[发明专利]基于旋翼气动力的运动体及其爬壁方法

摘要

公开一种基于旋翼气动力的运动体，包括机身(1)、矢量推力部件(2)和支撑轮(3)。该运动体采用旋翼气动力提供运动体爬壁动力，以旋翼气动力作为墙壁运动的动力，可在较大程度上简化爬壁运动结构，提高运动体墙面运动的灵活性，并根据旋翼气动力大小具备较为广泛的速度范围。还公开一种基于旋翼气动力的运动体爬壁方法，包括下列步骤：读取运动体当前姿态信息；控制爬壁运动体电机转速完成动作；根据设计运动体结构稳定运动体墙面运动；利用轮式结构提高爬壁运动体稳定性与墙面运动机动性，相比于传统的足式运动体、履带式运动体的吸附式墙壁运动，极大降低了运动体的质量。

主权项

1.一种基于旋翼气动力的运动体，包括机身(1)、矢量推力部件(2)和支撑轮(3)；其中机身(1)包括机翼(101)、矢量推力部件安装留空区(102)、载荷平台(103)、控制舵面(104)、铰链机构(105)、垂直安定翼面(106)；运动体整体采用飞翼无尾布局，机翼(101)分为左右两侧，采用上凸下平的低速翼型，从正面看，机翼(101)自前至后大致呈等腰梯形，考虑到减小空气阻力，机翼(101)前边缘的左右两端设计为弧度；在机翼(101)左右两部分以机身(1)的纵轴为对称轴对称分布有两个圆形空缺，即矢量推力部件安装留空区(102)，用于安装矢量推力部件(2)；载荷平台(103)以机身(1)的纵轴为对称，在机身(1)中部，从机翼(101)上表面向下凹陷的一个矩形平台，作为搭载任务载荷的平台，矩形平台夹在两个矢量推力部件安装留空区(102)之间，其大小根据所搭载的任务载荷、并考虑到运动体自身配重问题来确定；控制舵面(104)利用铰链机构(105)铰接于机身后方，用于控制运动体的俯仰、滚转运动，控制舵面(104)包含完全相同、中间间隔开的左右两部分；两个垂直于机翼(101)的垂直安定翼面(106)以机身(1)的纵轴为对称轴，分别固定于机翼(101)后方的左右两侧，靠近机翼(101)左右两个侧边之处；矢量推力部件(2)由支撑环架(201)、支撑内梁(202)、支撑环架控制舵机(203‑1)、支撑内梁控制舵机(203‑2)、支撑环架轴承(204‑1)、支撑内梁轴承(204‑2)、支撑环架转轴(205‑1)、支撑内梁转轴(205‑2)、电机(206)、旋翼(207)构成；支撑环架控制舵机(203‑1)和支撑环架轴承(204‑1)分别固定于矢量推力部件安装留空区(102)的最后方点和最前方点处，支撑环架控制舵机(203‑1)和支撑环架轴承(204‑1)之间的连线平行于机身(1)的纵轴，支撑环架转轴(205‑1)与支撑环架轴承(204‑1)构成可转动结构，支撑环架(201)固定连接在支撑环架控制舵机(203‑1)和支撑环架转轴(205‑1)上，支撑环架(201)受控于支撑环架控制舵机(203‑1)，能够绕x轴转动；支撑内梁控制舵机(203‑2)和支撑内梁轴承(204‑2)固定连接在支撑环架(201)上，支撑内梁控制舵机(203‑2)和支撑内梁轴承(204‑2)之间的连线垂直于机身(1)的纵轴且通过矢量推力部件安装留空区(102)的中心点，支撑内梁轴承(204‑2)与支撑内梁转轴(205‑2)构成可转动部件，支撑内梁(202)固定连接在支撑内梁控制舵机(203‑2)和支撑内梁转轴(205‑2)上，支撑内梁(202)受控于支撑内梁控制舵机控制，能够绕y轴转动；电机(206)固定于支撑内梁(202)上，位于矢量推力部件安装留空区(102)的中心点处，旋翼(207)固定安装在电机(206)上；旋翼(207)位于电机(206)上方，其形状为成直线安装的两片具有一定曲率的弧形长薄片，当电机(206)进行高速旋转，带动旋翼(207)转动，旋翼(207)高速转动产生推力，为运动体提供爬壁的斜向上推力；运动体采用无动力轮式结构，包括位于机体部分与墙壁之间的四组结构样式完全相同的支撑轮(3)，分别布置在运动体下表面的左上、左下、右上、右下位置处，左上、左下轮式结构与右上、右下轮式结构分别关于机身(1)的纵轴左右对称，左上、右上轮式结构与左下、右下轮式结构分别关于机身(1)的横轴上下对称，支撑轮(3)由轮子(301)、轮架(302)和轮轴(303)构成；轮子(301)采用镂空设计；轮子(301)中心处具有圆环形轮轴(303)，轮轴(303)中心的通孔用于穿过轮轴(303)对轮子(301)进行紧固；每个轮子(301)都具有左右对称放置的两组轮架(302)，两组轮架(302)分别处在轮子(301)的左右两侧，将轮子(301)夹在当中，轮架(302)与轮子(301)之间保留间距，使轮架(302)与机身(1)能够固定连接的同时，轮子(301)能够自由转动；轮架(302)包括呈倒三角形的三根支柱，下方两根支柱(302‑1、302‑2)呈现以轮轴(303)为顶点的角状结构，支柱(302‑1、302‑2)之间所呈的角度为30°至60°；支柱(302‑3)与支柱(302‑1、302‑2)沿角度打开方向的两个端部固定连接；最终，每组轮架(302)均通过支柱(302‑3)与机身(1)固定连接。