[發明專利]大扭矩六旋翼飛行器及其控制方法

在審

• 申請號: 202010694358.4
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111688925A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 雷瑤;楊文潔;黃益勇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D47/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

本發明涉及一種大扭矩六旋翼飛行器及其控制方法，大扭矩六旋翼飛行器包括機體、六根支撐臂、六個旋翼、沖擊裝置、機械手安裝座和電控單元，六根支撐臂均勻安裝于機體外周部上，六個旋翼分別經轉軸安裝于相應的支撐臂外側端，并由安裝于支撐臂上的電機驅動旋轉，沖擊裝置包括上座和下座，下座安裝于機體上部，機械手安裝座安裝于上座上，用于安裝機械手，上座與下座轉動連接且兩者之間具有一定高度的間隙，下座上側面設有第一撞擊塊，上座下側面設有第二撞擊塊，以當下座相對上座轉過一定角度時，使第一撞擊塊撞擊第二撞擊塊，從而為機械手進行扭轉工作提供大扭矩。該飛行器不僅有利于為扭轉工作提供大扭矩，而且結構簡單，易于實現。

技術領域

本發明涉及多旋翼飛行器技術領域，特別涉及一種大扭矩六旋翼飛行器及其控制方法。

背景技術

多旋翼飛行器因其操控簡便、機動靈活等特點，已經成為在三維空間中飛行的標準平臺。帶有機械手的多旋翼飛行器的研究已經成為熱點，機械手可以被安裝在多旋翼飛行器下方、上方和側面，可以抓取或觸摸物體。但在高空作業中，比如換燈泡或擰螺絲等工作還需要扭轉等操作，如果只靠多旋翼飛行器旋轉而帶動機械手旋轉提供的扭矩太小，無法完成扭轉工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大扭矩六旋翼飛行器及其控制方法，該飛行器不僅有利于為扭轉工作提供大扭矩，而且結構簡單，易于實現。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種大扭矩六旋翼飛行器，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)分別經轉軸安裝于相應的支撐臂(2)外側端，并由安裝于支撐臂(2)上的電機驅動旋轉，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，所述上座與下座轉動連接且兩者之間具有一定高度的間隙，所述下座上側面設有第一撞擊塊，所述上座下側面設有第二撞擊塊，以當下座相對上座轉過一定角度時，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，以控制各旋翼轉動。

進一步地，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180°。

進一步地，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)的旋轉方向相反。

進一步地，所述沖擊裝置(4)上一側部安裝有攝像機(6)。

本發明還提供了上述大扭矩六旋翼飛行器的控制方法，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工作時，控制六個旋翼的轉速，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，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工作提供大扭矩。

進一步地，控制六個旋翼中各相鄰兩個旋翼按相反方向旋轉，即第一、三、五旋翼以轉速ω₁＝ω₃＝ω₅＝ω_CW順時針旋轉，第二、四、六旋翼以轉速ω₂＝ω₄＝ω₆＝ω_CCW逆時針旋轉；當|ω_CW|＞|ω_CCW|時，機體進行順時針旋轉，產生順時針方向的扭轉力矩，當|ω_CW|＜|ω_CCW|時，機體進行逆時針旋轉，產生逆時針方向的扭轉力矩，即由旋翼的轉速差來決定扭轉力矩的方向；

各旋翼的扭矩Q_i與轉速ω_i的關系為：