本實用新型屬于小型旋翼式飛行機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種新型結(jié)構(gòu)的多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人。

背景技術(shù)：
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平面多旋翼(四旋翼、六旋翼和八旋翼等)飛行機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)緊湊、操控簡便，機(jī)動靈活等優(yōu)點，已成為小型旋翼式飛行機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。目前已有的平面多旋翼飛行機(jī)器人大都采用平面布局結(jié)構(gòu)，其全部旋翼都位于同一個平面（或兩個平行平面）內(nèi)且旋翼的轉(zhuǎn)軸都指向同一方向，其平飛運動必須依靠姿態(tài)角的改變由升力的水平分量提供平飛所需的驅(qū)動力，由升力的垂直分量來克服機(jī)器人的重力。由于各個旋翼產(chǎn)生的升力方向相同，多旋翼驅(qū)動系統(tǒng)只能向飛行機(jī)器人提供一個可調(diào)的升力以及三個姿態(tài)控制力矩，使得這類結(jié)構(gòu)的平面多旋翼飛行機(jī)器人在本質(zhì)上是一種欠驅(qū)動系統(tǒng)，只能通過姿態(tài)改變產(chǎn)生平動飛行的力，其姿態(tài)轉(zhuǎn)動和平動運動間存在耦合，嚴(yán)重制約了其機(jī)動能力，給機(jī)器人的穩(wěn)定控制帶來了困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本實用新型的目的即在于提供一種多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人，該多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，其從根本上克服傳統(tǒng)平面多旋翼飛行機(jī)器人的欠驅(qū)動性。

本實用新型的所采取的技術(shù)方案是：

本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人，其特征在于：包括機(jī)體和可拆連接在機(jī)體上的六根支撐臂，各支撐臂端部連接電機(jī)安裝罩，所述電機(jī)安裝罩內(nèi)裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸上安裝有旋翼，所述各支撐臂的中心軸線位于同一平面內(nèi)，且各支撐臂的中心軸線均布在該平面內(nèi)。

進(jìn)一步的，上述支撐臂通過夾緊裝置可拆連接在機(jī)體上，所述夾緊裝置包括呈圓箍狀的夾緊零件和穿設(shè)在夾緊零件開口部位的連接桿件，所述連接桿件的一端與螺母可拆連接，所述連接桿件的另一端連接預(yù)緊零件。

進(jìn)一步的，上述相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反。

進(jìn)一步的，每個旋翼與其相鄰的兩個旋翼組成面對面和背對背兩個旋翼對。

進(jìn)一步的，上述支撐臂與夾緊零件連接的那一端表面上設(shè)有0-90度的刻度線，每個刻度線位于支撐臂周壁上且與中心軸線平行，相鄰刻度線以15度遞增，其中0度刻度線布設(shè)在支撐臂表面的整個長度方向。

進(jìn)一步的，上述預(yù)緊零件包括偏心圓柱體和連接在偏心圓柱體上的撥柄，所述偏心圓柱體上設(shè)有用于穿設(shè)銷釘?shù)耐缀陀糜诖┤脒B接桿件端頭的凹槽，所述銷釘穿設(shè)在偏心圓柱體的通孔和連接桿件端頭的穿孔內(nèi)。

本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人，其特征在于：其中多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人包括機(jī)體和可拆連接在機(jī)體上的六根支撐臂，各支撐臂端部連接電機(jī)安裝罩，所述電機(jī)安裝罩內(nèi)裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸上安裝有旋翼，所述各支撐臂的中心軸線位于同一平面內(nèi)，且各支撐臂的中心軸線均布在該平面內(nèi)；工作時，預(yù)先將每個旋翼安裝到支撐臂端部上，然后將各支撐臂安裝到機(jī)體上。

進(jìn)一步的，安裝支撐臂過程中調(diào)節(jié)其安裝的角度，使相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，及每個旋翼與其相鄰的兩個旋翼組成面對面和背對背兩個旋翼對。

進(jìn)一步的，上述預(yù)緊零件包括偏心圓柱體和連接在偏心圓柱體上的撥柄，所述偏心圓柱體上設(shè)有用于穿設(shè)銷釘?shù)耐缀陀糜诖┤脒B接桿件端頭的凹槽，所述銷釘穿設(shè)在偏心圓柱體的通孔和連接桿件端頭的穿孔內(nèi)，安裝支撐臂時，先轉(zhuǎn)動撥柄，使偏心圓柱體的偏心小直徑處與連接桿件中心軸線平齊，此時夾緊零件處于松開狀態(tài)，即可在夾緊零件中心孔內(nèi)插入入連接桿件，然后旋動撥柄，使偏心圓柱體的偏心大直徑處與連接桿件中心軸線平齊，此時夾緊零件處于夾緊狀態(tài)，即完成支撐臂的安裝；相反，拆卸支撐臂為相反步驟。

本實用新型提出的多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有全新的旋翼單元布局結(jié)構(gòu)，采用了傾斜安裝旋翼的方法，使得旋翼產(chǎn)生的升力不再指向同一個方向，相鄰兩個旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，正反旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對機(jī)體的扭力矩相反。六個非平面旋翼的轉(zhuǎn)速配合，使機(jī)器人可在三軸方向上獨立調(diào)節(jié)力與力矩，實現(xiàn)姿態(tài)轉(zhuǎn)動和平動運動間的解耦，從本質(zhì)上消除了平面多旋翼飛行器的欠驅(qū)動特性。

設(shè)計的支撐臂夾緊裝置使各支撐臂與機(jī)體連接牢固，并實現(xiàn)了旋翼傾角的調(diào)整，不同的旋翼傾角使得該非平面旋翼機(jī)器人的結(jié)構(gòu)中形成了多組面對面和背對背旋翼對，這為研究不同的旋翼傾角對非平面旋翼機(jī)器人氣動性能的影響提供了便利。

本實用新型通過改變不同的非平面旋翼傾角后發(fā)現(xiàn)，不但多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有了六自由度獨立控制的能力，而且合理配置的旋翼傾角使得相鄰的非平面旋翼對產(chǎn)生的總升力增加，其氣動性能也比平面多旋翼飛行機(jī)器人更優(yōu)。

另外，每個旋翼由電機(jī)直接驅(qū)動，消除了傳動系統(tǒng)的效率損失。采用六個旋翼進(jìn)行驅(qū)動提供了更高的驅(qū)動單元（旋翼+電機(jī)）冗余能力，可保證機(jī)器人在最多三個驅(qū)動單元失效的情況下繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)或至少可保證安全降落，極大地增加了系統(tǒng)的可靠性。

以上這些優(yōu)點使得該本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有獨立執(zhí)行實際任務(wù)的能力，其在軍用和民用領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明：

圖1是本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人的立體圖；

圖2是本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人的俯視圖；

圖3是本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人主視圖；

圖4是本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人布局原理圖；

圖5是本實用新型圖1中夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中連接桿件302的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖5中預(yù)緊零件304的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖5中夾緊零件306的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖1中支撐臂的組裝構(gòu)造示意圖；

圖10是圖9中刻度盤放大圖；

圖11是圖1中面對面旋翼對的結(jié)構(gòu)圖；

圖12是圖1中背對背旋翼對的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式：

為了使本實用新型的優(yōu)點、目的、技術(shù)方案更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的解釋說明。

本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人包括機(jī)體和可拆連接在機(jī)體4上的六根支撐臂6，各支撐臂6端部連接電機(jī)安裝罩1，所述電機(jī)安裝罩內(nèi)裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸上安裝有旋翼5，所述各支撐臂的中心軸線位于同一平面內(nèi)，且各支撐臂的中心軸線均布在該平面內(nèi)，在機(jī)體4下部設(shè)有兩個彈性支架2。

進(jìn)一步的，為了實現(xiàn)快捷的可拆連接，上述支撐臂6通過夾緊裝置3可拆連接在機(jī)體4上，所述夾緊裝置3包括呈圓箍狀的夾緊零件306和穿設(shè)在夾緊零件306開口部位的連接桿件302，所述連接桿件302的一端與螺母301可拆連接，所述連接桿件302的另一端連接墊片303和預(yù)緊零件304。圓箍狀的夾緊零件為圓柱形開口環(huán)，在開口部位兩邊具有凸塊3063，兩凸塊具有間距，且間距隨外力作用的大小可調(diào)，以卡緊環(huán)內(nèi)部件，在圖塊上設(shè)有穿孔3061、3062，該兩穿孔3061、3062穿過連接桿件302，并且一端由螺母301連接。夾緊裝置3為固定在機(jī)體上。

進(jìn)一步的，為了消除平面多旋翼飛行器的欠驅(qū)動特性，上述相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反；每個旋翼與其相鄰的兩個旋翼組成面對面和背對背兩個旋翼對。

進(jìn)一步的，為了便于調(diào)整支撐臂安裝角度及旋翼5的傾斜角度，上述支撐臂6與夾緊零件3連接的那一端表面上設(shè)有0-90度的刻度線601，每個刻度線位于支撐臂周壁上且與中心軸線平行，相鄰刻度線以15度遞增，其中0度刻度線布設(shè)在支撐臂表面的整個長度方向。

進(jìn)一步的，為了設(shè)計合理，上述預(yù)緊零件304包括偏心圓柱體3043和連接在偏心圓柱體上的撥柄3044，所述偏心圓柱體上設(shè)有用于穿設(shè)銷釘305的通孔3041、3042和用于穿入連接桿件端頭的凹槽3045，所述銷釘穿設(shè)在偏心圓柱體的通孔3041、3042和連接桿件端頭的穿孔3023內(nèi)，該連接桿件包括一端頭與螺母連接的螺紋段3021、中間段3022和用于插置銷釘?shù)膱A臺3024，所述穿孔3023穿設(shè)在圓臺3024上。

機(jī)體4中安裝飛行器控制系統(tǒng)、傳感器和電池，以控制各電機(jī)工作。電機(jī)安裝罩1中的電機(jī)直接連接并驅(qū)動旋翼5，每個旋翼采用高升阻比翼型，且相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反。

當(dāng)所需調(diào)整的旋翼傾角為60°時，用把手將夾緊零件旋至半徑最小處，將支撐臂的60°刻度線對準(zhǔn)夾緊裝置3的基準(zhǔn)線A，角度調(diào)整好后，將夾緊零件旋至半徑較大的位置使支撐臂與機(jī)體牢固鎖緊，確保了各旋翼傾角為60°。若夾緊零件失效，調(diào)節(jié)六角螺母也可以確保各支撐臂被夾緊，并實現(xiàn)預(yù)期的旋翼傾角。

使用夾緊裝置3對旋翼傾角進(jìn)行調(diào)整后，旋翼的旋轉(zhuǎn)平面同機(jī)體平面的夾角為60°，每個旋翼與其相鄰的兩個旋翼組成面對面和背對背兩個旋翼對。對具有不同旋翼傾角的多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人進(jìn)行試驗后得到，合理的旋翼傾角會導(dǎo)致面對面和背對背旋翼對的總升力增加，從而整機(jī)的氣動性能得到提高。

本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人，其中包括機(jī)體和可拆連接在機(jī)體4上的六根支撐臂6，各支撐臂6端部連接電機(jī)安裝罩1，所述電機(jī)安裝罩內(nèi)裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸上安裝有旋翼5，所述各支撐臂的中心軸線位于同一平面內(nèi)，且各支撐臂的中心軸線均布在該平面內(nèi)；工作時，預(yù)先將每個旋翼5安裝到支撐臂6端部上，然后將各支撐臂安裝到機(jī)體上，安裝支撐臂過程中調(diào)節(jié)其安裝的角度，使相鄰旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，及每個旋翼與其相鄰的兩個旋翼組成面對面和背對背兩個旋翼對。

進(jìn)一步的，上述預(yù)緊零件（快拆件）包括包括偏心圓柱體3043和連接在偏心圓柱體上的撥柄3044，所述偏心圓柱體上設(shè)有用于穿設(shè)銷釘?shù)耐?041、3042和用于穿入連接桿件端頭的凹槽3045，所述銷釘穿設(shè)在偏心圓柱體的通孔3041、3042和連接桿件端頭的穿孔3023內(nèi)，該連接桿件包括一端頭與螺母連接的螺紋段3021、中間段3022和用于插置銷釘?shù)膱A臺3024，所述穿孔3023穿設(shè)在圓臺3024上，安裝支撐臂時，先轉(zhuǎn)動撥柄3044，使偏心圓柱體的偏心小直徑處與連接桿件中心軸線平齊，此時夾緊零件處于松開狀態(tài)，即可在夾緊零件中心孔內(nèi)插入入連接桿件，然后旋動撥柄，使偏心圓柱體的偏心大直徑處與連接桿件中心軸線平齊，此時夾緊零件處于夾緊狀態(tài)，即完成支撐臂的安裝；相反，拆卸支撐臂為相反步驟。

本實用新型提出的多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有全新的旋翼單元布局結(jié)構(gòu)，采用了傾斜安裝旋翼的方法，使得旋翼產(chǎn)生的升力不再指向同一個方向，相鄰兩個旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，正反旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對機(jī)體的扭力矩相反。六個非平面旋翼的轉(zhuǎn)速配合，使機(jī)器人可在三軸方向上獨立調(diào)節(jié)力與力矩，實現(xiàn)姿態(tài)轉(zhuǎn)動和平動運動間的解耦，從本質(zhì)上消除了平面多旋翼飛行器的欠驅(qū)動特性。

設(shè)計的支撐臂夾緊裝置使各支撐臂與機(jī)體連接牢固，并實現(xiàn)了旋翼傾角的調(diào)整，不同的旋翼傾角使得該非平面旋翼機(jī)器人的結(jié)構(gòu)中形成了多組面對面和背對背旋翼對，這為研究不同的旋翼傾角對非平面旋翼機(jī)器人氣動性能的影響提供了便利。

本實用新型通過改變不同的非平面旋翼傾角后發(fā)現(xiàn)，不但多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有了六自由度獨立控制的能力，而且合理配置的旋翼傾角使得相鄰的非平面旋翼對產(chǎn)生的總升力增加，其氣動性能也比平面多旋翼飛行機(jī)器人更優(yōu)。

另外，每個旋翼由電機(jī)直接驅(qū)動，消除了傳動系統(tǒng)的效率損失。采用六個旋翼進(jìn)行驅(qū)動提供了更高的驅(qū)動單元（旋翼+電機(jī)）冗余能力，可保證機(jī)器人在最多三個驅(qū)動單元失效的情況下繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)或至少可保證安全降落，極大地增加了系統(tǒng)的可靠性。

以上這些優(yōu)點使得該本實用新型多角度可調(diào)節(jié)飛行機(jī)器人具有獨立執(zhí)行實際任務(wù)的能力，其在軍用和民用領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。