一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机,包括：机体、起落架、机臂及设置在机臂上的电机和旋翼、飞行控制系统。旋翼包括2或4个大旋翼与4个小旋翼。飞行控制系统同时控制2或4个大旋翼与4个小旋翼的旋转；2或4个大旋翼提供无人机的主要升力，四个小旋翼提供无人机的剩余升力以及负责无人机的姿态控制。本实用新型专利技术提出的大小旋翼混合的多旋翼无人机能够在增加载荷的同时增加飞行时间；可应用于农业植保、高层消防灭火、物流运输等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机
本技术涉及飞行器
，尤其涉及一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机。
技术介绍
无人机是无人驾驶飞行器的统称，其安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备，可通过地面站终端或遥控器进行操作控制。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便等优点。可垂直起飞，可自动起降，可反复使用，已广泛应用于多种行业领域。目前，对于主要用于喷洒作业的电动多旋翼无人机，为了增加负载能力和飞行时间，需要尺寸较大的旋翼以提供更大的升力。更大尺寸的旋翼需要更大功率、更大扭矩的电机驱动。其结果是随着旋翼尺寸的增加，电机功率成倍增加，相应的需要更大容量、重量更重的电池，导致了无人机自身重量的同步增加。这种动力系统的缺点是最终增加的负载能力或者飞行时间与总的代价不成比例，即随着功率的增加，越来越不经济，性价比越来越差。如果不采用更大功率、更大扭矩的电机驱动，而是在全速度范围已经匹配好的电机与桨基础上，电机保持不变，桨尺寸增加，那么就会在最高转速时无法提供大桨所需要的大扭矩，因此会出现高速转动失速的危险情况，最终会导致炸机。在不失速的速度范围内，由于大旋翼的转动惯量大，会导致响应速度降低，姿态控制难度加大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有上述技术的不足，提供一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，其能够在电机不变的情况下，大旋翼升力大响应慢与小旋翼响应快升力小互补，同时实现无人机的大载重与姿态的稳定控制。为了实现上述技术目的，本技术所采用的技术方案是：一种大小旋翼混合的多旋翼无人机，包括：起落架、机舱、机臂、飞行控制系统、大旋翼、小旋翼、动力电源、电调、电动机、药箱和喷洒装置，所述药箱固定在所述起落架上，所述喷洒装置固定在所述机臂上，所述大旋翼承担主要升力，所述小旋翼承担剩余升力；在姿态角的航向角控制中，由所述大旋翼与所述小旋翼共同完成，在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由所述小旋翼完成。优选地，所述起落架与所述机舱下部固定连接；所述机臂呈十字架方式与所述机舱连接，所述小旋翼设置在每个所述机臂的远端部，所述大旋翼设置在所述机臂上靠近机舱的一侧。优选地，所述电动机直连驱动所述大旋翼旋转。优选地，其还包括减速器，所述电动机分别通过所述减速器驱动所述大旋翼。优选地，所述电动机通过所述减速器连接所述大旋翼，所述减速器的减速比大致等于所述大旋翼与所述小旋翼的直径比的三分之五次方。优选地，驱动所述大旋翼、所述小旋翼的电机都是同一型号。优选地，所述减速器采用齿轮传动或者同步带传动方式实现。所述同步带方式的减速器结构包括驱动端的小齿轮，同步带，从动端的大齿轮(10-3)，从动端的大齿轮带动大旋翼。优选地，所述无人机为八旋翼无人机，其包括四个大旋翼和四个小旋翼。四个大旋翼的旋转方向为：圆周上相邻的两个大旋翼旋转方向相反，相对的两个大旋翼旋转方向相同。优选地，所述无人机为六旋翼无人机，其包括两个大旋翼和四个小旋翼，两个大旋翼旋转方向相反。本技术一种大小旋翼混合的多旋翼无人机，采用了大桨后，力效(拉力与消耗的功率比值)显著提升，在同等载荷情况下可以降低电机的总功率，在电池容量不变的情况下可以增加飞行时间；在允许的电机功率不变的情况下，可以增加拉力，增加系统的载荷。同时，采用大桨后，每个电机的转动惯量负载增加，响应变慢，本技术通过四个小桨可以快速响应原配的电机进行补偿性控制，弥补控制性能的降低，来保证系统的快速响应性。附图说明图1为一种直驱大桨的大小旋翼混合的电动八旋翼无人机。图2为一种直驱大桨的大小旋翼混合的电动六旋翼无人机。图3为一种带减速器的大小旋翼混合的电动八旋翼无人机。图4为一种装配有同步带的减速器。图5为一种带减速器的大小旋翼混合的电动六旋翼无人机。具体实施方式以下将结合附图对本技术技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术技术的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，本技术一种大小旋翼混合的多旋翼无人机，在电机不变的情况下，大旋翼升力大、响应慢与小旋翼响应快、升力小互补，同时实现无人机的大载重与姿态的稳定控制。本技术一种直驱大桨的大小旋翼混合的八旋翼无人机，其包括：起落架1、机舱2、机臂3、飞行控制系统4、四个大旋翼5、四个小旋翼6、锂电池7、八个电调8、八个电动机9。驱动四个大旋翼5、四个小旋翼6的电机都是同一型号。四个大旋翼5承担主要升力，四个小旋翼6承担剩余升力。四个大旋翼5与四个小旋翼6共同完成无人机姿态角的航向角控制。在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由四个小旋翼6完成。四个电动机9与四个大旋翼5直连，电机的转速范围严格限制在不失速的某个低速范围。如图2所示，本技术一种大小旋翼混合的六旋翼无人机，其包括：起落架1、机舱2、机臂3、飞行控制系统4、两个大旋翼5、四个小旋翼6、锂电池7、八个电调8、八个电动机9。驱动两个大旋翼5、四个小旋翼6的电机都是同一型号。两个大旋翼5承担主要升力，四个小旋翼6承担剩余升力。两个大旋翼5与四个小旋翼6共同完成无人机姿态角的航向角控制。在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由四个小旋翼6完成。两个电动机9与两个大旋翼5直连，电机的转速范围严格限制在不失速的某个低速范围。如图3所示，本技术一种大小旋翼混合的八旋翼无人机，其包括：起落架1、机舱2、机臂3、飞行控制系统4、四个大旋翼5、四个小旋翼6、锂电池7、八个电调8、八个电动机9、减速器10。图4示出了采用同步带方式的减速器结构，其包括驱动端的小齿轮(10-1)，同步带(10-2)，从动端的大齿轮(10-3)，从动端的大齿轮(10-3)带动大旋翼(5)。驱动四个大旋翼5、四个小旋翼6的电机都是同一型号。四个大旋翼5承担主要升力，四个小旋翼6承担剩余升力。四个大旋翼5与四个小旋翼6共同完成无人机姿态角的航向角控制。在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由四个小旋翼6完成。四个电动机9分别通过四个减速器10连接四个大旋翼5。减速器10的减速比大致等于大旋翼与小旋翼的直径比的三分之五次方。减速器10采用齿轮传动或者同步带传动方式实现。如图5所示，本技术一种大小旋翼混合的八旋翼无人机，其包括：起落架1、机舱2、机臂3、飞行控制系统4、两个大旋翼5、四个小旋翼6、锂电池7、八个电调8、八个电动机9、减速器10。图4示出了采用同步带方式的减速器结构，其包括驱动端的小齿轮(10-1)，同步带(10-2)，从动端的大齿轮(10-3)，从动端的大齿轮(10-3)带动大旋翼(5)。驱动两个大旋翼5、四个小旋翼6的电机都是同一型号。两个大旋翼5承担主要升力，四个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，包括：起落架(1)、机舱(2)、机臂(3)、飞行控制系统(4)、大旋翼(5)、小旋翼(6)、动力电源(7)、电调(8)、电动机(9)、药箱和喷洒装置，所述药箱固定在所述起落架上，所述喷洒装置固定在所述机臂上，所述大旋翼(5)承担主要升力，所述小旋翼(6)承担剩余升力；其特征在于，/n在姿态角的航向角控制中，由所述大旋翼(5)与所述小旋翼(6)共同完成，在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由所述小旋翼(6)完成。/n

【技术特征摘要】
1.一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，包括：起落架(1)、机舱(2)、机臂(3)、飞行控制系统(4)、大旋翼(5)、小旋翼(6)、动力电源(7)、电调(8)、电动机(9)、药箱和喷洒装置，所述药箱固定在所述起落架上，所述喷洒装置固定在所述机臂上，所述大旋翼(5)承担主要升力，所述小旋翼(6)承担剩余升力；其特征在于，
在姿态角的航向角控制中，由所述大旋翼(5)与所述小旋翼(6)共同完成，在姿态角的水平姿态角的俯仰角以及滚转角控制中，由所述小旋翼(6)完成。


2.根据权利要求1所述的一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，其特征在于，所述起落架(1)与所述机舱(2)下部固定连接；所述机臂(3)呈十字架方式与所述机舱(2)连接，所述小旋翼(6)设置在每个所述机臂的远端部，所述大旋翼(5)设置在所述机臂(3)上靠近机舱(2)的一侧。


3.根据权利要求2所述的一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，其特征在于，所述电动机(9)直连驱动所述大旋翼(5)旋转。


4.根据权利要求3所述的一种大小旋翼混合的电动多旋翼无人机，其特征在于，其还包括减速器(10)，所述电动机(9)分别通过所述减速器(10)驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，王梦龙，张先敏，逯亮清，
申请(专利权)人：北京韦加智能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11