[發明專利]一種小型尾座式雙翼四槳無人機及控制方法

在審

• 申請號: 202211742809.2
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116215903A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 張鐳;姚興宇;蔣萌迪;吳丹
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B64U10/20
• 分類號: B64U10/20;B64C27/22;B64D43/00;G05D1/08
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明涉及一種小型尾座式雙翼四槳無人機及控制方法，包括用于空中平飛的固定翼機構和用于垂直起降的旋翼裝置，固定翼裝置包括兩個固定翼，兩個固定翼之間設置有連接機構，固定翼的上端兩側對稱設置旋翼裝置，固定翼的底端設置有起落架，連接機構上部設置有殼體，殼體內設置控制模塊；控制模塊包括MCU芯片和檢測單元。本發明采用的雙翼四旋翼無人機具有較高的飛行效率,較大的載重量，較好的機動性的特性，并且可以兼顧固定翼無人機和多旋翼無人機的優勢，利用多旋翼完成垂直起降，解決了固定翼無人機對場地的要求，利用固定翼使無人機在空中平飛，有效的延長續航時間。

技術領域

本發明屬于空中無人機器人控制領域，具體涉及一種小型尾座式雙翼四槳無人機及控制方法。

背景技術

由于無人機具有體型小、成本低、使用方便等優勢，并且隨著時代的進步與技術的飛速發展，無人機的性能不斷增強、類型不斷增多，使其在軍用領域和民用領域中的應用需求不斷增大，為了滿足新時代下軍、民對無人機的更高的需求追求，越來越多的公司和科研機構開始研發新型無人機。

無人機通常分為固定翼無人機與旋轉翼無人機。從技術特征來說，固定翼無人機依靠發動機產生推力，使固定翼無人機可以在空中高速飛行，固定翼無人機通過氣動性產生升力，來克服其本身的重力，氣動性與固定翼無人機的速度存在一定的正相關關系，固定翼無人機的速度越大，固定翼無人機的氣動性越大，但是發動機無法產生垂直于固定翼無人機的推力，導致固定翼無人機只能水平飛行，且速度的變化需要一定時間，導致固定翼無人機需要很長的跑道來使速度達到某一特定值；旋轉翼無人機通過氣動性使旋轉翼繞自身軸線自轉，旋轉翼自轉時與空氣產生相對運動獲得升力，旋轉翼無人機起飛無需具有水平飛行速度，即不再依賴跑道，克服了固定翼無人機依賴較長跑道的缺點。但是由于旋轉翼提供的主要是升力，旋轉翼無人機獲得的平行于機身軸線的水平推力較小，所以水平飛行速度較慢，并且由于電池的限制導致其續航時間不長。

垂直起降固定翼無人機包括了固定翼本身的氣動布局和垂直起降實現方式兩大類特征。但是操縱面偏轉角度和所產生的操縱力并不呈線性關系，這些問題給無人機的穩定和控制帶來了一定的挑戰。

如專利公開號為CN202111057558的專利文獻中公開的一種尾座式垂直起降固定翼無人機，包括機身、機翼、起降驅動組件、巡航驅動組件和尾翼組件，主旋翼用于為機身提供升降和懸停的升力，副旋翼用于為機身提供平飛時的推力，副旋翼還用于為機身提供升降時的俯仰力；但該設計導致無人機過于復雜，且該無人機的主旋翼與副旋翼之間會產生氣動干擾，不利于無人機在空中姿態變化的控制。

發明內容

本發明為解決現有固定翼、旋翼無人機可控性和飛行穩定性較差問題，提供了一種小型尾座式雙翼四槳無人機及控制方法，可以兼顧固定翼無人機和多旋翼無人機的優勢，利用多旋翼完成垂直起降，解決了固定翼無人機對場地的要求，利用固定翼使無人機在空中平飛，有效的延長續航時間，并采用雙環控制方法提高了無人機的飛行穩定性，使無人機處于期望姿態下進行飛行任務。

為了實現上述目的，本發明的第一方面提出一種小型尾座式雙翼四槳無人機，包括用于空中平飛的固定翼機構和用于垂直起降的旋翼裝置，所述固定翼裝置包括兩個內部設置空腔的固定翼，兩個所述固定翼平行設置，兩個固定翼之間設置有連接機構，兩個固定翼通過連接機構固定，所述固定翼的上端兩側對稱設置旋翼裝置，固定翼的底端設置有起落架，所述起落架與旋翼裝置對應設置；

連接機構上部設置有殼體，所述殼體內設置控制模塊；

所述控制模塊包括MCU芯片和檢測單元，所述檢測單元用于檢測機體姿態，檢測單元的輸出端與MCU芯片的輸入端連接，MCU芯片的輸出端連接有伺服驅動模塊，MCU芯片通信連接有遙控器；

伺服驅動模塊用于驅動旋翼裝置。