[发明专利]一种基于云台的小型飞行器系统

摘要

一种基于云台的小型飞行器系统，包括机架、传感器盒、云台滚转舵机、云台俯仰舵机、云台外框架、云台内框架、上螺旋桨、下螺旋桨、上螺旋桨驱动电机、下螺旋桨驱动电机、控制单元、伸缩杆、吊舱。本飞行器系统可通过对云台的姿态调整和螺旋桨转速的控制，完成对飞行器位姿的控制：机身的偏航角由上下两个螺旋桨的差动旋转产生的反扭矩来控制，螺旋桨的俯仰角和滚转角控制由舵机牵引云台进行旋转来实现；空间位置的控制由螺旋桨驱动电机和云台的姿态调整来实现。本发明系统设计简单可靠，结构清晰明了，扩展了已有的旋翼类飞行结构和控制方案，同时也是一个优越的空间运载工具，具有相当的实用价值。

主权项

一种基于云台的小型飞行器系统，其特征在于：该系统包括机架(1)、传感器盒(2)、云台滚转舵机(3)、云台俯仰舵机(4)、云台外框架(5)、云台内框架(6)、上螺旋桨(7)、下螺旋桨(8)，上螺旋桨驱动电机(9)、下螺旋桨驱动电机(10)、控制单元(11)、伸缩杆(12)、吊舱(13)；云台内框架(6)作为电机的支座并固定上螺旋桨驱动电机(9)、下螺旋桨驱动电机(10)，上螺旋桨驱动电机(9)、下螺旋桨驱动电机(10)以螺旋桨转轴为中心并左右对称分布；下螺旋桨(8)的转轴为中空结构，使得上螺旋桨(7)的转轴能够穿过下螺旋桨(8)的转轴，实现上螺旋桨、下螺旋桨共轴线的独立转动，上螺旋桨驱动电机(9)通过齿轮传动机构带动上螺旋桨(7)进行转动，下螺旋桨驱动电机(10)通过齿轮传动机构带动螺旋桨(8)进行转动；云台滚转舵机(3)固定在机架(1)上，云台俯仰舵机(4)固定在云台外框架(5)上；云台外框架(5)的转轴穿过机架(1)与云台滚转舵机(3)连接，使云台滚转舵机(3)能带动云台外框架(5)进行滚转运动；云台内框架(6)的转轴穿过云台外框架(5)与云台俯仰舵机(4)连接，使云台俯仰舵机(4)能带动云台内框架(6)进行俯仰运动；传感器盒(2)固定在云台内框架(6)的下方，传感器盒(2)用以检测云台内框架(6)的姿态信息；伸缩杆(12)将机架(1)和吊舱(13)固定相连，并能够调整吊舱(13)和机架(1)的距离，从而完成对系统重心的调整；控制单元(11)固定于吊舱(13)内，控制单元(11)用以发送控制信号到各个控制器件中；系统可由一个双框架结构的云台外框架(5)、云台内框架(6)及上螺旋桨(7)、下螺旋桨(8)实现对飞行器空间位置和姿态的控制，以云台的姿态控制来代替传统飞行器对机身的姿态控制；因此系统可以放弃对机身俯仰和滚转的控制，由机身的自然调整来实现机身的平衡；通过对云台的姿态控制来控制螺旋桨驱动力的方向，从而实现对飞行器系统位姿的控制，是一个更为方便控制的飞行器系统。