[发明专利]一种空间六自由度独立可控四旋翼无人飞行器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种空间六自由度独立可控四旋翼无人飞行器及其控制方法，包括机身、机臂和控制器，四条机臂固定在机身上，机臂末端安装有可多自由度操纵的旋翼短舱系统，旋翼采用中心铰式桨毂，并由电机驱动，可变距、变转速。舵机控制自动倾斜器，实现旋翼总距、周期变距操纵，在舵机控制下桨盘可向任意方向倾倒；各个旋翼的总距、纵横向周期变距和转速独立控制。每副旋翼提供三个方向的力和三个方向的力矩，四副旋翼的组合协调，使飞行器在空中飞行时的六个自由度（三个线速度、三个姿态角）解耦，速度和姿态独立可控。飞行器拥有六个通道输入：前后速度、左右速度、上下速度、俯仰姿态、滚转姿态、航向姿态，分别对应飞行器飞行的六个自由度。

主权项

一种空间六自由度独立可控四旋翼无人飞行器，包括机身(5)、机臂(2)、控制器(7)、起落架(3)，所述机臂(2)呈十字形对称分布在所述机身(5)上，每条机臂(2)的末端设有旋翼短舱系统，所述旋翼短舱系统包括前旋翼短舱系统(1)、后旋翼短舱系统(6)、左旋翼短舱系统(4)、右旋翼短舱系统(8)；其特征在于：旋翼短舱系统由电机(16)、变速器(17)，旋翼轴(23)，舵机(14)、桨毂(9)、自动倾斜器(13)以及上拉杆(12)、下拉杆(21)等组成；所述桨毂(9)为中心较式；所述电机(16)通过变速器(17)驱动旋翼旋转；每套旋翼短舱系统设有至少三个所述舵机(14)，每个舵机通过下拉杆(21)与自动倾斜器(13)相连，实现所述自动倾斜器(13)的三个自由度运动，包括沿旋翼轴上下运动，左右倾斜、前后倾斜，所述自动倾斜器(13)的三个自由度运动实现旋翼的三个自由度操纵运动，包括总距、纵向周期变距、横向周期变距；所有旋翼的三个自由度操纵运动和电机转速由所述控制器(7)控制，实现所有旋翼的操纵运动自由度、转速运动自由度的组合、协调。