[發(fā)明專利]一種變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)

在審

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112874771A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡丹丹;馮坤輝;管若喬;李少林;王續(xù)喬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/52;B64C27/12
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)。其包括機(jī)體、飛行控制器、GPS定位模塊、旋翼、傾轉(zhuǎn)舵機(jī)活動支架、外連接件、機(jī)臂、內(nèi)連接件、機(jī)臂轉(zhuǎn)動軸、第一至第四動力電機(jī)、第一至第四傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第一至第四變形電機(jī)、電池和通訊模塊。本發(fā)明提供的變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)具有如下有益效果：(1)通過在機(jī)臂外端加裝傾轉(zhuǎn)舵機(jī)，可使旋翼提供的推力方向時(shí)變，進(jìn)而使機(jī)體實(shí)現(xiàn)位置和姿態(tài)全獨(dú)立控制及調(diào)整，這樣可以很大程度上提高對環(huán)境的適應(yīng)性，擴(kuò)展了應(yīng)用場景；(2)變形形態(tài)大大增強(qiáng)了無人機(jī)的可通過性能，便于完成許多常規(guī)無人機(jī)無法執(zhí)行的任務(wù)，如狹小空間的偵察、搜救，多障礙物環(huán)境下電力巡檢等任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)。

背景技術(shù)

四旋翼無人機(jī)正在革新從農(nóng)業(yè)到交通、安全、基礎(chǔ)設(shè)施、娛樂和搜救等諸多行業(yè)，所具有的機(jī)動性和懸停能力使其能夠穿越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，檢查受損的建筑，甚至探索地下隧道和洞穴。然而，目前的四旋翼無人機(jī)仍然缺乏適應(yīng)不同飛行條件和任務(wù)的能力，這在鳥類中很常見，而這一能力在復(fù)雜的情況下十分有用的，例如執(zhí)行救援任務(wù)或檢查復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。另外，鴿子和雨燕可通過折疊來調(diào)整它們的翅膀表面，以便在更大的速度范圍內(nèi)優(yōu)化滑翔效率。鴿子也被證明會選擇不同形態(tài)的翅膀來穿越不同大小的縫隙:它們向上折疊翅膀來穿越相對較大的垂直縫隙，然后將翅膀折疊成緊貼身體以穿越更窄的縫隙。

為了進(jìn)一步增加四旋翼無人機(jī)的多功能性，最近有些學(xué)者正在研究自適應(yīng)形態(tài)學(xué)的使用，包括在飛行期間修改飛行器的形狀以適應(yīng)特定的任務(wù)或環(huán)境。然而，這些工作要么增加了平臺的復(fù)雜性，要么降低了其可控性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種具備四種變形模式、實(shí)用可靠的變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)包括機(jī)體、飛行控制器、GPS定位模塊、旋翼、傾轉(zhuǎn)舵機(jī)活動支架、外連接件、機(jī)臂、內(nèi)連接件、機(jī)臂轉(zhuǎn)動軸、第一動力電機(jī)、第二動力電機(jī)、第三動力電機(jī)、第四動力電機(jī)、第一傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第二傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第三傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第四傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第一變形電機(jī)、第二變形電機(jī)、第三變形電機(jī)、第四變形電機(jī)、電池和通訊模塊；其中，所述的第一變形電機(jī)、第二變形電機(jī)、第三變形電機(jī)和第四變形電機(jī)依次安裝在機(jī)體的四角處；四個(gè)機(jī)臂的內(nèi)端分別通過一個(gè)內(nèi)連接件鉸接在機(jī)體的一個(gè)角部，并且四個(gè)機(jī)臂位于同一平面內(nèi)；每根機(jī)臂轉(zhuǎn)動軸的兩端分別連接在一臺變形電機(jī)的輸出軸和相應(yīng)的內(nèi)連接件上，因此在變形電機(jī)的驅(qū)動下機(jī)臂能夠在平面內(nèi)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動；每根機(jī)臂的外端分別安裝一個(gè)外連接件；每個(gè)外連接件的頂面上分別安裝一個(gè)傾轉(zhuǎn)舵機(jī)活動支架；第一傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第二傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第三傾轉(zhuǎn)舵機(jī)和第四傾轉(zhuǎn)舵機(jī)分別安裝在一個(gè)外連接件的內(nèi)部，并且輸出端連接在相應(yīng)的傾轉(zhuǎn)舵機(jī)活動支架上；第一動力電機(jī)、第二動力電機(jī)、第三動力電機(jī)和第四動力電機(jī)分別安裝在與第一傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第二傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、第三傾轉(zhuǎn)舵機(jī)和第四傾轉(zhuǎn)舵機(jī)相連接的四個(gè)傾轉(zhuǎn)舵機(jī)活動支架的頂面上，每臺動力電機(jī)上均安裝多片旋翼；飛行控制器和GPS定位模塊安裝在機(jī)體的頂面上，電池和通訊模塊安裝在機(jī)體的底面上，飛行控制器分別與GPS定位模塊、動力電機(jī)、傾轉(zhuǎn)舵機(jī)、變形電機(jī)和通訊模塊電連接；通訊模塊與地面操控人員手持的遙控器無線連接；電池用于為本無人機(jī)上各用電部件提供電能。

所述的飛行控制器采用STM32F7單片機(jī)。

所述的變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)還包括安裝在機(jī)體底面上且與飛行控制器電連接的視覺檢測模塊，包括攝像頭。

所述的機(jī)體采用盒式結(jié)構(gòu)。

所述的機(jī)臂與內(nèi)連接件間通過螺絲連接。

所述的外連接件、機(jī)臂和內(nèi)連接件采用碳纖維材料制成。

本發(fā)明提供的變形可傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)具有如下有益效果：

(1)通過在機(jī)臂外端加裝傾轉(zhuǎn)舵機(jī)，可使旋翼提供的推力方向時(shí)變，進(jìn)而使機(jī)體實(shí)現(xiàn)位置和姿態(tài)全獨(dú)立控制及調(diào)整，這樣可以很大程度上提高對環(huán)境的適應(yīng)性，擴(kuò)展了應(yīng)用場景；