CN108263596A - 一种自动调整机翼位置的快拆机构及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于小型无人机技术领域，涉及一种自动调整机翼位置的快拆机构及其调整方法，解决了现有机翼与机身之间拆装依赖于人力，不能自动拆装，以及挂载不同重量的作业设备后飞机重心变化超过飞机舵面调整极限时如何调整配平的技术问题。其结构包括底座、齿轮、电机、齿条、滑轨、机载IMU及伺服控制***；C型底座固定在机舱顶部上表面且C型开口向上，滑轨固定在机翼下表面且其两侧面上有与C型开口相适配的凹槽；齿轮周向上部伸出底座底部的安装孔，滑轨下方固连有与齿轮相适配的齿条；齿轮与电机连接；电机、机载IMU及伺服控制***均与机舱固连；机载IMU实时检测飞行数据并反馈给伺服控制***；伺服控制***控制电机以调节机翼位置。
Description
技术领域
本发明属于小型无人机技术领域，涉及一种自动调整机翼位置的快拆机构及其调整方法。
背景技术
小型无人机在设计时需要考虑运输拆装方便、部署灵活、便于维护等方面的因素。
对于固定翼小型无人机，机翼通常是整架飞机中最长的一个部件，因而也是小型无人机运输和收纳中最难处理的一个部件。为了节约运输空间，在无人机设计时，一般将机翼和机身之间设计成分离式结构，运输时将机翼和机身分离，甚至有的机翼还设计成可以拆分为几段，极大地方便了运输。然而，目前大部分无人机机翼与机身之间的拆装都是靠人力进行拆装，而且机翼与机身之间的电气连接也需要手动连接，没有实现自动化。
目前，无人机的应用也多样化，同时无人机需要挂载的作业设备也种类繁多；挂载的作业设备重量的大小不一，给无人机的自身调节能力提出了严峻的考验，尤其是挂载不同重量的作业设备后飞机重心变化超过飞机舵面调整极限时如何调整配平的问题；解决了这一问题，无人机上就可以挂载多种重量不一的作业设备，将会促进无人机的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动调整机翼位置的快拆机构及其调整方法，解决了现有技术中存在的机翼与机身之间的拆装依赖于人力，不能自动拆装，以及挂载不同重量的作业设备后飞机重心变化超过飞机舵面调整极限时如何调整配平的技术问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自动调整机翼位置的快拆机构，其特殊之处在于：包括底座、齿轮、电机、齿条、滑轨以及电控***；
所述底座固定设置在机舱顶部上表面，底座的轴向与机舱的前后方向同向，底座垂直于自身轴向的截面形状为C型且C型开口向上；
所述滑轨固定设置在机翼的下表面，滑轨的轴向与机翼的前后方向同向，在滑轨沿自身轴线的两侧面上分别设置有凹槽，两个凹槽与底座的C型开口相适配；
所述底座的底部设置有安装孔，齿轮的轴向与底座的轴向垂直，齿轮的周向上部伸出所述安装孔，且齿轮位于滑轨的下方；所述滑轨上与齿轮相适配的位置固定设置有齿条，所述齿条与齿轮啮合传动；
所述齿轮与电机连接，电机与机舱固连；
所述电控***包括机载IMU和伺服控制***，机载IMU和伺服控制***均固定设置在机舱上；
所述机载IMU用于实时监测飞机的飞行姿态和稳定状态，检测相关飞行数据，并将检测到的飞行数据反馈给伺服控制***；所述伺服控制***根据反馈的飞行数据，控制电机以调节机翼的位置。
进一步地，为了使机翼与机身之间的电气连接实现自动连接，所述自动调整机翼位置的快拆机构，还包括金属弹片和金属触条；
所述金属弹片固定设置在底座的底部，金属触条固定设置在滑轨上与金属弹片相适配的位置，金属触条与金属弹片相接触；
所述金属弹片上连接有金属接线柱。
进一步地，所述金属弹片和金属触条均为长方形，这样加工时形状便于控制，方便加工。
进一步地，为了装配时能精确方便的控制机翼与机舱的位置，以确保机翼相对于机舱对称分布，所述底座和齿轮均相对于机舱的两侧位置居中设置；所述滑轨和齿条均相对于机翼的两侧位置居中设置。
进一步地，所述滑轨被垂直于自身轴线的截面剖切后，其截面形状为“工”字型，这样其结构比较简单，方便加工。
进一步地，为了精确调整机翼的位置，使飞机能够平稳飞行，所述电机为伺服电机。
利用上述自动调整机翼位置的快拆机构调整机翼位置的方法，其特殊之处在于，具体包含以下步骤：
步骤1：当飞机在空中飞行时，飞控***给出平飞配平指令，使升降舵位于平飞角度位置；
步骤2：机载IMU实时检测飞机俯仰角度的变化趋势和程度，并把俯仰角度数据实时反馈给伺服控制***；
步骤3：伺服控制***根据步骤2反馈的俯仰角度数据控制电机正转或反转，从而控制机翼沿着底座轴向方向移动；
步骤4：重复步骤2和步骤3，直至机载IMU实时检测的飞机俯仰角度数值在合理的数值范围内，飞机完成重心配平；
步骤5：飞控***给出退出配平指令。
进一步地，为了保证飞机平稳飞行，步骤4所述的合理的数值范围为±5°。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过安装在机舱上的电机驱动齿轮齿条啮合传动，实现了机翼与机身之间的自动拼接和前后自动调整，使机翼与机身之间的拆装实现自动化；同时本发明通过机载IMU用于实时监测飞机的飞行姿态和稳定状态，检测相关飞行数据，并将检测到的飞行数据反馈给伺服控制***；所述伺服控制***根据反馈的飞行数据，控制电机以调节机翼的位置。因此，本发明解决了现有技术中存在的机翼与机身之间的拆装依赖于人力，不能自动拆装，以及挂载不同重量的作业设备后飞机重心变化超过飞机舵面调整极限时如何调整配平的技术问题。
(2)本发明优选地机翼与机身之间的电气连接采用金属触条和金属弹片相接触的方式进行连接，机翼与机身之间的电气连接实现了自动连接。
(3)本发明优选地电机为伺服电机，这样能够精确的调整机翼的位置，使飞机能够平稳飞行。
(4)本发明还提供了一种利用上述自动调整机翼位置的快拆机构调整机翼位置的方法。
附图说明
图1是本发明实施例的原理图；
图2是本发明实施例中底座1、齿轮2、金属弹片3装配的三维部件图；
图3是本发明实施例的部件与机翼7连接的三维装配图；
图4是本发明实施例中与机翼7连接的部件和与机舱10连接的部件之间插接的三维结构示意图；
图5是本发明实施例装配在无人机上的总装图；
图中各标号的说明如下：
1-底座，2-齿轮，3-金属弹片，4-金属接线柱，5-电机，6-齿条，7-机翼，8-金属触条，9-滑轨，10-机舱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1至图5，本发明的自动调整机翼位置的快拆机构，其结构包括底座1、齿轮2、电机5、齿条6、滑轨9以及电控***；
底座1固定设置在机舱10顶部上表面，底座1的轴向与机舱10的前后方向同向，底座1垂直于自身轴向的截面形状为C型，且C型开口向上。
滑轨9固定设置在机翼7的下表面，滑轨9的轴向与机翼7的前后方向同向；在滑轨9沿自身轴线的两侧面上分别设置有凹槽，两个凹槽与底座1的C型开口相适配；底座1的C型开口处的两侧折弯边对应分别***两个凹槽中，能沿上述凹槽滑动；具体参见图4和图5。
在本实施例中，优选地滑轨9被垂直于自身轴线的截面剖切后，其截面形状为“工”字型，这样结构较为简单，方便加工，参见图3。
参见图1和图2，在底座1的底部设置有安装孔，齿轮2的轴向与底座1的轴向垂直，齿轮2的周向上部伸出上述安装孔，且齿轮2位于滑轨9的下方；参见图1和图3在滑轨9上与齿轮2相适配的位置固定设置有齿条6，齿条6与齿轮2啮合传动。
参见图1，齿轮2与电机5连接；电机5与机舱10固连。
在本实施例中，为了装配时能精确方便的控制机翼与机舱的位置，以确保机翼相对于机舱对称分布，底座1和齿轮2均相对于机舱10的两侧位置居中设置；滑轨9和齿条6均相对于机翼7的两侧位置居中设置。
电控***包括机载IMU和伺服控制***，机载IMU和伺服控制***均固定设置在机舱10上；上述机载IMU即为通常所说的惯性测量单元。
机载IMU用于实时监测飞机的飞行姿态和稳定状态，检测相关飞行数据，并将检测到的飞行数据反馈给伺服控制***；伺服控制***根据反馈的飞行数据，控制电机5以调节机翼7的位置。
为了精确调整机翼的位置，使飞机能够平稳飞行，本实施例优选地电机5为伺服电机。
在本实施例中，利用上述自动调整机翼位置的快拆机构调整机翼位置的方法为：
步骤1：当飞机在空中飞行时，飞控***给出平飞配平指令，使升降舵位于平飞角度位置；
步骤2：机载IMU实时检测飞机俯仰角度的变化趋势和程度，并把俯仰角度数据实时反馈给伺服控制***；
步骤3：伺服控制***根据步骤2反馈的俯仰角度数据控制电机5正转或反转，从而控制机翼7沿着底座1轴向方向移动；
步骤4：重复步骤2和步骤3，直至机载IMU实时检测的飞机俯仰角度数值在合理的数值范围内，飞机完成重心配平；为了保证飞机平稳飞行，本实施例优选地，上述飞机俯仰角度数值的合理的数值范围为±5°。
步骤5：飞控***给出退出配平指令。
在本实施例中，为了使机翼与机身之间的电气连接实现自动连接，本发明实施例结构还包括金属弹片3和金属触条8；金属弹片3固定设置在底座1的底部；金属触条8固定设置在滑轨9上与金属弹片3相适配的位置，金属触条8与金属弹片3相接触；金属弹片3上连接有金属接线柱4。
本实施例优选地金属弹片3和金属触条8均为长方形，这样形状便于控制，方便加工。
因此，本发明实施例使机翼7与机舱10之间的拆装实现自动化，同时电控***通过检测、计算后，电控***控制电机5的转动，带动齿轮2和齿条6之间啮合传动，调节机翼7相对于机舱10的位置，使无人机在挂载不同重量的作业设备后仍能保持平稳飞行，将会促进无人机的广泛应用。
Claims (8)
1.一种自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：包括底座(1)、齿轮(2)、电机(5)、齿条(6)、滑轨(9)以及电控***；
所述底座(1)固定设置在机舱(10)顶部上表面，底座(1)的轴向与机舱(10)的前后方向同向，底座(1)垂直于自身轴向的截面形状为C型且C型开口向上；
所述滑轨(9)固定设置在机翼(7)的下表面，滑轨(9)的轴向与机翼(7)的前后方向同向，在滑轨(9)沿自身轴线的两侧面上分别设置有凹槽，两个凹槽与底座(1)的C型开口相适配；
所述底座(1)的底部设置有安装孔，齿轮(2)的轴向与底座(1)的轴向垂直，齿轮(2)的周向上部伸出所述安装孔，且齿轮(2)位于滑轨(9)的下方；所述滑轨(9)上与齿轮(2)相适配的位置固定设置有齿条(6)，所述齿条(6)与齿轮(2)啮合传动；
所述齿轮(2)与电机(5)连接，电机(5)与机舱(10)固连；
所述电控***包括机载IMU和伺服控制***，机载IMU和伺服控制***均固定设置在机舱(10)上；
所述机载IMU用于实时监测飞机的飞行姿态和稳定状态，检测相关飞行数据，并将检测到的飞行数据反馈给伺服控制***；所述伺服控制***根据反馈的飞行数据，控制电机(5)以调节机翼(7)的位置。
2.根据权利要求1所述的自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：
还包括金属弹片(3)和金属触条(8)；
所述金属弹片(3)固定设置在底座(1)的底部，金属触条(8)固定设置在滑轨(9)上与金属弹片(3)相适配的位置，金属触条(8)与金属弹片(3)相接触；
所述金属弹片(3)上连接有金属接线柱(4)。
3.根据权利要求2所述的自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：所述金属弹片(3)和金属触条(8)均为长方形。
4.根据权利要求1或2或3所述的自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：所述底座(1)和齿轮(2)均相对于机舱(10)的两侧位置居中设置；所述滑轨(9)和齿条(6)均相对于机翼(7)的两侧位置居中设置。
5.根据权利要求4所述的自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：所述滑轨(9)被垂直于自身轴线的截面剖切后，其截面形状为“工”字型。
6.根据权利要求5所述的自动调整机翼位置的快拆机构，其特征在于：所述电机(5)为伺服电机。
7.利用权利要求1所述的自动调整机翼位置的快拆机构调整机翼位置的方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
步骤1：当飞机在空中飞行时，飞控***给出平飞配平指令，使升降舵位于平飞角度位置；
步骤2：机载IMU实时检测飞机俯仰角度的变化趋势和程度，并把俯仰角度数据实时反馈给伺服控制***；
步骤3：伺服控制***根据步骤2反馈的俯仰角度数据控制电机(5)正转或反转，从而控制机翼(7)沿着底座(1)轴向方向移动；
步骤4：重复步骤2和步骤3，直至机载IMU实时检测的飞机俯仰角度数值在合理的数值范围内，飞机完成重心配平；
步骤5：飞控***给出退出配平指令。
8.根据权利要求7所述的调整机翼位置的方法，其特征在于：步骤4所述的合理的数值范围为±5°。
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