[实用新型]基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器

说明书

本实用新型公开了一种基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器，变距螺旋桨可以完美的实现改变推力的方向。在水平方向增添了四个变距螺旋桨，可以按照需求任意改变桨距，不再需要改变电机的转速，变为两个电机通过桨叶可以同时向一个方向旋转产生推力，同时还可以确保电机的最大桨效，变距桨可以根据不同的飞行任务改变桨距，可以通过飞行过程中反馈自动更改，也可以设定好固定的桨距使得飞行器在飞行任务中达到最大飞行效率。在变距桨的作用下飞行器可以更好的实现任意方向起飞、目标追踪、特技表演、原地调整姿态、定点、特殊坡面着陆等任务，具有很强的使用价值。

技术领域

本实用新型专利涉及无人飞行器技术领域，特别是对于需要实现位置与姿态的解耦控制及发挥最大桨效，提供一种基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器。

背景技术

传统的四旋翼通过控制四个电机的转速，来达到同时控制四旋翼位置和角度期望无法实现，由于受到控制输入量个数的限制。本实用新型专利通过添加四个垂直于夹板面的变距桨，解决了飞行器欠驱动问题，变距桨可以在飞行中根据飞行速度和高度自动(或人工)改变桨叶角的螺旋桨，传统的桨叶无法改变桨距，只能根据设计好的飞行器模型电机的功率定制桨叶，但是对于一般民用或者普通厂商无法专门的定制桨叶而且定制的桨叶在低速和高速飞行下使得电机的功率无法都达到最大值，但是变距桨在前进速度小的情况下，变距装置减小螺旋桨的桨叶角，这样就使发动机在最大转速和最大功率状态下工作，因而使螺旋桨产生最大的拉力，在平飞时，变距机构能使桨距变到与这种飞行状态相适应的高桨距，这时，在最大转速下螺旋桨能从发动机得到最大的有用功率。所以，变距桨在任何飞行速度下，均能利用发动机的最大有效功率。采用变距桨后，螺旋桨发动机的高度特性曲线与发动机的高度特性曲线便合成一条曲线，因而就再没有任何由于螺旋桨变重或变轻而造成的附加功率损失。使得飞行器在实现位置与姿态的独立控制的同时更加灵活和高效。例如在无人机自动飞行时，传统的四旋翼无法改变飞行器自身角度以适应特殊的路径和躲避障碍。本实用新型通过变距桨对电机的优化配合垂直的螺旋桨做到了姿态和位置的单独控制，使得本专利飞行器可以更完美的胜任一些特殊环境飞行和躲避障碍任务，例如在穿过狭小的空间，在有限的空间内通过改变姿态来躲避飞行中遇到的障碍。同时在变距桨的帮助下，飞行器可以根据自身的速度改变桨叶角，最大化电机的功率，从而提升飞行器的续航能力，在遇到恶劣的飞行条件，也可通过改变桨叶角适应此时的环境提高飞行器自身的安全系数。

实用新型内容

针对传统四旋翼的不足，本实用新型专利提出了一种基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器，使得飞行器的位置与姿态能单独控制，即保证位置控制的同时不会对姿态控制产生影响，从而实现六自由度的解耦并且加入了变距螺旋桨，使飞行器在调整姿态和位置时动力分配更高效。

本实用新型采用的技术方案是：

一种基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器，包括起落架、夹板、电机、舵机、四条水平杆、两对升降螺旋桨和两对变矩螺旋桨；

所述起落架固定在夹板下方，采用三脚架结构；水平杆贯穿固定在夹板上，水平杆两端通过桨叶固定结构连接有桨叶；

所述电机固定在水平杆两端，电机与桨叶固定结构连接，提供动力；

四条水平杆中，互相垂直的两条水平杆上设有两对升降螺旋桨；升降螺旋桨四个桨叶与夹板相同水平布置；另外两条水平杆上设有两对变矩螺旋桨，变矩螺旋桨上的四个桨叶与夹板呈垂直布置；变矩螺旋桨上设有舵机。

变矩螺旋桨主要包括桨叶夹持结构、桨叶固定结构、桨叶连杆、十字夹板、U形连杆；

桨叶夹持结构是将桨叶通过螺栓固定两个夹板中间的结构，桨叶夹持结构通过一个水平轴与桨叶固定结构垂直相连，并且桨叶夹持结构可以绕水平轴旋转，