多軸飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于飛行器領域，具體地說，是涉及一種多軸飛行器。
【背景技術】
[0002]通常，驅動飛行器上升運動的力稱為拉力，驅使飛行器水平運動的力稱為推力，現(xiàn)有的飛行器通常使用葉片式旋翼作為拉力旋翼為飛行器提供拉力。
[0003]飛行器的基本飛行動作有垂直升降運動、前后運動、側向運動、俯仰運動、橫滾運動以及偏航運動。
[0004]參見圖1以四軸飛行器200為例，其四個電機呈十字狀地分布在水平面中相互垂直的X與Y軸上，并把X軸正方向視為機頭方向。電機I位于X軸正半軸，電機3位于X軸負半軸；電機2位于Y軸正半軸，電機4位于Y軸負半軸；Z軸豎直。
[0005]升降運動:四個電機同時提高轉速，四軸飛行器200獲得的拉力增加而沿Z軸正方向移動；四個電機同時降低轉速，四軸飛行器200獲得的拉力減少而沿Z軸負方向移動。
[0006]仰俯運動:電機I提速，電機3降速，四軸飛行器200繞Y軸轉動并抬起機頭而上仰，同時沿X軸負方向移動；反之，四軸飛行器200繞Y軸轉動并下探機頭而下俯，同時沿X軸正方向移動。
[0007]橫滾運動:電機4提速，電機2降速，四軸飛行器200繞X軸轉動而左傾，并沿Y軸負方向移動；反之，四軸飛行器200繞X軸轉動而右傾，并沿Y軸正方向移動。當電機4和電機2轉速差足夠大時，四軸飛行器200便會發(fā)生完整的橫向滾動，即橫滾運動。
[0008]偏航運動:旋翼5轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩。為了克服反扭矩影響，四個旋翼5的布置方式采用兩個正轉兩個反轉，且對置旋翼的轉向相同。每個旋翼5產生反扭矩的大小與旋翼5的轉速有關，旋翼5轉速越高，產生的反扭矩越大。當四個旋翼5轉速相同時，四個旋翼5對四軸飛行器200產生的反扭矩相互抵消，四軸飛行器200相對Z軸不發(fā)生轉動；當四個旋翼的轉速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消時，反扭矩會引起四軸飛行器200相對Z軸轉動，從而實現(xiàn)偏航運動。電機I和3轉速提高(正轉)，電機2和4轉速降低(反轉)，四軸飛行器200就會繞Z軸旋轉向右偏轉，即向右偏航。由于電機I和3轉速提高，電機2和4轉速降低，總體的拉力不變，所以四軸飛行器200不會上升或下降。
[0009]目前，飛行器均利用慣性測量模塊(IMU)控制飛行姿態(tài)。慣性測量模塊包括加速度計和陀螺儀，又稱慣性導航組合。參考空間直角坐標系，在x、Y、z軸方向上，分別布置一個陀螺儀，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上的旋轉運動；在乂、￥、2軸方向上，分別布置一個加速度計，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上平移運動的加速度。慣性測量模塊能夠檢測到飛行器前后俯仰、左右傾斜、偏航等姿態(tài)，并將相應的信號反饋給多軸飛行器的控制電路，多軸飛行器根據(jù)預設在控制電路中的存儲器中的姿態(tài)控制規(guī)則或遙控器輸入的控制信號控制電機轉速來調整飛行姿態(tài)。
[0010]如圖2所示，飛行器100是一種三軸飛行器。飛行器100具有機架110，機架110的機臂111的兩端分別設置一個電機112，電機112上設置一個旋翼113。機架110上還包括旋轉軸120，旋轉軸120的端部連接一個尾部電機121和尾部旋翼122。旋翼113和尾部旋翼122的槳徑相同。旋轉軸120能夠發(fā)生轉動，從而帶動尾部旋翼122向旋轉軸120的兩側傾斜。飛行器100的兩個旋翼113為一對正反槳，即一對槳距角大小相同方向相反的旋翼，當兩個旋翼113轉速相同是，受到來自空氣的反扭矩相互抵消。旋翼122是一個正槳或反漿，因此，飛行器100不但需要通過調整尾部旋翼122的轉速來控制飛行姿態(tài)，還需要控制尾部旋翼122的傾斜角度來平衡尾部旋翼122受到來自空氣的反扭矩。
[0011]由于飛行器100具有一個可以動態(tài)傾斜的尾部旋翼122，因此其飛行動作較為靈活。正因為飛行器100的尾部旋翼122需要動態(tài)傾斜地平衡尾部旋翼122受到來自空氣的反扭矩，所以飛行器100的穩(wěn)定性較弱。
【實用新型內容】
[0012]本實用新型的目的是提供一種飛行動作靈活且穩(wěn)定性更好的多軸飛行器。
[0013]本實用新型提供的多軸飛行器包括機架；第一機臂，第一機臂安裝在機架上；第一動力單元具有第一旋翼和第二旋翼；第一旋翼可旋轉地安裝在第一機臂的第一端，第二旋翼可旋轉地安裝在第一機臂的第二端；第二動力單元具有第三旋翼裝置，第三旋翼裝置安裝在機架上；第一機臂通過轉軸可旋轉地安裝在機架上；多軸飛行器還具有旋轉動力單元，安裝在機架上并用于驅動轉軸轉動；第一旋翼的旋轉軸線和第二旋翼的旋轉軸線相交于第一交點。
[0014]上述方案可見，第一機臂質量遠小于整機質量，第一機臂的慣性遠小于整機慣性，轉動第一機臂比傾斜整機所需的驅動功率也較小，通過轉動第一機臂獲得水平分力的方式來驅動多軸飛行器轉向的靈活性較高，轉向風阻小；此外，第一旋翼的旋轉軸線和第二旋翼的旋轉軸線相交于第一交點時，還有利于通過下洗氣流克服反扭矩，提高飛行穩(wěn)定性。
[0015]一個優(yōu)選的方案是，第三旋翼裝置包括第一子旋翼和第二子旋翼；第一子旋翼和第二子旋翼對稱地分布在轉軸的兩側。
[0016]上述方案可見，對稱布置的方案有利于飛行器上的控制程序的控制算法的簡化。
[0017]一個優(yōu)選的方案是，第一子旋翼的旋轉軸線和第二子旋翼的旋轉軸線相交于第二交點；第二交點位于第一子旋翼和第二子旋翼的進氣的一側。
[0018]上述方案可見，第一子旋翼和第二子旋翼朝外下方射出氣流，有利于提高氣體支承跨度，提尚飛彳丁穩(wěn)定性。
[0019]一個優(yōu)選的方案是，第一交點位于第一旋翼和第二旋翼的排氣的一側。
[0020]上述方案可見，當?shù)谝唤稽c在排氣一側時，可利用的氣流進入空間較大，避免第一旋翼和第二旋翼爭搶氣流，因此能夠增強氣動效率。
[0021]一個優(yōu)選的方案是，第一交點位于第一旋翼和第二旋翼的進氣的一側。
[0022]上述方案可見，第一旋翼和第二旋翼朝外下方射出氣流，有利于提高氣體支承跨度，提尚飛彳丁穩(wěn)定性。
[0023]進一步優(yōu)選的方案是，在豎直方向上，第一旋翼和第二旋翼的高度相等，且第一子旋翼和第二子旋翼的高度也相等，第二旋翼與第二子旋翼位于轉軸的同一側，且第二子旋翼的軸線與第二旋翼的軸線的交點位于機架的下方，且交點與機架之間的距離小于或等于第二子旋翼的直徑的5倍。該布置有利于在飛行器下方構件均勻的氣體支承，提高飛行的穩(wěn)定性。
[0024]一個優(yōu)選的方案是，第一旋翼的旋轉軸線和第二旋翼的旋轉軸線形成的夾角在8。至90。之間。
[0025]上述方案可見，經過實驗后發(fā)現(xiàn)這個角度的飛行器的靈活性更好，且具有更加良好的飛行穩(wěn)定性。
[0026]一個優(yōu)選的方案是，第一機臂呈V型。
[0027]進一步優(yōu)選的方案是，第一機臂包括三通、左機臂和右機臂；三通具有第一管筒、第二管筒和第三管筒；轉軸的一端固接在第一管筒上；左機臂和右機臂分別固接在第二管筒和第三管筒上。
[0028]上述方案可見，三通結構簡單，連接方式合理。
[0029]一個優(yōu)選的方案是，第一機臂呈U型。
[0030]上述方案可見，結構簡單，連接方式合理。
【附圖說明】
[0031]圖1是現(xiàn)有的一種四軸飛行器的結構圖。
[0032]圖2是現(xiàn)有的一種T形多軸飛行器的結構圖。
[0033]圖3是