本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，現(xiàn)有技術(shù)中，固定翼機(jī)有場(chǎng)地要求，需要較長(zhǎng)跑道，起飛時(shí)間長(zhǎng)，垂直起降機(jī)沒有較高的場(chǎng)地要求，但是由于沒有機(jī)翼而缺乏續(xù)航能力。目前國(guó)內(nèi)外尚未研制出小型化、集成度高、低成本、符合復(fù)雜起降條件任務(wù)要求的創(chuàng)新型小型無人機(jī)產(chǎn)品。

長(zhǎng)期以來人們一直在尋求兼具多旋翼機(jī)和固定翼機(jī)優(yōu)點(diǎn)的飛行器。即一種可以不依賴場(chǎng)地能夠完成垂直起降和向前飛行的動(dòng)作，同時(shí)有較長(zhǎng)續(xù)航能力的垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)。

因此，研制一款符合市場(chǎng)需求的小型化、集成度高、低成本、適用于復(fù)雜起降條件任務(wù)要求，滿足應(yīng)急快速響應(yīng)，道路車輛監(jiān)控等市場(chǎng)需求的新型快速響應(yīng)垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)產(chǎn)品很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)及其控制方法，用以解決現(xiàn)有無人機(jī)有場(chǎng)地限制，續(xù)航時(shí)間短，操作不方便的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述無人機(jī)包括機(jī)身、機(jī)翼、尾翼和傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；所述機(jī)翼安裝在機(jī)身的上端靠前部位且與機(jī)身垂直；所述尾翼安裝在機(jī)身的尾部；所述傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括：第一至第四連桿、第一至第四執(zhí)行單元和第一至第二舵機(jī)；所述第一至第四連桿分別安裝在機(jī)身的兩側(cè)，第一和第二連桿對(duì)稱分布于機(jī)身頭部的兩側(cè)，第一和第二連桿內(nèi)部安裝有第一聯(lián)動(dòng)軸，第三和第四連桿對(duì)稱分布于機(jī)翼和尾翼之間的機(jī)身兩側(cè)，第三和第四連桿內(nèi)部安裝有第二聯(lián)動(dòng)軸；所述第一至第四執(zhí)行單元分別安裝在第一至第四連桿的端部；所述第一至第二舵機(jī)分別安裝在機(jī)身內(nèi)部并分別與第一至第二聯(lián)動(dòng)軸相連。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述機(jī)翼為節(jié)省機(jī)身內(nèi)部空間的上單翼，機(jī)翼面積為0.711m²，機(jī)翼的后邊緣安裝有調(diào)整無人機(jī)姿態(tài)的副翼。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述第一至第四執(zhí)行單元包括第一至第四電子調(diào)速器、第一至第四直流無刷電機(jī)和第一至第四螺旋槳，所述第一至第二直流無刷電機(jī)通過第一聯(lián)動(dòng)軸連接，第三至第四直流無刷電機(jī)通過第二聯(lián)動(dòng)軸連接，所述第一至第四電子調(diào)速器分別與第一至第四直流無刷電機(jī)相連，所述第一至第四螺旋槳通過轉(zhuǎn)軸分別安裝在第一至第四直流無刷電機(jī)上方。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述第一至第四螺旋槳為兩葉漿，兩葉漿圍繞直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述第一至第四執(zhí)行單元具有四旋翼和固定翼兩種姿態(tài)模式，四旋翼姿態(tài)模式下，第一至第四螺旋槳在水平面上旋轉(zhuǎn)，固定翼姿態(tài)模式下，第一至第四螺旋槳在垂直面上旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述第一至第四連桿為碳管。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述機(jī)身的頭部設(shè)置有光電吊艙。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述第一至第四直流無刷電機(jī)單臺(tái)電機(jī)最大拉力3.05kg、穩(wěn)壓輸入24v的電動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，所述尾翼為t型尾翼，所述尾翼具有垂尾和平尾，垂尾后端安裝有方向舵，平尾后端安裝有升降舵。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的控制方法，所述控制方法包括：

第一和第二舵機(jī)能根據(jù)地面的控制指令控制執(zhí)行單元?jiǎng)幼?，第一至第二舵機(jī)接收到起飛指令后，第一舵機(jī)驅(qū)動(dòng)第一聯(lián)動(dòng)軸使第一和第二螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面調(diào)整至水平面上，第二舵機(jī)驅(qū)動(dòng)第二聯(lián)動(dòng)軸使第三和第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面調(diào)整至水平面上，第一至第四直流無刷電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)第一至第四螺旋槳開始旋轉(zhuǎn)，無人機(jī)以四旋翼姿態(tài)模式起飛；

起飛過程中第一至第四電子調(diào)速器通過調(diào)整第一至第四螺旋槳的轉(zhuǎn)速控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)，無人機(jī)成功升空后，第一至第二舵機(jī)接收到飛行模式切換指令，第一舵機(jī)控制第一和第二執(zhí)行單元向前傾轉(zhuǎn)，第二舵機(jī)控制第三和第四執(zhí)行單元向前傾轉(zhuǎn)，在傾轉(zhuǎn)過程中，由于第一至第四螺旋槳產(chǎn)生向前的氣動(dòng)力，無人機(jī)將加速向前飛行，在第一至第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面完全轉(zhuǎn)到垂直面上時(shí)，無人機(jī)的速度使機(jī)翼產(chǎn)生大于其自身重力的升力，無人機(jī)以氣動(dòng)升力巡航飛行，飛行過程中依靠第一至第二舵機(jī)、第一至第四螺旋槳和副翼調(diào)整機(jī)體姿態(tài)；

無人機(jī)完成飛行任務(wù)準(zhǔn)備降落時(shí)，第一至第二舵機(jī)接收到降落指令后，第一舵機(jī)調(diào)整第一和第二螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面至水平面上，第二舵機(jī)調(diào)整第三和第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面至水平面上，無人機(jī)從固定翼姿態(tài)模式切換到四旋翼姿態(tài)模式，在四旋翼姿態(tài)模式下減速并垂直降落。

本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)將提供各種應(yīng)用過程中所需的接口，使其能夠成為一個(gè)小型化、操控便捷、起降及飛行靈活、航時(shí)長(zhǎng)的通用無人機(jī)飛行平臺(tái)。該型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)可以在城市內(nèi)或起降條件差的區(qū)域，對(duì)指定區(qū)域和目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的巡查和跟蹤，解決對(duì)突發(fā)事件快速應(yīng)急響應(yīng)以及道路和車輛監(jiān)控等問題。同時(shí)操作簡(jiǎn)便、自主起降和無需起飛場(chǎng)地的特點(diǎn)，大大降低了對(duì)無人機(jī)操作人員的技術(shù)要求，零基礎(chǔ)短時(shí)間內(nèi)就可以熟悉操作，突破了無人機(jī)操作手短缺的限制無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

附圖說明

圖1一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的平面立體圖。

圖2一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

參考圖1，一種垂直升降傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)所述無人機(jī)包括機(jī)身10、機(jī)翼06、尾翼08和傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，機(jī)翼06安裝在機(jī)身10的上端靠前部位且與機(jī)身垂直；所述尾翼08安裝在機(jī)身的尾部；所述傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括：連桿03、執(zhí)行單元和舵機(jī)05；所述連桿03包括第一至第四連桿，分別安裝在機(jī)身的兩側(cè)，第一和第二連桿對(duì)稱分布于機(jī)身頭部的兩側(cè)，第三和第四連桿對(duì)稱分布于機(jī)翼06和尾翼08之間的機(jī)身兩側(cè)；所述舵機(jī)05有第一至第二舵機(jī)分別安裝在機(jī)身內(nèi)部；所述執(zhí)行單元包括第一至第四執(zhí)行單元，每個(gè)執(zhí)行單元安裝在第一至第四連桿的端部；每個(gè)執(zhí)行單元均包括螺旋槳01、直流無刷電機(jī)02和電子調(diào)速器11，所述電子調(diào)速器11包括第一至第四電子調(diào)速器、所述直流無刷電機(jī)02包括第一至第四直流無刷電機(jī)，所述螺旋槳01包括第一至第四螺旋槳，所述第一至第四電子調(diào)速器分別與第一至第四直流無刷電機(jī)相連，所述第一至第四螺旋槳通過轉(zhuǎn)軸分別安裝在第一至第四直流無刷電機(jī)上方。

參考圖2，所述執(zhí)行單元12包括第一至第四執(zhí)行單元，所述第一至第二直流無刷電機(jī)安裝在第一聯(lián)動(dòng)軸13的兩端，隨著第一聯(lián)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，第三至第四直流無刷電機(jī)安裝在第二聯(lián)動(dòng)軸14的兩端，隨著第二聯(lián)動(dòng)軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第一至第四直流無刷電機(jī)分別控制第一至第四螺旋槳在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

所述機(jī)翼06為提高飛機(jī)的橫向穩(wěn)定性，不占用機(jī)身內(nèi)部空間，更好布置油箱的上單翼。

所述直流無刷電機(jī)02選擇kv335、24v電壓、17寸槳電機(jī)，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大拉力3.05kg。

所述無人機(jī)的翼載為14.06kg/m²，由公式知機(jī)翼06的面積為0.711m²。

控制方法包括：

第一和第二舵機(jī)能根據(jù)地面的控制指令控制執(zhí)行單元?jiǎng)幼?，第一至第二舵機(jī)接收到起飛指令后，第一舵機(jī)驅(qū)動(dòng)第一聯(lián)動(dòng)軸使第一和第二螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面調(diào)整至水平面上，第二舵機(jī)驅(qū)動(dòng)第二聯(lián)動(dòng)軸使第三和第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面調(diào)整至水平面上，第一至第四直流無刷電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)第一至第四螺旋槳開始旋轉(zhuǎn)，無人機(jī)以四旋翼姿態(tài)模式起飛；

起飛過程中第一至第四電子調(diào)速器通過調(diào)整第一至第四螺旋槳的轉(zhuǎn)速控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)，無人機(jī)成功升空后，第一至第二舵機(jī)接收到飛行模式切換指令，第一舵機(jī)控制第一和第二執(zhí)行單元向前傾轉(zhuǎn)，第二舵機(jī)控制第三和第四執(zhí)行單元向前傾轉(zhuǎn)，在傾轉(zhuǎn)過程中，由于第一至第四螺旋槳產(chǎn)生向前的氣動(dòng)力，無人機(jī)將加速向前飛行，在第一至第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面完全轉(zhuǎn)到垂直面上時(shí)，無人機(jī)的速度使機(jī)翼產(chǎn)生大于其自身重力的升力，無人機(jī)以氣動(dòng)升力巡航飛行，飛行過程中依靠第一至第二舵機(jī)、第一至第四螺旋槳和副翼調(diào)整機(jī)體姿態(tài)；

無人機(jī)完成飛行任務(wù)準(zhǔn)備降落時(shí)，第一至第二舵機(jī)接收到降落指令后，第一舵機(jī)調(diào)整第一和第二螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面至水平面上，第二舵機(jī)調(diào)整第三和第四螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面至水平面上，無人機(jī)從固定翼姿態(tài)模式切換到四旋翼姿態(tài)模式，在四旋翼姿態(tài)模式下減速并垂直降落。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。