同；2. 2上升姿態的控制步驟如下2. 2. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. 2. 2使所有旋翼同時增加相同的旋翼的槳葉角度；2. 3下降姿態的控制步驟如下2. 3. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. 3. 2使所有的旋翼同時減小相同的旋翼的槳葉角度；2. 4俯仰姿態的控制步驟如下2. 4. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. 4. 2使位于X軸一側的旋翼槳距與X軸另一側的旋翼槳葉角度產生槳距差，X軸同一側旋翼的槳距相同；2. 5滾轉姿態的控制步驟如下2. 5. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. 5. 2使位于Y軸一側的旋翼槳距與Y軸另一側的旋翼槳距產生槳距差，Y軸同一側旋翼的槳距相同；2. 6偏航姿態的控制步驟如下·2. 6. I使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；2. 6. 2使同一對角線旋轉方向相同的所有旋翼的槳距同時增加且與相反旋轉方向產生槳距差，即相反旋轉方向的槳距不變或減小。上述發動機的數量為一臺、N臺或者數量與旋翼的數量一致且--對應。本專利技術的有益效果I、本專利技術非共軸類多旋翼飛行器，在使飛行器各個旋翼轉速相同，相鄰旋翼轉速相反的條件下，通過控制旋翼槳距來調整飛行器姿態，克服了目前通過旋翼轉速來進行飛行器姿態控制所導致的驅動方式單一、飛行器載荷小、航時短等技術問題。2、本專利技術非共軸類多旋翼飛行器的姿態控制方法，使所有旋翼的轉速相同，相鄰旋翼的旋轉方向相反；旋翼的轉速由控制系統的同一通道控制且保持始終轉速相同。每個旋翼均可獨立控制旋翼槳距，通過控制槳距改變而改變升力，進而可以實現飛行器的六自由度姿態和運動控制。附圖說明圖I為變槳距機構示意圖；圖2為可變槳距的旋翼組件機構示意圖；圖3為四旋翼飛行器的旋翼分布結構圖；圖4為四旋翼飛行器的旋翼旋轉示意圖；圖5為四旋翼飛行器處于垂直姿態控制的旋翼狀態圖；圖6為四旋翼飛行器處于俯仰/滾動姿態控制的旋翼狀態圖；圖7為四旋翼飛行器處于偏航姿態控制的旋翼狀態具體實施例方式一種多旋翼飛行器，包括機體、飛行控制系統、安裝于機體上的動力驅動系統及2N個旋翼組件，其中N > 2，旋翼組件安裝于機體上方且均布于以機架為中心的圓周上。動力傳動機構包括設置在減速機構和旋翼組件之間的動力分配機構和反轉機構，動力分配機構的數量與旋翼組件的數量一致，反轉機構的數量是旋翼組件數量的一半；動力分配機構按照飛行控制系統的姿態控制信號將減速機構輸出的動力直接分配至相應的旋翼組件或者通過反轉機構再分配至相鄰的旋翼組件，減速機構用于將發動機輸出的轉速減小，減速機構的輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非共軸類多旋翼飛行器，包括機體、動力系統、傳動系統、飛行控制系統、2N個旋翼組件,其中N≥2；所述動力系統通過傳動系統驅動旋翼組件轉動，所述飛行控制系統控制動力系統工作；其特征在于：所述每個旋翼組件包括旋翼以及用于改變旋翼槳距的槳距驅動機構，所述飛行控制系統用于控制每個槳距驅動機構的工作；所述傳動系統包括依次交錯分布的N個正向傳動機構和N個反向傳動機構；所述動力系統通過N個正向傳動機構驅動N個旋翼組件的旋翼沿同一個方向旋轉，所述動力系統通過N個反向傳動機構驅動另外N個旋翼組件的旋翼沿反方向旋轉，所述2N個旋翼組件的旋翼轉速絕對值相等。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王輝，
申請(專利權)人：西安韋德沃德航空科技有限公司，
類型：發明
國別省市：