本發(fā)明涉及無人機技術領域，具體涉及一種垂直升降傾轉旋翼無人機及其控制方法。

背景技術：

無人機是利用無線電遙控設備和程序控制裝置操縱的不載人飛機，現(xiàn)有技術中，固定翼機有場地要求，需要較長跑道，起飛時間長，垂直起降機沒有較高的場地要求，但是由于沒有機翼而缺乏續(xù)航能力。目前國內外尚未研制出小型化、集成度高、低成本、符合復雜起降條件任務要求的創(chuàng)新型小型無人機產(chǎn)品。

長期以來人們一直在尋求兼具多旋翼機和固定翼機優(yōu)點的飛行器。即一種可以不依賴場地能夠完成垂直起降和向前飛行的動作，同時有較長續(xù)航能力的垂直起降傾轉旋翼無人機。

因此，研制一款符合市場需求的小型化、集成度高、低成本、適用于復雜起降條件任務要求，滿足應急快速響應，道路車輛監(jiān)控等市場需求的新型快速響應垂直起降傾轉旋翼無人機產(chǎn)品很有必要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種垂直升降傾轉旋翼無人機及其控制方法，用以解決現(xiàn)有無人機有場地限制，續(xù)航時間短，操作不方便的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述無人機包括機身、機翼、尾翼和傾轉機構；所述機翼安裝在機身的上端靠前部位且與機身垂直；所述尾翼安裝在機身的尾部；所述傾轉機構包括：第一至第四連桿、第一至第四執(zhí)行單元和第一至第二舵機；所述第一至第四連桿分別安裝在機身的兩側，第一和第二連桿對稱分布于機身頭部的兩側，第一和第二連桿內部安裝有第一聯(lián)動軸，第三和第四連桿對稱分布于機翼和尾翼之間的機身兩側，第三和第四連桿內部安裝有第二聯(lián)動軸；所述第一至第四執(zhí)行單元分別安裝在第一至第四連桿的端部；所述第一至第二舵機分別安裝在機身內部并分別與第一至第二聯(lián)動軸相連。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述機翼為節(jié)省機身內部空間的上單翼，機翼面積為0.711m²，機翼的后邊緣安裝有調整無人機姿態(tài)的副翼。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述第一至第四執(zhí)行單元包括第一至第四電子調速器、第一至第四直流無刷電機和第一至第四螺旋槳，所述第一至第二直流無刷電機通過第一聯(lián)動軸連接，第三至第四直流無刷電機通過第二聯(lián)動軸連接，所述第一至第四電子調速器分別與第一至第四直流無刷電機相連，所述第一至第四螺旋槳通過轉軸分別安裝在第一至第四直流無刷電機上方。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述第一至第四螺旋槳為兩葉漿，兩葉漿圍繞直流無刷電機的轉軸旋轉。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述第一至第四執(zhí)行單元具有四旋翼和固定翼兩種姿態(tài)模式，四旋翼姿態(tài)模式下，第一至第四螺旋槳在水平面上旋轉，固定翼姿態(tài)模式下，第一至第四螺旋槳在垂直面上旋轉。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述第一至第四連桿為碳管。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述機身的頭部設置有光電吊艙。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述第一至第四直流無刷電機單臺電機最大拉力3.05kg、穩(wěn)壓輸入24v的電動機。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機，所述尾翼為t型尾翼，所述尾翼具有垂尾和平尾，垂尾后端安裝有方向舵，平尾后端安裝有升降舵。

本發(fā)明公開了一種垂直升降傾轉旋翼無人機的控制方法，所述控制方法包括：

第一和第二舵機能根據(jù)地面的控制指令控制執(zhí)行單元動作，第一至第二舵機接收到起飛指令后，第一舵機驅動第一聯(lián)動軸使第一和第二螺旋槳的旋轉面調整至水平面上，第二舵機驅動第二聯(lián)動軸使第三和第四螺旋槳的旋轉面調整至水平面上，第一至第四直流無刷電機分別驅動第一至第四螺旋槳開始旋轉，無人機以四旋翼姿態(tài)模式起飛；

起飛過程中第一至第四電子調速器通過調整第一至第四螺旋槳的轉速控制無人機的飛行姿態(tài)，無人機成功升空后，第一至第二舵機接收到飛行模式切換指令，第一舵機控制第一和第二執(zhí)行單元向前傾轉，第二舵機控制第三和第四執(zhí)行單元向前傾轉，在傾轉過程中，由于第一至第四螺旋槳產(chǎn)生向前的氣動力，無人機將加速向前飛行，在第一至第四螺旋槳的旋轉面完全轉到垂直面上時，無人機的速度使機翼產(chǎn)生大于其自身重力的升力，無人機以氣動升力巡航飛行，飛行過程中依靠第一至第二舵機、第一至第四螺旋槳和副翼調整機體姿態(tài)；

無人機完成飛行任務準備降落時，第一至第二舵機接收到降落指令后，第一舵機調整第一和第二螺旋槳的旋轉面至水平面上，第二舵機調整第三和第四螺旋槳的旋轉面至水平面上，無人機從固定翼姿態(tài)模式切換到四旋翼姿態(tài)模式，在四旋翼姿態(tài)模式下減速并垂直降落。

本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點：

一種垂直升降傾轉旋翼無人機將提供各種應用過程中所需的接口，使其能夠成為一個小型化、操控便捷、起降及飛行靈活、航時長的通用無人機飛行平臺。該型垂直起降傾轉旋翼無人機可以在城市內或起降條件差的區(qū)域，對指定區(qū)域和目標進行長時間的巡查和跟蹤，解決對突發(fā)事件快速應急響應以及道路和車輛監(jiān)控等問題。同時操作簡便、自主起降和無需起飛場地的特點，大大降低了對無人機操作人員的技術要求，零基礎短時間內就可以熟悉操作，突破了無人機操作手短缺的限制無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

附圖說明

圖1一種垂直升降傾轉旋翼無人機的平面立體圖。

圖2一種垂直升降傾轉旋翼無人機的俯視結構示意圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

參考圖1，一種垂直升降傾轉旋翼無人機所述無人機包括機身10、機翼06、尾翼08和傾轉機構，機翼06安裝在機身10的上端靠前部位且與機身垂直；所述尾翼08安裝在機身的尾部；所述傾轉機構包括：連桿03、執(zhí)行單元和舵機05；所述連桿03包括第一至第四連桿，分別安裝在機身的兩側，第一和第二連桿對稱分布于機身頭部的兩側，第三和第四連桿對稱分布于機翼06和尾翼08之間的機身兩側；所述舵機05有第一至第二舵機分別安裝在機身內部；所述執(zhí)行單元包括第一至第四執(zhí)行單元，每個執(zhí)行單元安裝在第一至第四連桿的端部；每個執(zhí)行單元均包括螺旋槳01、直流無刷電機02和電子調速器11，所述電子調速器11包括第一至第四電子調速器、所述直流無刷電機02包括第一至第四直流無刷電機，所述螺旋槳01包括第一至第四螺旋槳，所述第一至第四電子調速器分別與第一至第四直流無刷電機相連，所述第一至第四螺旋槳通過轉軸分別安裝在第一至第四直流無刷電機上方。

參考圖2，所述執(zhí)行單元12包括第一至第四執(zhí)行單元，所述第一至第二直流無刷電機安裝在第一聯(lián)動軸13的兩端，隨著第一聯(lián)動軸13的轉動而轉動，第三至第四直流無刷電機安裝在第二聯(lián)動軸14的兩端，隨著第二聯(lián)動軸14的轉動而轉動。所述第一至第四直流無刷電機分別控制第一至第四螺旋槳在平面內旋轉。

所述機翼06為提高飛機的橫向穩(wěn)定性，不占用機身內部空間，更好布置油箱的上單翼。

所述直流無刷電機02選擇kv335、24v電壓、17寸槳電機，單臺電動機最大拉力3.05kg。

所述無人機的翼載為14.06kg/m²，由公式知機翼06的面積為0.711m²。

控制方法包括：

第一和第二舵機能根據(jù)地面的控制指令控制執(zhí)行單元動作，第一至第二舵機接收到起飛指令后，第一舵機驅動第一聯(lián)動軸使第一和第二螺旋槳的旋轉面調整至水平面上，第二舵機驅動第二聯(lián)動軸使第三和第四螺旋槳的旋轉面調整至水平面上，第一至第四直流無刷電機分別驅動第一至第四螺旋槳開始旋轉，無人機以四旋翼姿態(tài)模式起飛；

起飛過程中第一至第四電子調速器通過調整第一至第四螺旋槳的轉速控制無人機的飛行姿態(tài)，無人機成功升空后，第一至第二舵機接收到飛行模式切換指令，第一舵機控制第一和第二執(zhí)行單元向前傾轉，第二舵機控制第三和第四執(zhí)行單元向前傾轉，在傾轉過程中，由于第一至第四螺旋槳產(chǎn)生向前的氣動力，無人機將加速向前飛行，在第一至第四螺旋槳的旋轉面完全轉到垂直面上時，無人機的速度使機翼產(chǎn)生大于其自身重力的升力，無人機以氣動升力巡航飛行，飛行過程中依靠第一至第二舵機、第一至第四螺旋槳和副翼調整機體姿態(tài)；

無人機完成飛行任務準備降落時，第一至第二舵機接收到降落指令后，第一舵機調整第一和第二螺旋槳的旋轉面至水平面上，第二舵機調整第三和第四螺旋槳的旋轉面至水平面上，無人機從固定翼姿態(tài)模式切換到四旋翼姿態(tài)模式，在四旋翼姿態(tài)模式下減速并垂直降落。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。