[實用新型]一種抗風擾的非平面飛行器

有效

• 申請號: 201720577138.7
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN206968972U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 雷瑤;紀玉霞;陳如明;汪長煒;吳智泉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/32;B64C9/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：包括機體、多對支撐臂，支撐臂一端固定設置在機體上，另一端設有旋翼，旋翼的旋轉平面與機體平面的夾角為旋翼的傾轉角，0°<<90°，相鄰旋翼組成面-面或背-背旋翼對，其中面-面旋翼對的升力方向相對且均朝向旋翼對之間的空間，背-背旋翼對的升力方向相背且均遠離旋翼對之間的空間，旋翼對中的旋翼傾轉角數值相等，旋轉方向相反，分別為順時針旋轉和逆時針旋轉。

2.根據權利要求1所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：支撐臂的幾何中心線位于同一平面，相鄰支撐臂的夾角相等，一對支撐臂的幾何中心線位于同一直線。

3.根據權利要求1或2所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：支撐臂通過支撐臂夾緊裝置固定在機體上，支撐臂夾緊裝置的支撐臂安裝孔與支撐臂過盈配合，支撐臂安裝孔上標有角度刻度線，支撐臂上標有基準線，基準線沿支撐臂的方向，并與旋翼的旋轉平面平行，支撐臂安裝時，通過調節基準線對應的角度刻度線實現任意的旋翼傾轉角。

4.根據權利要求3所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：夾緊板上的角度刻度線標有0°~90°和-90°~0°范圍內的角度，其中0°刻度線垂直于機體平面。

5.根據權利要求3所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：支撐臂夾緊裝置包括兩個夾緊板，兩個夾緊板對接形成支撐臂安裝孔，兩個夾緊板均固定連接在機體上，通過螺紋連接實現兩個夾緊板間的固定連接以實現支撐臂的固定。

6.根據權利要求1或2或4或5所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：旋翼由各自的電機驅動，電機通過電機固定裝置與支撐臂固定，電機固定裝置包括兩個固定板，兩個固定板對接形成支撐臂連接孔和電機安裝孔，支撐臂連接孔位于電機固定裝置的一端，電機安裝孔位于電機固定裝置的另一端，支撐臂與支撐臂連接孔過盈配合，通過螺紋連接實現兩個固定板間的固定連接以實現支撐臂與電機固定裝置的固定連接。

7.根據權利要求6所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：電機為直流無刷電機，機體底部設置彈性支架，機體內部設有飛行器控制系統、傳感器以及電池。

8.根據權利要求1或2或4或5或7所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：支撐臂為三對，旋翼為六個，六個旋翼的位置矩陣P和姿態矩陣O如下：

其中，為旋翼距離機體中心的距離。

9.根據權利要求1或2或4或5或7所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：非平面飛行器改變旋翼的拉力即調整旋翼轉速以對抗環境中的風擾，對于背-背旋翼對的初始狀態e、面-面旋翼對的初始狀態g，旋翼對中的兩個旋翼的升力相等，分別記為和；旋翼的轉速調整后使飛行器依然處于懸停狀態以抵抗風擾，對于背-背旋翼對調整后的狀態f、面-面旋翼對調整后的狀態h，旋翼對中的旋翼升力分別由、，對于面-面旋翼對，接近風擾的旋翼轉速降低，遠離風擾的旋翼轉速增大；對于背-背旋翼對，接近風擾的旋翼轉速增大，遠離風擾的旋翼轉速降低。

10.根據權利要求9所述的抗風擾的非平面飛行器，其特征在于：對抗風擾的響應時間為旋翼系統中升力一次改變的時間，為背-背旋翼對抵抗風擾的時間，為面-面旋翼對抵抗風擾的時間；

對于背-背旋翼對，

，；

對于面-面旋翼對，

，；

其中，f_wind為風擾的風力，f₁₀為處于初始狀態的旋翼對中的接近風擾的旋翼的初始升力，f₂₀為處于初始狀態的旋翼對中的遠離風擾的旋翼的初始升力，f₁₁為處于調整后的狀態的旋翼對中的一個旋翼的升力，f₂₁為處于調整后的狀態的旋翼對中的另一個旋翼的升力，g為重力加速度，m為旋翼對的質量。