[发明专利]六自由度全解耦无人机

说明书

本发明提供一种六自由度全解耦无人机，包括上架板、下架板以及用于连接两者的多组旋桨系统，所述旋桨系统包括舵机、桨臂以及桨臂套筒，桨臂的其中一端间隔套设有两个轴承，桨臂套筒套设在桨臂的外侧且桨臂套筒位于两个轴承之间，两个轴承的外侧均设置有用于连接上架板与下架板的轴承座，桨臂的另一端在端部位置处对称设置有两个电机，两个电机的输出端均连接有螺旋桨，该无人机的桨臂为可旋转桨臂，通过舵机的驱动，旋转桨臂改变螺旋桨与上机架或下机架所在平面的角度，加上螺旋桨升力的配合从而实现解耦的目的；该无人机在一定范围内，可以独立的实现空间六个自由度的单独运动。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及六自由度全解耦无人机。

背景技术

传统多旋翼飞行器在飞行过程中存在六自由度x轴、y轴、z轴三轴平移以及俯仰轴、偏航轴、横滚轴三轴旋转耦合现象，例如传统多旋翼飞行器在仅沿着x轴飞行时将影响俯仰轴角度变化，在仅绕俯仰轴翻滚时飞行器将在x轴方向发生移动，不能单独控制某一个自由度而不影响其他自由度的变化。在应用于无人机航拍时，由于传统飞行器的自由度耦合现象，需要加置云台调整相机的角度来获得最佳拍摄角度。

发明内容

本发明的目的是提供一种六自由度全解耦无人机，通过桨臂的旋转改变螺旋桨与上机架或下机架所在平面的角度，加上螺旋桨升力的配合实现了六自由度全解耦；该无人机在一定范围内，可以独立的实现空间六个自由度的单独运动；该无人机机动性强，可以保证无人机的飞行姿态，可以实现飞行器的侧方位悬停。该无人机在应用于航拍时，在一定范围内可以任意姿态进行拍照，而不需要云台，结构简单。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：六自由度全解耦无人机，包括上架板、下架板以及用于连接两者的多组旋桨系统，多组旋桨系统沿周向依次设置在上架板与下架板之间，所述上架板的顶部设置有飞行控制器和GPS模块，下架板的底部设置有用于为该无人机供电的电池，所述旋桨系统包括舵机、桨臂以及桨臂套筒，桨臂的其中一端间隔套设有两个轴承，桨臂套筒套设在桨臂的外侧且桨臂套筒位于两个轴承之间，两个轴承的外侧均设置有用于连接上架板与下架板的轴承座，桨臂的另一端在端部位置处对称设置有两个电机，两个电机的输出端均连接有螺旋桨；

桨臂套筒与连杆的一端绞接，连杆的另一端与舵机臂的一端绞接，舵机臂的另一端与舵机的输出端相连。

进一步的，所述舵机设置在上架板的顶部，舵机的输出端、桨臂以及桨臂套筒三者的中心轴线重合。

进一步的，所述上架板在桨臂套筒正上方的位置处开设有用于连杆穿过的通孔。

进一步的，所述桨臂套筒的外壁上一体设置有弧形座，该弧形座与连杆的一端绞接。

进一步的，对称设置在所述桨臂端部两侧的两个电机的转速大小相同，方向相反，用于抵消扭矩。

进一步的，所述的两个电机均安装在电机安装座上，两个电机安装座通过卡设在桨臂端部的管夹相连。

进一步的，所述的旋桨系统设置有三组，其中的两组旋桨系统对称设置在下架板的左、右两侧，另一组旋桨系统设置在下架板的后侧并与所述的其中两组旋桨系统均垂直设置。

进一步的，所述下架板的底部设置有用于支撑该无人机的脚架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的桨臂为可旋转桨臂，前侧两个桨臂共轴线，后侧一个桨臂垂直于前侧两个桨臂的共轴线；该无人机中的一组螺旋桨由共轴线的双螺旋桨及对转电机组成，双螺旋桨的桨距相同，且共轴线的上、下两个电机的转速大小相同，方向相反，用于抵消扭矩；本发明通过舵机的驱动，旋转桨臂改变螺旋桨与上机架或下机架所在平面的角度，加上螺旋桨升力的配合从而实现解耦的目的；该无人机在一定范围内，可以独立的实现空间六个自由度的单独运动；该无人机应用于航拍时，在一定范围内，可以任意姿态进行拍照，而不需要云台，结构简单；该无人机结构简洁巧妙，易于实施推广应用。