[发明专利]一种无人机及其十字盘机构和控制方法

说明书

本发明涉及航空技术领域，公开了一种无人机及其十字盘机构和控制方法，该无人机十字盘机构中：外环与机架铰接，外环绕第一轴线转动；内环套设在外环内且与其铰接，内环绕第二轴线转动，第二轴线与第一轴线垂直；第一直线电机中，第一电机本体与机架铰接，第一推杆与内环上的内环驱动连接点连接；第二直线电机中，第二电机本体与机架铰接，第二推杆与外环上的外环驱动连接点连接。该动力装置的中心轴线偏转时：先确定动力装置的中心轴线拟达到的方向角ψ相对于初始平面的倾斜角θ₁，并沿第一轴线方向和第二轴线方向对θ₁进行分解得到θ_x和θ_y，将θ_x和θ_y转化为两个直线电机的行程指令。本发明驱动方式简单直接、精准度较高。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别涉及一种无人机及其十字盘机构和控制方法。

背景技术

当前，具备垂直起降及空中悬停能力的无人机按照控制方式进行分类，主要分为直升机和多旋翼两种，前者机械结构复杂，飞行控制和人员操作难度较大且成本较高；后者飞行效率较低，且占据空间较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机及其十字盘机构和控制方法，其采用直线电机来控制十字盘的角度调节，以令驱动过程更为简化和直接，精准度更高，计算方法更加简单，而且能够保证无人机的控制灵活性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机十字盘机构，包括动力装置、机架、外环、内环、第一直线电机、第二直线电机，其中：

所述动力装置安装在所述内环上，用于驱动无人机的旋翼转动；

所述外环的一端通过第一铰接关节与所述机架铰接，另一端通过第二铰接关节与所述机架铰接，所述第一铰接关节的转动中心和所述第二铰接关节的转动中心连线构成第一轴线；

所述内环套设在所述外环内，所述内环的一端通过第三铰接关节与所述外环铰接，另一端通过第四铰接关节与所述外环铰接，所述第三铰接关节的转动中心和所述第四铰接关节的转动中心连线构成第二轴线，所述第二轴线与所述第一轴线垂直；

所述第一直线电机的动力输出端为第一推杆，所述第一推杆的驱动端通过第一球铰关节连接所述内环上的内环驱动连接点，所述内环驱动连接点位于所述内环上距离所述第二轴线最远的位置，所述第一直线电机用于控制所述内环绕所述第二轴线转动；

所述第二直线电机的动力输出端为第二推杆，所述第二推杆的驱动端通过第二球铰关节连接所述外环上的外环驱动连接点，所述外环驱动连接点位于所述外环上距离所述第一轴线最远的位置，所述第二直线电机用于控制所述外环绕所述第一轴线转动。

可选地，在上述无人机十字盘机构中，所述内环驱动连接点位于所述第一轴线上；

和/或，所述外环驱动连接点位于所述第二轴线上。

可选地，在上述无人机十字盘机构中，所述第一球铰关节和所述第二球铰关节统称为球铰关节，所述内环驱动连接点和所述外环驱动连接点统称为驱动连接点，所述第一推杆和所述第二推杆统称为推杆；

所述球铰关节包括中间接头，以及设置在所述驱动连接点的第一定位孔和设置在所述推杆端部的第二定位孔，其中：

所述中间接头为依次固连在一起的圆盘型连接部、中间连接杆和球型连接部；

所述圆盘型连接部嵌套在所述第一定位孔内，且具有轴向活动间隙；

所述球型连接部嵌套在所述第二定位孔内。

可选地，在上述无人机十字盘机构中，所述第一直线电机的机身底端通过第三球铰关节与所述机架连接，所述第二直线电机的机身底端通过第四球铰关节与所述机架连接。