[实用新型]一种抗风扰的非平面飞行器

权利要求书

1.一种抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：包括机体、多对支撑臂，支撑臂一端固定设置在机体上，另一端设有旋翼，旋翼的旋转平面与机体平面的夹角为旋翼的倾转角，0°<<90°，相邻旋翼组成面-面或背-背旋翼对，其中面-面旋翼对的升力方向相对且均朝向旋翼对之间的空间，背-背旋翼对的升力方向相背且均远离旋翼对之间的空间，旋翼对中的旋翼倾转角数值相等，旋转方向相反，分别为顺时针旋转和逆时针旋转。

2.根据权利要求1所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：支撑臂的几何中心线位于同一平面，相邻支撑臂的夹角相等，一对支撑臂的几何中心线位于同一直线。

3.根据权利要求1或2所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：支撑臂通过支撑臂夹紧装置固定在机体上，支撑臂夹紧装置的支撑臂安装孔与支撑臂过盈配合，支撑臂安装孔上标有角度刻度线，支撑臂上标有基准线，基准线沿支撑臂的方向，并与旋翼的旋转平面平行，支撑臂安装时，通过调节基准线对应的角度刻度线实现任意的旋翼倾转角。

4.根据权利要求3所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：夹紧板上的角度刻度线标有0°~90°和-90°~0°范围内的角度，其中0°刻度线垂直于机体平面。

5.根据权利要求3所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：支撑臂夹紧装置包括两个夹紧板，两个夹紧板对接形成支撑臂安装孔，两个夹紧板均固定连接在机体上，通过螺纹连接实现两个夹紧板间的固定连接以实现支撑臂的固定。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：旋翼由各自的电机驱动，电机通过电机固定装置与支撑臂固定，电机固定装置包括两个固定板，两个固定板对接形成支撑臂连接孔和电机安装孔，支撑臂连接孔位于电机固定装置的一端，电机安装孔位于电机固定装置的另一端，支撑臂与支撑臂连接孔过盈配合，通过螺纹连接实现两个固定板间的固定连接以实现支撑臂与电机固定装置的固定连接。

7.根据权利要求6所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：电机为直流无刷电机，机体底部设置弹性支架，机体内部设有飞行器控制系统、传感器以及电池。

8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：支撑臂为三对，旋翼为六个，六个旋翼的位置矩阵P和姿态矩阵O如下：

其中，为旋翼距离机体中心的距离。

9.根据权利要求1或2或4或5或7所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：非平面飞行器改变旋翼的拉力即调整旋翼转速以对抗环境中的风扰，对于背-背旋翼对的初始状态e、面-面旋翼对的初始状态g，旋翼对中的两个旋翼的升力相等，分别记为和；旋翼的转速调整后使飞行器依然处于悬停状态以抵抗风扰，对于背-背旋翼对调整后的状态f、面-面旋翼对调整后的状态h，旋翼对中的旋翼升力分别由、，对于面-面旋翼对，接近风扰的旋翼转速降低，远离风扰的旋翼转速增大；对于背-背旋翼对，接近风扰的旋翼转速增大，远离风扰的旋翼转速降低。

10.根据权利要求9所述的抗风扰的非平面飞行器，其特征在于：对抗风扰的响应时间为旋翼系统中升力一次改变的时间，为背-背旋翼对抵抗风扰的时间，为面-面旋翼对抵抗风扰的时间；

对于背-背旋翼对，

，；

对于面-面旋翼对，

，；

其中，f_wind为风扰的风力，f₁₀为处于初始状态的旋翼对中的接近风扰的旋翼的初始升力，f₂₀为处于初始状态的旋翼对中的远离风扰的旋翼的初始升力，f₁₁为处于调整后的状态的旋翼对中的一个旋翼的升力，f₂₁为处于调整后的状态的旋翼对中的另一个旋翼的升力，g为重力加速度，m为旋翼对的质量。