JP7076873B1 - Focパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ティルト駆動モーターが前記ベースに取り付けられ、前記ギアが前記ティルト駆動モーターの駆動端と軸方向に接続され、前記ウォームが第2支持パイプの中部に嵌合され、前記ウォームが前記ギアと伝動的に係合される。
ローターの回転方向の制御:前記ベースに取り付けられた4つの前記第1ローターのうち、同じ対角線にある2つの前記第1ローターの回転方向が同じであり、異なる対角線にある前記第1ローターの回転方向が異なり、2つの異なる前記第2支持パイプにある前記第2ローターの回転方向が反対であり、同じ前記第2支持パイプにある2つの前記第2ローターの回転方向と速度が同じである。
6つのローター付きの水陸両用無人機が空を飛んでいるとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転するように駆動させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリが前記第1プロペラアセンブリと平行になって、かつ垂直上向きに配置され、前記第1プロペラアセンブリ及び前記第2プロペラアセンブリが前記FOC制御モジュールの制御により、各ローターの回転速度を調整し、6つのローター付きの水陸両用無人機の昇降操作を実現し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中に入って航行するとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記第1プロペラアセンブリ及び前記第2プロペラアセンブリの駆動条件を制御し、第1ローター及び第2ローターの回転速度を下げ、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力と垂直上向きの揚力の作用でゆっくりと降下して水に入り、前記FOC制御モジュールが前記水位センサーに基づいて、情報をリアルタイムで検出し、第1ローター及び第2ローターの回転速度を同期的に制御し、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力、垂直上向きの力、及び浮力の作用下で一定の速度で水中に降下し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中でホバリングしているとき、6つのローター付きの水陸両用無人機が完全に水面下に入ると、前記水位センサーが各脚の水中深度情報をリアルタイムで検出し、各水位センサーの情報パラメータが一致しない場合、FOC制御モジュールが各前記第1ローターの回転速度を制御してベースを水平に維持し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水面下に水平移動するとき、FOC制御モジュールが前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリが回転して水平方向の駆動を実現し、それにより、6つのローター付きの水陸両用無人機の水平方向の動きが時間内に停止し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水中にホバリング状態にあり、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中で水平方向に航行しているとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転させ、2つの前記第2プロペラアセンブリを前方に90度回転して水平方向にし、前記プロペラアセンブリを垂直上向きに保持して配置し、前記ベースが水平のままになるように、前記第1プロペラアセンブリ同士が協働して調整する。
前記6つのローター付きの水陸両用無人機は、従来の4つのローター付きの無人航空機に基づいて、前記ベースの両側にティルト駆動可能なローター構造を設け、それにより、前記6つのローター付きの水陸両用無人機が空中で6軸駆動の高負荷無人機の状態を維持し、水中で水平の横方向の推進力を備えた水中高速移動無人機の状態に切り替えることができ、従来の技術的における傾斜した無人機の全体的な横方向駆動の解決手段と比べて、無人機が横方向に移動するときの抵抗は小さくなり、速度がより速く安定し、また、前記6つのローター付きの水陸両用無人機が水面に出入りするとき、浮力の変化に応じてリアルタイムで自身の飛行駆動状況を制御し、全体構造の水平を維持し、スムーズに飛行することができる。
6つのローター付きの水陸両用無人機が空を飛んでいるとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーター173を制御して前記第2支持パイプ140を回転させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリ160が前記第1プロペラアセンブリ150と平行になって、かつ垂直上向きに配置され、前記第1プロペラアセンブリ150及び前記第2プロペラアセンブリ160が前記FOC制御モジュールの制御により、各ローターの回転速度を調整し、6つのローター付きの水陸両用無人機の昇降操作を実現し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中に入って航行するとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記第1プロペラアセンブリ150及び前記第2プロペラアセンブリ160の駆動条件を制御し、第1ローター152及び第2ローター163の回転速度を下げ、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力と垂直上向きの揚力の作用でゆっくりと降下して水に入り、前記FOC制御モジュールが前記水位センサーに基づいて、情報をリアルタイムで検出し、第1ローター152及び第2ローター163の回転速度を同期的に制御し、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力、垂直上向きの力、及び浮力の作用下で一定の速度で水中に降下し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中でホバリングしているとき、6つのローター付きの水陸両用無人機が完全に水面下に入ると、前記水位センサーが各脚の水中の深度情報をリアルタイムで検出し、各水位センサーの情報パラメータが一致しない場合、FOC制御モジュールが各前記第1ローター152の回転速度を制御してベースを水平に維持し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水面下に水平移動するとき、FOC制御モジュールが前記ティルト駆動モーター173を制御して前記第2支持パイプ140を回転させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリ160が回転して水平方向の駆動を実現し、それにより、6つのローター付きの水陸両用無人機の水平方向の動きが時間内に停止し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水中にホバリング状態にあり、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中で水平方向に航行しているとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーター173を制御して前記第2支持パイプ140を回転させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリ160が前方に90度回転して水平方向になり、前記プロペラアセンブリ150が垂直に上向きに保持して配置され、前記ベース110が水平のままになるように、前記第1プロペラアセンブリ同士が協働して調整する。
111 旋回軸受
120 パイプクランプ
121 上部挟持板
122 下部挟持板
112 脚パイプ
113 カウンターウェイトボックス
114 カバー
130 第1支持パイプ
131 ストロークストッパー
132 光電センサー
140 第2支持パイプ
141 ウォーム
142 ギア
173 ティルト駆動モーター
150 第1プロペラアセンブリ
151 第1駆動モーター
152 第1ローター
160 第2プロペラアセンブリ
161 モーターマウント
162 第2駆動モーター
163 第2ローター
170 ティルト回転駆動アセンブリ
173 ティルト駆動モーター
Claims (8)
- ベース、第1支持パイプ、第2支持パイプ、第1プロペラアセンブリ、第2プロペラアセンブリ、ティルト回転駆動アセンブリ及びFOC(Field Oriented Control)制御モジュールを備え、
前記第1支持パイプは4つあり、各第1支持パイプの取付端が前記ベースの取付面に固定的に取り付けられ、4つの前記第1支持パイプが前記取付面の所在面に沿ってX状に配置され、4つの前記第1支持パイプの駆動端が前記取付面の幾何学的中心を中心として、放射状になって外側へ延在し、
各前記第1支持パイプの駆動端にそれぞれ前記第1プロペラアセンブリが設けられ、前記第1プロペラアセンブリが駆動されるとき、垂直上向きの揚力を、対応する位置にある前記第1支持パイプの駆動端に提供し、
前記第2支持パイプの中部が旋回軸受を介して、前記ベースの取付面に取り付けられ、前記第2支持パイプ両端の駆動端がそれぞれ前記ベースの対向する両側から、外側へ延在し、かつ前記取付面の幾何学的中心に対して対称的に配置され、
前記第2支持パイプの2つの駆動端にそれぞれ前記第2プロペラアセンブリが設けられ、前記第2プロペラアセンブリが駆動されるとき、前記第2支持パイプに垂直な駆動力を、前記第2支持パイプの駆動端に提供し、
前記ティルト回転駆動アセンブリが前記ベースの中央領域に取り付けられ、前記第2支持パイプの中部が前記ティルト回転駆動アセンブリと伝動的に接続され、前記ティルト回転駆動アセンブリが前記第2支持パイプを駆動して、前記ベースに対して自身の軸方向を中心に回転させ、
前記FOC制御モジュールが前記第1プロペラアセンブリ、前記第2プロペラアセンブリ及びティルト回転駆動アセンブリと電気的に接続され、前記FOC制御モジュールが6つのローター付きの水陸両用無人機の飛行を制御し、
前記第1プロペラアセンブリは、第1駆動モーター及び第1ローターを含み、前記第1駆動モーターが前記第1支持パイプの駆動端に垂直に取り付けられ、前記第1ローターが前記第1駆動モーターの駆動端に水平に取り付けられ、
前記第2プロペラアセンブリは、モーターマウント、2つの第2駆動モーター及び2つの第2ローターを含み、前記モーターマウントの対向する両側にそれぞれ前記第2駆動モーターが固定的に取り付けられ、2つの前記第2駆動モーターの駆動端が同軸に配置され、かつ反対方向に延在し、2つの前記第2ローターがそれぞれ前記第2駆動モーターの駆動端に取り付けられ、
ティルト回転駆動アセンブリは、ウォーム、ギア及びティルト駆動モーターを含み、
前記ティルト駆動モーターが前記ベースに取り付けられ、前記ギアが前記ティルト駆動モーターの駆動端と軸方向に接続され、前記ウォームが第2支持パイプの中部に嵌合され、前記ウォームが前記ギアと伝動的に係合されることを特徴とする、FOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。 - 前記第1ローターの直径は、前記第2ローターの直径よりも大きく、前記第1ローターのネジピッチは、前記第2ローターのネジピッチよりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。
- 前記第1駆動モーター及び前記第2駆動モーターは、ブラシレスモーターであり、それらにはホールセンサが設けられており、前記ティルト駆動モーターは、ブラシレスジンバルモーターであり、
前記FOC制御モジュールは、前記第1駆動モーター、前記第2駆動モーター、前記ホールセンサ及び前記ティルト駆動モーターと電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。 - 前記第2支持パイプは、パイプクランプを介して前記ベースの取付面に取り付けられ、前記パイプクランプが上部挟持板及び下部挟持板を含み、前記下部挟持板が前記ベースの取付面に垂直に取り付けられ、前記上部挟持板が前記下部挟持板の真上に組み立てられ、それにより、前記上部挟持板と前記下部挟持板との間に取付穴が形成され、
前記取付穴内に前記旋回軸受が垂直に取り付けられ、前記第2支持パイプが前記旋回軸受を貫通し、それにより、前記旋回軸受の内輪が前記第2支持パイプの外壁と嵌合して固定されていることを特徴とする、請求項1に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。 - 前記第2支持パイプの外壁にストロークストッパーが設けられ、前記ベースの取付面に光電センサーが垂直に取り付けられ、前記パイプクランプの側面に光電センサーが水平に配置され、前記第2支持パイプが回転するとき、前記ストロークストッパーが、対応する位置にある光電センサーまでトリガーでき、前記光電センサーが前記第2支持パイプの回転角度を検出し、前記光電センサーが前記FOC制御モジュールと電気的に接続され、前記光電センサーがスロット光電スイッチであることを特徴とする、請求項4に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。
- 前記ベース底部には複数の脚パイプが設けられ、前記脚パイプ内に水位センサーが設けられ、前記水位センサーが前記FOC制御モジュールと電気的に接続されることを特徴とする、請求項5に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。
- 6つのローター付きの水陸両用無人機の総重力は、完全に水に入ると発生する浮力よりも大きく、かつ6つのローター付きの水陸両用無人機の総重力は、空中で最大の回転速度で駆動されたときのすべてのプロペラ推力の半分であり、
前記FOC制御モジュールがFOC飛行制御方法を採用し、前記FOC飛行制御方法は、以下を含み、
ローターの回転方向の制御:前記ベースに取り付けられた4つの前記第1ローターのうち、同じ対角線にある2つの前記第1ローターの回転方向が同じであり、異なる対角線にある前記第1ローターの回転方向が異なり、
異なる2つの前記第2支持パイプにある前記第2ローターの回転方向が反対であり、同じ前記第2支持パイプにある2つの前記第2ローターの回転方向と速度は同じであることを特徴とする請求項6に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。 - 前記FOC飛行制御方法は、さらに以下を含み、
6つのローター付きの水陸両用無人機が空を飛んでいるとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転するように駆動させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリが前記第1プロペラアセンブリと平行になって、垂直上向きに配置され、前記第1プロペラアセンブリ及び前記第2プロペラアセンブリが前記FOC制御モジュールの制御により、各ローターの回転速度を調整し、6つのローター付きの水陸両用無人機の昇降操作を実現し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中に入って航行するとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記第1プロペラアセンブリ及び前記第2プロペラアセンブリの駆動条件を制御し、第1ローター及び第2ローターの回転速度を下げ、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力と垂直上向きの揚力の作用でゆっくりと降下して水に入り、前記FOC制御モジュールが前記水位センサーに基づいて、情報をリアルタイムで検出し、第1ローター及び第2ローターの回転速度を同期的に制御し、それにより、6つのローター付きの水陸両用無人機は、重力、垂直上向きの力、及び浮力の作用下で一定の速度で水中に降下し、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中にホバリングしている場合、6つのローター付きの水陸両用無人機が完全に水面下に入ると、前記水位センサーが各脚の水中深度情報をリアルタイムで検出し、各水位センサーの情報パラメータが一致しない場合、FOC制御モジュールが各前記第1ローターの回転速度を制御してベースを水平に維持し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水面下に水平移動するとき、FOC制御モジュールが前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転させ、それにより、2つの前記第2プロペラアセンブリが回転して水平方向の駆動を実現し、それにより、6つのローター付きの水陸両用無人機の水平方向の動きが時間内に停止し、6つのローター付きの水陸両用無人機が水中にホバリング状態にあり、
6つのローター付きの水陸両用無人機が水中で水平方向に航行しているとき、FOC制御モジュールが制御命令を受信し、前記ティルト駆動モーターを制御して前記第2支持パイプを回転させ、2つの前記第2プロペラアセンブリを前方に90度回転させて水平方向にし、前記第1プロペラアセンブリが垂直上向きに保持して配置され、前記ベースが水平のままになるように、前記第1プロペラアセンブリ同士が協働して調整することを特徴とする、請求項7に記載のFOCパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機。
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