[發明專利]八旋翼飛行器

有效

• 申請號: 201310310719.0
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103387052A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 高慶嘉;白越;宮勛;趙常均;孫強
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B64C27/12
• 分類號: B64C27/12;B64C27/08;B64C27/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及飛行器技術領域，具體涉及一種八旋翼飛行器。

背景技術

八旋翼飛行器是在傳統四旋翼飛行器基礎上衍生出來的，包括兩種結構形式，一是在同一平面上安裝八個旋翼，二是在同一平面上安裝四個共軸旋翼，和傳統四旋翼飛行器相比，八旋翼飛行器采用八個旋翼產生推力，相比四個旋翼產生的推力更大，因此，能搭載更大的載荷，近年來在世界范圍內掀起了研究熱潮。

八旋翼飛行器，通過改變八個旋翼的轉速大小產生飛行器飛行所需的升力和扭矩，從而實現飛行器的穩定盤旋和精確飛行，從運動狀態看，八旋翼飛行器具有空間六個自由度和四個可控的基本運動狀態，四個可控的基本運動狀態分別為垂向飛行、縱向飛行、橫向飛行和水平轉動，前三個運動狀態是通過改變八個旋翼的升力大小產生對飛行器不同大小和方向的合力和合力矩實現飛行器運動狀態的改變，而水平轉動即偏航是通過改變八個旋翼的反扭力矩實現對飛行器偏航的調整，由于旋翼的反扭力矩相比升力作用于飛行器機體產生的合力矩小很多，現有的八旋翼飛行器的偏航能力相比其他三種運動狀態變化能力非常弱，這一問題嚴重影響八旋翼飛行器機動性和抗風性能。

發明內容

為了解決現有八旋翼飛行器存在的偏航能力弱的問題，本發明提供一種具有較強偏航能力的八旋翼飛行器。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

八旋翼飛行器，包括機體、設置在機體內部的航空電子系統和外部的起落裝置及固定在機體下方的工作載荷模塊，所述起落裝置包括兩個頭部上翹的滑撬桿和兩個交叉安裝的滑撬梁，還包括與航空電子系統相連并通過折頁結構可拆卸地安裝在機體上的四個等長支撐臂和分別安裝在支撐臂端部的四個結構相同的驅動單元，將飛行器質心設為機體坐標系原點，x軸方向設為飛行器的機頭方向，z軸沿著飛行器縱向面，指向上方，四個支撐臂沿機體中心軸向四周等角度展開，每個支撐臂與機體中心軸的夾角α相等且0°＜α＜90°，四個支撐臂在機體坐標系xoy平面的投影為軸對稱相交的兩條直線，四個驅動單元在機體坐標系xoy平面的投影分別位于四個象限內或者分別位于x軸正負半軸上和y軸正負半軸上，每個驅動單元的旋轉軸線在機體坐標系yoz平面或xoz平面的投影分別與z軸形成一夾角θ，-75°≤θ≤75°，不包括0，正負號表示方向，當θ取正值時，表示驅動單元的旋轉軸線在機體坐標系yoz平面或xoz平面沿z軸逆時針偏轉；當θ取負值時，表示驅動單元的旋轉軸線在機體坐標系yoz平面或xoz平面沿z軸順時針偏轉，四個夾角大小相等方向不同，每個驅動單元的旋轉軸線在機體坐標系xoy平面的投影與旋轉中心到機體坐標系原點的連線在機體坐標系xoy平面的投影相互垂直，該飛行器姿態調整的控制量包括俯仰、滾轉、偏航和z軸的升力總量。

所述驅動單元由兩個結構相同的旋翼和一個驅動電機組成，驅動電機固定在支撐臂端部，兩個旋翼均通過輸出軸安裝在驅動電機的同一側，飛行器工作時，兩個旋翼的相對轉速為零，兩個旋翼的旋轉平面相互平行且相互離開一定安全距離。

所述驅動單元由兩個結構相同的正反旋翼和兩個結構相同的驅動電機組成，驅動電機固定在支撐臂端部，兩個旋翼分別通過輸出軸安裝在兩個驅動電機形成的串聯結構的上下兩側，飛行器工作時，兩個旋翼的相對轉速不為零。

所述四個驅動單元分別為第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元，所述第一驅動單元在機體坐標系xoy平面的投影位于第一象限內或x軸正半軸上，所述第二驅動單元在機體坐標系xoy平面的投影位于第二象限內或y軸正半軸上，所述第三驅動單元在機體坐標系xoy平面的投影位于第三象限內或x軸負半軸上，所述第四驅動單元在機體坐標系xoy平面的投影位于第四象限內或y軸負半軸上。

所述第一驅動單元的第一旋翼與第三驅動單元的第一旋翼的旋轉方向同時為順時針或同時為逆時針，第一驅動單元與第三驅動單元產生的升力分量和反扭力矩使飛行器機頭產生向同一方向偏轉的力矩；

所述第二驅動單元的第一旋翼與第四驅動單元的第一旋翼的旋轉方向同時為逆時針或者同時為順時針，第二驅動單元與第四驅動單元產生的升力分量和反扭力矩使飛行器機頭產生向相反方向偏轉的力矩；

所述第一驅動單元的第一旋翼與相鄰的第二驅動單元的第一旋翼的旋轉方向不同；所述第三驅動單元的第一旋翼與相鄰的第四驅動單元的第一旋翼的旋轉方向不同。