專利名稱：橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無人飛行器，尤其是涉及一種橫列雙旋翼垂直起降無人飛行
O
背景技術：
無人飛行器是由遙控設備或機上自備程序控制裝置操縱的不載人飛行器。當前， 世界上實用的無人機大多數為固定翼的無人機，其有起飛著陸場地要求，環境適應性差，大大限制了其執行任務的范圍；無人直升機則發展較晚，使用方便，但是現有技術中的無人直升機還存在著操作難度高，控制復雜，維護要求較高，飛行速度較低等缺陷和不足。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其結構緊湊，設計合理，機體平衡性能好，飛行速度快、穩定， 能夠垂直起降，飛行靈活方便，對環境的適應性強，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于包括機體、連接在機體前端的任務倉、通過機體平衡桿連接在機體后端的尾翼和設置在機體中的電控系統以及與電控系統進行無線通信并操縱該無人飛行器飛行的無線遙控器；所述機體后半部的下方設置有四輪起落架，位于所述四輪起落架幾何中心位置處上方的機體中設置有雙軸連接器，所述雙軸連接器上連接有分別位于機體左右兩側的左側轉動軸和右側轉動軸，所述左側轉動軸的端部連接有左側電機和與左側電機相接且由左側電機帶動旋轉的左側螺旋槳，所述右側轉動軸的端部連接有右側電機和與右側電機相接且由右側電機帶動旋轉的右側螺旋槳，所述左側螺旋槳和右側螺旋槳對稱位于機體的左右兩側且其中一個為正槳、另一個為反槳，所述左側轉動軸上沿垂直于左側轉動軸的方向連接有用于調節左側轉動軸位置及方向的左側舵機，所述右側轉動軸上沿垂直于右側轉動軸的方向連接有用于調節右側轉動軸位置方向的右側舵機，所述左側舵機和右側舵機均位于雙軸連接器的后方且沿機體的中心線對稱地設置在機體中，位于所述雙軸連接器兩側的機體中對稱設置有電源一和電源二；所述電控系統位于所述雙軸連接器的前方，所述電控系統包括電源模塊、控制器和與控制器相接的GPS模塊，所述控制器的輸入端接用于檢測該無人飛行器水平及垂直方向位置的雙軸陀螺儀和用于接收無線遙控器所發出信號的無線遙控接收機，所述控制器接收GPS模塊、雙軸陀螺儀和無線遙控接收機所輸出的信號并經過分析處理后輸出相應的控制信號給接在其輸出端的左側舵機、右側舵機、 左側電子調速器、右側電子調速器和無線通信模塊，所述左側電子調速器和右側電子調速器分別與左側電機和右側電機相接，所述電源模塊的輸入端接電源一和電源二，所述電源模塊的輸出端接控制器、GPS模塊、雙軸陀螺儀和無線遙控接收機；所述左側舵機、左側電子調速器和左側電機均與電源一相接，所述右側舵機、右側電子調速器和右側電機與電源二相接；所述任務倉的前端設置有與無線通信模塊相接的天線。[0005]上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述控制器的輸入端還接有用于檢測機體內溫度的溫度傳感器和用于檢測電源一電量與電源二電量的電量傳感器， 所述溫度傳感器和電量傳感器均與電源模塊連接。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳的外圍設置有左側涵道，所述右側螺旋槳的外圍設置有右側涵道。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述任務倉中設置有視頻采集及傳輸系統，所述視頻采集及傳輸系統包括設置在任務倉中的舵機云臺、安裝在舵機云臺頂端的攝像機、與攝像機連接的視頻采集模塊和與視頻采集模塊連接的視頻處理模塊，所述舵機云臺和視頻處理模塊均與控制器連接。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述尾翼包括沿機體左右方向設置的橫向尾翼和垂直設置在橫向尾翼上方的多個縱向尾翼。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述控制器為單片機。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側電機和右側電機均為無刷直流電機，所述左側電子調速器和右側電子調速器均為無刷電子調速器。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳和右側螺旋槳均為三葉槳。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳為正槳，所述右側螺旋槳為反槳。上述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述電源一和電源二均為鋰聚合物充電電池。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、結構緊湊，設計合理，操作方便，起飛著陸占用場地小，可在任何地方垂直起降。2、機體平衡性能好，飛行速度快、穩定，能在空中懸停，能向任何一個方向靈活飛行，能夠在可視距內通過無線遙控器遙控飛行，也能夠超視距通過GPS導航飛行，運行時噪聲小，便于隱蔽。3、本實用新型使用鋰聚合物充電電池作為電源，充電所需時間短，工作效率高，而且設計了電源一和電源二，電源一和電源二對稱位于雙軸連接器兩側的機體中，更好地保證了機體在飛行過程中的平衡性。4、本實用新型控制器通過電子調速器來調節電機的轉速，以便使電機工作在不同速度之下，調速效果好，更好地保證該無人飛行器的穩定飛行。5、本實用新型的環境適應性強，適應城市、鄉間、工廠、海岸、艦艇、草原、高山、高速公路到呢個地方的垂直起降飛行。6、本實用新型既可以執行有人駕駛直升機無法執行的某些空中作業，又可完成固定翼無人駕駛飛機無法完成的某些任務，能夠有效地執行空中攝影、廣告宣傳、通信中繼、 火災汛情監測、追捕逃犯、交通指揮等任務，使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本實用新型結構緊湊，設計合理，機體平衡性能好，飛行速度快、穩定， 能夠垂直起降，飛行靈活方便，對環境的適應性強，解決了現有技術所存在的對飛行場地要求高、操作難度高、結構復雜、飛行速度低、維護工作量大等缺陷和不足，使用效果好，便于推廣使用。[0022] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0023]圖1為本實用新型的結構示意圖。[0024]圖2為本實用新型的電路原理框圖。[0025]附圖標記說明[0026]1-機體；2-任務倉；3-機體平衡桿；[0027]4-電控系統；4-1-控制器;4-2-GPS 模塊；[0028]4-3-雙軸陀螺儀；4-4-無線遙控接收機；4-5-電源模塊；[0029]4-6-溫度傳感器；4-7-電量傳感器；4-8-無線通信模塊；[0030]5-無線遙控器；6-四輪起落架；7-雙軸連接器；[0031]8-1-左側轉動軸；8-2-右側轉動軸；9-1-左側電機；[0032]9-2-右側電機；10-1-左側螺旋槳；10-2-右側螺旋槳；[0033]11-1-左側舵機；11-2-右側舵機；12-1-電源一；[0034]12-2-電源二 ；13-1-左側電子調速13-2-右側電子調速[0035]器；器；[0036]14-天線；15-1-舵機云臺；15-2-攝像機；[0037]15-3-視頻采集模塊；15-4-視頻處理模塊；16-1-橫向尾翼；[0038]16-2-縱向尾翼；17-1-左側涵道；17-2-右側涵道。
具體實施方式如圖1和圖2所示，本實用新型包括機體1、連接在機體1前端的任務倉2、通過機體平衡桿3連接在機體1后端的尾翼和設置在機體1中的電控系統4以及與電控系統4進行無線通信并操縱該無人飛行器飛行的無線遙控器5 ；所述機體1后半部的下方設置有四輪起落架6，位于所述四輪起落架6幾何中心位置處上方的機體1中設置有雙軸連接器7， 所述雙軸連接器7上連接有分別位于機體1左右兩側的左側轉動軸8-1和右側轉動軸8-2， 所述左側轉動軸8-1的端部連接有左側電機9-1和與左側電機9-1相接且由左側電機9-1 帶動旋轉的左側螺旋槳10-1，所述右側轉動軸8-2的端部連接有右側電機9-2和與右側電機9-2相接且由右側電機9-2帶動旋轉的右側螺旋槳10-2，所述左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2對稱位于機體1的左右兩側且其中一個為正槳、另一個為反槳，所述左側轉動軸 8-1上沿垂直于左側轉動軸8-1的方向連接有用于調節左側轉動軸8-1位置及方向的左側舵機11-1，所述右側轉動軸8-2上沿垂直于右側轉動軸8-2的方向連接有用于調節右側轉動軸8-2位置方向的右側舵機11-2，所述左側舵機11-1和右側舵機11-2均位于雙軸連接器7的后方且沿機體1的中心線對稱地設置在機體1中，位于所述雙軸連接器7兩側的機體1中對稱設置有電源一 12-1和電源二 12-2 ；所述電控系統4位于所述雙軸連接器7的前方，所述電控系統4包括電源模塊4-5、控制器4-1和與控制器4-1相接的GPS模塊4_2， 所述控制器4-1的輸入端接用于檢測該無人飛行器水平及垂直方向位置的雙軸陀螺儀4-3 和用于接收無線遙控器5所發出信號的無線遙控接收機4-4，所述控制器4-1接收GPS模塊 4-2、雙軸陀螺儀4-3和無線遙控接收機4-4所輸出的信號并經過分析處理后輸出相應的控制信號給接在其輸出端的左側舵機11-1、右側舵機11-2、左側電子調速器13-1、右側電子調速器13-2和無線通信模塊4-8，所述左側電子調速器13-1和右側電子調速器13-2分別與左側電機9-1和右側電機9-2相接，所述電源模塊4-5的輸入端接電源一 12-1和電源二 12-2，所述電源模塊4-5的輸出端接控制器4-l、GPS模塊4_2、雙軸陀螺儀4_3和無線遙控接收機4-4 ；所述左側舵機11-1、左側電子調速器13-1和左側電機9-1均與電源一 12_1相接，所述右側舵機11-2、右側電子調速器13-2和右側電機9-2均與電源二 12-2相接；所述任務倉2的前端設置有與無線通信模塊4-8相接的天線14。本實施例中，所述控制器4-1的輸入端還接有用于檢測機體1內溫度的溫度傳感器4-6和用于檢測電源一 12-1電量與電源二 12-2電量的電量傳感器4-7，所述溫度傳感器4-6和電量傳感器4-7均與電源模塊4-5連接。所述左側螺旋槳10-1的外圍設置有左側涵道17-1，所述右側螺旋槳10-2的外圍設置有右側涵道17-2 ；提高了左側螺旋槳10-1 和右側螺旋槳10-2的氣動效率，減少了失速。所述任務倉2中設置有視頻采集及傳輸系統 15，所述視頻采集及傳輸系統15包括設置在任務倉2中的舵機云臺15-1、安裝在舵機云臺 15-1頂端的攝像機15-2、與攝像機15-2連接的視頻采集模塊15_3和與視頻采集模塊15_3 連接的視頻處理模塊15-4，所述舵機云臺15-1和視頻處理模塊15-4均與控制器4-1連接。 所述尾翼包括沿機體1左右方向設置的橫向尾翼16-1和垂直設置在橫向尾翼16-1上方的多個縱向尾翼16-2，在該無人飛行器飛行時可以起到平衡機體的作用。本實施例中，所述控制器4-1為單片機。所述左側電機9-1和右側電機9-2均為無刷直流電機，所述左側電子調速器13-1和右側電子調速器13-2均為無刷電子調速器。所述左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2均為三葉槳。所述左側螺旋槳10-1為正槳，在旋轉時提供飛行器升力，所述右側螺旋槳10-2為反槳，旋轉時抵消正槳的扭力，提供無人飛行器的升力。所述電源一 12-1和電源二 12-2均為鋰聚合物充電電池。本實用新型的工作原理及工作過程是電控系統4通電后，操作無線遙控器5，無線遙控接收機4-4接收無線遙控器5所發出的指令信號并輸出給電控系統4中的控制器 4-1，同時，雙軸陀螺儀4-3檢測該無人飛行器水平及垂直方向位置并把所檢測到的信號輸出給控制器4-1，控制器4-1接收雙軸陀螺儀4-3和無線遙控接收機4-4所輸出的信號并經過分析處理后輸出相應的控制信號給接在其輸出端的左側舵機11-1、右側舵機11-2、左側電子調速器13-1和右側電子調速器13-2，左側舵機11-1和右側舵機11-2分別用于調整左側轉動軸8-1和右側轉動軸8-2的位置及方向，使得左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2 進入相應的狀態；左側電子調速器13-1和右側電子調速器13-2接收控制器4-1所輸出的控制信號并分別進一步控制左側電機9-1和右側電機9-2 ；具體控制過程如下(1)當無線遙控接收機4-4接收到起飛指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號，使左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2螺旋槳加速旋轉，左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2朝兩個相反的方向旋轉，其扭力平衡，該無人飛行器垂直起飛；(2)當無線遙控接收機4-4接收到前飛指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號，左側舵機11-1和右側舵機11-2同步動作調整左側轉動軸8-1和右側轉動軸8-2的位置及方向，使左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2同時向前傾斜，該無人飛行器前飛；(3)當無線遙控接收機4-4接收到左轉指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號，左側舵機11-1調整左側轉動軸8-1向后轉動，右側舵機11-2調整右側轉動軸8-2向前轉動，同時左側電機9-1、右側電機9-2、左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2也隨之做相應轉動，該無人飛行器做左轉彎動作；(4)當無線遙控接收機4-4接收到右轉指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號，左側舵機11-1調整左側轉動軸8-1向前轉動，右側舵機11-2調整右側轉動軸8-2向后轉動，同時左側電機9-1、右側電機9-2、左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2也隨之做相應轉動，該無人飛行器做右轉彎動作；控制左側轉動軸8-1和右側轉動軸8-2的偏轉角度，即左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2的偏轉角度，還可使該無人飛行器做盤旋飛行；(5)當無線遙控接收機4-4接收到左橫傾斜飛行指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號并經左側電子調速器13-1傳給左側電機9-1，左側電機9-1轉速有所降低，隨之左側升力減小，該無人飛行器做左橫傾斜運動；(6)當無線遙控接收機4-4接收到右橫傾斜飛行指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號并經右側電子調速器13-2傳給右側電機9-2，右側電機9-2轉速有所降低，隨之右側升力減小，該無人飛行器做右橫傾斜運動；(7)當無線遙控接收機4-4接收到后飛指令時，經控制器4-1處理后輸出控制信號，左側舵機11-1和右側舵機11-2同步動作調整左側轉動軸8-1和右側轉動軸8-2的位置及方向，使左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2同時向后傾斜，該無人飛行器倒飛；由于尾翼的作用，倒飛時僅做低速調整，不能高速飛行。如果是在可視距環境飛行，就通過操作無線遙控器5遙控該無人飛行器的飛行， 如果是在超視距環境飛行，還可以通過電控系統4帶有的GPS模塊4-2來實現GPS導航飛行，工作原理與操作無線遙控器5的工作原理相同。該無人飛行器的整體穩定性是通過控制器4-1對左側舵機11-1和右側舵機11-2的控制以及控制器4-1經左側電子調速器13-1 和右側電子調速器13-2對左側電機9-1和右側電機9-2的控制來實現的；通過改變左側電機9-1和右側電機9-2的轉速，繼而改變左側螺旋槳10-1和右側螺旋槳10-2的轉速，來達到飛行器動態平衡的目的。當在任務倉2中放入電子偵查設備，例如放入舵機云臺15-1、攝像機15-2、視頻采集模塊15-3和視頻處理模塊15-4時，舵機云臺15-1帶動攝像機15_2做180°或360°旋轉，對環境中的目標進行攝像并輸出圖像給視頻采集模塊15-3，視頻采集模塊15-3采集攝像機15-2所輸出的圖像信息并進行格式轉換后輸出給視頻處理模塊15-4，視頻處理模塊 15-4對視頻采集模塊15-3所輸出的信號進行預處理后再輸出給控制器4-1，控制器4-1對視頻處理模塊15-4所輸出的信號進行再處理后通過無線通信模塊4-8和天線14傳輸給上位機等終端設備進行顯示，上位機等終端設備上也接有與無線通信模塊4-8相對應的無線通信設備。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于包括機體(1)、連接在機體(1) 前端的任務倉O)、通過機體平衡桿C3)連接在機體(1)后端的尾翼和設置在機體(1)中的電控系統(4)以及與電控系統(4)進行無線通信并操縱該無人飛行器飛行的無線遙控器 (5)；所述機體(1)后半部的下方設置有四輪起落架(6)，位于所述四輪起落架(6)幾何中心位置處上方的機體(1)中設置有雙軸連接器(7)，所述雙軸連接器(7)上連接有分別位于機體(1)左右兩側的左側轉動軸(8-1)和右側轉動軸(8-2)，所述左側轉動軸(8-1)的端部連接有左側電機(9-1)和與左側電機(9-1)相接且由左側電機(9-1)帶動旋轉的左側螺旋槳(10-1)，所述右側轉動軸(8-2)的端部連接有右側電機(9-2)和與右側電機(9-2)相接且由右側電機(9- 帶動旋轉的右側螺旋槳(10-2)，所述左側螺旋槳(10-1)和右側螺旋槳(10- 對稱位于機體(1)的左右兩側且其中一個為正槳、另一個為反槳，所述左側轉動軸(8-1)上沿垂直于左側轉動軸(8-1)的方向連接有用于調節左側轉動軸(8-1)位置及方向的左側舵機(11-1)，所述右側轉動軸(8- 上沿垂直于右側轉動軸(8-2)的方向連接有用于調節右側轉動軸(8- 位置方向的右側舵機(11- ，所述左側舵機(11-1)和右側舵機 (11-2)均位于雙軸連接器(7)的后方且沿機體(1)的中心線對稱地設置在機體(1)中，位于所述雙軸連接器(7)兩側的機體⑴中對稱設置有電源一(12-1)和電源二(12-2)；所述電控系統(4)位于所述雙軸連接器(7)的前方，所述電控系統(4)包括電源模塊0-5)、 控制器(4-1)和與控制器(4-1)相接的GPS模塊G-2)，所述控制器的輸入端接用于檢測該無人飛行器水平及垂直方向位置的雙軸陀螺儀(4- 和用于接收無線遙控器(5) 所發出信號的無線遙控接收機G-4)，所述控制器(4-1)接收GPS模塊G-2)、雙軸陀螺儀 (4-3)和無線遙控接收機(4-4)所輸出的信號并經過分析處理后輸出相應的控制信號給接在其輸出端的左側舵機(11-1)、右側舵機(11-2)、左側電子調速器(13-1)、右側電子調速器(13- 和無線通信模塊G-8)，所述左側電子調速器(13-1)和右側電子調速器(13-2) 分別與左側電機(9-1)和右側電機(9-2)相接，所述電源模塊G-5)的輸入端接電源一 (12-1)和電源二(12-2)，所述電源模塊(4-5)的輸出端接控制器G-1)、GPS模塊0-2)、雙軸陀螺儀(4- 和無線遙控接收機G-4)；所述左側舵機(11-1)、左側電子調速器(13-1) 和左側電機(9-1)均與電源一(12-1)相接，所述右側舵機(11- 、右側電子調速器(13-2) 和右側電機(9- 均與電源二(12- 相接；所述任務倉( 的前端設置有與無線通信模塊 (4-8)相接的天線(14)。
2.按照權利要求1所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述控制器 (4-1)的輸入端還接有用于檢測機體(1)內溫度的溫度傳感器(4-6)和用于檢測電源一 (12-1)電量與電源二(12- 電量的電量傳感器G-7)，所述溫度傳感器(4-6)和電量傳感器(4-7)均與電源模塊(4- 連接。
3.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳(10-1)的外圍設置有左側涵道(17-1)，所述右側螺旋槳(10- 的外圍設置有右側涵道(17-2)。
4.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述任務倉O)中設置有視頻采集及傳輸系統(15)，所述視頻采集及傳輸系統(1 包括設置在任務倉O)中的舵機云臺(15-1)、安裝在舵機云臺(15-1)頂端的攝像機(15-2)、與攝像機(15- 連接的視頻采集模塊(15- 和與視頻采集模塊(15- 連接的視頻處理模塊(15-4)，所述舵機云臺(15-1)和視頻處理模塊(15-4)均與控制器(4_1)連接。
5.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述尾翼包括沿機體(1)左右方向設置的橫向尾翼(16-1)和垂直設置在橫向尾翼(16-1)上方的多個縱向尾翼(16-2)。
6.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述控制器G-i)為單片機。
7.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側電機(9-1)和右側電機(9- 均為無刷直流電機，所述左側電子調速器(13-1)和右側電子調速器(13- 均為無刷電子調速器。
8.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳(10-1)和右側螺旋槳(10- 均為三葉槳。
9.按照權利要求8所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述左側螺旋槳(10-1)為正槳，所述右側螺旋槳(10-2)為反槳。
10.按照權利要求1或2所述的橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，其特征在于所述電源一(12-1)和電源二(12- 均為鋰聚合物充電電池。
專利摘要本實用新型公開了一種橫列雙旋翼垂直起降無人飛行器，包括機體、任務倉、機體平衡桿、尾翼、電控系統和無線遙控器；機體的下方設有四輪起落架，機體中設有雙軸連接器，雙軸連接器上連接有左側轉動軸和右側轉動軸，左側轉動軸的端部連接有左側電機和左側螺旋槳，右側轉動軸的端部連接有右側電機和右側螺旋槳，左側轉動軸上連接有左側舵機，右側轉動軸上連接有右側舵機，位于雙軸連接器兩側的機體中對稱設有電源一和電源二；電控系統包括電源模塊、控制器、GPS模塊、雙軸陀螺儀、無線遙控接收機和無線通信模塊，任務倉的前端設有天線。本實用新型結構緊湊，設計合理，機體平衡性能好，飛行速度快、穩定，能夠垂直起降，飛行靈活方便。
文檔編號B64C13/16GK202080435SQ201120150968
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者張伯虎, 張思遠 申請人:張思遠