[发明专利]可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器

说明书

本发明涉及一种可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器，包括机架以及沿周向固定在所述机架上的至少三根机臂，所述机臂上安装有转向装置、以及自机架向外依次设置的连接电机的大螺旋桨和连接电机的小螺旋桨，各所述大螺旋桨的旋转轴心共圆，各所述小螺旋桨的旋转轴心共圆且所在圆与大螺旋桨旋转轴心所在圆同心；所述转向装置包括与所述机臂固接的舵机和侧板，以及一端与舵机轴固接、另一端通过短轴与所述侧板轴接的电机座，与小螺旋桨连接的电机固定于所述电机座上。本发明飞行器的载重能力和灵活性、稳定性都得到明显提高，且通过内大桨，外小桨的结构设置，大大降低了飞行器坠机的可能性。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及到一种可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器。

背景技术

目前，多旋翼无人飞行器的电机分布于飞行器外侧，同时承担提供升力、调节平衡、转向等多个作用。当飞行器需要承载较大载重时，大螺旋桨的转动惯量和受到空气阻力较大，不利于飞行器的移动、转向和平衡调节，飞行器的灵活性及稳态性能差。其次，传统多旋翼无人飞行器各个螺旋桨在同一平面内旋转，当飞行器做水平运动时，飞行器机体须处于倾斜状态以提供侧向力，这种方式限制了飞行器的水平速度，也不利于飞行器的图像传输、农药喷洒等实际作业。最后，提供主要动力的电机位于飞行器外侧的结构，提高了对飞行器各部件的性能要求，当飞行器为三旋翼无人飞行器或四旋翼无人飞行器时，必须要求所有电机和螺旋桨都正常工作，才能保证飞行器的正常飞行。但由于其桨位于外侧的结构，易发生碰撞而发生断桨、射桨等事故，导致飞行器事故的发生。

现有技术中，多旋翼无人飞行器通过共轴电机和共轴螺旋桨来提高升力和改善灵活性，这种结构的缺陷是：当一轴发生碰撞时，该轴上的两个螺旋桨都极易发生断桨，导致坠机。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器，在大载重时仍能保持较好的转向和平衡调节性能，并且在使用时的安全性较高。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器，包括机架以及沿周向固定在所述机架上的至少三根机臂，所述机臂上安装有转向装置、以及自机架向外依次设置的连接电机的大螺旋桨和连接电机的小螺旋桨，各所述大螺旋桨的旋转轴心共圆，各所述小螺旋桨的旋转轴心共圆且所在圆与大螺旋桨旋转轴心所在圆同心；

所述转向装置包括与所述机臂固接的舵机和侧板，以及一端与舵机轴固接、另一端通过短轴与所述侧板轴接的电机座，与小螺旋桨连接的电机固定于所述电机座上；

还包括安装于所述机架上的信号接收模块、惯性测量和微处理器模块，所述惯性测量和微处理器模块分别与各电机以及信号接收模块电性连接。

本方案中各螺旋桨的分布方式，保证了飞行器本身机构的平衡性，通过大螺旋桨提供升力，利用小螺旋桨进行转向和平衡调节，将小螺旋桨设置在外，使得小螺旋桨对机体中心的力矩大，使其满足飞行器移动、转向和平衡调节的要求。

作为优化，所述机臂上设有若干组螺旋桨，每组螺旋桨包括一个连接电机的大螺旋桨和一个连接电机的小螺旋桨，所有小螺旋桨均位于大螺旋桨的外侧。通过本优化方案的设置，使得飞行器在满足重负载转向和平衡性好的前提下，其规格更多样，适用范围更广，只需根据需求增加机臂的长度，然后选择合适的大螺旋桨和小螺旋桨，机臂数量无需变化，提高了生产效率，可满足批量生产的要求。

作为优选，所述机臂的数量为4，且沿周向均匀分布，每根机臂上设有一个连接电机的大螺旋桨和一个连接电机的小螺旋桨。本优选方案适用范围广，且平衡性好，调节平衡时反应快速。

作为优化，与所述大螺旋桨连接的电机为低KV值无刷电机，与所述小螺旋桨连接的电机为高KV值无刷电机。大螺旋桨7的电机用低KV值无刷电机，可发挥其大扭矩的特性，为飞行器提供足够的升力；小螺旋桨的电机用高KV值无刷电机则利用其良好的调速性能，从而使飞行器载重能力增加、移动和转向更为灵活，调节过程更为迅速。