[发明专利]一种自转四旋翼高速无人机及其控制方法

说明书

一种自转四旋翼高速无人机及其控制方法，无人机包括机身，机身的头部和尾部分别设置有从机身延伸而出的机臂，通过机臂安装有多个自转旋翼升力桨，自转旋翼升力桨提供机身上升和下降的作用力；机身的尾端设置有推力桨，通过自转旋翼升力桨调整机身的姿态，使推力桨产生推力的方向经过机身的重心。控制方法在起飞阶段通过自转旋翼升力桨提供机身的升力，向前飞行及加速阶段通过自转旋翼升力桨控制无人机姿态，通过推力桨推进加速。所有螺旋桨都只提供单一方向的推力，动力不经过分量削弱，提高了动力利用率，操作方便。本发明在四旋翼无人机中结合自转旋翼，延长无人机的续航时间，有效提高巡航速度，安全性也远大于传统四旋翼无人机。

技术领域

本发明涉及一种无人机，具体涉及一种自转四旋翼高速无人机及其控制方法。

背景技术

四旋翼无人机的机械结构简单、成本相对较低，但控制相对困难，所以在过去半个世纪里没有得到长足的发展；而随着近20年里MEMS技术的突破性发展，以及逐步成熟的控制算法，四旋翼无人机的研究和使用成为热点。并且随着飞控系统的不断突破、无刷电机技术的更新、高清相机的进步、远距离数字通信技术的发展以及视觉跟随技术的应用，四旋翼无人机已经在消费类航拍领域有了非常大的突破和很好的普及。但是受限于电池技术，四旋翼无人机有着有效载荷小、速度慢、续航短的缺点。因此，在电池技术没有实质性突破的情况下，传统的四旋翼无人机形式很难在起飞重量、有效载荷都不变的情况下，大幅度延长续航。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种自转四旋翼高速无人机及其控制方法，在四旋翼无人机中结合自转旋翼，延长无人机的续航时间，有效提高巡航速度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自转四旋翼高速无人机，包括机身，机身的头部和尾部设置有从机身延伸而出的机臂，通过机臂安装有多个自转旋翼升力桨，自转旋翼升力桨提供机身上升和下降的作用力；机身的尾端设置有推力桨，通过自转旋翼升力桨调整机身的姿态，使推力桨产生推力的方向经过机身的重心。

优选的，机身的头部和尾部分别固定有与机身相垂直的机臂，机臂与机身组成工字型结构，机臂在机身的两侧关于机身对称设置，机臂的端部安装自转旋翼升力桨。

优选的，机身头部机臂两端的自转旋翼升力桨的间距短于机身尾部机臂两端的自转旋翼升力桨的间距。

优选的，机身头部的自转旋翼升力桨设置在机臂的下表面，尾部的自转旋翼升力桨设置在机臂的上表面。

优选的，所述的机身采用碳纤维材料制成。

优选的，所述的机臂采用能够进行折叠的杆件。

进一步的，自转旋翼升力桨以及推力桨均通过无刷电机驱动，机身上设有无刷电机的供电电源。

一种自转四旋翼高速无人机的控制方法，包括以下步骤：

起飞阶段：

机身尾端的推力桨不工作，通过机身上的自转旋翼升力桨驱动无人机垂直起飞；

向前飞行并加速阶段：

推力桨推进无人机加速，根据飞行速度变化通过自转旋翼升力桨控制无人机姿态；

定速巡航阶段：

机身上的自转旋翼升力桨进入自转状态，升力电机维持自转旋翼升力桨保持当前转速，通过机身尾端的推力桨持续工作，保持无人机以恒定速度进行向前飞行；

减速阶段：

升力电机重新控制自转旋翼升力桨的转速，推力电机控制推力桨逐渐减速；

降落阶段：

升力电机控制自转旋翼升力桨减速下降。