[發明專利]一種基于四壓桿整體張拉結構的多旋翼無人機

在審

• 申請號: 201811543446.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109572987A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 崔祚
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06;B64C39/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

本發明公開了一種基于四壓桿整體張拉結構的多旋翼無人機，以四壓桿整體張拉結構為機身主體的無人機。其機體由一系列不連續的受壓單元和一系列連續的受拉單元相互作用而成。在該無人機機身中受壓單元為壓桿，受拉單元為拉索，單元與單元的相互作用點為節點；壓桿之間互不接觸，拉索形成了連續的張力網絡，構成了結構穩定的空間外形。本發明的基于四壓桿張拉整體結構的無人機實現了剛性構件與柔性構件的結合，具有可變形、易折疊和對地面環境適應性好等優點。同時，該類型無人機的結構更加簡單，驅動更加容易，所需要的驅動能量也更少。

技術領域

本發明屬于無人機技術領域，具體涉及一種基于四壓桿整體張拉結構的多旋翼無人機。

背景技術

無人機是指利用無線遙控設備和自身的控制裝置進行控制的不載人飛行器，該設備融合了機械電子、計算機通信和導航控制等技術，能夠在復雜環境中進行運動軌跡的實時控制。目前，無人機已被廣泛應用于航拍攝影、電力巡檢、環境監測、森林防火、災情巡查、防恐救生和軍事偵察等領域，能夠有效克服有人駕駛飛機進行空中作業的不足，降低購買與維護成本。但是，無人機在作業時，會面臨著崎嶇的地貌、山脈、建筑物、樹木和輸電線路等復雜障礙物的安全威脅。基于此，本發明提出一種基于四壓桿整體張拉結構的無人機，該類型無人機具有獨特的可折展特性和較輕的質量，對復雜作業環境有著良好的適應性。

目前，無人機機體結構都是由剛性桿件構成，桿件材料一般為碳纖維。但是，由剛性桿件構成的機身結構對環境適應性較差，特別是在復雜環境中降落時會受到極大的限制。為了克服該問題，申請人提出了基于四壓桿整體張拉結構的無人機，該類型無人機具有一定的連續變形能力，它可以大幅度改變機體形狀，對降落環境的適應能力好。張拉整體結構在沒有預應力存在的情況下是機構，但是由于自應力狀態的存在，在特定的幾何形狀下，穩定了一階無窮小機構，從而使結構獲得剛度稱為可承受載荷的結構，這是它區別與傳統機構的本質特點。正是由于該本質特點，使得張拉整體結構的內力和形態高度相關，表現出很強的形態可調性。基于該設計思想，將張拉整體結構的概念也被引入至無人機的研究領域。

1948年，美國學者Fuller將‘Tension’和‘Integrity’這兩個詞縮減合成為一個新的名詞‘Tensegrity’，首次提出了‘張拉整體’這一概念。直到上世紀80年代初期，這種獨特的結構體系才引起了工程界研究者的關注。作為一種新型空間結構，張拉整體結構是由少量剛性壓桿和大量柔性拉索構成的，是一種效率極高的內力自平衡結構體。

在運動控制方面，傳統無人機利用控制算法使其按照特定方式運動或保持在某一位置，所以控制中很大一部分能量用于維持結構穩定。而張拉整體結構通過調整內部預應力來實現整體結構的變形，并維持整體結構處于自平衡狀態。這種獨特的性能使得張拉整體結構具有更好的控制性能，即需要較大的能量來改變平衡位置，較小的能量維持結構穩定。當該類型無人機受到外部擾動后，依靠結構自身預應力來維持本身穩定性，與張拉整體結構的自平衡原理相類似。因此，將傳統無人機進行創造性改機，使之應用張拉整體結構，是有重大意義的。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于四壓桿整體張拉結構的多旋翼無人機，以克服現有技術存在的不足：

本發明具體采用以下技術方案予以實現：