[发明专利]一种倾转旋翼四轴无人机及其倾转飞行方法

说明书

一种倾转旋翼四轴无人机，包括无人机主体、机臂和倾转旋翼单元，无人机的前后左右对称连接有四个机臂，每个机臂的一端与无人机主体连接，每个机臂的另一端为安装端；倾转旋翼单元分为前、后、左、右倾转旋翼单元，前、后、左、右倾转旋翼单元分别对应安装在前、后、左、右四个机臂的安装端上，每个倾转旋翼单元均包括安装在机臂安装端的舵机，舵机的输出端与电机相连，电机的输出轴安装有螺旋桨。本发明还提供一种倾转旋翼四轴无人机的倾转飞行方法。本发明操作简单、减小控制系统的制作成本；水平稳定飞行，减小飞行的安全隐患；能不改变飞行方向向左或者向右平移。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种倾转旋翼四轴无人机及其倾转飞行方法。

背景技术

现如今无人机已成为一种重要的工具，在各个领域不断展示出其无比重要的作用。小型多旋翼无人机具有低成本、高效费比、无人员伤亡风险、可靠性程度高以及可以到达非常危险的区域核扩散、化学、细菌病毒感染区域等优点。在军用和民用领域都具有广泛的应用前景，如低空侦察、安保监控、气象勘测、地形勘察、农田撒药、航拍摄影及交通巡逻等。

现在针对小型四旋翼无人机的推进系统大多采有电机直接与机体的支架端进行固定，通过调节四个电机的转速来改变螺旋桨转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。所以当飞行器前进、后退时，需要对前后两个电机的转速进行调节，使飞行器与水平面形成一定角度进行飞行。

四旋翼无人机是由电机的旋转，使螺旋桨产生升力而飞起来的。旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。前后两个电机逆时针旋转的同时，左右两个电机顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

要想实现飞行器在水平面内前后的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。需要进行前后两个电机转速的调节，使飞行器发生一定程度的倾斜，改变其拉力，实现飞行器的前后运动。但在这个操作过程中，需要对前后两个电机进行复杂的转速调节，这无疑增加了无人机控制系统的制作成本。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种倾转旋翼四轴无人机及其倾转飞行方法。

本发明的第一个方面提供一种倾转旋翼四轴无人机，包括无人机主体、机臂和倾转旋翼单元，无人机的前后左右对称连接有四个机臂，每个机臂的一端与无人机主体连接，每个机臂的另一端为安装端；倾转旋翼单元分为前、后、左、右倾转旋翼单元，前、后、左、右倾转旋翼单元分别对应安装在前、后、左、右四个机臂的安装端上；

前倾转旋翼单元包括第一电机、可90度旋转的第一舵机、第一螺旋桨，第一舵机固定在位于无人机主体前侧机臂的安装端上，第一舵机的输出端与第一电机相连，第一舵机带动第一电机相对无人机主体向左或向右摆动，其摆动角度范围为-45度至45度；第一电机的输出轴安装有第一螺旋桨；

左倾转旋翼单元包括第二电机、可90度旋转的第二舵机、第二螺旋桨，第二舵机固定在位于无人机主体左侧机臂的安装端上，第二舵机的输出端与第二电机相连，第二舵机带动第二电机相对于无人机主体向前或向后摆动，其摆动角度范围为-45度至45度；第二电机的输出轴安装有第二螺旋桨；

后倾转旋翼单元包括第三电机、可90度旋转的第三舵机、第三螺旋桨，第三舵机固定在位于无人机主体后侧机臂的安装端上，第三舵机的输出端与第三电机相连，第三舵机带动第三电机相对于无人机主体向左或向右摆动，其摆动角度范围为-45度至45度；第三电机的输出轴安装有第三螺旋桨；