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原文传递一种新构型全向共轴式无人机

专利名称：	一种新构型全向共轴式无人机
摘要：	本发明公开了一种新构型全向共轴式无人机，它由球形网状外壳、三轴内部转动机构、共轴式无人直升机三部分组成。球形网状外壳位于无人机最外侧，包裹着内部转动机构以及共轴式无人直升机；内部转动机构，由内外环组成，外环通过转动轴承与球形网状外壳连接；共轴式无人直升机通过支撑杆以及转动轴承连接于所述内部转动机构内环，共轴式无人直升机位于球形网状外壳中心。该发明属于无人机结构设计和运动控制技术领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海大学
发明人：	屠晓伟;何伟康;陈挚;杨庆华;张蒙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910465814.5
公开号：	CN110203386A
代理机构：	上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：	何文欣
分类号：	B64C27/10(2006.01);B;B64;B64C;B64C27
申请人地址：	200444 上海市宝山区上大路99号
主权项：	1.一种新构型全向共轴式无人机，包括：一个球形外壳(1)、三轴式内部转动机构和一个处于中心位置的共轴式无人直升机（5）相连接；其特征在于：所述球形外壳(1)采用足球形网状镂空设计，在保证共轴式直升机（5）的旋翼能够产生升力的前提下，确保了整个系统能够在地面平稳滚动；所述三轴式内部转动机构由外环(2)与内环(3)组成，连接球形外壳(1)与共轴式无人直升机(5)，并将共轴式无人直升机(5)产生的升力及其分力传递到最外层的球形外壳(1)上，是整个全向共轴式无人机动力来源的传导关键；所述共轴式无人直升机(5)由上下两个旋翼以及中间的机身组成，机翼位于机身上下两端，两个旋翼的上机翼a1与下机翼a2呈对称分布，机身内部装载有飞行/滚动控制器、惯性导航系统、动力系统和伺服系统航电设备，从而保证整个全向共轴式无人机能够实现自主空中飞行和地面全向滚动。 2.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述外环(2)通过一对转动轴承(6)与所述球形外壳(1)的一对共轴顶点相连，该外环（2）可提供所述共轴式无人直升机(5)X1轴的轴向运动。 3.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述内环(3)与所述外环(2)通过一对X2轴轴向对称的转动轴承相连，所述内环(3)可提供所述共轴式无人直升机(5)X2轴的轴向运动，所述X1轴与所述X2轴垂直相交于球形外壳（1）的球心O。 4.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述共轴式无人直升机(5)通过支撑杆(4)以及转动轴承与所述内环(3)连接，提供所述共轴式无人直升机(5)X3轴的轴向运动，所述X3轴与所述X2轴垂直相交于球形外壳（1）的球心O。 5.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述共轴式无人直升机(5)相对于所述球形外壳(1)的球心O呈对称分布，且所述共轴式无人直升机(5)的重心与所述球形外壳(1)的球心O重合。 6.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述球形外壳(1)由60个Y字形接头（7、8）与90根曲杆（9）插销式拼接而成，每个Y字形接头（7、8）上连接三根曲杆（9），每根曲杆（9）具有相同弧度，且与Y字形接头（7、8）的插销弧度相同。 7.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述Y字形接头（7）（8）有两种构型：a型（7）和b型（8），所述a型Y字形接头（7）共有2个、b型Y字形接头（8）共有58个，2个所述a型Y字形接头（7）位于所述球形外壳(1)两端轴对称位置，用于球壳拼接以及装配所述转动轴承（6）固定所述外环（2）。 8.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述Y字形接头（7、8）、曲杆（9）、外环(2) 、内环(3)和支撑杆(4)均由轻质复合材料制成。 9.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述共轴式无人直升机(5)的两个旋翼（a1、a2）之间的距离相比常规共轴式无人直升机有了较大的增加，减少了两个旋翼之间气动耦合的影响，在单个旋翼最大升力不变的情况下能够产生更大的滚转或俯仰力矩，更利于整个全向共轴式无人机在地面滚动的时候的能量节约。 10.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述共轴式无人直升机(5)的对称布局相比于四旋翼或多旋翼球形无人机更加能够充分利用球内的有限空间，通过扩大旋翼直径来产生更大的升力，更利于整个系统在空中飞行的时候增加有效载荷。 11.根据权利要求1所述的一种新构型全向共轴式无人机，其特征在于：所述曲杆（9）表面包裹一层柔性应力传感器（10），作为判断是否着陆的依据，与飞行控制器直接通信，是飞行控制器是否降低旋翼转速减小升力的信息依据。
所属类别：	发明专利