CN107891976A - 一种无人机螺旋桨装置及其无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机螺旋桨装置机其无人机，所述无人机螺旋桨装置包括：扭力驱动组件、上螺旋桨、下螺旋桨、中心轴和偏角控制组件，所述扭力驱动组件与所述中心轴的下端部连接，所述上螺旋桨和下螺旋桨固设于所述中心轴的上端部，通过所述偏角控制组件控制所述上螺旋桨和下螺旋桨的桨叶的迎角的大小以及偏转方向，从而实现了无人机的飞行方向和飞行升力的分开控制，使得无人机在保持相同的转速时，也能实现飞行方向的单独控制，大大提高了用户对无人机的控制精度，也提高了用户对无人机的控制体验程度。

Description

一种无人机螺旋桨装置及其无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及无人机螺旋桨装置及其无人机。

背景技术

现有多旋翼无人机使用定距桨，桨距不可变，飞机的前后左右上升下降动作完全依靠调节各个旋翼的电机转速，通过各电机的转速差来形成各桨的升力差来实现，以四轴无人机为例，其上升运动是依靠同时提高四个轴上电机的转速以产生升力来实现，下降运动时同时降低四个电机的转速。向前运动时，是提高后面两台电机的转速以产生更大升力，与前面两个轴上的旋翼产生升力差来实现，飞机向前倾斜飞行。这样的控制方式和旋翼结构对于无人机的方向控制和飞行升力的提供，完全靠提高电机转速的方式来实现控制，使其旋翼使用效率不高，并且现有的这种旋翼结构也不能实现对无人机的飞行方向和飞行升力的单独控制，导致对无人机的飞行控制性能较差的问题。

发明内容

针对于上述技术问题，本发明提出了一种无人机螺旋桨装置及其无人机，以解决现有的无人机螺旋桨结构无法实现对飞行方向和飞行升力的单独控制，导致用户对无人机的飞行控制体验较差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无人机螺旋桨装置，包括：扭力驱动组件、上螺旋桨、下螺旋桨、中心轴和偏角控制组件；

所述扭力驱动组件与所述中心轴的下端部连接，并采用转动方式输出转动扭力控制所述中心轴旋转；

所述上螺旋桨和下螺旋桨固设于所述中心轴的上端部，用于将所述中心轴传输过来的转动扭力转换为无人机的上升动力；

所述偏角控制组件用于控制所述上螺旋桨和下螺旋桨的桨叶的迎角的大小以及偏转方向。

在本发明的另一实施例中，所述中心轴为同心轴，所述上螺旋桨固设于所述同心轴的内轴上，所述下螺旋桨固设于所述同心轴的外轴上。

在本发明的另一实施例中，所述扭力驱动组件包括：伞齿轮组、发动机，以及设置在所述发送机的机芯外接头上的第一齿轮，所述第一齿轮与所述机芯外接头同步运动；所述发动机用于在工作时，通过所述第一齿轮带动所述伞齿轮组转动，向所述同心轴提供转动扭力。

在本发明的另一实施例中，所述伞齿轮组包括第二齿轮和位于所述第二齿轮下方的第三齿轮，所述第二齿轮固设于所述同心轴的外轴的下端，所述第三齿轮固设与所述同心轴的内轴的下端。

在本发明的另一实施例中，所述偏角控制组件包括舵机组、与所述舵机组的机芯外接头连接的传动组件、套接在所述中心轴上的上变向盘和下变向盘，以及连接杆；

所述舵机组通过所述传动组件控制所述下变向盘上下摆动，以及通过与所述传动组件连接的连接杆带动所述上变向盘同步摆动，调整所述桨叶的迎角大小和偏转方向。

在本发明的另一实施例中，所述连接杆包括：设置于所述上变向盘和下变向盘之间的第一连接杆，以及设置于所述下变向盘与下螺旋桨的桨叶连接臂的之间和所述上变向盘与上螺旋桨的桨叶连接臂之间的第二连接杆。

在本发明的另一实施例中，所述第一连接杆包括两个设有外螺纹部的螺纹连接件，以及在两端部设有内螺纹部的调整柱，所述调整柱通过其两端的内螺纹部分别与所述螺纹连接件的外螺纹部相结合。

在本发明的另一实施例中，所述传动组件包括与所述舵机组的机芯外接头连接的第一传动组件和第二传动杆，所述第一传动组件为由四根传动杆依次首尾连接形成的多边形组件，所述舵机组通过控制所述多边形组件的形变方向来控制所述第二传动杆向上或者向下运动。

在本发明的另一实施例中，所述舵机组包括四个设有232接口的舵机，每个舵机分别通过对应的传动组件与所述下变向盘连接，并将所述下变向盘平分为四等分。

为了解决上技术问题，本发明还提供一种无人机，包括：无人机本体、控制器和如上任一项所述的无人机螺旋桨装置，所述无人机螺旋桨装置固设于所述无人机本体内，并通过所述控制器控制所述无人机螺旋桨装置的迎角大小以及偏转方向，实现对所述无人机飞行方向的控制。

本发明的有益效果是：

根据本发明提供的无人机螺旋桨装置及其无人机，包括：扭力驱动组件、上螺旋桨、下螺旋桨、中心轴和偏角控制组件，所述扭力驱动组件与所述中心轴的下端部连接，并采用转动方式输出转动扭力控制所述中心轴旋转，所述上螺旋桨和下螺旋桨固设于所述中心轴的上端部，用于将所述中心轴传输过来的转动扭力转换为无人机的上升动力，所述偏角控制组件用于控制所述上螺旋桨和下螺旋桨的桨叶的迎角的大小以及偏转方向；通过将无人机螺旋桨的动力和方向控制结构分开单独设置，由所述扭力驱动组件为无人机的螺旋桨提供驱动力，由所述偏角控制组件控制桨叶的迎角偏转，从而实现了无人机的飞行方向和飞行升力的分开控制，使得无人机在保持相同的转速时，也能实现飞行方向的单独控制，大大提高了用户对无人机的控制精度，也提高了用户对无人机的控制体验程度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机螺旋桨装置的平面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的偏角控制组件的部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的舵机组的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的中心轴的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的无人机螺旋桨装置的具体结构图；

图6为本发明实施例提供的无人机的剖面部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

图1为本发明实施例提供的无人机螺旋桨装置的结构示意图，有图1可知，本实施例提供的无人机螺旋桨装置1包括：扭力驱动组件11、上螺旋桨12、下螺旋桨13、中心轴14和偏角控制组件15，其中，所述扭力驱动组件11和偏角控制组件15分别设置于所述中心轴14的下半部份位置，具体的所述扭力驱动组件11设置于所述偏角控制组件15的上方，且所述偏角控制组件15设置于所述中心轴14的下端部，所述上螺旋桨12和下螺旋桨13分别设置于所述中心轴14的上半部份位置，具体的所述上螺旋桨12设置于所述下螺旋桨13的上方，且所述上螺旋桨12设置于所述中心轴14的上端部位置，在工作时，所述扭力驱动组件11通过转动方式向所述中心轴14输出扭力，所述中心轴14在所述扭力的作用下同时带动设置于所述中心轴14上半部份的上螺旋桨12和下螺旋桨13以所述中心轴14为中心点进行旋转。

在本实施例中，所述所述上螺旋桨12和下螺旋桨13在旋转的过程中将所述中心轴14传输过来的转动扭力转换为无人机的上升动力，从而使得所述无人机在空中实现匀速飞行。进一步的，所述无人机在飞行过程中通过所述偏角控制组件15控制所述上螺旋桨12和下螺旋桨13中桨叶的迎角的大小以及偏转方向。

在本实施例中，如图1所示，所述上螺旋桨12包括三个桨叶连接臂，以及用于连接三个桨叶连接臂的花键套，通过所述花键套将三个桨叶连接臂固定在所述中心轴14上；同理，所述下螺旋桨13的结构与所述上螺旋桨12的结构设置相同，均是通过花键套固定在所述中心轴14上。

在本实施例中，由于所述无人机螺旋桨装置1上是包括有两个螺旋桨，因此，为了实现对上螺旋桨12和下螺旋桨13的单独控制，本实施例将所述中心轴14设置为同心轴，即是该中心轴14包括内轴和外轴，具体如图4所示，其中第一中心轴141(即外轴)为空心的，第二中心轴142(即内轴)套接在所述第一中心轴141内，在组装时，所述上螺旋桨12通过花键套固设在所述第二中心轴142上，所述下螺旋桨23通过所述花键套固设在所述第一中心轴141上。

在本实施例中，在所述中心轴14的下端设置有所述偏角控制组件15，通过该偏角控制组件15控制所述无人机的飞行方向。如图2所示，所述偏角控制组件15包括：舵机组151、传动组件152、上变向盘153、下变向盘154和用于实现所述上变向盘153和下变向盘154连接的第一连接杆155、用于实现所述下变向盘与下螺旋桨的桨叶连接臂的之间和所述上变向盘与上螺旋桨的桨叶连接臂之间连接的第二连接杆156，所述传动组件152与所述舵机组151的机芯外接头连接，用于将所述舵机组151产生的扭力传输给与所述第一连接杆155连接的上变向盘153和下变向盘154，所述上变向盘153和下变向盘154分别套接在所述中心轴14上。

所述舵机组151通过所述传动组件152控制所述下变向盘154上下摆动，其中在所述下变向盘154和所述上变向盘153之间连接有所述连接杆155，在所述下变向盘154上下摆动的同时通过连接杆155带动所述上变向盘153同步摆动，从而实现对螺旋桨上桨叶的迎角大小和偏转方向的调整。

在本实施例中，所述传动组件152包括与所述舵机组151的机芯外接头连接的第一传动组件1521和第二传动杆1522，所述第一传动组件1521为由四根传动杆依次首尾连接形成的多边形组件，所述舵机组151通过控制所述多边形组件的形变方向来控制所述第二传动杆1522向上或者向下运动。

在本实施例中，所述舵机组151至少包括两个舵机，其中所述舵机上均设置有用于与无人机控制器通信的通信接口，通过所述至少两个舵机的相互配合动作来控制所述上、下变向盘的变动方向。

如图3所示，本实施例优选的选择设置四个舵机来控制所述上下变向盘的摆动方向，且该四个舵机上的通信接口均使用232接口，每个舵机分别通过对应的传动组件152与所述下变向盘连接。

所述四个舵机分别为第一舵机1511、第二舵机1512、第三舵机1513和第四舵机1514，其中所述第一舵机1511的运动方向与第三舵机1513的运动方向相反(即是第一舵机1511和第三舵机1513通过传动组件152分别与所述下变向盘153连接的连接点刚好位于下变向盘153中直径方向的两个端点)，所述第二舵机1512的运动方向与第四舵机1514的运动方向相反(即是第二舵机1512和第四舵机1514通过传动组件152分别与所述下变向盘153连接的连接点刚好位于下变向盘153中直径方向的两个端点)，当第一舵机1511和第二舵机1512的输出指令为控制所述下变向盘153向下运动的指令时，则所述第三舵机1513和第四舵机1514的输出指令必须为控制所述下变向盘153向上运动的指令，使得所述下变向盘153倾斜；当所述输出指令被撤销后，所述下变向盘153恢复水平位置。

如图3所示，所述第一传动组件1521为五边形的结构，其中四根传动杆中存在一根为“L”型的传动杆，所述第二传动杆1522为与所述连接杆155相同的传动杆，所述“L”型的传动杆与所述第二传动杆1522的一端连接，另一端与所述下变向盘154连接，所述第一传动组件1521中与所述“L”型的传动杆相对的传动杆与舵机连接，通过所述舵机的转动迫使所述第一传动组件1521产生形变，从而实现对第二传动杆1522上下摆动的控制。

在本实施例中，所述第一连接杆155采用的是一种可自由调整长度的连接杆，具体的所述第一连接杆155是由两个设有外螺纹部的螺纹连接件，以及在两端部设有内螺纹部的调整柱组成，所述调整柱通过其两端的内螺纹部分别与所述螺纹连接件的外螺纹部相结合。同理，在实际应用中，所述第二连接杆156也可以使用与所述第一连接杆155结构相同的连接杆。

图5为本实施例提供的无人机螺旋桨装置的具体实现结构示意图，由图5可知，所述无人机螺旋桨装置1中的上螺旋桨12、上变向盘153、下螺旋桨13、下变向盘154、舵机组151、扭力驱动组件11按照从上到下的顺序依次固定在所述中心轴14上，其中，所述上螺旋桨12和下螺旋桨13上设置有三个可旋转的桨叶连接臂51，同时在所述桨叶连接臂51上还设置有调整杆52，该调整杆52在组装时与所述第二连接杆156实现与所述上变向盘153或下变向盘153的连接，在所述上变向盘153与所述下变向盘153之间还设置有第一连接杆155，且所述第一连接杆155的长度为可调整的。

在所述无人机螺旋桨装置1工作时，首先由所述扭力驱动组件11为所述中心轴14提供旋转扭力，而所述中心轴14在所述扭力的驱动下，将除了扭力驱动组件11、舵机组151和传动组件152之外的与所述中心轴14固定连接的部件进行同步转动，从而实现了无人机的平稳飞行。

在本实施例中，优选的，所述扭力驱动组件11包括：伞齿轮组、发动机，以及设置在所述发送机的机芯外接头上的第一齿轮，所述第一齿轮与所述机芯外接头同步运动；所述发动机用于在工作时，通过所述第一齿轮带动所述伞齿轮组转动，向所述同心轴提供转动扭力。

所述伞齿轮组包括第二齿轮和位于所述第二齿轮下方的第三齿轮，所述第二齿轮固设于所述同心轴的外轴的下端，所述第三齿轮固设与所述同心轴的内轴的下端。

进一步的，所述无人机在飞行过程中，还可以通过控制所述无人机螺旋桨装置1中舵机组151上的各个舵机的工作状态来实现对无人机的飞行方向进行调整，其控制过程具体为：

首先，所述舵机组151上的各个舵机的机芯外接头输出对应的偏转角度，通过该偏转角度迫使所述传动组件152发生形变，随着所述传动组件152的形变方向而带动所述下变向盘154产生倾斜，由于在所述下变向盘154与所述上变向盘153之间连接有使得两个变向盘保持平行的第一连接杆155，所以，所述上变向盘153在所述下变向盘154产生倾斜的同时，在所述第一连接杆155的作用下也带动了上变向盘153产生了相同的倾斜，根据传动原理可知，在变向盘的倾斜动作下，凡是通过所述第二连接杆156与所述变向盘连接的桨叶连接臂51，都会在变向盘的倾斜动作下迫使对应的桨叶连接臂51产生旋转，而该桨叶连接臂51的旋转，必然会使得桨叶连接臂51上的桨叶与水平面产生迎角，而该迎角的大小以及偏转方向会使得无人机的飞行方向产生变化。

进一步的，为了便于对变向盘的倾斜控制，本实施例在将所述上变向盘153和下变向盘154固定在所述中心轴14上时，采用的是悬空连接，即是说所述上变向盘153和下变向盘154并没有与所述中心轴14接触，而是通过一种可实现悬浮固定的方式将上变向盘153和下变向盘154悬浮在中心轴14上。

相应的，本发明还提供了一种无人机，该无人机包括无人机本体、控制器和上述提供的无人机螺旋桨装置，所述无人机螺旋桨装置固设于所述无人机本体内，并通过所述控制器控制所述无人机螺旋桨装置的迎角大小以及偏转方向，实现对所述无人机飞行方向的控制。

如图6所示，所述无人机通过设置在无人机本体10内的所述扭力驱动组件11采用转动的方式向所述中心轴14输出扭力，所述中心轴14在所述扭力的作用的带动所述上螺旋桨12和下螺旋桨13旋转，从而保证了无人机的飞行状态；进一步的，所述偏角控制组件15包括舵机组151、与所述舵机组的机芯外接头连接的传动组件152、套接在所述中心轴14上的上变向盘153和下变向盘154，以及第一连接杆155、第二连接杆156，其中所述第一连接杆155用于实现所述上变向盘153和下变向盘154同步动作，第二连接杆156用于实现所述变向盘对桨叶连接臂的迎角控制。

所述舵机组151通过传动组件152控制所述下变向盘154的倾斜方向，同时使得所述下变向盘154通过第二连接杆156控制下螺旋桨13上桨叶的迎角。

同理，由于所述上变向盘153和下变向盘154之间连接有第一连接杆155，所以在所述下变向盘12倾斜的同时上变向盘13在第一连接杆155的作用下也随着倾斜，然后上变向盘12再通过与上变向盘12连接的第二连接杆156控制上螺旋桨中桨叶连接臂旋转，从而实现了对上螺旋桨12上桨叶的迎角控制。

综上所述，本发明提供的无人机螺旋桨装置机其无人机，所述无人机螺旋桨装置包括：扭力驱动组件、上螺旋桨、下螺旋桨、中心轴和偏角控制组件，所述扭力驱动组件与所述中心轴的下端部连接，所述上螺旋桨和下螺旋桨固设于所述中心轴的上端部，通过所述偏角控制组件控制所述上螺旋桨和下螺旋桨的桨叶的迎角的大小以及偏转方向，从而实现了无人机的飞行方向和飞行升力的分开控制，使得无人机在保持相同的转速时，也能实现飞行方向的单独控制，大大提高了用户对无人机的控制精度，也提高了用户对无人机的控制体验程度。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机螺旋桨装置，其特特征在于，包括：扭力驱动组件、上螺旋桨、下螺旋桨、中心轴和偏角控制组件；

所述扭力驱动组件与所述中心轴的下端部连接，并采用转动方式输出转动扭力控制所述中心轴旋转；

所述上螺旋桨和下螺旋桨固设于所述中心轴的上端部，用于将所述中心轴传输过来的转动扭力转换为无人机的上升动力；

所述偏角控制组件用于控制所述上螺旋桨和下螺旋桨的桨叶的迎角的大小以及偏转方向。

2.根据权利要求1所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述中心轴为同心轴，所述上螺旋桨固设于所述同心轴的内轴上，所述下螺旋桨固设于所述同心轴的外轴上。

3.根据权利要求2所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述扭力驱动组件包括：伞齿轮组、发动机，以及设置在所述发送机的机芯外接头上的第一齿轮，所述第一齿轮与所述机芯外接头同步运动；所述发动机用于在工作时，通过所述第一齿轮带动所述伞齿轮组转动，向所述同心轴提供转动扭力。

4.根据权利要求3所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述伞齿轮组包括第二齿轮和位于所述第二齿轮下方的第三齿轮，所述第二齿轮固设于所述同心轴的外轴的下端，所述第三齿轮固设与所述同心轴的内轴的下端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述偏角控制组件包括舵机组、与所述舵机组的机芯外接头连接的传动组件、套接在所述中心轴上的上变向盘和下变向盘，以及连接杆；

所述舵机组通过所述传动组件控制所述下变向盘上下摆动，以及通过与所述传动组件连接的连接杆带动所述上变向盘同步摆动，调整所述桨叶的迎角大小和偏转方向。

6.根据权利要求5所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述连接杆包括：设置于所述上变向盘和下变向盘之间的第一连接杆，以及设置于所述下变向盘与下螺旋桨的桨叶连接臂的之间和所述上变向盘与上螺旋桨的桨叶连接臂之间的第二连接杆。

7.根据权利要求6所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述第一连接杆包括两个设有外螺纹部的螺纹连接件，以及在两端部设有内螺纹部的调整柱，所述调整柱通过其两端的内螺纹部分别与所述螺纹连接件的外螺纹部相结合。

8.根据权利要求6所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述传动组件包括与所述舵机组的机芯外接头连接的第一传动组件和第二传动杆，所述第一传动组件为由四根传动杆依次首尾连接形成的多边形组件，所述舵机组通过控制所述多边形组件的形变方向来控制所述第二传动杆向上或者向下运动。

9.根据权利要求8所述的无人机螺旋桨装置，其特征在于，所述舵机组包括四个设有232接口的舵机，每个舵机分别通过对应的传动组件与所述下变向盘连接，并将所述下变向盘平分为四等分。

10.一种无人机，其特征在于，包括：包括：无人机本体、控制器和如权利要求1至9任一项所述的无人机螺旋桨装置，所述无人机螺旋桨装置固设于所述无人机本体内，并通过所述控制器控制所述无人机螺旋桨装置的迎角大小以及偏转方向，实现对所述无人机飞行方向的控制。