CN210162251U - 一种多向起降式四旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多向起降式四旋翼飞行器，包括四边形机身、主飞控板、电池组、转动电机、螺旋桨，机身底面边缘等距离位置处通过四角螺栓连接四个安装座，每个安装座下连接减震柱支架，每个减震柱支架内通过卡扣连接减震柱一端，每个减震柱另一端外套接减震脚轮轴架，减震柱靠近减震脚轮轴架的一端连接堵头，每个减震柱外位于减震柱支架与减震脚轮轴架之间套接有压缩弹簧，每个减震脚轮轴架上连接一个万向轮；底部采用压缩弹簧和减震柱，提高了飞行器在地势不平的路面上起飞的抗震性，使飞行器起飞过程平稳性较好；底部结合使用万向轮，根据实际需求调整起飞方向；本实用新型的飞行器还具有操作简单，方便携带的优点。

Description

一种多向起降式四旋翼飞行器

技术领域

本实用新型属于航模飞行器技术领域，具体涉及一种多向起降式四旋翼飞行器。

背景技术

传统多旋翼无人机，起降方式只能为垂直起降，而且无人机的起降地点要求较高，在国内无人机滑翔机领域内，滑翔机的起降需要很标准的跑道，在实际的起降飞行中，任何一个小问题都会导致航线的偏离甚至坠机事件的发生；而且，当前多旋翼飞机的起降方式对周边环境也有安全隐患，稍有不慎就会产生严重的后果，在这个起降基础上，我们对无人机的起降方式进行了改变，即采用了传统无人机的垂直起降，并且，采用了传统滑翔机的助跑起降，对地面环境要求极大的降低，减少了起降的环境要求，不用跑道，随着不同的环境，改变不同的起降方式，既节约了起降成本，又提高了效率，另外，由于对于室外的各个环境都有一定的适用性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多向起降式四旋翼飞行器，解决了现有的飞行器对起降环境要求高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种多向起降式四旋翼飞行器，包括四边形机身、主飞控板、电池组、转动电机、螺旋桨，机身底面边缘等距离位置处通过四角螺栓连接四个安装座，每个安装座下连接减震柱支架，每个减震柱支架内通过卡扣连接减震柱一端，每个减震柱另一端外套接减震脚轮轴架，减震柱靠近减震脚轮轴架的一端连接堵头，每个减震柱外位于减震柱支架与减震脚轮轴架之间套接有压缩弹簧，每个减震脚轮轴架上连接一个万向轮。

本实用新型的特点还在于：

四边形机身包括四边形框架和十字形的内肋板，四边形框架四个顶角处为圆环型框架，内肋板连接四边形框架上，且四个端部分别延伸至圆环型框架中部，每个内肋板的端部上均固定连接一个转动电机，每个转动电机均连接一个螺旋桨，每个螺旋桨位于一个圆环型框架内，每个转动电机均分别连接主飞控板、电池组，主飞控板、电池组均连接内肋板上。

四边形机身还包括上壳体，上壳体扣接于四边形框架上，主飞控板、电池组位于上壳体与内肋板之间。

螺旋桨为单层螺旋桨。

主飞控板上包括有定位模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器，底部采用压缩弹簧和减震柱，提高了飞行器在地势不平的路面上起飞的抗震性，使飞行器起飞过程平稳性较好；底部结合使用万向轮，根据实际需求调整起飞方向；本实用新型的飞行器还具有操作简单，方便携带的优点。

附图说明

图1是本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器结构示意图；

图2是本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器的***图；

图3是本实用新型的飞行器上用于减震的部件；

图4是本实用新型飞行器的上壳体。

图中，1.四边形框架，2.螺旋桨，3.上壳体，4.内肋板，5.减震柱支架，6.减震柱，7.压缩弹簧，8.减震脚轮轴架，9.万向轮，10.安装座，11.转动电机，12.主飞控板，13.电池组，14.堵头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种多向起降式四旋翼飞行器，如图1及图2所示，包括四边形机身、主飞控板12、电池组13、转动电机11、螺旋桨2，机身底面边缘等距离位置处通过四角螺栓连接四个安装座10，每个安装座10下连接减震柱支架5，如图3所示，每个减震柱支架5内通过卡扣连接减震柱6一端，每个减震柱6另一端外套接减震脚轮轴架8，减震柱6靠近减震脚轮轴架8的一端连接堵头14，每个减震柱6外位于减震柱支架5与减震脚轮轴架8之间套接有压缩弹簧7，为飞行器在起飞或者降落时起到减震的作用，每个减震脚轮轴架8上连接一个万向轮9。

四边形机身包括四边形框架1和十字形的内肋板4，四边形框架1四个顶角处为圆环型框架，内肋板4连接四边形框架1上，且四个端部分别延伸至圆环型框架中部，每个内肋板4的端部上均固定连接一个转动电机11，每个转动电机11均连接一个螺旋桨2，每个螺旋桨2位于一个圆环型框架内，每个转动电机11均分别连接主飞控板12、电池组13，主飞控板12、电池组13均连接内肋板4上。

四边形机身还包括上壳体3，如图4所示，上壳体3扣接于四边形框架1上，主飞控板12、电池组13位于上壳体3与内肋板4之间。

螺旋桨2为单层螺旋桨。

主飞控板12上包括有定位模块。

本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器中各部件的作用如下：

四边形框架1为正四边形，通过这种布置方式使转动所产生的扭矩相互抵消，四个顶角处为圆环型框架

螺旋桨2为单层螺旋桨，这种螺旋桨的好处是减少本实用新型的飞行器的俯仰和偏航的转动惯量，使得本实用新型的飞行器虽然采用单旋翼但仍然有较高的飞行平稳性，和较大的升力。

上壳体3与内肋板4之间设置主飞控板12、电池组13，对主飞控板12、电池组13起到保护作用。

内肋板4连接四边形框架1上，对主飞控板12、电池组13、转动电机11起到支撑的作用。

减震柱支架5对减震柱6起到支撑的作用。

减震柱6和压缩弹簧7均具有一定的弹性，在受到减震脚轮轴架8的压力时，能够压缩减震柱6和压缩弹簧7，使对飞行器起到缓冲的作用。

万向轮9通过减震脚轮轴架8连接在减震柱6上，能够360°转动，且使飞行器能够360°方向起降。

转动电机11为普通的飞行器转动电机，能够在主飞控板12的控制作用下转动，通过调整转动电机11的转动速度，调整飞行器的飞行方向与速度。

主飞控板12是能够控制飞行器起降与方向的控制元件，并且集成有定位模块、无线发射与接收模块，采用现有的飞行控制元件即可。

电池组13能够对主飞控板12、转动电机11提供电力。

堵头14起到限制减震脚轮轴架8的移动位置的作用，防止在压缩弹簧7的弹力作用下减震脚轮轴架8脱离减震柱。

本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器还包括地面的遥控装置，该地面的遥控装置通过无线信号连接主飞控板12。

飞行方向主要有垂直(升降)运动，俯仰运动，横滚运动，偏航运动，前后运动等。

(1)垂直(升降)运动：同时增加四个转动电机11的输出功率，螺旋桨2转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个转动电机11的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

(2)俯仰运动：对四旋翼飞行器的电机进行编号：前右①，前左②，后右③，后左④。转动电机①的转速上升，转动电机③的转速下降(改变量大小应相等)，转动电机②、转动电机④的转速保持不变。由于螺旋桨①的升力上升，螺旋桨③的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当转动电机①的转速下降，转动电机③的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。

(3)滚转运动：与(2)的原理相同，改变转动电机②、转动电机④的转速，保持转动电机①和转动电机③的转速不变，则可使机身绕x轴旋转(正向和反向)，实现飞行器的滚转运动。

(4)偏航运动：螺旋桨2转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。当转动电机①和转动电机③的转速上升，转动电机②、转动电机④的转速下降时，螺旋桨①和螺旋桨③对机身的反扭矩大于螺旋桨②、螺旋桨④对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与转动电机①和转动电机③的转向相反。

(5)前后运动：要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。增加转动电机③转速，使拉力增大，相应减小转动电机①转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。

无人机的多向起降原理:主要是通过电机控制转向轮，来调整飞行方向的。

飞行方向主要有垂直(升降)运动，俯仰运动，横滚运动，偏航运动，前后运动等。

(1)如图1所示无人机减震柱支架5连接压缩弹簧7和减震器脚轮轴架8，减震轮轴架8控制万向轮9，既能实现多方向起降，又能实现垂直起降，有效的降低了本实用新型的飞行器的稳定性和起降方位的精确性。

(2)在起降稳定的前提下既可垂直起降也可以滑行起降，以此来实现无人机的广泛使用性，另外根据场地的需求实现不同起降方式，增加了其应用价值和应用范围，而且飞行操作简单，携带方便。

(3)主机身的四周连接有四个完全相同的转动电机11，通过主机控制飞行器的螺旋桨2不同转速，通过转速差来改变飞行器在飞行方向，有效的提升了飞行器的稳定性和改变方位的精确性。

本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器的工作过程为：

起飞：在地面的遥控装置设置飞行器的起飞方向，主飞控板12接收指令后控制转动电机11，转动电机11以某加速度加速转动后，加速过程中飞行器有朝向该预设方向移动的趋势，四边形框架1受到朝向预设起飞方向的力，万向轮9在该力的作用下调整方向，并向该方向进行滑行，直至转动电机11的转速足够使飞行器起飞。

降落：在地面的遥控装置设置飞行器的降落方向，主飞控板12接收指令后控制转动电机11，转动电机11以某加速度减速转动，减速过程中，飞行器落地并有朝向预设方向的运动趋势，四边形框架1受到朝向预设起飞方向的力，万向轮9在该力的作用下调整方向，并向该方向进行滑行，直至停止运动。

在起飞或降落时，路面出现不平的状况时，减震脚轮轴架8受到万向轮9的向上/向下的作用力，减震脚轮轴架8压缩/拉伸压缩弹簧7，压缩弹簧7根据受力自动调节对减震脚轮轴架8、减震柱支架5弹力，减震柱支架5带动安装座10、四边形机身向下/向上缓冲，由于压缩弹簧7的弹性是渐变的，因此四边形机身向上/向下的缓冲也是渐变的。

通过上述方式，本实用新型一种多向起降式四旋翼飞行器，通过主飞控板控制飞行器的升降，通过万向轮来自行改变飞行器在起降时的方向，有效的提升了飞行器的稳定性和改变方位的精确性，且起降方式实现了不同环境的飞行起降。在飞行稳定的前提下既可垂直起降也可快速滑翔起降，以此来实现无人机团队性分工，增加了其应用价值，而且飞行操作简单，携带方便。

Claims (5)

1.一种多向起降式四旋翼飞行器，包括四边形机身、主飞控板(12)、电池组(13)、转动电机(11)、螺旋桨(2)，其特征在于，所述机身底面边缘等距离位置处通过四角螺栓连接四个安装座(10)，每个所述安装座(10)下连接减震柱支架(5)，每个所述减震柱支架(5)内通过卡扣连接减震柱(6)一端，每个所述减震柱(6)另一端外套接减震脚轮轴架(8)，所述减震柱(6)靠近减震脚轮轴架(8)的一端连接堵头(14)，每个所述减震柱(6)外位于减震柱支架(5)与减震脚轮轴架(8)之间套接有压缩弹簧(7)，每个所述减震脚轮轴架(8)上连接一个万向轮(9)。

2.根据权利要求1所述一种多向起降式四旋翼飞行器，其特征在于，所述四边形机身包括四边形框架(1)和十字形的内肋板(4)，所述四边形框架(1)四个顶角处为圆环型框架，所述内肋板(4)连接四边形框架(1)上，且四个端部分别延伸至圆环型框架中部，每个所述内肋板(4)的端部上均固定连接一个转动电机(11)，每个所述转动电机(11)均连接一个螺旋桨(2)，每个所述螺旋桨(2)位于一个圆环型框架内，每个所述转动电机(11)均分别连接主飞控板(12)、电池组(13)，所述主飞控板(12)、电池组(13)均连接内肋板(4)上。

3.根据权利要求2所述一种多向起降式四旋翼飞行器，其特征在于，所述四边形机身还包括上壳体(3)，所述上壳体(3)扣接于所述四边形框架(1)上，所述主飞控板(12)、电池组(13)位于所述上壳体(3)与内肋板(4)之间。

4.根据权利要求1所述一种多向起降式四旋翼飞行器，其特征在于，所述螺旋桨(2)为单层螺旋桨。

5.根据权利要求1所述一种多向起降式四旋翼飞行器，其特征在于，所述主飞控板(12)上包括有定位模块。

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