[發(fā)明專利]大扭矩六旋翼飛行器及其控制方法

在審

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111688925A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 雷瑤;楊文潔;黃益勇
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D47/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種大扭矩六旋翼飛行器，其特征在于，包括機體(1)、六根支撐臂(2)、六個旋翼(3)、沖擊裝置(4)、機械手安裝座(5)和電控單元，所述六根支撐臂(2)均勻安裝于機體(1)外周部上，所述六個旋翼(3)分別經(jīng)轉(zhuǎn)軸安裝于相應的支撐臂(2)外側(cè)端，并由安裝于支撐臂(2)上的電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述沖擊裝置(4)包括上座和下座，所述下座安裝于機體(1)上部，所述機械手安裝座(5)安裝于上座上，用于安裝機械手，所述上座與下座轉(zhuǎn)動連接且兩者之間具有一定高度的間隙，所述下座上側(cè)面設有第一撞擊塊，所述上座下側(cè)面設有第二撞擊塊，以當下座相對上座轉(zhuǎn)過一定角度時，使第一撞擊塊撞擊第二撞擊塊，從而為機械手進行扭轉(zhuǎn)工作提供大扭矩，所述電控單元設于機體(1)中并與各電機電性連接，以控制各旋翼轉(zhuǎn)動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩六旋翼飛行器，其特征在于，所述第一撞擊塊和第二撞擊塊位于同一周向位置，所述下座和上座可相對旋轉(zhuǎn)180°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩六旋翼飛行器，其特征在于，所述六根支撐臂(2)的幾何中心線在同一平面上，各相鄰兩根支撐臂(2)的幾何中心線之間的夾角為60度，各相鄰兩個旋翼(3)的旋轉(zhuǎn)方向相反。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩六旋翼飛行器，其特征在于，所述沖擊裝置(4)上一側(cè)部安裝有攝像機(6)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的大扭矩六旋翼飛行器的控制方法，其特征在于，當安裝于機械手安裝座上的機械手抓住物體，需要進行順時針或逆時針扭轉(zhuǎn)工作時，控制六個旋翼的轉(zhuǎn)速，使機體連同其上的下座相對于上座進行順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，進而使第一撞擊塊撞擊第二撞擊塊，從而為機械手進行扭轉(zhuǎn)工作提供大扭矩。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大扭矩六旋翼飛行器的控制方法，其特征在于，控制六個旋翼中各相鄰兩個旋翼按相反方向旋轉(zhuǎn)，即第一、三、五旋翼以轉(zhuǎn)速ω₁＝ω₃＝ω₅＝ω_CW順時針旋轉(zhuǎn)，第二、四、六旋翼以轉(zhuǎn)速ω₂＝ω₄＝ω₆＝ω_CCW逆時針旋轉(zhuǎn)；當|ω_CW|＞|ω_CCW|時，機體進行順時針旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生順時針方向的扭轉(zhuǎn)力矩，當|ω_CW|＜|ω_CCW|時，機體進行逆時針旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生逆時針方向的扭轉(zhuǎn)力矩，即由旋翼的轉(zhuǎn)速差來決定扭轉(zhuǎn)力矩的方向；

各旋翼的扭矩Q_i與轉(zhuǎn)速ω_i的關系為：

其中c_q是旋翼的旋轉(zhuǎn)表面積、旋轉(zhuǎn)半徑和空氣密度決定的系數(shù)；則六個旋翼的扭轉(zhuǎn)力矩之和τ_yaw表示為：

由于ω₁＝ω₃＝ω₅＝ω_CW且ω₂＝ω₄＝ω₆＝ω_CCW，則扭轉(zhuǎn)力矩之和為：