一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机

1.本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机。


背景技术：

2.应用于低空突防的无人机对机动性和隐蔽性有很高要求，当遇到突发状况或处于复杂环境中时，不仅要能够快速移动避障前进，而且要根据环境条件改变姿态并维持在相应姿态下使机身隐藏在环境中。现阶段对无人机的改进主要针对机动性的提高，对姿态控制关注较少。
3.传统的无人机可分为单旋翼带尾桨的无人直升机以及多旋翼无人机。单旋翼带尾桨的无人直升机通过周期变距使桨盘倾斜改变升力方向，但升力方向变化程度有限。多旋翼无人机旋翼的旋转轴与机身固定为某个角度不变，各旋翼升力方向始终不变。当处于大姿态角飞行状态时，无人机往往利用机动动作使机身回到小姿态状态维持飞行状态，若长时间处于大姿态角状态，旋翼无法提供足够升力维持当前飞行状态，机体易失控。由于无法长时间维持大姿态角飞行状态，当应对复杂外界环境时，传统无人机无法保持在某些特定姿态使机体隐藏在掩体后，隐蔽性较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机，以解决上述现有技术存在的问题，在保证机动性的同时，可以维持在任意姿态角并保持飞行状态，能够适应各种特殊环境，实现机身隐蔽，提高了无人机的隐蔽性。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机，包括主旋翼组、环架型机身、副旋翼和起落架，
6.所述主旋翼组包括主旋翼轴和两个规格相同旋转方向相反的主旋翼，两个主旋翼对应的两个电机呈轴对轴的形式分别安装在所述主旋翼轴上；所述环架型机身包括三个大小不一的环架，位于中间的环架二通过两对互相垂直的圆孔分别连接位于最内部的环架一和位于最外侧的环架三；所述环架一上另一对垂直设置的圆孔分别与主旋翼轴的两端固定连接；所述环架三的外侧圆周上均布有多个平台，所述平台的外侧设置有用于安装所述副旋翼的手臂；所述平台的底部安装有所述起落架。
7.在其中一个实施例中，所述环架一的周向均布有四个圆孔，其中一对对称设置的圆孔通过滑电环与所述主旋翼轴的两端相连接，另一对对称设置的圆孔通过滑电环与所述环架二上一对对称设置的圆孔相连接。
8.在其中一个实施例中，所述环架二上另一对对称设置的圆孔通过滑电环与所述环架三上一对对称设置的圆孔相连接。
9.在其中一个实施例中，所述副旋翼包括桨叶、发动机和圆形安装板，所述桨叶的半径小于所述主旋翼的半径，所述桨叶安装在所述发动机上，所述发动机固连在圆形安装板
上，所述圆形安装板通过内部设置的轴承连接在的所述手臂上。
10.在其中一个实施例中，所述平台的数量为四个，四个所述副旋翼分别配备一组电池和控制面板，用于驱动各所述副旋翼的电池和控制面板分别对应安装在各所述平台上。
11.在其中一个实施例中，四个所述起落架通过螺栓螺母固定在各所述平台的底部。
12.在其中一个实施例中，所述主旋翼组的电池及控制面板与副旋翼一起安装在所述环架三的表面上。
13.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
14.1、使用平衡环架结构，将最内环架的轴作为旋翼旋转轴，使旋转轴方向始终保持不变，机身能够在任意姿态角下维持飞行状态。
15.2、使用滑电环作为旋转轴与环架以及环架与环架之间的连接件，用于组装后连接主旋翼轴上的电机与布置在外侧机身上的电池，接线不受环架旋转影响。
16.本发明提出了一种可实现全姿态飞行的六旋翼无人机，弥补了应用于低空突防的无人机机动性和隐蔽性的不足，保证机动性的同时，消除了无人机在控制姿态方面的局限，解决了无人机无法长时间维持大姿态角飞行状态、无法保持任意姿态隐蔽于复杂环境的难题，拓宽了无人机在低空突防方面的应用前景。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为六旋翼无人机的整体结构示意图；
19.图2为主旋翼组的结构组成图；
20.图3为环架型机身的结构组成图；
21.图4为副旋翼的结构组成图；
22.图5为起落架的安装位置示意图；
23.其中，1主旋翼组；11主旋翼轴；12主旋翼；13电机；
24.2环架型机身；21环架一；22环架二；23环架三；24滑电环；
25.3副旋翼；31桨叶；32发动机；33圆形安装板；34轴承；
26.4起落架。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明的目的是提供一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机，弥补了应用于低空突防的无人机机动性和隐蔽性的不足，保证机动性的同时，消除了无人机在控制姿态方面的局限，解决了无人机无法长时间维持大姿态角飞行状态、无法保持任意姿态隐蔽于复杂
环境的难题，拓宽了无人机在低空突防方面的应用前景。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.如图1-图5所示，本发明提供一种能实现全姿态飞行的六旋翼无人机，包括主旋翼组1、环架型机身2、副旋翼3和起落架4。
31.如图2所示，主旋翼组1采用共轴双旋翼结构，使用两个规格相同旋转方向相反的主旋翼12。两个主旋翼12对应的两个电机13呈轴对轴的形式分别安装在主旋翼轴11上。
32.如图3所示，环架型机身2由三个大小不一的环架组成。最内部最小的环架一21在一对对称设置的圆孔中通过滑电环24与主旋翼轴11连接。中间的环架二22通过两对互相垂直的圆孔分别连接内外两个环架。最外侧最大的环架三23上设计了四个用于布置副旋翼3的电池和控制面板的平台，且平台的外侧设置有用于安装副旋翼3的手臂。三个环架分别设置对应圆孔，在对应圆孔中使用滑电环24连接三个环架，形成枢纽轴互相垂直的平衡环架外形。
33.如图4所示，副旋翼3采用半径略小于主旋翼12的桨叶31，直接安装在发动机32上，将发动机32固连在圆形安装板33上。圆形安装板33通过内部设置的轴承34连接在最外侧的环架三23的手臂上。四个副旋翼3分别配备一组电池和控制面板，安装在环架三23的平台上。主旋翼组1的电池和控制面板分别安装在环架平台的另一侧。四个起落架4通过螺栓螺母固定在同侧。
34.平衡环架是由彼此垂直的枢纽轴所组成的一组三只平衡环架，可使架在最内的环架的物体维持旋转轴不变。因此设置在最内的环架一21上的主旋翼组1的主旋翼轴11方向可保持不变。主旋翼组1通过电机驱动产生升力，使无人机起飞并维持飞行状态。机体外侧的四个副旋翼3分别受各自的控制面板控制，对副旋翼3旋转轴角度进行调节，使其分别转向。四个副旋翼3分别产生的不同方向的升力，将机体调整为所需的姿态。四个副旋翼3产生的升力能够改变三个环架与初始状态之间的夹角，使机身能够处于任意姿态角下。同时，副旋翼3为机体飞行提供了侧向力，使机体能够朝任意方向并沿所需轨迹飞行。无人机飞行过程中，任意姿态角下，主旋翼轴11均可始终保持竖直方向不变，始终为机体提供向上的升力。由于无人机始终受到向上的升力，任意姿态角下，机体均可维持正常飞行状态。
35.于本实施例中，考虑到环架内部的主旋翼组1提供升力的效率，将主旋翼组1的电池及控制面板与副旋翼3一起安装在环架三23表面上。为便于电池及控制面板接线，选用滑电环24作为环架与主旋翼轴11以及环架与环架间的连接件。滑电环24通过定子与转子部分分别引出导线连接固定结构与旋转结构的电源与终端电器，并随之旋转，能够为旋转体连通、输送能源与信号。将导线通过滑电环24接入环架内部后沿环架边缘布线，直到接入主旋翼电机。
36.传统无人机处于大姿态角飞行状态时，主旋翼轴竖直方向偏转角过大，与无法提供足够的升力使飞行器维持大姿态角的飞行状态。当飞行器遇到狭窄缝隙时，理论上可将机身调整为“竖直”姿态，接着向前飞行穿过缝隙。但由于这种状态下旋翼无法提供足够升力，因此无法实现飞行。由于本发明的无人机采用了平衡环架结构，在任意姿态角下，提供升力的主旋翼轴11始终保持方向不变，因此升力方向始终不变，可以为机身足够的升力维持飞行状态。飞行时，由旋翼轴可各自转向的四个副旋翼3能够为机身提供改变飞行姿态的
侧向力，将机身调整为所需的任意姿态。由于机身始终受到方向不变的升力，在任意姿态角飞行状态下机体能够持续飞行。当遇到复杂飞行环境，如狭窄缝隙、坡度大的斜面时，机身可调整到合适的飞行姿态飞越障碍。由于飞行器具有很强的机动性，因此面对突发状况，能够及时调整姿态和路线；又因为能够维持在各种飞行姿态状态下，飞行器能够调整姿态隐蔽在各种掩体下。因此在低空突防领域具有很大应用前景。
37.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
38.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。